1、4.14.1 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成【学习目标学习目标】1概述遗传信息的转录和翻译过程。2运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。【课前预习案】课前预习案】一、RNA 的组成及分类1RNA 的基本组成单位是_。2化学组成：1 分子、1 分子、1 分子。3结构一般是_，而且比 DNA_，能通过_从细胞核转移到细胞质中。4种类：_、_、_三种。二、遗传信息的转录1概念：在_中，以_的一条链为模板合成_的过程。2过程：主要场所模板原料产物配对方式_、GC、CG、_三、遗传信息的翻译1 概念 ：游 离在 细胞 质中 的各 种 _， 以 _ 为 模板 ，合 成具 有_的过程。2过程：
2、场所模板原料产物运载工具配对方式_、GC、CG、_3密码子与反密码子密码子反密码子位置mRNAtRNA种类_种_种实质决定一个氨基酸的_（终止密码子除外）与密码子发生碱基互补配对的 3 个相邻的碱基【课堂探究案】课堂探究案】一、遗传信息的转录1DNA 与 RNA 的比较核酸DNARNA分布主要存在于_中主要存在于_中基本组成单位_化学成分碱基_五碳糖_磷酸_空间结构_分类通常只有_种_功能携带_，控制_、_和_mRNA：_tRNA：_rRNA：_2转录过程思考回答： （1）三种 RNA 都能携带遗传信息吗？RNA 还有什么功能？（2）DNA 的转录和复制的主要区别有哪些？下列关于 RNA 的叙
3、述，不正确的是（） 。ARNA 可分为 mRNA、tRNA、rRNABmRNA 的转录和翻译都是在细胞核中进行的CRNA 可以作为某些生物的遗传物质DmRNA 直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序1DNA 转录的场所主要在细胞核，叶绿体、线粒体中也有 DNA，也可以发生转录现象。2DNA 的功能是储存、传递和表达遗传信息，其碱基排列顺序代表遗传信息；DNA 可以复制得到两份完全相同的 DNA，进而通过细胞分裂均分到子代，实现遗传信息的传递；DNA可以在细胞内通过转录与翻译控制蛋白质的合成，从而表达遗传信息。3RNA 不仅仅只有 mRNA、tRNA、rRNA 三种，还可以作为 RNA 病毒的遗传
4、物质，有些 RNA还具有催化功能。4转录的产物不仅有 mRNA，还有 tRNA 和 rRNA。二、遗传信息的翻译1密码子与反密码子（1）所有密码子在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？起始密码子是什么？终止密码子是什么？（2）在人体中，氨基酸、tRNA 和密码子是一一对应的关系吗？（3）密码子的简并对于生物体的生存发展有什么意义？2翻译过程（1）mRNA 进入细胞质与_结合（2）tRNA 与 mRNA _，将氨基酸运到特定位置（3）氨基酸之间发生_形成肽链（4）肽链从核糖体上脱离，经盘曲折叠形成成熟的_。思考回答：翻译时是核糖体沿着 mRNA 移动，还是 mRNA 沿着核糖体移动？（2012江苏苏
5、州高二模拟）一个转运 RNA 的一端碱基为 GUA，此转运 RNA 所运载的氨基酸是（） 。AGUA（缬氨酸）B CAU（组氨酸）CUAC（酪氨酸）DAUG（甲硫氨酸）1密码子是 mRNA 上相邻的 3 个碱基。2mRNA 上的碱基和 DNA 模板链上的碱基互补配对。3mRNA 上的密码子和 tRNA 上的反密码子互补配对。三、DNA 复制、转录和翻译的比较1区别DNA功能传递遗传信息（复制）表达遗传信息转录翻译时间有丝分裂间期；减间期生长发育的连续过程中场所真核细胞主要在细胞核，原核细胞在拟核真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞在拟核细胞质原料4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸
6、20 种氨基酸模板DNA 的两条链DNA 中的一条链mRNA条件特定的酶和 ATP过程DNA 边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化DNA 解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成 mRNA（单链） ，mRNA 进入细胞质与核糖体结合以 mRNA 为模板，tRNA 一端的碱基与 mRNA 上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向分别进入两个子代 DNA分子中恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制；半保留复制边解旋边转录，DNA 双链全保留一个 mRNA 上可连续结合多个核糖体，
7、依次合成多肽链产物两个双链 DNA 分子mRNA 等蛋白质意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息， 使生物体表现出各种遗传性状关于右图所示生理过程的描述中，最合理的是（） 。A可能发生于硝化细菌细胞内B表示酵母菌的转录和翻译过程C人体细胞都可以发生图中现象D图中两核糖体合成的蛋白质不同遗传信息、密码子和反密码子的比较（1）遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到 mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。（2）mRNA 的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。四、基因的表达中的相关计算DNA 与 mRNA 中的碱基、蛋白质中
8、的氨基酸的数量关系：思考回答：如果 DNA 分子有 2N 个碱基，那么在形成一条肽链的蛋白质时最多形成多少个肽键？最多失去多少分子的水？由 n 个碱基组成的基因， 控制合成由 1 条多肽链组成的蛋白质， 氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为（） 。Ana/6Bna/318（n/31）Cna18（n1）Dna/618（n/61）计算中“最多”和“最少”的分析（1）翻译时，mRNA 上的终止密码不决定氨基酸，因此 mRNA 上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。（2）基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。（3）在回答有关问题时，应加
9、上“最多”或“至少”等字。如：mRNA 上有 n 个碱基，转录产生它的基因中至少有 2n 个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有n3个氨基酸。【课后巩固案】课后巩固案】1下列关于 RNA 的叙述不正确的是（） 。ARNA 可以催化细胞内的某些代谢反应BRNA 的化学组成、结构与 DNA 不同，但链长与 DNA 分子相差不大C一条 mRNA 上可结合多个核糖体，每个核糖体都可合成一条完整的肽链DRNA 也可作为遗传物质2 （2012福建惠安模拟）下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是（） 。A一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种 tRNA 转运B该过程需要有三个高能磷酸键的
10、 ATP 提供能量C该过程一定遵循碱基互补配对原则，即 A 一定与 T 配对，G 一定与 C 配对DDNA 转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸3DNA 分子的解旋（） 。A只发生在转录过程中B只发生在翻译过程中C发生在复制和翻译过程中D发生在复制和转录过程中4 （2012北京丰台模拟）下图是真核生物信使 RNA 的合成过程图，请据图判断下列说法正确的是（） 。A染色质高度螺旋化时不能发生此过程B图中是以 4 种脱氧核苷酸为原料合成的CRNA 聚合酶遇到起始密码子才能开始转录D图中合成后，通过胞吐进入细胞质中，在核糖体上合成蛋白质5 （2012河南三校联考）人的血红蛋白含有四条多肽链，由
11、574 个氨基酸构成。下列有关血红蛋白的说法，正确的是（） 。A血红蛋白合成过程中需要 574 种 tRNAB转录合成血红蛋白所需要的模板时，需要 8 种脱氧核苷酸C由于人的成熟红细胞没有细胞核，不存在 DNA，无法转录形成 mRNA，所以人的血红蛋白的合成不需要模板D人的成熟红细胞中没有血红蛋白基因6(2015成都高一检测)下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：(1)图 1 中方框内所示结构是_的一部分，它主要在_中合成，其基本组成单位是_，可以用图 1 方框中_(数字)表示。(2)图 2 中以为模板合成物质的过程称为_， 进行的主要场所是_，所需要的原料是_。(3)图
12、 2 中 RNA 的形成是以_为模板形成的，密码子存在于_上。(4)若图 2 所示的分子中有 1 000 个碱基对，则由它所控制形成的信使 RNA 中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过 ()A166 和 55B166 和 20C333 和 111D333 和 207如图为蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题：氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG(1) 图 示 属 于 蛋 白 质 合 成 过 程 中 的 _ 步 骤 ， 该 过 程 的 模 板 是_。(2)由图中信息可推知 DNA 模板链上对应的碱
13、基序列为_。(3)根据图并参考上表分析： 1_上携带的氨基酸是_， 这个氨基酸与前接的氨基酸是通过_反应连接在一起的。8下图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由 DNA 到蛋白质的信息流动过程，表示相关过程。请据图回答下列问题：(1)过程的产物是 DNA，则过程发生在_期，催化过程的酶是_。(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是 AUG、UAC，某 tRNA 一端的三个碱基是 UAC，该 tRNA 所携带的氨基酸是_。(3)a、b 为 mRNA 的两端，核糖体在 mRNA 上的移动方向是_。过程进行的场所有_。(4)一个 mRNA 上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意义是_。
14、 从原核细胞中分离的多聚核糖体常与 DNA 结合在一起， 这说明_。(5)胰岛素共含 51 个氨基酸，控制其合成的基因上至少含有脱氧核苷酸_个。9如图是基因控制蛋白质合成的示意图。请回答下列问题：(1)图中所示的过程在遗传学上称为_，该过程主要发生在_中。(2)图中所示的过程在遗传学上称为_，该过程的场所是_。(3)mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基叫作_。(4)a 表示_分子，它的作用是_。(5)真核生物的遗传物质主要分布在_中，也有一部分分布在_中。答答案案【课前预习案】【课前预习案】一、1核糖核苷酸2一分子核糖、一分子含氮碱基、一分子磷酸3单链短核孔4mRNAtRNArRNA
15、二、1细胞核DNARNA2细胞核DNA 的一条链四种游离的核糖核苷酸RNAAUTA三、1氨基酸mRNA一定氨基酸顺序的蛋白质2核糖体mRNA20 种游离的氨基酸蛋白质tRNAAUUA364613 个相邻的碱基【课堂探究案】课堂探究案】一、活动与探究：1细胞核细胞质脱氧核苷酸核糖核苷酸A、G、C、TA、G、C、U脱氧核糖核糖磷酸一般为双螺旋结构一般为单链结构一mRNA、 tRNA、 rRNA遗传信息遗传变异蛋白质合成传递遗传信息运输氨基酸构成核糖体2DNARNA 聚合酶解旋酶DNA 双链的碱基碱基互补配对一条链核糖核苷酸RNA 聚合酶mRNADNADNA 链双螺旋思考回答： （1）答案：只有 m
16、RNA 可以携带遗传信息；RNA 除去前述功能还具有催化和作为某些生物遗传物质的功能。（2）答案：DNA 复制以两条链为模板，转录仅以一条链为模板；复制的原料是脱氧核苷酸，转录是核糖核苷酸；复制的产物是 DNA，转录是 RNA 等。迁移与应用：B解析：真核生物转录的场所是细胞核，翻译的场所是细胞质，原核生物转录的场所是拟核。部分病毒的遗传物质是 RNA。二、活动与探究：1 （1）答案：不是，只有 61 种密码子对应氨基酸。起始密码子有 AUG、GUG，终止密码子有 UAA、UAG、UGA，终止密码子不决定氨基酸。（2）答案：密码子有 64 种，tRNA 有 61 种，氨基酸有 20 种，说明部
17、分氨基酸可能对应多种 tRNA，但每种 tRNA 都对应特定的密码子，只有 3 种终止密码子不对应 tRNA。（3）答案：从密码子的使用频率看，密码子的简并可以保证翻译的速率；而且，密码子的简并可以在一定程度上防止基因突变对生物性状的影响。2 （1）核糖体碱基互补配对脱水缩合蛋白质思考回答：答案：翻译时是核糖体沿着 mRNA 移动。迁移与应用：B解析：转运 RNA 中的反密码子为 GUA，根据碱基互补配对原则，推知位于 mRNA 上的密码子为 CAU，决定的氨基酸为组氨酸。三、迁移与应用：A解析：由图可以看出，转录和翻译是同时进行的，表示的是原核细胞的蛋白质合成过程。四、活动与探究：NN/36
18、31思考回答：答案：N/31，N/31。迁移与应用：D解析：基因上的碱基数与其控制的蛋白质上的氨基酸数的比值为 6:1，所以氨基酸数为 n/6，这些氨基酸形成多肽时脱去（n/61）个水。解题时，应看清是 DNA或基因上的碱基对数还是碱基个数，是 mRNA 上的密码子个数还是碱基个数。【课后巩固案】【课后巩固案】1B解析：RNA 含有核糖和尿嘧啶，DNA 含有脱氧核糖和胸腺嘧啶；RNA 为单链，DNA 为双链，因此 RNA 的化学组成、结构与 DNA 不同。RNA 由 DNA 分子上的基因转录而来，其长度比转录它的基因还要短（内含子部分已被剪切） ，比整个 DNA 分子的长度更短。2D解析：一种
19、氨基酸可能对应两种、三种或四种密码子。ATP 含有两个高能磷酸键。翻译过程中 A 与 U 配对。合成 mRNA 的原料是 4 种核糖核苷酸，蛋白质的原料是 20 种氨基酸。3D解析：DNA 分子的复制和转录都需要按照碱基互补配对原则把原料合成新链，所以需要解旋。而翻译是以 mRNA 作为模板，其本身就是单链，不需要解旋。4A解析：本题考查遗传信息的转录过程。A 中，染色质高度螺旋化时，以染色体形式存在，此时 DNA 不能解旋，也就不能转录；B 中，需要四种核糖核苷酸为原料；C 中，需要 RNA聚合酶与 DNA 上相应的位点结合，催化遗传信息的转录；起始密码子是翻译开始的位点。D中，为 mRNA
20、，在细胞核内合成后通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后合成蛋白质。5D解析：A 错，tRNA 共 61 种；B 错，需要 4 种核糖核苷酸；C 错，人的红细胞在没有成熟之前，已经合成了血红蛋白，人的血红蛋白的合成需要模板；D 中，人的成熟红细胞中没有细胞核，没有 DNA，所以没有血红蛋白基因。6(1)RNA细胞核核糖核苷酸1、2、7(2)翻译核糖体氨基酸(3)DNA 的一条链信使 RNA(4)D7. (1)翻译3信使 RNA(2)ACCCGATTTGGC(3)转运 RNA丙氨酸脱水缩合8. (1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间RNA 聚合酶(2)甲硫氨酸(3)ab内质网和高尔基体(4)短时间内能合成较多的蛋白质原核细胞中的转录和翻译是同时间同场所进行的(5)3069.(1)转录细胞核(2)翻译核糖体(3)密码子(4)tRNA运输氨基酸(5)细胞核细胞质(线粒体和叶绿体)
