1、第四节遗传信息的表达第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成和蛋白质的合成核心要点突破核心要点突破课标领航课标领航基础自主梳理基础自主梳理知能过关演练知能过关演练第四节第四节通过本节的学习，我能够通过本节的学习，我能够1列举列举DNA的功能。的功能。2比较比较DNA与与RNA的异同。的异同。3概述遗传信息的转录和翻译过程。概述遗传信息的转录和翻译过程。4说明遗传密码和中心法则。说明遗传密码和中心法则。【重点】【重点】遗传信息转录和翻译的过程。遗传信息转录和翻译的过程。【难点】【难点】遗传信息的翻译过程。遗传信息的翻译过程。课标领航课标领航情景导引情景导引苗条的身材要感谢苗条的身材要感谢“瘦身基
2、因瘦身基因”弗雷德曼领导的研究小组发现了决定人们胖瘦的基弗雷德曼领导的研究小组发现了决定人们胖瘦的基因。对患巨胖症的小鼠的研究发现，所有肥胖小鼠因。对患巨胖症的小鼠的研究发现，所有肥胖小鼠的某个基因均存在缺陷，这种基因编码一种以前未的某个基因均存在缺陷，这种基因编码一种以前未知的、由体内脂肪释放的激素知的、由体内脂肪释放的激素瘦素。瘦素。科学家们的研究还发现，在动物体内有一个特殊的科学家们的研究还发现，在动物体内有一个特殊的肥胖基因，如果能控制它，食用再多的脂肪也不会肥胖基因，如果能控制它，食用再多的脂肪也不会发胖。这种基因的作用是当摄入的营养过剩时，在发胖。这种基因的作用是当摄入的营养过剩时
3、，在动物体内便产生很多的储存脂肪的细胞，从而导致动物体内便产生很多的储存脂肪的细胞，从而导致发胖。根据这个原理，研究人员培育出了这种基因发胖。根据这个原理，研究人员培育出了这种基因存在缺陷的实验鼠，结果发现，这种基因缺陷的实存在缺陷的实验鼠，结果发现，这种基因缺陷的实验鼠，即使吃得很多，体内储存脂肪的细胞也不会验鼠，即使吃得很多，体内储存脂肪的细胞也不会增加，体重仍保持正常。增加，体重仍保持正常。瘦身基因要编码瘦素需经过哪些过程？瘦身基因要编码瘦素需经过哪些过程？【提示】【提示】转录和翻译过程。转录和翻译过程。基础自主梳理基础自主梳理一、一、DNA的功能的功能1携带遗传信息：以自身为模板，携带
4、遗传信息：以自身为模板，_地进行复制，保持遗传信息的稳定性。地进行复制，保持遗传信息的稳定性。2表达遗传信息：所贮存的遗传信息决定表达遗传信息：所贮存的遗传信息决定_的结构。的结构。二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录1场所：细胞核场所：细胞核(主要主要)。半保留半保留蛋白质蛋白质2过程过程(1)结合：结合：_与与DNA分子的某一启动分子的某一启动部位相结合。部位相结合。(2)解旋：解旋：DNA片段的双螺旋解开，以其中片段的双螺旋解开，以其中_为模板。为模板。(3)配对：游离的核苷酸碱基与配对：游离的核苷酸碱基与_上的上的碱基互补配对。碱基互补配对。(4)连接：相邻的核糖核苷酸通过连接：相邻的
5、核糖核苷酸通过_聚聚合成合成RNA分子。分子。RNA聚合酶聚合酶一条链一条链DNA模板链模板链磷酸二酯键磷酸二酯键3产物产物(1)mRNA：传达：传达_上的遗传信息。上的遗传信息。(2)tRNA：把：把_运送到核糖体上；识别密运送到核糖体上；识别密码子。码子。(3)rRNA：_的重要成分。的重要成分。三、遗传信息的翻译三、遗传信息的翻译1场所：核糖体。场所：核糖体。2过程过程(1)起始：核糖体沿起始：核糖体沿_移动。移动。DNA氨基酸氨基酸核糖体核糖体mRNA(2)延伸：在移动中核糖体认读延伸：在移动中核糖体认读_上决上决定氨基酸种类的密码，选择相应的氨基酸，由对定氨基酸种类的密码，选择相应的
6、氨基酸，由对应的应的_转运，加到延伸中的肽链上。多转运，加到延伸中的肽链上。多肽链合成时，在一个肽链合成时，在一个mRNA分子上可以有若干个分子上可以有若干个核糖体同时进行工作。核糖体同时进行工作。(3)终止：当核糖体到达终止：当核糖体到达mRNA的的_时，多肽合成结束。时，多肽合成结束。mRNAtRNA终止密码子终止密码子思考感悟思考感悟1以信使以信使RNA为模板翻译形成蛋白质，蛋白质为模板翻译形成蛋白质，蛋白质是以什么方式体现是以什么方式体现DNA的遗传信息？的遗传信息？【提示】【提示】蛋白质是以氨基酸序列的形式体现蛋白质是以氨基酸序列的形式体现DNA的遗传信息。的遗传信息。四、遗传密码四
7、、遗传密码1含义：决定一种氨基酸的含义：决定一种氨基酸的3个个_排排列而成的三联体。列而成的三联体。2特点特点(1)除少数密码子外，生物界的遗传密码是除少数密码子外，生物界的遗传密码是_的。的。(2)除少数氨基酸只有除少数氨基酸只有1种遗传密码外，大多数氨基种遗传密码外，大多数氨基酸有两个或两个以上的遗传密码。酸有两个或两个以上的遗传密码。五、中心法则的提出及发展五、中心法则的提出及发展相邻核苷酸相邻核苷酸统一统一1中心法则的要点中心法则的要点(1)遗传信息由遗传信息由_传递到传递到RNA。(2)RNA决定蛋白质的特异性。决定蛋白质的特异性。(3)_是生物体性状的体现者。是生物体性状的体现者。
8、2中心法则的发展中心法则的发展(1)RNA逆转录：在逆转录酶作用下，以逆转录：在逆转录酶作用下，以_为为模板反向地合成单链模板反向地合成单链DNA。(2)实例：劳氏肉瘤病毒。实例：劳氏肉瘤病毒。DNA蛋白质蛋白质RNA3图解图解思考感悟思考感悟2艾滋病是人类第一大杀手，至今没有办法消艾滋病是人类第一大杀手，至今没有办法消灭它。你知道它的遗传物质是什么吗？它的遗传灭它。你知道它的遗传物质是什么吗？它的遗传信息传递过程是什么？信息传递过程是什么？【提示】【提示】HIV的遗传物质是的遗传物质是RNA。它的遗传信。它的遗传信息传递过程是：息传递过程是：RNA通过逆转录合成通过逆转录合成DNA，DNA再
9、通过转录形成信使再通过转录形成信使RNA，然后通过翻译过，然后通过翻译过程合成蛋白质。程合成蛋白质。核心要点突破核心要点突破复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较项目项目复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂间细胞分裂间期期在生长发育的在生长发育的连续过程中连续过程中在生长发育在生长发育的连续过程的连续过程中中场所场所细胞核细胞核(主要主要) 细胞核细胞核(主要主要)细胞质中核细胞质中核糖体上糖体上原料原料4种脱氧核苷种脱氧核苷酸酸4种核糖核苷种核糖核苷酸酸20种氨基酸种氨基酸项目项目复制复制转录转录翻译翻译模板模板以以DNA解旋后解旋后的两条链为模的两条链为模板板以以DNA解旋后解旋
10、后的一条链为模板的一条链为模板以信使以信使RNA为模板为模板条件条件解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶、聚合酶、ATP等等解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶、聚合酶、ATP等等缩合酶、缩合酶、ATP等等碱基碱基配对配对方式方式AT、TA、GC、CGAU、TA、GC、CGAU、UA、GC、CG项目项目复制复制转录转录翻译翻译遗传遗传信息信息传递传递方向方向DNADNADNARNARNA蛋白质蛋白质过程过程特点特点边解旋边复制、边解旋边复制、半保留复制半保留复制(每个每个子代子代DNA含一条含一条母链、含一条子母链、含一条子链链)边解旋边转边解旋边转录，完成转录，完成转录后的录后的DNA仍保留原来仍保留原来的
11、双链结构的双链结构以以mRNA为模板，以为模板，以tRNA为运载工具，为运载工具，在核糖体中，合成具在核糖体中，合成具有一定氨基酸顺序的有一定氨基酸顺序的蛋白质蛋白质产物产物两个双链两个双链DNA一条单链的一条单链的mRNA多肽或蛋白质多肽或蛋白质例例1 下列有关图中的生理过程下列有关图中的生理过程(图中代表核糖图中代表核糖体，代表多肽链体，代表多肽链)的叙述中，不正确的是的叙述中，不正确的是()A图中所示的生理过程主要有转录和翻译图中所示的生理过程主要有转录和翻译B链中链中(AT)/(GC)的比值与的比值与链中此项比链中此项比值相同值相同C一种细菌的一种细菌的由由480个核苷酸组成，它所编码
12、个核苷酸组成，它所编码的蛋白质的长度一定为的蛋白质的长度一定为160个氨基酸个氨基酸D遗传信息由遗传信息由传递到传递到需要需要RNA作为工具作为工具【尝试解答】【尝试解答】_C_【解析】【解析】选项选项内容指向内容指向联系分析联系分析A以以DNA一条链一条链(链链)为模板合成的为模板合成的链含碱基链含碱基U，故，故为为mRNA，此过程为转录；，此过程为转录；与与结合后以结合后以为为模板形成模板形成肽链，此过程为翻译肽链，此过程为翻译BDNA双链中双链中A与与T配对，配对，G与与C配对，故配对，故(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，即，即链中链中(AT)/(GC)的比值与的比值
13、与链中此项比值相同链中此项比值相同C由由480个核苷酸即个核苷酸即160个密码子组成，这些密码子个密码子组成，这些密码子中有不决定氨基酸的终止密码，故编码的蛋白质长中有不决定氨基酸的终止密码，故编码的蛋白质长度小于度小于160个氨基酸个氨基酸D遗传信息由遗传信息由传递到传递到的过程中，由的过程中，由tRNA作为运载作为运载工具，才能实现遗传信息对蛋白质合成的控制工具，才能实现遗传信息对蛋白质合成的控制【互动探究】【互动探究】(1)上图中上图中的场所是什么？的场所是什么？(2)中显示几种密码子？中显示几种密码子？【提示】【提示】(1)细胞核。细胞核。(2)5种。种。【探规寻律】【探规寻律】有关蛋
14、白质合成过程习题的注意事有关蛋白质合成过程习题的注意事项项(1)基因基因mRNA蛋白质。蛋白质。碱基数目碱基数目碱基数目碱基数目氨基酸数目氨基酸数目631(2)转录中转录中DNA分子双链中一条为模板链，另一条分子双链中一条为模板链，另一条链无转录功能。链无转录功能。(3)转录中的配对关系：转录中的配对关系：GC、CG、TA、AU。(4)tRNA与密码子的关系为：与密码子的关系为：tRNA一端为反密码一端为反密码子，可与子，可与mRNA的相应密码子进行配对；一种的相应密码子进行配对；一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可被多种只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可被多种tRNA运输。运输。遗传信
15、息、密码子、反密码子的比较遗传信息、密码子、反密码子的比较遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子存在位存在位置置在在DNA上，是上，是基因中脱氧核基因中脱氧核苷酸的排列顺苷酸的排列顺序序在在RNA上，是上，是mRNA上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻碱基个相邻碱基在在tRNA上，上，是与密码子是与密码子互补配对的互补配对的3个碱基个碱基作用作用决定氨基酸的决定氨基酸的排列顺序，是排列顺序，是间接作用间接作用直接决定蛋白直接决定蛋白质分子中氨基质分子中氨基酸的排列顺序酸的排列顺序识别密码子识别密码子遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子对应对应关系关系联系联系(1)遗传信息是
16、基因中脱氧核苷酸的排列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的核糖核苷酸的排列顺序上(2)mRNA的密码子直接决定蛋白质分子的密码子直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用识别密码子的作用 (2010年高考天津卷年高考天津卷)根据表中的已知条根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是件，判断苏氨酸的密码子是()例例2DNA双链双链TGmRNAtRNA反密反密码子码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸A. TGUBUGACACU DUCU【尝试解答尝试解答
17、】_C_【解析】【解析】mRNA上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻的个相邻的碱基，称做碱基，称做1个密码子。个密码子。mRNA的密码子和的密码子和tRNA上的反密码子互补配对，可推知上的反密码子互补配对，可推知mRNA的密码子的密码子最后的碱基为最后的碱基为U；DNA的一条链为的一条链为TG_，另一条链，另一条链为为AC_，若，若DNA转录时的模板链为转录时的模板链为TG所在的链，所在的链，则则mRNA的密码子为的密码子为ACU，若，若DNA转录时的模板转录时的模板链为链为AC所在的链，则所在的链，则mRNA的密码子为的密码子为UGU。【探规寻律】【探规寻律】遗传信息、密码子遗传信息、
18、密码子(遗传密码遗传密码)、反、反密码子的区分密码子的区分跟踪训练跟踪训练如图表示如图表示DNA控制蛋白质的过程。下控制蛋白质的过程。下列有关说法不正确的是列有关说法不正确的是()A遗传信息存在于链上遗传信息存在于链上B密码子存在于链上密码子存在于链上C氨基酸与氨基酸与tRNA在种类上是一一对应的关系在种类上是一一对应的关系D图中图中DNA片段最多可控制片段最多可控制20种氨基酸来合成蛋种氨基酸来合成蛋白质白质中心法则的理解与分析中心法则的理解与分析1图解分析图解分析图解表示出遗传信息的传递有图解表示出遗传信息的传递有5个过程。个过程。2中心法则体现了中心法则体现了DNA的两大基本功能的两大基
19、本功能(1)对遗传信息的传递功能，它是通过对遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。殖过程中。(2)对遗传信息的表达功能，它是通过转录和翻译对遗传信息的表达功能，它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。完成的，发生在个体发育过程中。 中心法则揭示了生物遗传信息由中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向向蛋白质传递与表达的过程。下列说法不正确的是蛋白质传递与表达的过程。下列说法不正确的是()例例3Aa、b、c、d所表示的四个过程依次分别是所表示的四个过程依次分别是DNA复制、转录、翻译、逆转录
20、复制、转录、翻译、逆转录B需要需要tRNA和核糖体同时参与的过程是和核糖体同时参与的过程是c，需，需要逆转录酶参与的过程是要逆转录酶参与的过程是dCa、b、c过程只发生在真核细胞中，过程只发生在真核细胞中，d、e过程过程只发生在原核细胞和一些病毒中只发生在原核细胞和一些病毒中D在真核细胞中，在真核细胞中，a和和b两个过程发生的主要场两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同所相同，但需要的关键酶种类不同【尝试解答】【尝试解答】_C_【解析】【解析】图解中图解中a、b、c、d、e分别表示分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制，其的复制，其中中c
21、过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要需要tRNA运载氨基酸，运载氨基酸，a、b、c在细胞生物中均在细胞生物中均能发生，能发生，d、e只发生在只发生在RNA病毒中。在真核细胞病毒中。在真核细胞中，中，a和和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶，而聚合酶，而后者需要后者需要RNA聚合酶，两者都需要解旋酶。聚合酶，两者都需要解旋酶。【互动探究】【互动探究】(1)上述图解中哪两个过程所需上述图解中哪两个过程所需原料相同？原料相同？(2)高度分化的活细胞内可发生上述哪些过程？高度分化的活细胞内可发生上述哪些过程？【提示】【提示】(1)a与与d相同，相同，b与与e相同。相同。(2)b、c。
