第1節(jié)基因指導蛋白質的合成學習目標1.掌握DNA和RNA分子的異同。2.描述遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。(重、難點)3.理解遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別。(重點)知識點1遺傳信息的轉錄請仔細閱讀教材第6263頁，完成下面的問題。1RNA的組成及種類(1)基本單位及組成(2)結構：一般是單鏈，且比DNA短。(3)RNA的種類及功能2.DNA和RNA的比較3.轉錄 (2)過程知識點2遺傳信息的翻譯請仔細閱讀教材第6467頁，完成下面的問題。1概念：游離在細胞質中的各種氨基酸以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程，叫作翻譯。2密碼子(1)含義：mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。(3)密碼子與氨基酸對應關系一種密碼子決定1種氨基酸。1種氨基酸可能對應一種或多種密碼子。(4)特性通用性：地球上幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。簡并性：一種氨基酸可能有幾個密碼子。3tRNA(1)結構：類似三葉草的葉形，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基能和mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子。(2)功能：攜帶、轉運氨基酸，識別密碼子。(3)種類：61種。(4)與氨基酸對應關系一種tRNA只能運輸一種氨基酸。一種氨基酸可由一種或幾種tRNA運輸。4翻譯過程(1)場所：核糖體。(2)原料：氨基酸。(3)模板：mRNA。(4)轉運工具：tRNA。(5)原則：堿基互補配對原則。(6)產(chǎn)物：蛋白質。5多聚核糖體的作用通常，一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質。要點一DNA與RNA的比較【典例1】下列關于圖中兩種分子的說法正確的是()A為DNA，在正常情況下復制后形成兩個相同的DNAB為tRNA，一種tRNA可攜帶不同的氨基酸C遺傳信息位于上，密碼子位于上D和共有的堿基是A、C、G、T解析為DNA，復制時兩條鏈都作為模板，形成兩個相同的DNA；為tRNA，一種tRNA只能攜帶一種氨基酸；遺傳信息位于DNA上，密碼子位于mRNA上；DNA和tRNA共有的堿基為A、C、G。答案A針對訓練1下列有關DNA和RNA的敘述正確的是()ADNA和RNA是同一物質在不同時期的兩種形態(tài)BDNA和RNA的基本組成單位是一樣的C細胞核和細胞質內(nèi)的遺傳物質分別是DNA和RNAD由堿基A、C和T可以組成5種核苷酸解析DNA和RNA是兩類不同的核酸，A錯誤；DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，B錯誤；細胞核和細胞質內(nèi)的遺傳物質都是DNA，C錯誤；堿基T為DNA的特有堿基，堿基A可組成2種核苷酸，堿基C也可組成2種核苷酸，而堿基T只能組成1種脫氧核苷酸，D正確。答案D要點二DNA復制、轉錄、翻譯的區(qū)別與聯(lián)系1.區(qū)別特別提醒(1)復制、轉錄、翻譯的場所原核細胞：DNA復制、轉錄、翻譯都在細胞質內(nèi)。病毒：遺傳物質的復制、轉錄、翻譯都在宿主細胞內(nèi)。(2)真核生物先轉錄再翻譯。原核生物轉錄和翻譯在細胞同一空間進行，兩個過程緊密偶聯(lián)，可同時進行。(3)翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。轉錄和翻譯過程中的堿基配對不是AT，而是AU。2聯(lián)系【典例2】下列有關如圖所示的生理過程的描述，錯誤的是()A甲、乙、丙三個過程均有氫鍵的破壞也有氫鍵的形成B能在胰島B細胞的細胞核內(nèi)進行的是甲、丙過程C圖乙表示翻譯，通過多個核糖體的工作，細胞可在短時間內(nèi)合成多條肽鏈D圖甲表示DNA的復制，通過增加復制起點，細胞可在短時間內(nèi)完成該DNA的復制解析題圖甲表示DNA的復制，乙表示翻譯，丙表示轉錄，三個過程均有氫鍵的破壞也有氫鍵的形成，A正確；胰島B細胞不能增殖，細胞核內(nèi)不能進行DNA的復制，B錯誤；圖乙表示翻譯，通過多個核糖體的工作，細胞可在短時間內(nèi)合成多條肽鏈，C正確；圖甲表示DNA的復制，通過增加復制起點，細胞可在短時間內(nèi)完成該DNA的復制，D正確。答案B針對訓練2如圖為細胞中某些生理過程的示意圖。下列敘述正確的是()A過程的模板相同B過程的酶相同C過程中遺傳信息由mRNA流向tRNAD過程中的母鏈與子鏈反向平行解析讀圖知為轉錄，為DNA的復制過程，其模板不相同；過程所需酶為RNA聚合酶，過程所需酶有DNA解旋酶、DNA聚合酶及DNA連接酶等；過程中遺傳信息由mRNA流向蛋白質；過程中的母鏈與子鏈反向平行。答案D要點三基因表達中的對應關系及有關的計算1.遺傳信息、密碼子和反密碼子的關系項目遺傳信息密碼子反密碼子作用控制生物的性狀直接決定蛋白質中的氨基酸序列識別密碼子，轉運氨基酸種類多樣性64種61種圖解2.密碼子、反密碼子及氨基酸數(shù)量的對應關系由圖可得出如下結論(1)由可知：除終止密碼子外，一種密碼子對應一種反密碼子。(2)由可知：一種氨基酸對應一種或多種密碼子(或反密碼子)。(3)由可知：一種密碼子(或反密碼子)只對應一種氨基酸。3轉錄、翻譯中的有關計算(1)基因中堿基、RNA中堿基和氨基酸的數(shù)量關系轉錄時只以DNA的一條鏈為模板，因此轉錄形成的mRNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。翻譯過程中，mRNA中每3個堿基決定1個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質分子中氨基酸數(shù)目是mRNA中堿基數(shù)目的1/3。(2)基因控制蛋白質合成過程中的相關數(shù)量關系基因中堿基數(shù)mRNA中堿基數(shù)蛋白質中氨基酸數(shù)631。4蛋白質的有關計算(1)蛋白質中氨基酸的數(shù)目肽鍵數(shù)肽鏈數(shù)。(2)蛋白質平均相對分子質量氨基酸的平均相對分子質量×氨基酸數(shù)(肽鍵數(shù)×18)。(3)若基因中有n個堿基，氨基酸的平均相對分子質量為a，則合成含m條多肽鏈的蛋白質的相對分子質量a18。若將基因中有n個堿基改為有n個堿基對，則公式為a18。特別提醒(1)轉錄實際上是DNA分子上部分片段(基因)控制合成RNA的過程。轉錄產(chǎn)生的RNA的長度明顯小于模板DNA。(2)由于終止密碼子的存在，準確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。基因上的堿基數(shù)目比氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。在回答有關問題時，應加上“最多”或“至少”等字?！镜淅?】一個mRNA分子有m個堿基，其中(GC)有n個；由該mRNA指導合成的蛋白質有兩條肽鏈。則控制該mRNA合成的DNA分子至少含有的(AT)數(shù)、合成蛋白質時最多脫去的水分子數(shù)分別是()Am、(m/3)1Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1D2(mn)、(m/3)2解析由題意知，mRNA分子有m個堿基且GC的數(shù)目為n，則此mRNA分子中AU的數(shù)目為mn，控制其合成的DNA分子模板鏈中AT的數(shù)目至少為mn，整個雙鏈DNA分子中AT的數(shù)目至少為2(mn)；由mRNA分子有m個堿基可知，以其為翻譯模板可合成最多含m/3個氨基酸的蛋白質分子，題干中給出此蛋白質分子有兩條肽鏈，脫去的水分子數(shù)最多應為(m/3)2。答案D針對訓練3假設一段mRNA上有60個堿基，其中A有15個，G有25個，那么轉錄該mRNA的DNA分子區(qū)段中，C和T的個數(shù)之和及該mRNA翻譯成的多肽中肽鍵數(shù)最多分別為()A15、20 B60、18C40、19 D60、19解析一段mRNA上有60個堿基，則轉錄成該mRNA的DNA中應有120個堿基。DNA是雙螺旋結構，按照堿基互補配對原則，有AT、GC，則在雙鏈DNA分子中AGCT(1/2)×12060。mRNA有60個堿基，不考慮終止密碼子，據(jù)關系式mRNA中堿基數(shù)氨基酸數(shù)31可知，合成的多肽中有20個氨基酸，肽鍵數(shù)最多為19。答案D課堂歸納小結網(wǎng)絡構建自我校對：遺傳信息tRNA密碼子細胞核一核糖mRNA氨基酸拓展閱讀龍之九子中國民間有“一龍生九子，九子各不同”的說法。古代傳說有一位龍母，生了九個兒子，而這九個兒子長相、脾氣和愛好各不相同。天祿識余·龍種中記載：“一曰贔屃(bì xì)，形似龜，好負重，今石碑下龜趺是也；二曰螭(鴟)吻(ch wn)，形似曾，性好望，今屋上獸頭是也；三曰蒲牢，形似龍而小，性好叫吼，今鐘上級星也；四曰狴犴(bì'àn)，似虎有威力，故立于獄門；五曰饕餮(to tiè)，好飲食，故立于鼎蓋；六曰趴蝮(b fù)，性好水，故立于橋柱；七曰睚眥(yá zì)，性好殺，故立于刀環(huán)；八曰狻猊(sun ní)，形似獅，似好煙火，故立于香爐；九曰椒圖，形似螺蚌，性好閉，故立于門鋪。”性狀表達包括哪些過程？提示：基因的轉錄、翻譯過程。 學業(yè)水平合格測試1下列有關DNA和RNA的敘述中，正確的是()ADNA和RNA不能同時存在于一個細胞中BDNA和RNA的基本組成單位的組成成分完全不同CAGCTGA既可能是DNA的堿基序列，也可能是RNA的堿基序列DmRNA的堿基序列，取決于DNA的堿基序列，同時又決定蛋白質中氨基酸的序列解析DNA和RNA可以同時存在于一個細胞中，A錯誤；DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，兩者中都含有磷酸，并且含氮堿基都有A、G、C三種，B錯誤；T為DNA的特有堿基，所以含有T的核苷酸序列只能是DNA，不可能是RNA，C錯誤；DNA上的遺傳信息通過轉錄轉移到mRNA上，mRNA通過翻譯指導蛋白質的合成，D正確。答案D2對于下列圖解，正確的說法是()DNAATGCRNAUACG表示DNA復制過程表示DNA轉錄過程共有5種堿基共有8種核苷酸共有5種核苷酸A均代表同一種核苷酸ABCD解析由圖可知，此過程是DNA的轉錄過程，整個過程涉及到A、T、G、C、U這5種堿基，但由于組成DNA鏈的是4種脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)，組成RNA鏈的是4種核糖核苷酸，因此圖解中共有8種核苷酸。答案C3下列關于真核生物的轉錄過程的敘述，正確的是()A轉錄以DNA的兩條鏈為模板B轉錄可發(fā)生在細胞核和細胞質中C轉錄需要DNA聚合酶參與D轉錄的產(chǎn)物與DNA的長度相等解析轉錄以DNA的一條鏈為模板；真核細胞的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，但在線粒體和葉綠體中也可發(fā)生該過程；轉錄過程需要的酶是RNA聚合酶；轉錄產(chǎn)生的mRNA是DNA上基因選擇性表達的產(chǎn)物，因此其長度應小于DNA。答案B學業(yè)水平等級測試4下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關敘述正確的是()A圖中RNA聚合酶的移動方向是從左向右B圖中RNA與a鏈堿基互補C圖示RNADNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的T配對DDNA雙螺旋解開需要解旋酶的參與，同時消耗能量解析依圖示可知，RNA聚合酶的移動方向是從左向右；圖中RNA與a鏈上堿基除U與T不同外，其他堿基相同，不能互補；圖示中RNADNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的U配對；RNA聚合酶本身具有解旋功能，轉錄不需要解旋酶的參與。答案A5有關蛋白質合成的敘述，不正確的是()A終止密碼子不能編碼氨基酸B每種tRNA只轉運一種氨基酸CtRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息D核糖體可在mRNA上移動解析64種密碼子中有3種是終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。每種tRNA只轉運一種氨基酸，但一種氨基酸可被一種或多種tRNA轉運。決定氨基酸序列的遺傳信息通常在DNA分子上。答案C19