生物人教版（2019）必修2 4.1基因指导蛋白质的合成（共65张ppt）

(共65张PPT)
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构侏罗纪公园，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、互相争斗，而这些复活恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来的。
问题探讨
1．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？
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
核糖体
DNA
蛋白质
核孔
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
信使
DNA（基因）
主要存在于细胞核中
蛋白质的合成
在细胞质中的核糖体上进行
信使
？
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．概述遗传信息的转录和翻译过程。
2．计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
3．阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。
4．基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。
第4章 基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
核糖体
DNA
蛋白质
信使
资料1：1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
资料2：1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
资料3：1961年，布伦纳、雅各布和梅瑟生用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加含14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，裂解细菌分离出RNA与核糖体，分离的RNA含有14C标记，把得到的RNA分子分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交，发现RNA可与噬菌体的DNA形成DNA-RNA双链杂交分子，不能与细菌的DNA结台。
新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的
RNA充当了DNA的信使
核孔
实现核质之间频繁的物质交换和信息交流
一、遗传信息的转录
思考：谁充当DNA与蛋白质间的信使？
名称 脱氧核糖核酸(DNA) 核糖核酸(RNA)
单位
组成 磷酸
五碳糖
碱基种类
常见结构
功能
磷酸
A G C T
A G C U
双链；双螺旋
单链
脱氧核糖
核糖
P
脱氧
核糖
含氮碱基
P
核糖
含氮碱基
生物界主要的遗传物质，携带遗传信息，在生物体的遗传、变异和蛋白质的合成起重要作用
RNA病毒的遗传物质，少数酶是RNA；
rRNA（核糖体RNA）:核糖体的成分；
mRNA（信使RNA）:翻译的模板；
tRNA（转运RNA）:运输特定氨基酸
思考：RNA是什么物质？为何RNA适于作DNA的信使？
mRNA
①RNA结构与DNA相似，可储存遗传信息
②RNA的U、A、C、G分别与DNA的A、T、G、C配对
③RNA一般单链，比DNA短，可通过核孔进入细胞质
（信使RNA）
思考：DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？
转录：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程
非编码区
（不能转录）
非编码区
（不能转录）
终止子
启动子
原核细胞的基因结构
能转录
编码区
与RNA聚合酶结合位点
转录
调控
调控
编码区上游
mRNA
翻译
蛋白质——性状
RNA聚合酶识别和结合部位，催化/驱动基因转录出RNA
编码区下游
与RNA聚合酶结合位点
RNA聚合酶识别和结合部位，终止转录
启动子
外显子
内含子
1
2
3
4
5
非编码区
非编码区
编码区
转录
前体mRNA
加工
成熟mRNA
翻译
肽链
真核细胞的基因结构
汉水丑生侯伟作品
终止子
编码区上游
编码区下游
1961年，韦斯（Weiss）等发现离体系统的双链的DNA都可以作为模板，合成不同的RNA分子。马默（Marmur）在侵染枯草杆菌的噬菌体实验中发现，DNA分子两条链中只有一条具有转录功能，这条具有转录功能的链叫做模板链或反义链（antisense strand），另一条无转录功能的链叫做编码链（coding strand）或有义链（sense strand）。在一条包含有若干基因的DNA分子中，各个基因的有义链，并不一定都在同一链上，也就是说，它们各自具有自己的有义链，即有的基因的有义链是3′→5′单链（下图）；有的基因的有义链则是5′→3′单链。所以，也可以说DNA分子双链中的一条链对某些基因来说是有义链，而对另一些基因来说则是反义链。
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
一、遗传信息的转录
U
A
A
G
U
C
C
C
T
T
G
G
A
A
A
RNA聚合酶
(沿着互补链5’→3’)
1 解旋
RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，碱基暴露出来。
游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
4 释放
3 连接
合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。
2 配对
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
A
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
U
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
T
G
C
A
C
A
A
A
T
G
G
C
A
G
A
C
G
G
U
U
U
U
mRNA
一、遗传信息的转录
遗传信息的转录
Transcription of genetic information
转录
（mRNA释放，DNA双链恢复）
DNA
细胞核（主要）、叶绿体/线粒体（基质）；
拟核、细胞质（原核细胞）
4种核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶
DNA的一条链（供转录的那一条）
A-U，T-A，C-G，G-C
DNA→mRNA、tRNA、rRNA
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
时间：
活细胞新陈代谢过程中
mRNA
转 录
转录：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程
一、遗传信息的转录
特点：
边解旋边转录
模板去向：
转录后DNA恢复双螺旋
转录
DNA复制
完全解旋
只解开有遗传效应的片段
讨论1．转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
转录与DNA复制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
一、遗传信息的转录
讨论2．与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。
讨论3．转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
DNA复制和转录的比较
DNA复制 转录
时间
场所
解旋
模板
原料
酶
配对方式
特点
方向
产物
意义
细胞分裂间期
生长发育过程
完全解旋
只解有遗传效应片段（基因）
DNA的两条链均为模板
DNA的一条链为模板
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
解旋酶、 DNA聚合酶、DNA连接酶
RNA聚合酶
A-T、 T—A、C—G 、 G—C
A-U、 C—G 、T—A、 G—C
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
2个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性
遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备
主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒
新链从5’端-3’端延伸
新链从5’端-3’端延伸
思考1：转录时，DNA链完全解开吗？
不是，只解旋有遗传效应的片段，即基因片段
思考2：一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因是否一定也在进行转录？
一个DNA分子中的两个基因，不一定同时进行转录。
转录不是转录整个DNA，是转录其中要表达的基因
一、遗传信息的转录
思考3：一个基因的两条链都能转录吗？
只以一条链为模板
思考4：不同基因的模版链是否相同？
不同基因模板链不同
转录以基因为单位，1个基因只以其1条链为模板，不同基因模板链可能不同
细胞核中转录形成的RNA通过 进入细胞质中，穿过 层膜， 消耗能量
思考5：分裂间期和分裂期可以进行转录吗？
分裂期的染色体高度螺旋，DNA很难解旋，转录很难发生。
思考6：高度分化的细胞可以转录吗？
可以。不是所有的细胞都能进行DNA的复制，但是几乎所有的细胞可以进行转录，例如高度分化的细胞，会进行转录和翻译，但是不会进行DNA的复制。若细胞处于分裂期，转录难以进行。
一、遗传信息的转录
同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。
思考7：同种生物的不同细胞中，mRNA、tRNA和rRNA的种类相同吗？
核孔
0
需要
假设密码子 推理编码的氨基酸
假设1：1个碱基决定1个氨基酸
假设2：2个碱基编码1个氨基酸
假设3：3个碱基编码1个氨基酸
思考：4种碱基与21种氨基酸有何对应关系？
翻译：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。
4种
4 4种
4 4 4种
<21种
<21种
>21种
二、遗传信息的翻译
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
学生活动：①运用数学方法推测出 RNA 碱基数目与氨基酸 数目之间的对应关系。
②讨论伽莫夫的观点是“假说”还是“结论”。
资料1：
学生活动：①阅读材料找出实验自变量、因变量。根据实验结果你能得出什么实验结论。
②给出 mRNA 上碱基，其编码几个氨基酸？
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
密码子
不间断性
不重叠性
简并性
通用性
①生物界通用21种氨基酸的密码子表
②三联体密码是连续排列的
③mRNA的密码子解读不可重叠
④每种氨基酸对应1种或几种密码子
可由1种或几种tRNA转运
资料2：
学生活动：
①加入除去了 DNA 和 mRNA 的细胞提取液的作用
②根据实验结果你能得出什么实验结论？
资料3：
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
密码子/三联体密码：mRNA决定一个氨基酸的3个相邻碱基，分为起始密码子（AUG、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸（起始）））、普通密码子、终止密码子（UAA、UAG 、UGA（硒代半胱氨酸），不决定氨基酸）。每种密码子只能决定1种氨基酸
表4-1 21种氨基酸的密码子表
注：①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
密码子/三联体密码：mRNA决定一个氨基酸的3个相邻碱基，分为起始密码子（AUG、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸（起始）））、普通密码子、终止密码子（UAA、UAG 、UGA（硒代半胱氨酸），不决定氨基酸）。每种密码子只能决定1种氨基酸
1．从密码子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并性。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
分析密码子的特点
思考·讨论
①增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸。
②密码子的使用频率。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，可以保证翻译的速度。
2．几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
分析密码子的特点
思考·讨论
地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。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。
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
亮氨酸 CUA
UUA
AUA
GUA
亮氨酸
异亮氨酸
缬氨酸
CCA
CAA
CGA
脯氨酸
谷氨酰胺
精氨酸
CUU
CUC
CUG
亮氨酸
亮氨酸
亮氨酸
简并性能在一定程度上防止由于碱基的改变而导致遗传信息的改变。
反密码子：tRNA一端能与mRNA密码子互补配对的3个相邻碱基，至少有61或62种。
tRNA：每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸，比mRNA小很多，RNA链经折叠，呈“三叶草”结构，其四臂有局部碱基互补配对的双链区域，一端较长的-OH可连相应氨基酸，另一端外露3个碱基构成的反密码子（可与mRNA上对应的密码子互补配对）。
思考：游离在细胞质中的氨基酸怎样被运到合成蛋白质的“生产线”上？
3'
5'
结合氨基酸的部位
碱基配对
mRNA
5'
3'
A
C
U
密码子
U
G
A
反密码子
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
二、遗传信息的翻译
位点1
位点2
核糖体移动方向
mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG（起始密码子）互补配对，进入位点1。
携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到位点2的tRNA上
核糖体读取下一个密码子，原来位点1的tRNA离开，原来占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码子，翻译终止。
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
转录
mRNA
细胞质的核糖体
21种氨基酸、tRNA、ATP、肽基转移酶
mRNA
A-U，U-A，C-G，G-C
mRNA→蛋白质
场所：
原则：
模板：
条件：
遗传信息流动：
时间：
活细胞新陈代谢过程中
蛋白质
转 录
翻译：细胞质游离的各种氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
二、遗传信息的翻译
特点：
多个核糖体翻译蛋白质
模板去向：
翻译后mRNA被分解
翻 译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
原核生物：转录还没完成，就开始了翻译，边转录边翻译
真核生物:核基因表达先转录后翻译（被核膜从时空上隔开）
细菌拟核
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，同时进行多条相同肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
多聚核糖体
二、遗传信息的翻译
（1）如何快速高效地进行翻译呢？
一个mRNA分子上可以先后被多个核糖体相继结合，先后进行多条相同肽链的合成。
（3）翻译能够精确进行的原因是什么？
（4）翻译合成的肽链就具有相应的生物学功能吗？
不具有，还需要加工。
①mRNA为翻译提供了精确的模板；
②通过mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
（2）多条肽链的氨基酸序列是否相同？
相同，因为其模板相同。
正在合成的肽链
核糖体
mRNA
多聚核糖体现象
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
由肽链_____→肽链_____的方向进行
短
长
（5）原核生物的拟核基因表达速率往往比真核生物的基因表达的速率要快很多，为什么？
原核生物基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物基因表达时先完成转录，再完成翻译。
（6）控制某种蛋白质合成的基因刚转录的mRNA含有900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，请提出假说，解释原因？
基因刚转录的mRNA经过了加工。
二、遗传信息的翻译
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
遗传信息的翻译
Translation of genetic information
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
多个核糖体翻译蛋白质
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
模板去向
翻译后mRNA被分解
分别进入2个子代DNA
转录后DNA恢复双螺旋
意义
传递遗传信息
表达遗传信息，表现性状
数量关系
DNA6n+6个碱基
mRNA3n+3个碱基
多肽n个氨基酸
中心法则
Central dogma
转 录
翻 译
1957年克里克提出中心法则：遗传信息可从DNA流向DNA，即DNA复制；也可从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
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
三、中心法则
在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是__________，蛋白质是_____________，而____为信息的流动提供能量，可见：生命是______、______和_______的统一体。
信息的载体
信息的表达产物
ATP
物质
能量
信息
中心法则的完善图解（虚线表示少数生物的遗传信息的流向）
中心法则
Central dogma
Prion(Infectious protein)朊病毒
正常折叠
未折叠
错误折叠
羊痒病(Scrapie)
疯牛病(Bovine Spongiform Encephalopathy, BSE)
克-雅病（Creutzfeldt-Jakob disease, CJD）
三、中心法则
中心法则
Central dogma
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
1）烟草花叶病毒（TMV）
2）人免疫缺陷病毒（HIV）、肉瘤病毒
3
1
2
3
(病毒自身携带的逆转录酶)
RNA
病毒
4
(该类病毒，部分自身携带RNA复制酶)
5
并非所有病毒注入到宿主细胞内的物质均只有遗传物质
三、中心法则
HIV
中心法则
Central dogma
DNA
RNA
蛋白质
1
2
3
4
5
3）具备分裂能力的细胞
4）不能分裂的细胞
造血干细胞：
1
2
3
神经细胞：
2
3
胰岛B细胞：
2
3
1
DNA复制
2
遗传信息转录
4
RNA复制
3
遗传信息翻译
5
逆转录
三、中心法则
5）原核细胞
6）噬菌体
大肠杆菌：
1
2
3
1
2
3
(发生在：_____________)
宿主细胞内
生物种类 遗传信息的传递过程
以DNA作为遗传物质的生物 原核生物、真核生物 不能分裂
能分裂
DNA病毒
以RNA作为遗传物质的生物 RNA复制型病毒
逆转录病毒 (HIV)
翻译
蛋白质
DNA
转录
RNA
复制
RNA
蛋白质
翻译
蛋白质
翻译
转录
DNA
RNA
逆转录
RNA
复制
三、中心法则
翻译
蛋白质
复制
DNA
转录
RNA
1．沃森和克里克以DNA大分子为研究材料，采用X射线衍射的方法，破译了全部密码子(15·江苏) （ ）
2．参与翻译的RNA有____类
3．DNA中有氢键，RNA中无氢键 （ ）
4．转录只能在细胞核中进行 （ ）
5．转录和翻译过程中碱基配对方式完全相同 （ ）
6．一种氨基酸一定由多种tRNA转运 （ ）
7．一种氨基酸只能有一种密码子决定 （ ）
8．RNA酶就是具有催化作用的RNA分子 （ ）
9．转录时RNA聚合酶的识别位点在RNA分子上 （ ）
10．DNA的复制和转录过程一定都需要解旋酶 （ ）
随堂练习
In-class practice
×
×
×
×
×
一种或多种
×
×
区分核酶、RNA酶
×
×
3
随堂演练
2．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（ ）
A．33、11、66 B．36、12、72 C．12、36、24 D．11、36、72
随堂练习
In-class practice
随堂演练
1．如图为某生物细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（ ）
A．图中表示4条多肽链正在合成
B．一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链
C．核糖体的移动方向为从左向右
D．多个核糖体共同完成一条肽链的合成
B
B
解析：氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12个；基因中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1，该肽链含有12个氨基酸，则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基个数为12×3=36个；每个氨基酸都需要一个tRNA来运载，因此合成该多肽需要12个tRNA；转录此mRNA的基因中碱基数至少为12×6=72个。
4．图中的a、b、c分别代表人体内的三种大分子化合物，下列说法不正确的是（ ）
A．分子c约有64种，只含3个碱基，分子量比b小得多
B．b、c的合成离不开化合物a，这三种大分子化合物的主要合成场所都是细胞核
C．b、c两种化合物能同时存在于同一个细胞器中
D．a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物，四种相同的化合物
随堂练习
In-class practice
随堂演练
3．（11安徽）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是（ ）
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
B
A
6．如图是真核细胞染色体上基因表达过程示意图。有关叙述正确的是（ ）
A．基因的转录需要DNA解旋酶、RNA聚合酶参与
B．翻译过程中tRNA和运载的氨基酸依据碱基互补配对结合
C．“拼接”时在核糖和磷酸之间形成化学键
D．成熟mRNA上具有启动子等才能表达，其上的碱基数与多肽链中的氨基酸之比为3:1
随堂练习
In-class practice
随堂演练
5．下图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是（ ）
A．③是翻译过程，方向是从b到a
B．每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运
C．①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行
D．一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译速率
C
C
随堂练习
In-class practice
随堂演练
7．某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则该DNA片段中T%和G%分别占（ ）
A．46%，54% B．23%，27% C．27%，23% D．46%，27%
B
A1
T2
T1
A2
G1
C1
C2
G2
1
2
(A1＋ T1)%= (A2+ T2)%= (A总+T总)%
Am
Um
Gm
Cm
mRNA
= (Am+Um)%
G
A
T
C
C
T
A
G
A
G
U
C
DNA
mRNA
以2链为
模板转录
2
3
1
① 1链碱基数=2链碱基数=3链碱基数=1/2DNA碱基总数
② A1+T1 = T2+A2 = A3+U3 ；
G1+C1 = C2+G2 = G3+C3
③ （A1+T1）%（占1链的碱基比例）
=（A2+T2）%（占2链的碱基比例）
=（A3+U3）%（占3链的碱基比例）
=（A+T）% （占整个DNA分子中的碱基总数比例）
2．已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（ ）
A．12 B．18 C．24 D．30
随堂练习
In-class practice
随堂演练
1．一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的碱基A为（ ）
A．30% B．35% C．40% D．25%
D
D
解：已知
DNA : A=30%
T=30% ,G=C=20%
A+T=60% ,G+C=40%
mRNA：Um = 35%
mRNA：Am =
求：
A1 = 35%
DNA1：T1 =
A1+T1=60%
练习与应用
一、概念检测
1．基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。 （ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。 （ ）
×
×
2．密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指（ ）
A．基因上3个相邻的碱基 B．DNA上3个相邻的碱基
C．tRNA上3个相邻的碱基 D．mRNA上3个相邻的碱基
D
二、拓展应用
1．红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。
三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰 细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。
利福平影响转录过程。
红霉素影响翻译过程，
环丙沙星影响复制过程，
课后作业
1．尝试写出本节的概念关系图或知识网络图；
2．针对性训练练习册相应内容。
第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成