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4.1基因指导蛋白质的合成
基础知识
一、遗传信息的转录
1.在DNA和蛋白质之间,有一种中间物质——①mRNA充当信使。
2.RNA在细胞中有三种:mRNA(信使RNA)、②tRNA(转运RNA)、rRNA(核糖体RNA)。
3.转录
(1)定义:转录是在细胞核中,以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。
(2)过程
a.DNA双链解开,DNA双链的碱基得以暴露。
b.游离的③核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞,当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时,两者以④氢键结合。
c.新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的⑤mRNA分子上。
d.合成的mRNA从DNA链上释放。而后,DNA双链恢复。
二、碱基与氨基酸之间的对应关系
1.DNA、RNA各自有4种碱基,而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。若1种碱基决定1种氨基酸,则只能决定4种氨基酸;若2种碱基决定1种氨基酸,则只能决定⑥ 种氨基酸;若3种碱基决定1种氨基酸,则能够决定⑦ 种氨基酸。
2.后来,科学家通过实验,最终破解了遗传密码,得知mRNA上⑧ 个相邻的碱基决定一个氨基酸。每3个这样的碱基又称作1个⑨密码子。
三、遗传信息的翻译
1.概念:将游离的氨基酸合成蛋白质的过程。
2.部位:细胞质中的⑩核糖体。
3.原料:游离的氨基酸。
4.模板:mRNA。
5.结果:合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。
6.实质:将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。
7.氨基酸的“搬运工”tRNA:呈三叶草形状,一端为携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基,称为反密码子,它可以与mRNA上的密码子互补配对。
8.基因中脱氧核苷酸的顺序称为遗传息。遗传信息间接决定着氨基酸的排列顺序,密码子直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序。
9.DNA复制只发生在细胞分裂间期,而在高度分化的细胞(不具有分裂能力的细胞)中不再发生。转录和翻译无论细胞能否分裂,只要是活的细胞(哺乳动物成熟红细胞除外)均可以进行。
四、中心法则
1.1957年,克里克提出中心法则:遗传信息可以从DNA流向DNA,即 DNA的自我复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质,即 遗传信息的转录和翻译。
2.发展后的中心法则图解:
合作探究
知识点一:遗传信息的转录
1.转录的条件是什么
2.下图为蛋白质合成过程中细胞核中的转录示意图,据图回答:
(1)转录的第一步是要将a处的化学键打开,此过程叫什么 所需要的酶是什么酶
(2)b处遵循的原则是什么 DNA模板链上的ATCG碱基分别对应e上的什么碱基
(3)图中的e、f、g分别代表什么 e是从哪里离开细胞核的
(4)在上图的方框中用箭头标出转录方向。
3.为什么RNA适于作DNA的信使
例1 对于下列图解,正确的说法有( )。
①表示DNA复制过程 ②可表示DNA转录过程 ③共有5种碱基 ④共有8种核苷酸 ⑤共有5种核苷酸 ⑥A均代表同一种核苷酸
A.①②③ B.④⑤⑥ C.②③④ D.①③⑤
知识点二:遗传信息的翻译
下图为翻译过程示意图,据图回答:
1.A、B、C、D、E各代表什么 B的主要成分是什么 在生物中A、E各有多少种
2.F所转运的氨基酸是什么 并在图G中标明翻译的方向。
3.图中有多少个密码子 所翻译的肽链是什么 所有生物的密码子都是一样的吗
4.据图你能归纳出基因片段及相应的mRNA片段中碱基与控制的氨基酸之间的数量关系吗 并说明理由(不考虑终止密码、基因中的非编码序列等)。
例2 DNA通过复制传递遗传信息,通过转录和翻译表达遗传信息,下列关于复制、转录和翻译的说法正确的是( )。
A.三个过程所需酶的种类相同
B.三个过程发生的场所都是细胞质
C.三个过程都要通过碱基互补配对来完成
D.复制和转录的模板相同,而与翻译的模板不同
知识点三:对中心法则的理解
1.结合教材P69图4-7和P69“资料分析”,写出生物界遗传信息的传递过程图解。
2.请结合中心法则的内容分析:完善后的中心法则的遗传信息传递过程是否都可在人的正常体细胞中发生。
3.中心法则的具体运用:流感病毒(无逆转录酶)及艾滋病病毒的遗传信息的传递过程该如何表示
4.列表分析中心法则各步骤的过程、模板、原料、碱基互补配对原则及产物,并举例说明。
例3下图是真核细胞中三种生命活动的示意图,关于下图的叙述不正确的是( )。
A.①②③过程都有碱基互补配对
B.①②③过程都有酶参与催化
C.只有②过程一定发生在细胞质中
D.①②③过程不一定都有水生成
课堂总结
板书设计
基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
二、碱基与氨基酸之间的对应关系
三、遗传信息的翻译
四、中心法则
作业布置
参考答案
基础知识
①mRNA ②tRNA(转运RNA) ③核糖核苷酸 ④氢键 ⑤mRNA ⑥16 ⑦64 ⑧3 ⑨密码子 ⑩核糖体 mRNA 携带氨基酸 反密码子 遗传信息 氨基酸 密码子 间期 活的 DNA的自我复制 遗传信息的转录和翻译
合作探究
知识点一:遗传信息的转录
1.
模板 以DNA的一条链为模板
原料 4种游离的核糖核苷酸
能量 ATP
酶 RNA聚合酶等
其他条件 适宜的温度、pH等
2.(1)此过程叫解旋。需要解旋酶(但不需要专门的解旋酶,因为RNA聚合酶本身具有解旋作用。)
(2)b处遵循的原则是碱基互补配对原则。DNA上的ATCG碱基分别对应e上的UAGC。
(3)图中的e、f、g分别代表合成的mRNA、RNA聚合酶、游离的核糖核苷酸。e是从核孔离开细胞核的。
(4)“←”
3.(1)RNA也是由核苷酸连接而成的,也能储存遗传信息。
(2)RNA与DNA的关系中,也遵循碱基互补配对原则。
(3)RNA一般为单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。
例1 C
【解析】由图可知,此过程是DNA转录过程,整个过程涉及5种碱基:A、T、C、G、U,但由于组成DNA和RNA的五碳糖不同,故共有8种核苷酸。
知识点二:遗传信息的翻译
1.A、B、C、D、E分别代表tRNA、核糖体、mRNA、氨基酸、密码子。B的主要成分是rRNA和蛋白质。在生物中A、E分别有61、64种。
2.F所转运的氨基酸是精氨酸。
3.图中有8个密码子。所翻译的肽链是甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸。所有生物的密码子都是一样的。
4.蛋白质中肽键数+肽链数=氨基酸数=1/3mRNA碱基数=1/6基因中碱基数。
理由:①转录时,组成基因的两条链只有一条链能转录,另一条链则不能转录。因此,转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。②翻译过程中,信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。
例2 C
【解析】复制需要解旋酶和DNA聚合酶,而转录需要解旋酶和RNA聚合酶;复制和转录的主要场所是细胞核,而翻译在核糖体上进行;复制时以DNA的两条链为模板,而转录只以DNA的一条链为模板,翻译的模板为mRNA。
知识点三:对中心法则的理解
1.
2.不会。RNA复制以及逆转录在人的正常体细胞中不会发生。
3.第一种情况:(不具逆转录能力的RNA病毒,如流感病毒)
第二种情况:(具有逆转录能力的RNA病毒,如艾滋病病毒)
4.
项目 过程 模板 原料 原则 产物 生物举例
DNA复制 DNA→DNA DNA的两条链 含A、T、G、C四种脱氧核苷酸 A—T G—C DNA 绝大多数生物
DNA转录 DNA→RNA DNA的一条链 含A、U、G、 C四种核糖核苷酸 A—U G—CT—A RNA 绝大多数生物
RNA复制 RNA→RNA RNA 含A、U、G、C四种核糖核苷酸 A—U G—C RNA 以RNA为遗传物质的生物,如烟草花叶病毒
RNA逆转录 RNA→DNA RNA 含A、T、G、C的四种脱氧核苷酸 A—T U—AG—C DNA 艾滋病病毒
翻译 RNA→多肽 信使RNA 约20种氨基酸 A—U G—C 多肽 所有细胞生物
例3 D
【解析】①②③过程依次是DNA复制、翻译和转录,都有水生成。中小学教育资源及组卷应用平台
第1节基因指导蛋白质的合成
一、单选题
1．下列关于图中①②两种核酸分子的叙述，正确的是（ ）
A．②是由①转录而来，①②都含有氢键
B．遗传信息在①上，密码子位于②上
C．①②中的嘌呤碱基数均等于嘧啶碱基数
D．肺炎链球菌和噬菌体均含①和②
2．某动物一条染色体DNA上的基因I和基因Ⅱ的相对位置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．四分体时期，基因I中的两条脱氧核苷酸链之间可能发生交叉互换
B．减数第一次分裂后期，同源染色体分离会导致基因I和基因Ⅱ分离
C．基因I和基因Ⅱ携带遗传信息不同的原因是碱基对的排列顺序不同
D．在该动物的生命活动过程中，当基因I表达时，基因Ⅱ一定同时表达
3．图1中A、B、C表示人体一条染色体上相邻的三个基因，其中基因C控制血红蛋白的合成，m、n为基因的间隔序列；图2为C基因进行的某种生理过程。下列分析正确的是（ ）
A．该细胞应为红细胞，图1中的A基因在细胞成熟后可能进行表达
B．m、n片段不具有遗传效应，可进行复制
C．图2中甲移动方向是从右向左，丙可作为翻译的直接模板
D．图2中若丙携带的遗传信息出现差错，则控制合成的血红蛋白结构一定会改变
4．下列有关生物大分子的叙述，正确的是（ ）
A．生物大分子都以碳链为骨架，且其合成都与核糖体有关
B．生物大分子都能够以主动运输方式出入细胞
C．淀粉、受体蛋白、核酸都可以水解生成大量的单体
D．DNA双螺旋结构解旋后不能表达遗传信息
5．为研究DNA的结构和功能，科学家做了如下实验。
实验一:取四支试管，都放入等量的四种脱氧核苷酸、等量的ATP和等量的DNA聚合酶，在各试管中分别放入等量的四种DNA分子，它们分别是枯草杆菌、大肠杆菌、小牛胸腺细胞、T2噬菌体的DNA。在适宜的温度下培养一段时间，测定各试管中残留的每一种脱氧核苷酸的含量。
实验二:将大肠杆菌中提取的DNA分子加到具有足量的四种核糖核苷酸的另一支试管中，在适宜的温度下培养，一段时间后测定产物的含量。
下列有关结论错误的是（ ）
A．实验一要探究的是四种生物的DNA分子中脱氧核苷酸的数量和比例
B．实验一实验结果发现残留的四种脱氧核苷酸的量不同，则说明四种生物的DNA中脱氧核苷酸的数量和比例不同
C．在实验二中，试管中加入了提取的DNA分子，所以模拟的是DNA复制的过程
D．一段时间后，在实验二中没有检测到产物，原因是转录过程还需要RNA聚合酶及能量等
6．遗传信息和“密码子”分别位于（ ）
A．核DNA 和mRNA上 B．DNA和tRNA上
C．mRNA和tRNA上 D．染色体和核基因上
7．下图是发生在雄性猿猴性腺细胞内的某个代谢过程，以下说法错误的是（ ）
A．物质1的合成场所在细胞核或线粒体内
B．物质2可能是雄性激素，具有调节代谢的作用
C．AUG有对应的氨基酸，UAA没有
D．最先结合在物质1上的核糖体是⑥
8．下列关于生物体内化合物的叙述中，正确的是（ ）
A．肽链在核糖体合成后需经内质网和高尔基体加工才具备特定功能
B．DNA分子解旋后空间结构改变从而导致其功能丧失
C．肽链盘曲、折叠形成一定空间结构的蛋白质主要与肽键相关
D．RNA具有信息传递、催化反应、物质转运等功能
9．翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程不需要参与的是（ ）
A．核糖体 B．tRNA C．氨基酸 D．解旋酶
10．下列关于基因的本质与基因的表达的叙述，错误的是（ ）
A．基因内某个碱基对被替换，其遗传效应可能不变
B．在双链DNA中，A和T的分子数之和始终等于C和G的分子数之和
C．基因中碱基的特定排列顺序构成了该基因的特异性
D．基因的转录和翻译过程，碱基配对方式不完全相同
11．人体内碱基互补配对发生在（ ）
①DNA复制 ②转录 ③翻译 ④逆转录 ⑤RNA复制 ⑥tRNA携带氨基酸
A．①②③ B．①②⑤
C．①③⑤⑥ D．②③④⑤
12．艾滋病病毒在逆转录酶的作用下能形成DNA，下列可表示艾滋病病毒依据碱基互补配对原则进行逆转录过程的是（ ）
A． B．
C． D．
13．下列关于中心法则①~⑤过程的叙述，正确的是（ ）
A．②过程中RNA聚合酶与DNA上起始密码子结合
B．劳氏肉瘤病毒有逆转录酶，其体内能发生⑤过程
C．能发生“A-U U-A”碱基互补配对方式的是②③④
D．③过程中有三种RNA参与
14．当细胞中缺乏氨基酸时，tRNA会转化为空载tRNA（没有携带氨基酸的tRNA）参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时，空载tRNA调控基因表达的相关过程。下列有关叙述错误的是（ ）
A．①过程为转录，需要RNA聚合酶 B．②过程中翻译的方向是从左向右
C．细胞核内的mRNA通过核孔进入细胞质 D．当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA抑制基因表达
15．生物性状的遗传一般受控于（ ）
A．细胞核内的遗传物质
B．细胞质的遗传物质
C．DNA和蛋白质的多样性
D．细胞核和细胞质内的遗传物质
二、综合题
16．真核细胞合成某种分泌蛋白，其氨基一端有一段长度为30个氨基酸的疏水性序列，能被内质网上的受体识别，通过内质网膜进入囊腔中，接着合成的多肽链其余部分随之而入。在囊腔中经过一系列的加工（包括疏水性序列被切去）和高尔基体再加工，最后通过细胞膜向外排出。乙图为甲图中3的局部放大示意图。请回答问题：
（1）乙图所示过程中所需原料是______。
（2）蛋白质的合成包括______、______两个过程。编码疏水性序列的遗传密码位于甲图中mRNA的______（填数字）处。
（3）根据甲图判断，核糖体合成多肽链时在mRNA 上运动的方向是___（5′→3′/3′→5′），请写出所涉及的RNA种类名称：______。
（4）乙图中丙氨酸的密码子是______，若该蛋白质被分泌到细胞外时含有n个氨基酸，则控制该蛋白质合成的基因中的至少有______个碱基（不考虑终止密码）。
17．观察下面的某生理过程示意图（甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸），回答下列问题：
（1）丙氨酸的密码子是___________，连接甲和丙的化学键的结构简式是___________。
（2）若②中尿嘧啶和腺嘌呤之和占42%，则相应的①分子片段中胞嘧啶占___________。
（3）若该过程合成的物质是胰蛋白酶，③中合成的物质首先进入___________中进行加工，然后进入___________形成成熟的分泌蛋白。
（4）一种氨基酸可以由多个密码子决定，这对生物生存和发展的重要意义是___________。
18．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。
（1）a，b、c，d所表示的四个过程分别是_________、____________、___________和_________。
（2）需要tRNA和核糖体同时参与的过程是______________（用图中的字母回答）。
（3）a过程发生在真核细胞分裂的__________期。
（4）在烟草叶肉细胞中，a过程发生的场所有_______________。
（5）艾滋病病毒的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）：____________。
参考答案
1．A
2．C
3．B
4．C
5．C
6．A
7．B
8．D
9．D
10．B
11．A
12．A
13．D
14．B
15．D
16．
（1）（20种）氨基酸
（2） 转录 翻译 1
（3） 5'→3' mRNA、tRNA、rRNA
（4） GCA 6（n+30）
17．
（1） GCU —NH—CO一
（2）29%
（3） 内质网 高尔基体
（4）在一定程度上防止由于碱基的改变而导致生物性状的改变
18．
（1） DNA复制 转录 翻译 逆转录
（2）c
（3）间
（4）细胞核、线粒体、叶绿体
（5）
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4.1 基因指导蛋白质的合成
新人教版 必修二
新知导入
问题探讨
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想:各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
讨论从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗
合作探究
结合教材P64~65的资料,分析并思考:
1.转录的条件是什么
2.下图为蛋白质合成过程中细胞核中的
转录示意图,据图回答:
(1)转录的第一步是要将a处的化学键打开,此过程叫什么 所需要的酶是什么酶
(2)b处遵循的原则是什么 DNA模板链上的ATCG碱基分别对应e上的什么碱基
(3)图中的e、f、g分别代表什么 e是从哪里离开细胞核的
(4)在上图的方框中用箭头标出转录方向。
3.为什么RNA适于作DNA的信使
新知讲解
1、RNA----结构 DNA和RNA的比较
种类 DNA RNA
基本单位
五碳糖
特有碱基
共有碱基
空间结构
真核细胞 中的分布
脱氧核糖核苷酸（4种）
核糖核苷酸（4种）
脱氧核糖
核糖
一般呈规则的双螺旋结构
多呈单链结构
T（胸腺嘧啶）
U（尿嘧啶）
A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）
主要在细胞核中
少量在细胞质
(线粒体、叶绿体)
主要在细胞质中
少量在细胞核
（细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体）
嘧啶≠嘌呤→一般为RNA(也有可能是单链DNA)
嘧啶=嘌呤→一般为双链DNA(也有可能是单链DNA或RNA)
1、RNA----种类和功能
mRNA(信使RNA)
功能
结构
作为DNA的信使
转运氨基酸的工具
与蛋白质共同构成核糖体
单链
三叶草形
有碱基互补配对
单链
rRNA (核糖体RNA)
tRNA (转运RNA)
其他作用：
某些病毒的遗传物质
或催化作用的酶（端粒酶、逆转录酶）
1、RNA----结构
1)基本组成单位：
核糖核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸
鸟嘌呤核糖核苷酸
胞嘧啶核糖核苷酸
尿嘧啶核糖核苷酸
2)结构：
单链、比DNA短
为什么RNA适于作DNA的信使？
①RNA由4种核糖核苷酸组成，可以携带遗传信息；
②RNA一般是单链，而且比DNA短，因此可以通过核孔,从细胞核移到细胞质
③RNA不稳定，完成使命的RNA易迅速分解,保证生命活动的有序进行
DNA如何将遗传信息传递给mRNA？
2、遗传信息的转录
U
A
G
C
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来
第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成
DNA
无DNA解旋酶
DNA的一条链
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
识别并结合在转录起始位点，边移动边促进解旋
2、遗传信息的转录
U
A
G
C
游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶
第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来
第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上
第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
DNA
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
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U
2、遗传信息的转录
A
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T
A
C
A
A
A
T
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C
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G
A
C
G
G
U
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U
2、遗传信息的转录
A
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T
A
C
A
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T
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C
U
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A
C
G
G
U
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U
2、遗传信息的转录
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T
A
C
A
A
A
T
A
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C
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A
C
G
G
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2、遗传信息的转录
A
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T
A
C
A
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A
T
A
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C
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A
C
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2、遗传信息的转录
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T
A
C
A
A
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2、遗传信息的转录
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A
C
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2、遗传信息的转录
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C
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A
T
A
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U
G
A
C
G
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U
U
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
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U
U
2、遗传信息的转录
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
U
mRNA
模板链
（非编码链）
模板链
编码链
正（有）义链
2、遗传信息的转录
2、遗传信息的转录
转录
DNA分子
碱基互补配对
主要在细胞核（线粒体和叶绿体中也存在）
原料：
模板：
能量：
A－U、T－A
G－C、C－G
场所：
条件
时间：
活细胞新陈代谢过程中
mRNA
解旋→配对→连接→释放
过程：
游离的四种核糖核苷酸
DNA的一条链(供转录的那一条)
酶：
ATP
同时具有解旋和聚合的功能
边解旋边转录
RNA聚合酶等
DNA→mRNA
遗传信息流动：
最后mRNA释放，DNA双链恢复
同时？
思考：同种生物不同细胞DNA是否相同？mRNA呢？tRNA和rRNA呢？
DNA相同，mRNA种类和数量不同， tRNA和rRNA种类没有差异
2、遗传信息的转录
转录
DNA分子
主要在细胞核（线粒体和叶绿体中也存在）
模板、原料、能量、酶
场所：
条件：
时间：
活细胞新陈代谢过程中
mRNA
解旋→配对→连接→释放
过程：
产物：
①种类：RNA(mRNA tRNA rRNA)都是转录产物
②碱基数目：
少于其模板链碱基
基因的选择性表达
③碱基序列：
与模板链互补，与非模板链基本相同
④去向：
通过核孔进入细胞质(穿0层膜,需能量)完成使命迅速降解
在细胞核中,以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。
课堂练习
例1 对于下列图解,正确的说法有( )。
①表示DNA复制过程 ②可表示DNA转录过程 ③共有5种碱基
④共有8种核苷酸 ⑤共有5种核苷酸 ⑥A均代表同一种核苷酸
A.①②③ B.④⑤⑥ C.②③④ D.①③⑤
C
合作探究
下图为翻译过程示意图,据图回答:
1.A、B、C、D、E各代表什么 B的主要成分是什么 在生物中A、E各有多少种
2.F所转运的氨基酸是什么 并在图G中标明翻译的方向。
3.图中有多少个密码子 所翻译的肽链是什么 所有生物的密码子都是一样的吗
4.据图你能归纳出基因片段及相应的mRNA片段中碱基与控制的氨基酸之间的数量关系吗 并说明理由(不考虑终止密码、基因中的非编码序列等)。
新知讲解
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
概念
mRNA
蛋白质
核苷酸
氨基酸
翻译
（碱基）
对应关系
多样性原因
氨基酸的数量
排列顺序
种类
碱基的数量
排列顺序
种类
决定
决定
决定
4种
21种
讨论：4种碱基如何决定21种不同的氨基酸？
1个碱基决定1个氨基酸
2个碱基决定1个氨基酸
3个碱基决定1个氨基酸
决定4种氨基酸
决定16种氨基酸
氨基酸组合64种
G
U
G
C
A
U
C
G
A
mRNA
5'
3'
密码子
缬氨酸
密码子
组氨酸
密码子
精氨酸
密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
遗传密码子的破译
1961年克里克实验
实验材料：T4噬菌体
实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少对其编码蛋白质的影响
实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。
实验结果：
①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质；
②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。
实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验技术：蛋白质的体外合成技术
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
遗传密码子的破译 教材P70
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽链
实验结论：
与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
密码子（共64个）
①种类
起始密码子：
终止密码子：
3种,UAA、UGA、UAG
（不编码氨基酸)
2种,AUG、GUG
（也编码氨基酸）
编码氨基酸的密码子：61种
翻译的起点
仅为翻译终止信号
②专一性
每种密码子只对应编码 种氨基酸(除终止密码子)
一
一种氨基酸对应 种密码子
1或多
③简并性
④通用性：
地球上几乎所有生物共用一套密码子。
转运RNA-tRNA
结构：
反密码子
“三叶草”结构
反密码子的三个碱基与相应的DNA 上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U
游离在细胞之中的氨基酸是如何按照模板信息有序的运到合成蛋白质的"生产线"上的呢
3’
5’
tRNA为单链，但存在局部双链
tRNA上与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基(tRNA有多个碱基，不只3个)
模板链
对应关系：
1种tRNA只识别并转运 种氨基酸
1种氨基酸可由 tRNA转运
1
1或多种
1. 原料
2. 模板
3. 运载工具
4. 能量
5. 酶
条件
概念
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
21种氨基酸
mRNA
tRNA
ATP
多种酶
场所
核糖体（细胞质）
产物
多肽链
蛋白质
盘曲、折叠
内质网、高尔基体
组成：
形成：
蛋白质+rRNA
与核仁有关
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
过程
U
A
C
M
G U G
H
A C C
W
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
过程
U
A
C
M
G U G
H
A C C
W
脱水缩合（肽键）
tRNA可重复利用
核糖体移动的方向：
由多肽链向单个氨基酸方向移动
（从左往右）
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
肽键
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
翻译
mRNA分子
碱基互补配对
细胞质的核糖体
mRNA
A－U、U－A
G－C、C－G
mRNA→蛋白质
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
蛋白质
转 录
翻 译
21种游离氨基酸、
ATP、酶
tRNA
真核生物
先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物
多聚核糖体
在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
核糖体移动方向（翻译方向）
长多肽链翻译在前（从左往右）
①结合左图判断翻译的方向，并说明判断的依据。
左→右
②翻译结東后得到的多条多肽链有什么特点
基酸序列相同
③翻译合成的多肽链是否能承担相应的生命活动
不能，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
DNA（基因）的遗传信息
mRNA的遗传信息
蛋白质的氨基酸排列顺序
转录
翻译
氨基酸的个数n
mRNA碱基的个数3n
DNA碱基的个数6n
相关计算
说明：因为基因中存在终止密码子所对应的基因等片段，实际上基因上所含有的碱基数要大于6n。因此一般题目中带有“至少”等字样。
tRNA的个数n
DNA复制
转录
翻译
蛋白质
时间
场所
模板
原料
条件
原则
特点
产物
信息传递
细胞分裂间期
主要是细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
半保留复制、边解旋边复制
2个子代DNA分子
生长发育过程
主要是细胞核
基因的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶等
边解旋边转录
RNA
生长发育过程
细胞质
mRNA
21种氨基酸
tRNA、酶等
多核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
课堂练习
例2 DNA通过复制传递遗传信息,通过转录和翻译表达遗传信息,下列关于复制、转录和翻译的说法正确的是( )。
A.三个过程所需酶的种类相同
B.三个过程发生的场所都是细胞质
C.三个过程都要通过碱基互补配对来完成
D.复制和转录的模板相同,而与翻译的模板不同
C
合作探究
1.结合教材P69图4-7和P69“资料分析”,写出生物界遗传信息的传递过程图解。
2.请结合中心法则的内容分析:完善后的中心法则的遗传信息传递过程是否都可在人的正常体细胞中发生。
3.中心法则的具体运用:流感病毒(无逆转录酶)及艾滋病病毒的遗传信息的传递过程该如何表示
4.列表分析中心法则各步骤的过程、模板、原料、碱基互补配对原则及产物,并举例说明。
新知讲解
中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
1957年，克里克：中心法则
（揭示了遗传信息传递的一般规律）
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
逆转录
复制
中心法则的完善
证据1、许多RNA病毒(如脊髓灰质英病毒、双链RNA噬菌体等)在感宿主胞后，其RNA能进行自我复制;一些小型核酶(如锤头核酶、发夹核酶等)也参与自我复制，表明有一些RNA具有自我复制能力。
证据2、在逆转录病毒(如HV)中的逆转录酶的作用下，遺传信息可以从RNA传通至DNA。
课堂练习
例3下图是真核细胞中三种生命活动的示意图,关于下图的叙述不正确的是( )
A.①②③过程都有碱基互补配对
B.①②③过程都有酶参与催化
C.只有②过程一定发生在细胞质中
D.①②③过程不一定都有水生成
C
课堂总结
板书设计
基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录
二、碱基与氨基酸之间的对应关系
三、遗传信息的翻译
四、中心法则
作业布置
完成学案检测题
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
