1、第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成,一、RNA的组成及种类 1.RNA的结构和种类：,核糖,U,单,蛋白质,氨基酸,核糖体,2.DNA和RNA的比较：,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核糖,核糖,胸腺嘧啶,尿嘧啶,规则的双螺旋结构,单链,二、遗传信息的转录 1.概念理解： (1)场所：主要在_中。 (2)模板：_。 (3)原料：4种游离的_。 (4)配对原则：A-_、G-C、C-G、T-_。,细胞核,DNA的一条链,核糖核苷酸,U,A,2.转录过程：,碱基,碱基互补配对,一条链,核糖核苷酸,RNA聚合酶,mRNA,DNA链,双螺旋,3.遗传信息的传递方向：DNA_。,RNA,三、遗传
2、信息的翻译 1.密码子与反密码子：,64,61,mRNA,tRNA,3个相邻的碱基,密码子,2.翻译： (1)概念的理解。,20种游离的氨基酸,tRNA,核糖体,mRNA,模板,多肽,(2)过程：,核糖体,tRNA,mRNA,tRNA,终止密码,空间结构,功能,【易错辨析】 1.遗传信息转录的产物只有mRNA。 ( ) 分析：转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。 2.转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过 程。 ( ) 分析：转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。,3.一个tRNA分子中只有一个反密码子。 ( ) 4.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
3、。 ( ) 分析：核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。 5.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。( ),6.在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。( ) 分析：密码子共有64种，有3种终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。 7.细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基 酸。 ( ),【科技生活】 科学家开发了一种新荧光标记技术，在活细胞中直接观察mRNA分子翻译成蛋白质的过程，有助于揭示蛋白质合成异常引发人类疾病的具体机制。研究人员还发现，mRNA走出细胞核之后没有马上开始翻译蛋白质，而是进入细胞质几分钟之后才开始翻译。你推测mRNA在合成蛋白质过程中起什么作
4、用。 提示：mRNA在蛋白质合成过程中起模板的作用。,知识点一 转录和翻译的过程 1.遗传信息的转录和翻译过程： (1)图解：,(2)分析：,2.DNA转录和翻译的比较：,【易错提醒】 关于转录、翻译过程的易错分析 (1)转录的产物：不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。,(2)转录和翻译的场所：,【教材易漏知识】 P67“拓展题”密码子的简并性 (1)含义：一种氨基酸由多个密码子决定的情况被称为密码子的简并性。 (2)实例和意义：亮氨酸的密码子有6种，若编码亮氨酸的密码子CUA的一个碱基发生变化，可能的变化情况有9种，其中
5、引起氨基酸变化的有5种，该实例说明密码子的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。,【典题通关】 【典例】(2017武汉高一检测)下图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答有关问题：,(1)图中发生在细胞核中的过程是_。 (2)图中基因表达的最后阶段是在 _上完成 的，这一过程中还需要mRNA、氨基酸、_、 _和_。 (3)图中称为_，在蛋白质合成过程中 将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来 的物质是_。,(4)图示mRNA上可以同时有多个核糖体合成肽链，这个 mRNA同时合成的肽链的结构_(填“相同”或 “不相同”)，原因是_。,【解题探究】 (1)抓准题眼
6、：图示为蛋白质的合成过程，细胞具有 核膜，为_细胞。 (2)扫清障碍：通过模板和产物判断转录和翻译过程， 以DNA为模板合成_为转录，以mRNA为模板合成 _为翻译。,真核,mRNA,蛋白质,【解析】(1)图中细胞核中DNA分子正在进行转录。 (2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。 (3)为mRNA上3个相邻的碱基，属于密码子。由于tRNA一端存在反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。,(4)同一个mRNA上连接的多个核糖体合成的肽链结构是相同的，因为翻译
7、的模板相同。 答案：(1)转录 (2)核糖体 酶 tRNA ATP (3)密码子 tRNA (4)相同 翻译的模板都是同一个mRNA,【互动探究】 (1)据图分析，转录类似于DNA复制的过程，即边解旋边转录，两过程中关键的不同点是什么？ 提示：转录时，以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料；而DNA复制时，则以DNA的两条链为模板，以脱氧核苷酸为原料。,(2)图示中核糖体在mRNA上是向左还是向右移动？为什么？ 提示：核糖体在mRNA上向右移动。新的氨基酸在右侧加入进行脱水缩合。,【过关训练】 1.(2017全国卷)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( ) A.tRNA、rRNA和mR
8、NA都从DNA转录而来 B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生 C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,【解析】选C。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，产物包括tRNA、rRNA和mRNA，A项正确；三种RNA对应的基因不同，同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B项正确；真核细胞的线粒体、叶绿体中含有DNA，也可以通过转录合成RNA，C项错误；转录过程遵循碱基互补配对原则，转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D项正确。,2.(2017六安高一检测)甲、乙两图表示某真核细胞中的遗传信息传递的某些过程，下列叙述不
9、正确的是( ),A.乙图中结构的移动方向是从右到左 B.从化学组成上看，甲图中的1和6不同 C.乙图中最终形成的物质结构相同 D.乙图中的链与甲图中的a链基本组成单位相同,【解析】选D。乙图中从右到左多肽链越来越长，故结构核糖体的移动方向是从右到左，故A正确。甲图表示转录，b为RNA，1为腺嘌呤核糖核苷酸，6为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸，故B正确。乙图中都是以同一条信使RNA为模板形成的多肽链，故C正确。乙图中的链与甲图中的b链都是RNA，而a链是DNA，故D错误。,【补偿训练】 1.(2017宿州高一检测)下图为原核生物某基因控制蛋白质合成的示意图，相关叙述错误的是( ),A.处有RNA聚合酶参与
10、，并消耗细胞呼吸产生的ATP B.处有核糖体参与，翻译结束后形成的多条肽链完全相同 C.两处都发生碱基互补配对，配对方式均为A和U、G和C D.两处分别表示转录和翻译，都能合成生物大分子,【解析】选C。分析题图可知，处是转录形成mRNA的过程，有RNA聚合酶参与，并消耗细胞呼吸产生的ATP，A正确；处有核糖体参与，由于翻译的模板是同一条mRNA，所以翻译结束后形成的多条肽链完全相同，B正确；两处都发生碱基互补配对，处配对方式为A与U、G与C、C与G、T与A，处没有T与A配对，C错误；两处分别表示转录和翻译，都能合成生物大分子，D正确。,2.(2017泉州高一检测)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、
11、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法正确的是( ),A.分析题图可知是链，完成此过程的场所是细胞核内 B.除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA C.图中翻译过程需要在核糖体上进行 D.能够决定氨基酸的的种类有61种,【解析】选C。选项A，根据碱基互补配对原则，从图中的碱基组成可以确定链是转录模板，蓝藻是原核生物，没有细胞核，错误。选项B，RNA包括mRNA(图中)、tRNA(图中)和rRNA(核糖体RNA)，错误。选项C，图中翻译过程在核糖体上进行，正确。选项D，能够决定氨基酸的是密码子，密码子在mRNA上，是tRNA，上面有反密码子，能够决定氨基酸的密码子有61种，错误。
12、,知识点二 转录和翻译过程中的数量关系 1.遗传信息、密码子、 反密码子的比较：,2.密码子、反密码子、氨基酸数量的对应关系：,由上图得出如下结论： (1)由知：除终止密码子外，一种密码子对应一种反密码子。 (2)由知：一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子)。 (3)由知：一种密码子(除终止密码子)或一种反密码子只对应一种氨基酸。,3.基因表达过程中的相关数量计算： (1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。 图示：,规律：蛋白质中氨基酸数目=1/3 mRNA中碱基数目=1/6 DNA(或基因)中碱基数目。 计算公式：蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数=1/3 mRN
13、A中碱基数=1/6基因中碱基数。,(2)计算中“最多”和“最少”的分析。 翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。,在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。,【易错提醒】 有关基因表达计算的三点提醒 (1)看清楚是DNA上的碱基“对”数，还是“个”数。 (2)看清楚是mRNA上“密码子”的个数，还是“碱基”个数。 (3)看清楚是合成蛋白质所需“氨基酸”
14、的个数，还是“种类数”。,【典题通关】 1.(2017南京高一检测)mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是( ) A.tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变 B.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变 C.tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变 D.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变,【解析】选C。一种密码子只能对应一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多个密码子。mRNA上密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也会发生改变。但有可能改变后的密码子与原密码子决定的是同一种氨
15、基酸，故氨基酸的种类不一定改变。,2.(2017济南高一检测)由多个氨基酸分子脱水缩合形成含2条肽链的蛋白质时，相对分子质量减少了1 800，则控制此蛋白质合成的基因中所含的嘌呤数和合成此蛋白质时至少所需的遗传密码子数分别为( ) A.618个，206个 B.306个，102个 C.606个，202个 D.303个，101个,【解析】选B。氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质，相对分子质量减少了1 800，脱去水分子数为1 80018=100个，所以氨基酸数=100+2=102，基因中的碱基数是控制合成蛋白质中氨基酸数的6倍，所以碱基有612个，而DNA分子中嘌呤数=嘧啶数，所以嘌呤数为306个；因为
16、氨基酸数是102个，所以遗传密码子是102个。,【补偿训练】 1.(2015海南高考)关于密码子和反密码子的叙述，正确的是( ) A.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上 B.密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上 C.密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上 D.密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上,【解析】选A。本题考查密码子与反密码子的相关内容。mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这样相邻的3个碱基称为密码子；每个tRNA上有3个碱基与密码子相配对，这样的3个碱基称为反密码子，即密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上，A项正确，B、C、D项错误。,2.若DNA分子的某个基因含有240个脱氧核苷酸对，其中160个含鸟嘌呤，则该片段转录成的信使RNA中，含有尿嘧啶的核苷酸最多不会超过( ) A.20个 B.40个 C.60个 D.80个,【解析】选D。根据题意可知，该基因中含有腺嘌呤 80个，则该基因中一条链上所含腺嘌呤的数量范围为080个。因此该基因片段转录成的信使RNA中，含有尿嘧啶的核苷酸最多不会超过80个。,
