1、第第1节基因指导蛋白质的合成节基因指导蛋白质的合成1简述简述DNA与与RNA的主要区别。的主要区别。2说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。3概述遗传信息的转录与翻译的过程。概述遗传信息的转录与翻译的过程。一、一、RNARNA的组成及分类的组成及分类1基本单位：基本单位：。2化学成分化学成分核糖核苷酸核糖核苷酸3结构：结构：一般是一般是 链，长度比链，长度比DNA ；能通过；能通过核孔核孔从从细胞核转移到细胞质中。细胞核转移到细胞质中。4分类：分类：在翻译过程中起模板作用的是在翻译过程中起模板作用的是 ；起转；起转运作用的是运作用的是 ；参与构成核
2、糖体的是；参与构成核糖体的是 。短短单单mRNAtRNArRNA1现有一核酸片段，欲确定是现有一核酸片段，欲确定是DNA还是还是RNA，你能从，你能从哪些方面进行判断？哪些方面进行判断？提示：提示：根据五碳糖不同；根据五碳糖不同；根据含氮碱基不同。根据含氮碱基不同。二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录1特点特点(1)场所：场所：。(2)模板：模板：。(3)产物：产物：。(4)原料：原料：。细胞核细胞核(主要主要)DNA的一条链的一条链RNA四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸2过程过程(1)解旋：解旋：解开。解开。(2)配对：细胞中游离的配对：细胞中游离的与供转录用与供转录用的的DNA的一
3、条链上的碱基互补配对。的一条链上的碱基互补配对。(3)连接：在连接：在的作用下，依次连接，形的作用下，依次连接，形成一个成一个mRNA分子。分子。(4)脱离：合成的脱离：合成的从从DNA链上释放，而后，链上释放，而后，DNA 恢复。恢复。双螺旋双螺旋核糖核苷酸核糖核苷酸RNA聚合酶聚合酶mRNA双螺旋双螺旋三、遗传信息的翻译三、遗传信息的翻译1特点特点(1)场所：场所：。(2)模板：模板：。(3)原料：原料：。(4)产物：具有产物：具有的肽链。的肽链。核糖体核糖体mRNA20种游离的氨基酸种游离的氨基酸一定氨基酸排列顺序一定氨基酸排列顺序2密码子密码子(1)位置：位置：上。上。(2)实质：决定
4、实质：决定1个氨基酸的个氨基酸的。(3)种类：种类：种。种。3工具工具(1)装配机器：装配机器：。(2)搬运工搬运工(翻译者翻译者)：。mRNA3个相邻碱基个相邻碱基64核糖体核糖体tRNA4过程过程(1)mRNA与与结合。结合。(2)tRNA与与mRNA ，将氨基酸置于特定位，将氨基酸置于特定位置。置。(3)脱水缩合形成脱水缩合形成 (写出结构简式写出结构简式)，氨基酸连，氨基酸连接形成肽链。接形成肽链。(4)肽链盘曲折叠，形成成熟的肽链盘曲折叠，形成成熟的。核糖体核糖体互补配对互补配对蛋白质蛋白质-CO-NH-2一个一个mRNA可结合多个核糖体，每个核糖体只合成多可结合多个核糖体，每个核糖
5、体只合成多肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？提示：提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。每个核糖体合成一条完整的多肽链。一、一、DNADNA和和RNARNA的比较的比较项目项目DNARNA分布分布主要存在于细胞主要存在于细胞核中核中主要存在于细胞主要存在于细胞质中质中基本组成单位基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖含氮碱基含氮碱基A、G、C、TA、G、C、U项目项目DNARNA无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链通常呈单链分类分类mRNA、
6、tRNA、rRNA三类三类功能功能绝大多数生物的遗传绝大多数生物的遗传物质物质作为部分病毒的遗传物质作为部分病毒的遗传物质作为翻译的模板和运载工作为翻译的模板和运载工具具参与核糖体的构成参与核糖体的构成少少数数RNA有催化作用有催化作用联系联系RNA由由DNA转录产生，转录产生，DNA是遗传信息的储存者，是遗传信息的储存者，RNA是遗传信息的携带者，是遗传信息的携带者，RNA的遗传信息来自于的遗传信息来自于DNA【拓展延伸】【拓展延伸】(1)DNA与与RNA中虽然有共同的碱基中虽然有共同的碱基(A、G、C)，但与之对应的核苷酸不相同，因为二者的五碳糖不，但与之对应的核苷酸不相同，因为二者的五碳
7、糖不同。同。(2)DNA的转录产物不仅仅是的转录产物不仅仅是mRNA，tRNA和和rRNA均是均是由由DNA转录而来。转录而来。(3)在真核细胞内，转录的在真核细胞内，转录的mRNA需要经过加工才具有生需要经过加工才具有生物活性。物活性。下列有关下列有关DNA和和RNA的叙述，正确的是的叙述，正确的是()ADNA和和RNA是同一物质在不同时期的两种形态是同一物质在不同时期的两种形态BDNA和和RNA的基本组成单位是一样的的基本组成单位是一样的CAGCTGA既可能是既可能是DNA的碱基序列，也可能是的碱基序列，也可能是RNA的碱基序列的碱基序列 DmRNA上的碱基序列，决定于上的碱基序列，决定于
8、DNA的碱基序列，同的碱基序列，同时又决定蛋白质中氨基酸的序列时又决定蛋白质中氨基酸的序列解析：解析：本题考查本题考查DNA和和RNA的区别及其功能。的区别及其功能。答案：答案：D1在如图所示四种化合物的化学组成中，在如图所示四种化合物的化学组成中，“”中所对中所对应的含义最接近的是应的含义最接近的是()A和和B和和C和和 D和和解析：解析：中代表一磷酸腺苷，其中的五碳糖为核糖，按中代表一磷酸腺苷，其中的五碳糖为核糖，按核酸命名原则可称之为腺嘌呤核糖核苷酸，核酸命名原则可称之为腺嘌呤核糖核苷酸，中代表腺嘌中代表腺嘌呤，呤，中代表腺嘌呤脱氧核苷酸，中代表腺嘌呤脱氧核苷酸，中代表腺嘌呤核糖核苷中代
9、表腺嘌呤核糖核苷酸，所以酸，所以和和最相近。最相近。答案：答案：D二、遗传信息的表达二、遗传信息的表达1DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系(2)反密码子：与反密码子：与mRNA分子中的密码子互补配对的分子中的密码子互补配对的tRNA上的上的3个碱基。个碱基。种类：种类：61种。种。对应关系：反密码子与对应关系：反密码子与61种决定氨基酸的密码子对种决定氨基酸的密码子对应。应。a一种一种tRNA只能运输一种氨基酸。只能运输一种氨基酸。b一种氨基酸可由一种或几种一种氨基酸可由一种或几种tRNA运输。运输。特点：反密码子的三个碱基与相应的特点：反密码子
10、的三个碱基与相应的DNA模板链上对模板链上对应的碱基相同，只是应的碱基相同，只是DNA的的“T”对应对应tRNA的的“U”。【拓展延伸】【拓展延伸】密码子的特性密码子的特性(1)简并性：简并性：当密码子中有一个碱基改变时，可能并不当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。当某当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速度。酸可保证翻译的速度。(2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本通用性：说明所有生物可能有共同的起源或
11、生命在本质上是统一的。质上是统一的。2DNA复制、转录和翻译的比较复制、转录和翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂的间期细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程场所场所主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖细胞质的核糖体体模板模板DNA的两条单链的两条单链DNA的其中一的其中一条链条链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷种核糖核苷酸酸20种氨基酸种氨基酸ATP都需要都需要复制复制转录转录翻译翻译酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚聚合酶合酶解旋酶、解旋酶、RNA聚聚合酶合酶合成酶合成酶产物产物2个双链个双链DNA1个单链个单链RN
12、A多肽链多肽链(或蛋白质或蛋白质)产物去向产物去向传递到传递到2个子细个子细胞或子代胞或子代离开细胞核进入离开细胞核进入细胞质细胞质组成细胞结构蛋组成细胞结构蛋白或功能蛋白白或功能蛋白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边解旋边转录，边解旋边转录，转录后转录后DNA恢复恢复原状原状翻译结束后，翻译结束后，mRNA被降解成被降解成单体单体碱基配对碱基配对AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC意义意义传递遗传信息传递遗传信息表达遗传信息，使生物表现出各种表达遗传信息，使生物表现出各种性状性状【拓展延伸】【拓展延伸】(1)从核糖体上脱离下来的只是多肽键
13、，从核糖体上脱离下来的只是多肽键，再经折叠，加工成为具有复杂空间结构的有活性的蛋白质。再经折叠，加工成为具有复杂空间结构的有活性的蛋白质。(2)一种氨基酸可对应一种或多种密码子，也可由一种或一种氨基酸可对应一种或多种密码子，也可由一种或多种多种tRNA来运输，但一种密码子来运输，但一种密码子(tRNA)只决定只决定(运输运输)一种氨一种氨基酸。基酸。(1)图中标出的碱基符号，包括了图中标出的碱基符号，包括了_种核苷酸。种核苷酸。(2)DNA双链中，双链中，_链为转录的模板链；遗传信息链为转录的模板链；遗传信息存在于存在于_链上；密码子存在于链上；密码子存在于_链子链子(只写标只写标号号)。(3
14、)如合成胰岛素，共含如合成胰岛素，共含51个氨基酸，则控制其合成的基个氨基酸，则控制其合成的基因上至少含有脱氧核苷酸因上至少含有脱氧核苷酸_个。个。解析：解析：(1)DNA为为，包括四种碱基，有四种脱氧核苷，包括四种碱基，有四种脱氧核苷酸；酸；RNA为为，也包括四种碱基，有四种核糖核苷酸，故，也包括四种碱基，有四种核糖核苷酸，故图中共有八种核苷酸。图中共有八种核苷酸。(2)能够与信使能够与信使RNA碱基互补配对的转碱基互补配对的转录模板链是录模板链是，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息；，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息；信使信使RNA上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻的碱基为遗
15、传密码子。个相邻的碱基为遗传密码子。(3)信使信使RNA上每上每3个相邻碱基决定个相邻碱基决定1个特定的氨基酸，据此，个特定的氨基酸，据此，合成合成51个氨基酸的蛋白质，基因上脱氧核苷酸数最少为个氨基酸的蛋白质，基因上脱氧核苷酸数最少为306个。个。答案：答案：(1)八八(2)(3)306【触类旁通】【触类旁通】基因表达过程中有关数量变化基因表达过程中有关数量变化(1)转录、翻译过程中转录、翻译过程中DNA(基因基因)碱基数碱基数 mRNA碱基碱基数数 多肽链氨基酸数多肽链氨基酸数6 3 1图解如下：图解如下：(2)氨基酸数氨基酸数1/3mRNA碱基数碱基数1/6 基因中碱基数的关基因中碱基数
16、的关系都是最大值，即每合成系都是最大值，即每合成1个氨基酸至少需要个氨基酸至少需要mRNA中中3个碱个碱基，基因中基，基因中6个碱基，其原因如下：个碱基，其原因如下：DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。转录出的转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。倍多。2(2012孝感高一检测孝感高一检测)关于图示的生理过程的说法，正
17、关于图示的生理过程的说法，正确的是确的是()A该图所示的生物细胞有真正的细胞核该图所示的生物细胞有真正的细胞核BmRNA上所含有的密码子均能在上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应上找到相对应的反密码子的反密码子C该图表示的是转录和翻译该图表示的是转录和翻译D该图表示的生理过程所需要的能量都由线粒体提供该图表示的生理过程所需要的能量都由线粒体提供解析：解析：由图可知，该图所示的生理过程包括转录和翻译由图可知，该图所示的生理过程包括转录和翻译过程，该图所示的生理过程既可发生在真核生物细胞内，也过程，该图所示的生理过程既可发生在真核生物细胞内，也可发生在原核生物细胞内；可发生在原核生物细胞内；
18、mRNA上的终止密码子在上的终止密码子在tRNA上上没有相应的反密码子；该图所示的生理过程所需的能量可由没有相应的反密码子；该图所示的生理过程所需的能量可由细胞质基质或细胞质基质和线粒体提供。细胞质基质或细胞质基质和线粒体提供。答案：答案：C与本节内容有关的实验问题：与本节内容有关的实验问题：1探究影响基因表达的因素。探究影响基因表达的因素。2模拟遗传密码的破译。模拟遗传密码的破译。【案例探究】【案例探究】为了探究为了探究DNA的转录过程，有人在实验室中进行如下相的转录过程，有人在实验室中进行如下相关模拟实验：关模拟实验：实验一：将从大肠杆菌中提取的实验一：将从大肠杆菌中提取的RNA聚合酶加到
19、具有足聚合酶加到具有足量的四种核糖核苷酸的试管中，在适宜温度条件下培养，一量的四种核糖核苷酸的试管中，在适宜温度条件下培养，一段时间后，测定其中的段时间后，测定其中的RNA的含量。的含量。(1)该实验能否检测出该实验能否检测出RNA？_。原因是什么？原因是什么？_。实验二：人们通过研究发现，有些抗生素可以通过阻断实验二：人们通过研究发现，有些抗生素可以通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验一的方法探究这种抗种新型抗生素，请你根据上述模拟实验一的方法探究这种抗生素能否阻断细菌生素能否阻断细
20、菌DNA和人体和人体DNA的转录过程。的转录过程。(2)实验步骤：实验步骤：取取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的支试管，各加入足量的ATP、核糖核、核糖核苷酸、相关的酶的混合溶液；苷酸、相关的酶的混合溶液；_；_。(3)预期实验结果并得出实验结论：预期实验结果并得出实验结论：该实验有可能会出现该实验有可能会出现_种实验结果，如果出现种实验结果，如果出现_，则说明该抗生素只阻断细菌，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录过程，不阻断人体的转录过程，不阻断人体DNA的转录过程。的转录过程。解析：解析：(1)转录需要转录需要DNA模板、原料、能量和酶。实验一模板、原料、能量和酶。实验一中所给的条
21、件中缺乏中所给的条件中缺乏DNA模板和模板和ATP(能量能量)，故该实验不能，故该实验不能检测出检测出RNA。(2)本实验要探究某种新型抗生素对细菌和人体本实验要探究某种新型抗生素对细菌和人体DNA的转录过程是否有阻断作用，要分别设计两组实验。根的转录过程是否有阻断作用，要分别设计两组实验。根据题中所给的实验步骤，据题中所给的实验步骤，A、B两试管可设计与细菌两试管可设计与细菌DNA转录转录相关的实验，相关的实验，C、D两试管可设计与人体两试管可设计与人体DNA转录相关的实转录相关的实验，注意实验变量是验，注意实验变量是DNA的种类。的种类。(3)该实验结果可能有四种：该实验结果可能有四种：A
22、试管中无试管中无RNA生成，生成，B、C、D试管中均有试管中均有RNA生成，则说明该抗生素只阻断细菌生成，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录过程，不阻断人体的转录过程，不阻断人体DNA的转录过程；的转录过程；A、B、D试试管中均有管中均有RNA生成，生成，C试管中无试管中无RNA生成，则说明该抗生素生成，则说明该抗生素只阻断人体只阻断人体DNA的转录过程，不阻断细菌的转录过程，不阻断细菌DNA的转录过程；的转录过程；A、B、C、D试管中均有试管中均有RNA生成，则说明该抗生素既不阻生成，则说明该抗生素既不阻断细菌断细菌DNA的转录过程，也不阻断人体的转录过程，也不阻断人体DNA的转录过程；的
23、转录过程；A、C试管中均无试管中均无RNA生成，生成，B、D试管中均有试管中均有RNA生生成，则说明该抗生素既能阻断细菌成，则说明该抗生素既能阻断细菌DNA的转录过程，也能阻的转录过程，也能阻断人体断人体DNA的转录过程。的转录过程。答案：答案：(1)不能缺乏不能缺乏DNA模板和模板和ATP(能量能量)(2)向向A试管滴加适量的一定浓度的抗生素溶液，向试管滴加适量的一定浓度的抗生素溶液，向B试管滴加等量的蒸馏水，同时向试管滴加等量的蒸馏水，同时向A、B试管加入等量且相同的试管加入等量且相同的细菌细菌DNA；向；向C试管滴加适量的一定浓度的抗生素溶液，向试管滴加适量的一定浓度的抗生素溶液，向D试管滴加等量的蒸馏水，同时向试管滴加等量的蒸馏水，同时向C、D试管加入等量且相同试管加入等量且相同的人体的人体DNA把把A、B、C、D4支试管放在相同且适宜的条支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测其中有无件下培养一段时间后，检测其中有无RNA生成生成(3)4A试管试管中无中无RNA生成，生成，B、C、D试管中均有试管中均有RNA生成生成
