1、第四节遗传信息的表达第四节遗传信息的表达RNA和蛋白和蛋白质的合成质的合成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，半保留复携带遗传信息：以自身为模板，半保留复制，保持制，保持_的稳定性。的稳定性。2根据它所贮存的遗传信息决定根据它所贮存的遗传信息决定_的结的结构。构。二、转录二、转录1概念：遗传信息由概念：遗传信息由_传递到传递到_上的上的过程，结果是形成过程，结果是形成RNA。2场所：主要在细胞核中。场所：主要在细胞核中。遗传信息遗传信息蛋白质蛋白质DNARNA3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结合。部位结合。(2
2、)解旋：一个或者几个基因的解旋：一个或者几个基因的DNA片段的双螺片段的双螺旋解开。旋解开。(3)配对：以其中的一条链为模板，游离的核糖配对：以其中的一条链为模板，游离的核糖核苷酸碱基与核苷酸碱基与_ 上的碱基配对。上的碱基配对。(4)连接：相邻的核糖核苷酸通过连接：相邻的核糖核苷酸通过_聚合形成聚合形成RNA分子。分子。RNA聚合酶聚合酶DNA模板链模板链磷酸二酯键磷酸二酯键4条件条件(1)原料：原料：4种游离的种游离的_。(2)酶：酶：_。(3)能量：能量：_。(4)模板：模板：_。5产物及其功能产物及其功能(1)mRNA：传达：传达_上遗传信息。上遗传信息。(2)tRNA：把：把_运送到
3、核糖体上。运送到核糖体上。(3)rRNA：是：是_的重要组成成分。的重要组成成分。核糖核苷酸核糖核苷酸RNA聚合酶聚合酶ATPDNA的一条链的一条链DNA氨基酸氨基酸核糖体核糖体思考感悟思考感悟1DNA分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序都分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序都叫遗传信息，这句话对吗？为什么？叫遗传信息，这句话对吗？为什么？【提示】【提示】不对。基因所在的不对。基因所在的DNA片段的两条片段的两条链，只有一条携带遗传信息，链，只有一条携带遗传信息，DNA链中的一条链中的一条链对某个基因来说是信息链，而对另一个基因链对某个基因来说是信息链，而对另一个基因来说可能是非信息链。来说可能是非信息链
4、。三、翻译三、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mRNA运行。运行。(2)延伸：在运行中核糖体认读延伸：在运行中核糖体认读_上决定上决定氨基酸种类的密码，选择相应的氨基酸，由对氨基酸种类的密码，选择相应的氨基酸，由对应的应的tRNA转运，加到延伸中的肽链上。多肽转运，加到延伸中的肽链上。多肽链合成时，在一个链合成时，在一个_上有若干个核糖体上有若干个核糖体同时工作。同时工作。mRNAmRNA(3)终止：当核糖体到达终止：当核糖体到达mRNA的的_时时,多肽合成结束。多肽合成结束。四、遗传密码四、遗传密码1概念：概念：_上上3个连续的碱基，控制一种个连
5、续的碱基，控制一种氨基酸。氨基酸。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，大多数种遗传密码外，大多数氨基酸有两个以上的遗传密码。氨基酸有两个以上的遗传密码。统一统一mRNA终止密码子终止密码子3种类种类(1)起始密码子：有起始密码子：有2种；种；(2)其他密码子：有其他密码子：有_种；种；(3)终止密码子：有终止密码子：有3种。种。五、中心法则五、中心法则1要点：要点：_由由DNA传递到传递到RNA，然，然后由后由RNA决定蛋白质的特异性。蛋白质是生物决定蛋白质的特异性。蛋白质是生物体性
6、状的体现者。体性状的体现者。2中心法则的发展：在中心法则的发展：在_的作用下，的作用下，以以RNA为模板反向合成单链为模板反向合成单链DNA。59遗传信息遗传信息逆转录酶逆转录酶3图解图解4基因：以一定次序排列在基因：以一定次序排列在_上，是上，是遗传的基本功能单位，能控制生物的性状。遗传的基本功能单位，能控制生物的性状。本质上是有功能的本质上是有功能的_。核酸分子片断核酸分子片断染色体染色体思考感悟思考感悟2你能从基因对性状的控制角度分析一下侏你能从基因对性状的控制角度分析一下侏儒症的病因吗？该实例说明什么？儒症的病因吗？该实例说明什么？【提示】【提示】控制生长激素的合成基因发生突控制生长激
7、素的合成基因发生突变，使幼年时期缺乏生长激素，从而患侏儒变，使幼年时期缺乏生长激素，从而患侏儒症。该实例说明基因可以通过控制代谢过程，症。该实例说明基因可以通过控制代谢过程，从而控制生物性状。从而控制生物性状。高频考点突破高频考点突破脱氧核苷酸、基因、脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体和染色体之间的关系之间的关系它们的关系可表示为：它们的关系可表示为：【易误警示】【易误警示】细胞质中的线粒体和叶绿体细胞质中的线粒体和叶绿体中也有基因存在，也能控制某些生物性状。中也有基因存在，也能控制某些生物性状。即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)1如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，如图是
8、果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸苷酸BS基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNA片段片段C基因中一个碱基对的替换就会引起生物性基因中一个碱基对的替换就会引起生物性状的改变状的改变D基因片段中有基因片段中有5种碱基，种碱基，8种核苷酸种核苷酸解析：解析：选选B。基因是由脱氧核苷酸组成的，由。基因是由脱氧核苷酸组成的，由于翻译时密码子具有兼并性，基因中一个碱基于翻译时密码子具有兼并性，基因中一个碱基对的替换不一定引起生物性状的改变，图示基对的替换不一定引起生物性状的改变，图示基因片段中
9、只有因片段中只有4种碱基，种碱基，4种核苷酸。种核苷酸。基因的表达过程基因的表达过程1转录、翻译与转录、翻译与DNA复制的比较复制的比较【易误警示易误警示】翻译时，翻译时，3种种RNA均参与反均参与反应。应。从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链再经折叠、加工成为具有复杂空间结构的蛋白再经折叠、加工成为具有复杂空间结构的蛋白质。质。2DNA(基因基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数上碱基数目与氨基酸数目之间的关系目之间的关系在蛋白质的合成过程中，是以在蛋白质的合成过程中，是以DNA(基因基因)的两的两条链中的一条链为模板，合成一条条链中的一条链为模板，合成
10、一条mRNA单链单链,因此，因此，DNA中的碱基数目是中的碱基数目是mRNA中的碱基数中的碱基数目的两倍；在翻译时，目的两倍；在翻译时，mRNA每三个碱基决定每三个碱基决定一种氨基酸，其数目彼此间的关系一般可表示一种氨基酸，其数目彼此间的关系一般可表示为为(如图如图)：综上可知：蛋白质中氨基酸数目综上可知：蛋白质中氨基酸数目1/3 mRNA 碱基数目碱基数目1/6 DNA(或基因或基因)碱基数目。碱基数目。【易误警示易误警示】因为因为DNA(基因基因)、mRNA上有上有一些碱基不编码氨基酸一些碱基不编码氨基酸(如如mRNA上的终止密上的终止密码子等码子等)，所以实际上编码，所以实际上编码n个氨
11、基酸，个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于上所需的碱基数目大于3n，基因上碱基数目，基因上碱基数目大于大于6n，故一般题干中求氨基酸数有，故一般题干中求氨基酸数有“最最多多”、求碱基数有、求碱基数有“至少至少”等字样。等字样。解析：解析：选选B。基因表达过程包括转录和翻译过。基因表达过程包括转录和翻译过程，其中转录时以程，其中转录时以DNA的一条链为模板，合成的一条链为模板，合成信使信使RNA，此时需要核糖核苷酸作原料，翻译，此时需要核糖核苷酸作原料，翻译时需要转运时需要转运RNA作运载工具，需要氨基酸作原作运载工具，需要氨基酸作原料。料。3某条多肽的相对分子质量为某条多肽的相对分子质量为2
12、778，若氨基，若氨基酸的平均相对分子质量为酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是码子，则编码该多肽的基因长度至少是()A75 对碱基对碱基 B78 对碱基对碱基C90 对碱基对碱基 D93 对碱基对碱基解析：解析：选选D。本题考查基因的碱基数量与氨基。本题考查基因的碱基数量与氨基酸数量的关系以及蛋白质的相关计算。由于酸数量的关系以及蛋白质的相关计算。由于多肽的相对分子质量氨基酸的平均相对分多肽的相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量子质量氨基酸的数量氨基酸的数量18(氨基酸的数量氨基酸的数量1)2778，所以该多肽由，所以该多肽由30个氨基酸
13、组成，个氨基酸组成，编码该多肽的编码该多肽的mRNA上应含有上应含有30个密码子再个密码子再加上终止密码子即为加上终止密码子即为31个密码子，编码该多个密码子，编码该多肽的基因碱基数至少为肽的基因碱基数至少为316186，即，即93对对碱基。碱基。与中心法则有关的几个问题与中心法则有关的几个问题1内容内容(1)表达式表达式(2)过程分析过程分析表示以表示以DNA为遗传物质的生物的为遗传物质的生物的DNA复制，复制，代表遗传信息的传递。代表遗传信息的传递。表示转录过程，是遗传信息表达的第一步。表示转录过程，是遗传信息表达的第一步。代表少数代表少数RNA病毒在宿主细胞中的逆转录过病毒在宿主细胞中的
14、逆转录过程。程。代表以代表以RNA为遗传物质的生物的为遗传物质的生物的RNA自我复自我复制。制。代表翻译过程，是遗传信息表达的重要步骤。代表翻译过程，是遗传信息表达的重要步骤。2中心法则与基因表达的关系中心法则与基因表达的关系(1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。(2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体的生长发育过程中。表达功能，发生在个体的生长发育过程中。3基因与性状的对应关系基因与性状的对应关系(1)一般而言，一个基因只决
15、定一种性状。一般而言，一个基因只决定一种性状。(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有多个不同基因有关。关。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。红花的基因也决定结灰色的种子。【易误警示易误警示】生物的大多数性状是受单生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的基因控制的。这里的“单基因单基因”是指一对等是指一对等位基因，并不是单个基因。位基因，并不是单个基因。基因控制生物体的性状，但性状的形成同基因控制生物体的性状，
16、但性状的形成同时还受到环境的影响。时还受到环境的影响。A基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状物的性状B基因可以通过控制酶的合成来控制生物的基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状性状C一个基因可以控制多种性状一个基因可以控制多种性状D一个性状可以由多个基因控制一个性状可以由多个基因控制解析：解析：选选A。本代谢图解中未涉及基因控制性。本代谢图解中未涉及基因控制性状的直接途径。故状的直接途径。故A选项不正确。选项不正确。实验专题探究实验专题探究遗传信息传递与表达的相关机理遗传信息传递与表达的相关机理遗传信息的传递与表达、基因对性状的控制是遗遗传信息的传
17、递与表达、基因对性状的控制是遗传学的重要基础知识，通过相关实验，探究基因传学的重要基础知识，通过相关实验，探究基因对蛋白质合成过程的控制机理或基因对性状的控对蛋白质合成过程的控制机理或基因对性状的控制过程可有助于加强对转录、翻译制过程可有助于加强对转录、翻译过程、基因与过程、基因与性状、环境因子对性状的影响等重点知识的理解性状、环境因子对性状的影响等重点知识的理解与掌握，因此在复习中，可有意尝试相关内容的与掌握，因此在复习中，可有意尝试相关内容的实验设计与探究训练，特别要关注实验设计与探究训练，特别要关注“高起点、低高起点、低落点落点”的基础性较强的实验探究题型的训练。的基础性较强的实验探究题
18、型的训练。实战演练实战演练 (专项提能，小试牛刀专项提能，小试牛刀)(2011年成都七中模拟年成都七中模拟)下图为在实验室中进行下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题：的相关模拟实验，请据图回答问题：(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是_、_。(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有的物质或细胞结构有_、_。(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。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
19、抗生素，请你根据上述模拟实现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和和人体人体DNA的转录过程。的转录过程。实验步骤：实验步骤：第一步：取第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足支试管，各加入足量的量的ATP、核糖核苷酸、相关的酶的混合溶液、核糖核苷酸、相关的酶的混合溶液;第二步：第二步：第三步：第三步：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，如种实验结果，如果出现果出现_，则说明该抗生素只阻断，则说明该抗生素只阻断细菌细菌DNA的转录，不阻断人体的转
20、录，不阻断人体DNA的转录。的转录。解析：解析：(1)甲试管中有甲试管中有DNA做模板，原料是核做模板，原料是核糖核苷酸，生成物是糖核苷酸，生成物是RNA，说明模拟的是转录，说明模拟的是转录过程。乙试管中有过程。乙试管中有mRNA，原料是氨基酸，说，原料是氨基酸，说明模拟的是翻译过程。明模拟的是翻译过程。(2)翻译过程需要翻译过程需要mRNA、氨基酸、酶、氨基酸、酶、ATP还还需要运载工具需要运载工具tRNA，场所核糖体。，场所核糖体。(3)该题的目的要明确，探究的问题就是攻克该题的目的要明确，探究的问题就是攻克的目标，在试验过程中遵循单一变量的原则，的目标，在试验过程中遵循单一变量的原则，条
21、件适宜且相同，然后根据题目中材料给的条件适宜且相同，然后根据题目中材料给的用具去完善。预期结果要与结论相互对应，用具去完善。预期结果要与结论相互对应，则有则有4种实验结果。种实验结果。答案：答案：(1)转录翻译转录翻译(2)tRNA核糖体核糖体(3)实验步骤：实验步骤：第二步：向第二步：向A试管中滴加适量一定浓度的抗生试管中滴加适量一定浓度的抗生素溶液，素溶液，B试管中滴加等量的蒸镏水，同时试管中滴加等量的蒸镏水，同时A、B试管中加入等量相同的细菌试管中加入等量相同的细菌DNA；向；向C试管中试管中滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，D试管中试管中滴加等量的蒸镏水，
22、同时滴加等量的蒸镏水，同时C、D试管中加入等量试管中加入等量相同的人体相同的人体DNA；第三步：把第三步：把A、B、C、D 4支试管在相同且适支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中支试管中有无有无RNA的生成。的生成。4A试管中无试管中无RNA生成，生成，B试管中有试管中有RNA生生成，成，C、D试管中均有试管中均有RNA生成生成命题视角剖析命题视角剖析视角视角1 紧扣教材重点紧扣教材重点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)的比值与链中此项的比值与链中此项比值相等比值相等C一种细菌的由
23、一种细菌的由480个核苷酸组成，它所编个核苷酸组成，它所编码的蛋白质的长度一定为码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸个氨基酸D遗传信息由传递到需要遗传信息由传递到需要tRNA作工具作工具【思路点拨思路点拨】解决此类问题要抓好以下关键解决此类问题要抓好以下关键点点正确识图，明确图解中的生理过程及特点。正确识图，明确图解中的生理过程及特点。明确转录、翻译过程中各对应链的碱基比值明确转录、翻译过程中各对应链的碱基比值关系。关系。明确碱基与氨基酸个数之间的对应关系。明确碱基与氨基酸个数之间的对应关系。【尝试解答尝试解答】C【探规寻律】【探规寻律】尽管在基因表达中一般讲尽管在基因表达中一般讲DNA mR
24、NA 氨基酸氨基酸6 3 1，但由于，但由于mRNA 中存在终止密码子等原因，故在中存在终止密码子等原因，故在mRNA 上碱基数应大于蛋白质中氨基酸数的上碱基数应大于蛋白质中氨基酸数的3倍，基倍，基因或因或NDA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的酸数目的6倍还要多一些。倍还要多一些。互动探究互动探究(1)图示过程中所需要的酶主要有图示过程中所需要的酶主要有哪些？哪些？(2)DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸一定是酸一定是6倍关系吗？倍关系吗？【提示提示】(1)解旋酶，解旋酶，RNA聚合酶，蛋白质聚合酶，蛋白质合成酶等。
25、合成酶等。(2)一定不是。一定不是。密码子、反密码子、遗传信息的比较密码子、反密码子、遗传信息的比较 (2010年高考天津卷年高考天津卷)根据下表中的已知根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是条件，判断苏氨酸的密码子是()视角视角2 洞察高考热点洞察高考热点DNA双链双链TGmRNAtRNA反密码子反密码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸A.TGUBUGACACU DUCU【思路点拨思路点拨】解答本题时必须明确遗传信解答本题时必须明确遗传信息和遗传密码与息和遗传密码与DNA、RNA的关系，简单表的关系，简单表示如下：示如下：【尝试解答尝试解答】C【解析解析】密码子是指密码子是指mRNA上决定一个
26、氨基上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则和和DNA上的碱基序列可知，苏氨酸的密码子前上的碱基序列可知，苏氨酸的密码子前两个碱基分别是两个碱基分别是AC或或UG，根据反密码子的碱，根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是基序列可知第三个碱基是U，结合选项可知，结合选项可知，只有只有C项正确。解题过程中要注意项正确。解题过程中要注意mRNA上与上与反密码子中的碱基反密码子中的碱基A配对的碱基是配对的碱基是U。【探规寻律探规寻律】RNA的功能归纳：的功能归纳：(1)mRNA蛋白质合成的直接模板。蛋白质合成的直接模板。(2)tRNA氨基酸的转运工
27、具。氨基酸的转运工具。(3)rRNA核糖体的重要组成成分。核糖体的重要组成成分。(4)有些有些RNA可作为可作为“酶酶”，催化某些化学反，催化某些化学反应的完成。应的完成。(5)RNA病毒中，病毒中，RNA可作为遗传物质。可作为遗传物质。变式训练变式训练下列关于遗传信息和遗传密码在下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是是()A遗传信息位于遗传信息位于 mRNA上，遗传密码位于上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同上，碱基构成相同B遗传信息位于遗传信息位于DNA上，遗传密码位于上，遗传密码位于mRNA、tRNA或或rRNA上，碱
28、基构成相同上，碱基构成相同C遗传信息和遗传密码都位于遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基上，碱基构成相同构成相同解析：解析：选选D。遗传信息是。遗传信息是DNA分子上脱氨核苷分子上脱氨核苷酸的排列顺序。酸的排列顺序。RNA分为分为mRNA、tRNA和和rRNA，mRNA上具有密码子，上具有密码子，tRNA具有运具有运载氨基酸的作用。构成载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是的碱基是A、T、G、C，构成，构成RNA的碱基是的碱基是A、U、G、C，故，故它们的碱基构成不同。它们的碱基构成不同。D遗传信息位于遗传信息位于DNA上，遗传密码位于上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同上，碱基构成不同视角
29、视角3 突破易错疑点突破易错疑点明确发生中心法则几个过程的生物类群明确发生中心法则几个过程的生物类群1以以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递为遗传物质的生物遗传信息的传递2以以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递为遗传物质的生物遗传信息的传递 3逆转录必须有逆转录酶的参与，只在某些逆转录必须有逆转录酶的参与，只在某些病毒存在，不能误认为所有病毒都有。病毒存在，不能误认为所有病毒都有。自我挑战自我挑战 (2010年上海综合能力测试年上海综合能力测试)1983年年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV 感染人体过程的感染人体过程的“遗传信息流遗传信息流”示意图示意图是是()【尝试解答尝试解答】D【解析解析】逆转录病毒的遗传信息传递方式逆转录病毒的遗传信息传递方式为为RNA逆转录传递至逆转录传递至DNA，而没有，而没有RNA RNA的的RNA复制过程，故可排除复制过程，故可排除A、B、C三三项。项。即时达标训练即时达标训练本章网络构建本章网络构建
