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1、基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成学习目标核心素养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1 .生命观念：在基因指导蛋白质合成的过程中，ATP为信息流动提供能量，使学生形成生命是物质、能量和信息统一体的生命观念；几乎所有生物都共用一套遗传密码，使学生认识到生物界的统一性，有利于建立生物进化观2 .科学思维：碱基与氨基酸之间的对应关系的推测，体现了演绎推理的过程，训练了学生的科学思维；结合中心法则，比
2、较不同生物遗传信息传递的异同知识梳理归纳总结知识点1遗传信息的转录1. 基因的表达：基因可以控制画蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。2. RNA适于作DNA的信使的原因(1)两者分子组成相似：RNA也是由基本单位陶核糖核苗酸连接而成的，画核糖核源酸含有画4种碱基,这些特点使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。(2)RNA一般是画单链，而且比DNA短，因此能够通过画核孔，从细胞核转移到细胞质中。(3)RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”。3. RNA的种类f名称：而1信使RNA(mRNA)作用：蛋白质合成的直接模板名称：画核糖体RNA(rRNA)(2) /作用：组成核糖体t名称
3、：画转运RNA(tRNA).作用：3识别密码子，转运氨基酸注意：tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质。深入思考1 .为什么基因表达过程中，DNA需要信使传递遗传信息呢？提示：DNA主要位于细胞核中，核糖体是蛋白质的合成“机器”，核糖体位于细胞质中。DNA一般是不能进出细胞核的，因此DNA需要“信使”传递自己的命令。2 .比较分析DNA与RNA的主要区别。提示：(1)基本组成单位不同：DNA是由脱氧核苗酸构成的，RNA是由核糖核苔酸构成的；(2)五碳糖不同：DNA中是脱氧核糖，RNA中是核糖；(3)特有碱基不同：DNA中特有碱基是T,RNA中特有碱基是U;
4、(4)结构不同：DNA一般是规则的双螺旋结构，RNA一般为单链结构。3 .除了mRNA、tRNA、rRNA,还有没有具备其他功能的RNA,并说出其功能?提示：有。有的RNA具有催化功能（少数酶的本质是RNA）;有的RNA可作遗传物质（RNA病毒中的RNA）o4 .遗传信息的转录（1）概念：RNA是在ITn细胞核中,通过阿RNA聚合酶以同DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。（2）图示3，5，mRNA合成方向是同从5。端到3。端C3模板链的方向则是从3端到5,一端）。（3）过程（以合成mRNA为例）第1步：解旋，在同RNA聚合酶的作用下,使得DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。第2步：配
5、对，游离的同核糖核苦酸与固DNA模板链上的碱基网互补配对,在网RNA聚合酶的作用下开始同mRNA的合成。第3步：连接，新结合的核糖核苦酸连接到正在合成的同mRNA分子上。第4步：释放，合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋回恢深入思考4 .转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则，这有什么意义？提示：能够保证遗传信息传递的准确性。5 .与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？提示：DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶等，以4种游离的脱氧核昔酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苦酸为原料知识点2遗传信息的翻译1 .概念：游离在细胞质中的画各种氨基
6、酸,就以画mRNA为模板合成具有一定画氨基酸顺序的画蛋白质,这一过程叫作翻译。2 .实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。3.密码子(1)含义：mRNA上画3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子。(2)种类:64种。正常情况下，能编码氨基酸的密码子有画包_种，其中包含起始密码子AUG(原核生物中，GUG也可作起始密码子)。正常情况下，不编码氨基酸的密码子有画3_种，即UAAsUGAsUAG,为终止密码子。在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。(3)密码子与氨基酸对应关系一个密码子决定一种氨基酸，终止密码子除外。一种氨基
7、酸可能对应画二仝或画多少密码子。(4)密码子特点简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子。通用性：地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。深入思考1 .根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？为什么？提示：能。不能，因为有几种密码子决定同一种氨基酸的情况。2 .密码子简并性的意义是什么？提示：保证了翻译的速度，增强了密码子的容错性。3 .几乎所有生物体共用一套密码子给我们什么启示？提示：生物界具有统一性。4.tRNA3，结合同氨基喉酸的部位瞪反密码子(1)结构：比mRNA小得多，类似网三叶草的叶形，一端是携带西氨基酸的部位,另一端
8、有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作画反密码子。(2)功能：识别并转运氨基酸，I同识别密码子。(3)与氨基酸对应关系每种tRNA只能识别并转运回二种氨基酸。一种氨基酸可由网一种或几种tRNA运输。5.翻译过程第1步起始：mRNA进入细胞质，与呵核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG网互补配对,进入位点1。第2步运输：携带某个氨基酸的IRNA以同样的方式进入位点2o(3)第3步脱水缩合：甲硫氨酸与这个氨基酸形成回肽键，从而转移到位点2的IRNA上。(4)第4步延伸：园核糖体沿mRNA移动,读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1
9、,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成。(5)第5步终止：随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的网终止密码子,合成才告终止。(6)第6步脱离：肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，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，然后开始承担固细胞生命活动的各项职责。6.多聚核糖体(1)概念：一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体称为多聚核糖体，可以同时进行多条肽链的合成。(2)意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。I易错判断I(l)tRNA中只含有三个含氮碱基。(X)I(2)
10、细胞中能运输氨基酸的物质，其化学本质为蛋白质。(X)(3)3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。N)(4)翻译过程中mRNA并不移动，只是核糖体沿mRNA移动。N)I(5)转录和翻译过程都有AU和TA的配对。(X)I(6)多聚核糖体上合成的多条肽链是相同的。N)知识点3中心法则1 .提出者：克里克。2 .中心法则：函!遗传信息可以从DNA流向DNA,即画DNA的复制;也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质，即遗传信息的画转荥和画翻逢。3 .中心法则的补充：少数生物（如一些画RNA病毒）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNAo4 .中心法则图解圈逆转录复制短!转录蛋臼质深入思
11、考1 .以DNA作为遗传物质的生物（包括原核生物、真核生物和DNA病毒）的遗传信息流动方向是什么样的？所有真核细胞遗传信息传递都是一致的吗？提示：着WCIA”及白原。不是。高度分化的细胞不具备DNA的复制。2 .以RNA作为遗传物质的生物的遗传信息流动方向是什么样的？提示：O*0A丝蛋白质（如烟草花叶病春、SARS端等等）.R、A色空备GiINA%RNA”香白质（如HlV等病售）。5 .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，回DNA、RNA是信息的载体,用蛋白质是信息的表达产物,而回ArE为信息的流动提供能量。6 .总结：中心法则几个过程分析过程DNA的复制DNA的转录翻译R
12、NA的复制RNA的逆转录信息传递方向DNAfDNADNA-*RNARNAf多肽RNAfRNARNA-DNA模板DNA的回两条链DNA的回二条链同mRNAiKRNARNA原料含A、TxCsG的四种而脱氧核糖核苗酸含A、UsG、C的四种画核糖核苗酸21种回氨基酸含A、U、C、G的函四种核糖核核酸含A、T、CsG的四种脱氧核糖核苗酸酶画解旋酶、DNA聚合酶等22RNA合酶多种酶RNA复制酶逆转录酶碱基互补配对23a-T,24T-A,CG,G-C囱1aU,26T-A,CG,G-C团1aU,28U-A,CG,G-CAU,U-A,CG,G-C29A-T,3u-A,CG,G-C产物DNARNA蛋白质RNAD
13、NA深入思考3.真核生物进行碱基互补配对的场所有哪些?提示：细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体。课堂小结基因指导蛋白质的合成遗传信息的转录遗传信息的翻译概念概念学习目标自主检测1.（目标D下列有关真核生物转录过程的叙述，错误的是（）A.转录的场所主要是细胞核B. DNA双链解开需要RNA聚合酶C. a为DNA,b为RNA,C为RNA聚合酶，转录方向为3，-端到5，-端，即从左到右D.游离的核糖核苦酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA答案C解析真核生物转录的主要场所是细胞核，少量在线粒体和叶绿体，A正确；转录方向为从5。端到T-端，在图中为从右到左，C错误。2 .（目标2）一段原核生物的mRNA通过翻
14、译可合成一条含有11个肽键的多肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的IRNA个数，依次为（）A.33,11B.36,12C.12,36D.11,36答案B解析由题干知此多肽链有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基数目至少应为12x3=36（个），而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。3 .（目标1、4）如图表示动物细胞中遗传信息表达的某一过程，其中结构运输甲硫氨酸（密码子与氨基酸的对应关系为：GCU一丙氨酸UCU一丝氨酸UUC一苯丙氨酸）。下列有关叙述不正确的是（）A.几乎所有生物共用一套密码子，暗示着生物可能具有共同的起源
15、8 .核糖体从右向左移动C.结构含有RNAD.物质是mRNA,翻译的氨基酸序列为甲硫氨酸一丙氨酸一丝氨酸一苯丙氨酸答案B解析由图可知，图示过程为遗传信息的翻译，其中为tRNA、为mRNA、为核糖体。根据图中IRNA的移动方向可知，图中核糖体移动的方向为从左向右，B错误；核糖体主要由rRNA和蛋白质组成，C正确；物质是mRNA,翻译的氨基酸序列为甲硫氨酸一丙氨酸一丝氨酸一苯丙氨酸，D正确。4.（不定项）（目标3）中心法则阐述了遗传信息传递的规律，其中以RNA为模板合成生物大分子的过程包括（）A. DNA复制B.转录C.翻译D.逆转录答案CD5（目标2、3）1.请根据基因控制蛋白质合成的示意图回答
16、问题。（1）填写图中序号所示物质或结构的名称或简写：O（2）合成的过程在遗传学上叫作o进入细胞质后，与结合起来，在内发生的过程叫作o【I.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。（3）d所表示的过程是o（4）需要IRNA和核糖体同时参与的过程是（用图中的字母回答）。（5）烟草花叶病毒生物中，遗传信息的传递情况是（用图中的字母回答）。(6)在遗传信息的流动过程中，DNA.RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是的统一体。答案(l)tRNA(或转运RNA)(2)转录核糖体翻译(3)逆转录(4)c(5)ec(6)物质、
17、能量和信息重难突破易错攻克题型一遗传信息、密码子、反密码子的关系分析例1(不定项)如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。判断下列说法中正确的是()(DNA)()()A.分析题图可知链应为DNA中的链B. DNA形成的过程发生的场所是细胞核C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUAD.图中与配对的过程需要在核糖体上进行解题分析根据碱基互补配对原则，可知链是链，A正确；由于蓝细菌属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核，B错误；IRNA上与mRNA上的密码子互补配对的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中与配对的过程是翻译过程，需要在核糖体上进行，D正
18、确。答案AD题后归纳细胞中遗传信息、密码子、反密码子的比较项目存在位置含义生理作用遗传信息DNA碱基的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序密码子mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序反密码子tRNAtRNA上与mRNA密码子互补配对的三个碱基识别密码子题型二遗传信息的转录和翻译例2研究发现，在真核细胞中基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行转录、剪接和翻译的过程（如图）。其中剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成。下列说法错误的是（）MDMHRNA聚合型谢录=o7.的接体一剪接信使R、A同体A.信使RN
19、A前体通过剪接后在细胞质用于翻译B.合成信使RNA前体时，RNA聚合酶与基因的起始密码子相结合C.若剪接体剪接位置出现差错，可能导致蛋白质结构发生改变D.翻译过程中可观察到多个核糖体与同一个信使RNA结合解题分析由图可知，信使RNA前体必须通过剪接后形成成熟的mRNA后才能在细胞质用于翻译，A正确；合成信使RNA前体时，RNA聚合酶与基因的启动子部位结合，起始密码子位于mRNA上，B错误；剪接位置出现差错，形成的mRNA与正常的mRNA不一样，因此可能导致编码的蛋白质结构发生改变，C正确；翻译过程中多个核糖体可以与同一个信使RNA结合，从而提高了蛋白质合成的效率，同时也避免了物质和能量的浪费，
20、D正确。答案B例3如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析，下列叙述中不正确的是（）A.图1细胞中没有核膜围成的细胞核，可以边转录边翻译B.两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量C.真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译，翻译方向为5到3D.图中所示的遗传信息的流动方向都是DNAfmRNA一蛋白质解题分析图1细胞没有核膜包被的成形的细胞核，属于原核细胞，可以边转录边翻译，A正确；图1细胞是原核细胞，没有线粒体，B错误。答案B题后归纳真核细胞与原核细胞基因表达的区别(1)原核生物细胞没有核膜包被的细胞核，转录尚未结束，就已经有核糖体结合到正在形成的HiRNA上进行翻
21、译，如右图所示。(2)真核细胞的核基因转录生成mRNA发生在细胞核中，但核糖体在细胞质中，核质之间有核膜这道“屏障”，因而真核生物的核基因无法“边转录边翻译(3)可以通过图示细胞中核膜的有无和是否“边转录边翻译”来判断是真核细胞还是原核细胞。题型三基因表达过程中的相关计算例4已知某mRNA有400个碱基，其中A+G占45%,则转录该mRNA的一段双链DNA分子中应有喋吟碱基数为()A.180个B.360个C. 400个D.620个解题分析mRNA是DNA转录而来，DNA是双链，因此转录此RNA的DNA至少含有800个碱基。又因为DNA中喋吟碱基数与喀咤碱基数是相等的，所以瞟吟碱基数等于400个
22、。答案C例5某DNA分子共有1200对碱基，A+T占46%,其中一条链中G和T分别占22%和28%,则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是()A.32%400个B.32%200个C. 18%200个D.22%400个解题分析该DNA分子中A+T占46%,则每条链中A+T占46%,G+C占54%。已知一条链中G和T分别占22%和28%,则该链中A和C分别占18%和32%o则以此链为模板转录的mRNA中G占32%。由DNA碱基数目：RNA碱基数目：氨基酸数目=6：3：1可知，其翻译产物中含氨基酸的数目最多为12OO3=400（个）。答案A题后归纳1 .DNAsmR
23、NA中碱基数与蛋白质中氨基酸数的关系翻译过程中，mRNA上每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以不考虑终止密码子及基因中有的片段不编码蛋白质时，经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是DNA（基因）中碱基数目的l6oDNA（基因）信使RNA蛋白质转录.CGU翻译一精氨酸CGT*密码子碱基数目碱基数目氨基酸数目6312 .计算中的最多和“最少”分析翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA的碱基数目比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。所以，在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少
24、”等字，如mRNA上有个碱基，转录产生它的基因中至少有2个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有事个氨基酸。题型四中心法则及适用生物例6下图表示中心法则及其补充的内容，有关说法正确的是（）蛋H质Xx-.-zA.分别表示转录、复制、翻译B.人体的所有细胞都具有过程C.在洋葱根尖分生区细胞中只有过程D.过程均有碱基互补配对现象解题分析过程分别表示DNA复制、转录、翻译，A错误；过程只能发生在分裂的细胞中，人体成熟红细胞中没有细胞核和各种细胞器以及遗传物质，不进行过程，B错误；洋葱根尖分生区细胞既可以完成过程,也能完成过程，C错误。答案D例力（不定项）脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA病毒，如图是
25、该病毒在细胞内增殖的示意图（过程遵循碱基互补配对原则），下列有关叙述正确的是（）A.脊髓灰质炎病毒的遗传信息和密码子均位于+RNA中B.过程与过程发生碱基互补配对的方式相同C.酶X是RNA复制酶D. +RNA复制产生子代+RNA的过程，消耗的瞟吟碱基数等于喑碇碱基数解题分析脊髓灰质炎病毒是一种单股正链RNA病毒，其+RNA不仅是遗传物质，还可以作为模板翻译出蛋白质，因此其遗传信息和密码子均位于十RNA中，A正确；过程与过程都是RNA形成RNA的过程，因此遵循的碱基互补配对方式是相同的，B正确；过程表示RNA复制的过程，而酶X催化的是过程，因此酶X是RNA复制酶，C正确；+RNA复制产生子代+RNA的过程，必须先产生-RNA,然后再产生+RNA,所以消耗的原料用于合成互补的两条RNA链，因此消耗的瞟吟碱基数等于嘴碇碱基数，D正确。答案ABCD
