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课程标准要求课程标准要求核心素养对接核心素养对接学业质量水平学业质量水平概述概述DNA分子上的遗分子上的遗传信息通过传信息通过RNA指导指导蛋白质的合成，细胞蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选分化的本质是基因选择性表达的结果，生择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋物的性状主要通过蛋白质表现。白质表现。1.生命观念生命观念结合结合DNA双螺旋结构模型，阐明双螺旋结构模型，阐明DNA分子通过转录和翻译分子通过转录和翻译等过程表达遗传信息；理解多聚核糖体现象的本质，利用结构与功能观，等过程表达遗传信息；理解多聚核糖体现象的本质，利用结构与功能观，认
2、识到其对提高翻译效率的意义。认识到其对提高翻译效率的意义。水平二水平二2.科学思维科学思维利用分析与综合的方法，比较归纳转录和翻译在时间、场利用分析与综合的方法，比较归纳转录和翻译在时间、场所、模板、产物、原料、酶、能量、过程、碱基互补配对方式及特点等方所、模板、产物、原料、酶、能量、过程、碱基互补配对方式及特点等方面的相同与不同。面的相同与不同。水平二水平二3.科学思维科学思维通过分析相关资料，利用物质与能量观，分析原核生物、通过分析相关资料，利用物质与能量观，分析原核生物、真核生物、真核生物、DNA病毒和病毒和RNA病毒遗传信息流动的规律，归纳出遗传信息流病毒遗传信息流动的规律，归纳出遗传
3、信息流动的中心法则。动的中心法则。水平二水平二4.社会责任社会责任利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。水平一水平一RNA的组成及种类的组成及种类自主自主梳理梳理1.RNA的基本单位及组成的基本单位及组成碱基：碱基：磷酸磷酸核糖核糖A、U、G、C核糖核苷酸核糖核苷酸2.RNA的种类及功能的种类及功能mRNAtRNArRNA名称名称_转运转运RNA_结构结构_链链_链，呈三叶草形链，呈三叶草形单链单链功能功能传递遗传信息，蛋白质传递遗传信息，蛋
4、白质合成的模板合成的模板_ _信使信使RNA核糖体核糖体RNA单单单单识别密码子，运载氨基酸识别密码子，运载氨基酸参与构成核糖体参与构成核糖体典例典例1(2019长春九校联盟期中长春九校联盟期中)下列叙述中，不属于下列叙述中，不属于RNA功能的是功能的是()A.细胞质中的遗传物质细胞质中的遗传物质 B.B.作为某些病毒的遗传物质作为某些病毒的遗传物质C.具有生物催化作用具有生物催化作用 D.D.参与核糖体的组成参与核糖体的组成解析解析真核生物、原核生物和真核生物、原核生物和DNA病毒的遗传物质都是病毒的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物病毒的遗传物质为质为RNA，A错误、错误、B正确；少数
5、酶的化学本质为正确；少数酶的化学本质为RNA，C正确；正确；rRNA参与核糖参与核糖体的组成，体的组成，D正确。正确。答案答案A对点练对点练1经测定，甲、乙、丙经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸种生物的核酸分别为：分别为：_、_、_。项目项目AGCTU甲甲60406040乙乙30202030丙丙41234428解析解析根据碱基种类判断，甲、乙是根据碱基种类判断，甲、乙是DNA，丙是，丙是RNA，再根据碱基比例判定甲是单，再根据碱基比例判定甲是单链链DNA，乙是双链，乙是双链DNA。答案答案单链单链DNA双链双链DNARNA【归纳总
6、结】【归纳总结】RNA和和DNA的区别的区别比较项目比较项目DNARNA化学组成化学组成基本组成元素基本组成元素均只含有均只含有C、H、O、N、P五种元素五种元素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碱基碱基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖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结构通常呈单链结构联想质疑联想质疑【归纳】【归纳】DNA与与RNA的判定方法的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定；含脱氧
7、核糖，一定为为DNA。(2)根据含氮碱基判定：含根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是的核酸一定是DNA；含；含U的核酸一定是的核酸一定是RNA。(3)DNA中单、双链的判定：若中单、双链的判定：若AT、GC或嘌呤或嘌呤嘧啶，则为单链嘧啶，则为单链DNA；若；若AT，GC，AGTC，则一般认为是双链，则一般认为是双链DNA。自主自主梳理梳理遗传信息的转录遗传信息的转录细胞核细胞核一条链一条链4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸RNA聚合酶聚合酶碱基碱基碱基互补配对碱基互补配对一条链一条链核糖核苷酸核糖核苷酸RNA聚合酶聚合酶mRNADNA链上链上双螺旋双螺旋mRNA、tRNA、rRNA(1)转录
8、时，需要解旋吗？需要解旋酶吗？为什么？转录时，需要解旋吗？需要解旋酶吗？为什么？提示提示需要解旋，因为需要解旋，因为DNA双链只有解开螺旋才能为转录提供模板；不需要解旋酶，双链只有解开螺旋才能为转录提供模板；不需要解旋酶，因为因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。聚合酶本身就兼有解旋的作用。(2)转录时，转录时，RNA子链的延伸方向如何？与子链的延伸方向如何？与RNA聚合酶的移动方向一致吗？聚合酶的移动方向一致吗？提示提示5端端3端；一致。端；一致。(3)转录时，转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有
9、几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？提示提示3种，种，A与与U、T与与A、G与与C；4种，种，AU、TA、GC和和CG。(4)转录只能形成转录只能形成mRNA一种一种RNA吗？转录形成的吗？转录形成的RNA中一定没有氢键吗？中一定没有氢键吗？提示提示转录可以形成转录可以形成mRNA、tRNA和和rRNA等；不一定，转录形成的等；不一定，转录形成的tRNA中含有氢键。中含有氢键。典例典例2(201610月浙江选考月浙江选考)遗传信息表达的过程中，遗传信息表达的过程中，mRNA的三个碱基是的三个碱基是5UAC3，则，则DNA模板
10、链上对应的三碱基是模板链上对应的三碱基是()A.5GTA3B.5CAT3C.5CUT3D.5GUA3解析解析mRNA的三个碱基是的三个碱基是5UAC3，而，而mRNA与转录的模板与转录的模板DNA单链是方向单链是方向相反、碱基互补的，所以相反、碱基互补的，所以DNA模板链上对应的三个碱基是模板链上对应的三个碱基是5GTA3。答案答案A对点练对点练2(2019南菁中学期中南菁中学期中)如如图是真核生物图是真核生物mRNA合成过程图，请据图判断下列合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是说法中正确的是()A.R表示的节段表示的节段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶正处于解旋状态，形成这种状态需
11、要解旋酶B.图中图中是以是以4种脱氧核苷酸为原料合成的种脱氧核苷酸为原料合成的C.如果图中如果图中表示酶分子，则它的名称是表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶聚合酶D.图中的图中的合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成解析解析R表示的节段表示的节段正处于解旋状态，形成这种状态不需要解旋酶，只需要正处于解旋状态，形成这种状态不需要解旋酶，只需要RNA聚合酶，聚合酶，A错误；图中错误；图中是是RNA分子，以分子，以4种核糖核苷酸为原料合成的，种核糖核苷酸为原料合成的，B错误；如错误；如果图中果图中表示酶分子，它能催化转录，则它的名称是表示酶
12、分子，它能催化转录，则它的名称是RNA聚合酶，聚合酶，C正确；图中的正确；图中的是是mRNA，合成后从细胞核出来，与核糖体结合并控制蛋白质的合成，合成后从细胞核出来，与核糖体结合并控制蛋白质的合成，D错误。错误。答案答案C联想质疑联想质疑真核细胞内真核细胞内DNA的复制和转录均主要发生在细胞核内。的复制和转录均主要发生在细胞核内。1.翻译的概念翻译的概念遗传信息的翻译遗传信息的翻译自主自主梳理梳理mRNA核糖体核糖体顺序顺序蛋白质蛋白质2.密码子与反密码子密码子与反密码子(1)密码子与反密码子的比较密码子与反密码子的比较密码子密码子反密码子反密码子种类种类_种种目前发现有很多种目前发现有很多种
13、位置位置_上上_一端一端实质实质决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的3个相邻的碱个相邻的碱基基与与mRNA_发生发生碱基互补碱基互补配对配对的的3个相邻的碱基个相邻的碱基翻译时，翻译时，mRNAmRNA与与tRNAtRNA局部反向平行，密码子与反密码子碱基互补局部反向平行，密码子与反密码子碱基互补配对，碱基配对的方式有两种，即配对，碱基配对的方式有两种，即A A与与U U配对，配对，G G与与C C配对。配对。64mRNAtRNA密码子密码子在正常情况下，在正常情况下，UGA是是；但在特殊情况下，；但在特殊情况下，UGA可以编码可以编码硒代半胱氨酸。硒代半胱氨酸。在原核生物中，在原核生物中，GUG
14、也可以作也可以作，此时它编码，此时它编码。(2)密码子两种特性密码子两种特性简并性简并性：绝大多数氨基酸都有几个：绝大多数氨基酸都有几个的现象。的现象。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；发生的频率；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酸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酸可保证翻译的效率。可保证翻译的效率。性：地球上几乎所有的性：地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子生物都共用同一套密码子。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统
15、一的。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。终止密码子终止密码子起始密码子起始密码子甲硫氨酸甲硫氨酸密码子密码子通用通用3.翻译的过程翻译的过程4.翻译能精确进行的翻译能精确进行的2种原因种原因5.翻译能高效进行的原因翻译能高效进行的原因1个个mRNA可以相继结合可以相继结合个核糖体，同时进行多条相同肽链的合成。个核糖体，同时进行多条相同肽链的合成。mRNA碱基互补配对碱基互补配对多多(1)翻译时，蛋白质的合成通常是从翻译时，蛋白质的合成通常是从mRNA的哪里开始，到哪里结束？的哪里开始，到哪里结束？提示提示从起始密码子开始，到终止密码子结束。从起始密码子开始，到终止密码子结束。
16、(2)翻译时，核糖体的移动方向如何？翻译时，核糖体的移动方向如何？提示提示从从mRNA的的5端向端向3端移动。端移动。(3)翻译时，携带氨基酸的翻译时，携带氨基酸的tRNA都与核糖体上同一个都与核糖体上同一个tRNA结合位点结合吗？结合位点结合吗？提示提示不是，与起始密码子对应的不是，与起始密码子对应的tRNA结合在核糖体上的一个结合在核糖体上的一个tRNA结合位点上，结合位点上，后续的后续的tRNA结合在另外一个位点上。结合在另外一个位点上。(4)携带肽链的携带肽链的tRNA会先后占据核糖体上的几个会先后占据核糖体上的几个tRNA结合位点？结合位点？提示提示2个。个。典例典例3(2019华师
17、大一附中期末华师大一附中期末)抗生素抗生素P能有效抑制细胞内蛋白质的合成，原因是能有效抑制细胞内蛋白质的合成，原因是具有与具有与tRNA结构中结构中“结合氨基酸部位结合氨基酸部位”类似的结构。在进行试管内翻译时，将足类似的结构。在进行试管内翻译时，将足量抗生素量抗生素P加到反应试管内，可能会观察到的现象是加到反应试管内，可能会观察到的现象是()A.试管内翻译的最终产物为不完整蛋白质试管内翻译的最终产物为不完整蛋白质B.携带氨基酸的携带氨基酸的tRNA无法与无法与mRNA进行碱基互补配对进行碱基互补配对C.mRNA无法与核糖体结合无法与核糖体结合D.抗生素抗生素P与游离的核糖核苷酸结合与游离的核
18、糖核苷酸结合解析解析分析题意可知，抗生素分析题意可知，抗生素P会与会与tRNA抢氨基酸，因此会抑制蛋白质合成，导致抢氨基酸，因此会抑制蛋白质合成，导致合成的蛋白质不完整，合成的蛋白质不完整，A正确；由题意可知，该抗生素不会影响正确；由题意可知，该抗生素不会影响tRNA与与mRNA中的中的位点结合，位点结合，B错误；抗生素错误；抗生素P并不影响核糖体与并不影响核糖体与mRNA的结合，的结合，C错误；抗生素错误；抗生素P不能不能与游离的核糖核苷酸结合，与游离的核糖核苷酸结合，D错误。错误。答案答案A对点练对点练3如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理
19、变化，Y表示具有某种功能表示具有某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述错误的是的酶，请据图分析下面有关叙述错误的是()A.Y为为RNA聚合酶聚合酶B.该图中最多含该图中最多含5种碱基、种碱基、8种核苷酸种核苷酸C.过程过程在细胞核内进行，过程在细胞核内进行，过程在细胞质内进行在细胞质内进行D.b部位发生的碱基配对方式可能有部位发生的碱基配对方式可能有TA、AU、CG、GC解析解析分析题图可知，过程分析题图可知，过程和过程和过程分别表示真核生物转录和翻译过程，故分别表示真核生物转录和翻译过程，故Y为为RNA聚合酶，聚合酶，A正确；图中有正确；图中有DNA和和RNA分子，因此最多含有分子，因此最多含
20、有5种碱基和种碱基和8种核苷酸，种核苷酸，B正确；过程正确；过程为转录过程，主要在细胞核内进行，此外在线粒体和叶绿体内也可进为转录过程，主要在细胞核内进行，此外在线粒体和叶绿体内也可进行，行，为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，C错误；错误；b部位发生转录，因此部位发生转录，因此b部位发生的碱基配对方式可能有部位发生的碱基配对方式可能有TA、AU、CG、GC，D正确。正确。答案答案C联想质疑联想质疑RNA有三种，均来自于有三种，均来自于DNA的转录的转录密码子的简并性：亮氨酸可由密码子的简并性：亮氨酸可由6种密码子决定。种密码子决定。一条一条mRNA上可
21、相继结合多个核糖体。上可相继结合多个核糖体。【归纳总结】【归纳总结】(1)转录的产物不只是转录的产物不只是mRNA，还有，还有tRNA、rRNA等，但只有等，但只有mRNA携带遗传信息，携带遗传信息，3种种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。都参与翻译过程，只是作用不同。(2)转录和翻译过程中的碱基配对不是转录和翻译过程中的碱基配对不是AT，而是，而是AU。(3)并不是所有的密码子都决定氨基酸，如终止密码子并不是所有的密码子都决定氨基酸，如终止密码子UAA和和UAG。(4)真核细胞的核基因表达过程，转录在细胞核中进行，转录形成的真核细胞的核基因表达过程，转录在细胞核中进行，转录形成的mRNA要
22、通过核要通过核孔进入细胞质中与核糖体结合，转录和翻译在时间和空间上均不同，表现为先转录孔进入细胞质中与核糖体结合，转录和翻译在时间和空间上均不同，表现为先转录后翻译。后翻译。(5)原核细胞的基因表达过程中，由于没有核膜的阻挡，转录和翻译可以同时进行，原核细胞的基因表达过程中，由于没有核膜的阻挡，转录和翻译可以同时进行，表现为边转录边翻译。表现为边转录边翻译。1.提出者提出者。2.内容内容中心法则中心法则自主自主梳理梳理克里克克里克DNA复制：遗传信息从复制：遗传信息从流向流向。转录：遗传信息从转录：遗传信息从流向流向。翻译：遗传信息从翻译：遗传信息从流向流向。DNADNADNARNARNA蛋白
23、质蛋白质3.发展发展发展内容发展内容信息流动信息流动举例举例RNA自我复制自我复制遗传信息从遗传信息从_流向流向_烟草花叶病毒烟草花叶病毒RNA_遗传信息从遗传信息从_流向流向_HIV完善后的中心法则，用图解表示为：完善后的中心法则，用图解表示为：RNARNA逆转录逆转录RNADNA4.生命是物质、能量和信息的统一体生命是物质、能量和信息的统一体在遗传信息的流动过程中，在遗传信息的流动过程中，是信息的载体，是信息的载体，是信息是信息的表达产物，而的表达产物，而为信息的流动提供能量。为信息的流动提供能量。DNA、RNA蛋白质蛋白质ATP典例典例4(2019浙南名校联盟期末浙南名校联盟期末)某病毒
24、的遗传物质是单链某病毒的遗传物质是单链RNA(RNA)，宿主细胞，宿主细胞内病毒的增殖过程如图，内病毒的增殖过程如图，RNA和和RNA的碱基序列是互补的。下列叙述正确的的碱基序列是互补的。下列叙述正确的是是()A.RNA和和RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板均可与核糖体结合作为翻译的模板B.据图推测，只有据图推测，只有RNA上有上有RNA聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点C.过程过程所需的嘌呤数和过程所需的嘌呤数和过程所需的嘧啶数相同所需的嘧啶数相同D.过程过程需要的需要的tRNA来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供解析解析由图示可得，只有由图示可得，只有R
25、NA可与核糖体结合作为翻译的模板，可与核糖体结合作为翻译的模板，A错误；图中既错误；图中既能以能以RNA为模板合成为模板合成RNA，也能以，也能以RNA为模板合成为模板合成RNA，说明，说明RNA和和RNA均有均有RNA聚合酶的结合位点，聚合酶的结合位点，B错误；由于错误；由于RNA和和RNA的碱基是互补配的碱基是互补配对的，所以过程对的，所以过程所需嘌呤数量与过程所需嘌呤数量与过程所需嘧啶数量相同，所需嘧啶数量相同，C正确；正确；为翻译过为翻译过程，该过程需要的程，该过程需要的tRNA、原料及场所都由宿主细胞提供，、原料及场所都由宿主细胞提供，D错误。错误。答案答案C对点练对点练4在其他条件
26、具备的情况下，在试管中加入物质在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质和物质Z，可得到相应产，可得到相应产物物Y。下列叙述正确的是。下列叙述正确的是()A.若若X是是DNA，Y是是RNA，则，则Z是逆转录病毒是逆转录病毒B.若若X是是DNA，Y是是mRNA，则，则Z是脱氧核苷酸是脱氧核苷酸C.若若X是是RNA，Y是是DNA，则，则Z是是RNA复制酶复制酶D.若若X是是mRNA，Y是核糖体上合成的生物大分子，则是核糖体上合成的生物大分子，则Z是氨基酸是氨基酸解析解析以以DNA为模板合成为模板合成RNA，属于转录过程，需要，属于转录过程，需要RNA聚合酶的催化，需要消聚合酶的催化，需要消耗
27、核糖核苷酸，耗核糖核苷酸，A、B错误；以错误；以RNA为模板，合成为模板，合成DNA，属于逆转录过程，需要逆，属于逆转录过程，需要逆转录酶催化，需要消耗脱氧核苷酸，转录酶催化，需要消耗脱氧核苷酸，C错误；以错误；以mRNA为模板合成蛋白质，属于翻为模板合成蛋白质，属于翻译过程，需要消耗氨基酸，译过程，需要消耗氨基酸，D正确。正确。答案答案D【规律方法】【规律方法】“三看三看”法判断中心法则的各个过程法判断中心法则的各个过程“一看一看”模板模板“二看二看”原料原料“三看三看”产物产物过程过程相关酶相关酶DNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA复制复制解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶核糖核苷酸核糖
28、核苷酸RNA转录转录RNA聚合酶聚合酶RNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNA逆转录逆转录逆转录酶逆转录酶核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA复制复制RNA复制酶复制酶氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质(多肽多肽)翻译翻译rRNArRNArRNA能够催化氨基酸之间肽键的形成能够催化氨基酸之间肽键的形成联想质疑联想质疑【归纳总结】不同生物遗传信息流动的过程【归纳总结】不同生物遗传信息流动的过程真核生物、原核生物和真核生物、原核生物和DNA病毒病毒(如如T2噬菌体噬菌体)的遗传信息流动过程：的遗传信息流动过程：逆转录病毒逆转录病毒(如如HIV、劳氏肉瘤病毒、劳氏肉瘤病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程：在宿主细胞内的遗传信息流动过程：大部分大部分RNA病毒病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒如烟草花叶病毒、流感病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过在宿主细胞内的遗传信息流动过程：程：【拓展】【拓展】RNA病毒主要包括两类，即携带病毒主要包括两类，即携带RNA复制酶的普通复制酶的普通RNA病毒和携带逆转录酶的逆病毒和携带逆转录酶的逆转录病毒。前者不携带逆转录酶，后者不携带转录病毒。前者不携带逆转录酶，后者不携带RNA复制酶。复制酶。课堂小结课堂小结细胞核细胞核核糖核苷酸核糖核苷酸核糖体核糖体mRNA
