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4.1基因指导蛋白质的合成
【学习目标】
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
【学习重点和难点】
重点：遗传信息转录和翻译的过程
难点：遗传信息的翻译过程
【学习过程】
基因 控制 生物性状
指导 体现
合成
蛋白质
基因表达： 的过程。
一、遗传信息的转录
细胞中的两种核酸的比较
观察教材P62—63图4-1和4-2，回顾复习核酸的知识，填写下表
核酸 DNA RNA
组成元素
基本单位 （4种） （4种）
碱基组成
结 构 规则的
分 布 主要在 ，少量在细胞质的 中 主要在 ， 少量在 。
信使RNA （mRNA）-----
2. RNA的类型 核糖体RNA （rRNA）----
转运RNA （tRNA）-----
3.转录
阅读教材P63页，完成下列问题。
（1）含义：以 为模板合成 过程。
（2）场所：
（3）时间：
（4）过程：详见书上63页图解，
①解旋：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
②配对：4种核糖核苷酸按 原则通过形成 结合到DNA的
③连接：核糖核苷酸在 的作用下连接形成一条mRNA分子。
④释放：合成的 从DNA链上释放。而后， 。
（5）条件：a、模板：
b、原料：
c、能量：
d、酶：
（6）产物：
（7）碱基互补配对原则：
（8）遗传信息传递方向：
思考：
1.已知DNA片段的碱基序列，写出对应的mRNA碱基序列（a链为模板链）
a链……
b链……
mRNA：
反密码子：
氨基酸：
2.转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？
特别提醒：转录是以基因为单位的，当转录开始时，并不是整条DNA解旋，而是基因局部解旋。这样可以保护其他不转录基因的安全，因为解旋后容易发生碱基的改变。
三、遗传信息的翻译
1、密码子
（1）定义： 上 的碱基。
(
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
)
（2）种类：密码子共有 种，其中起始密码子 种，终止密码子 种（不能决定氨基酸），能够决定氨基酸的密码子有 种。
（3）密码子与氨基酸的对应关系：
①一个密码子只能决定 种氨基酸。
密码子具有 性
②一种氨基酸可以由 个密码子来决定
地球上几乎所有的生物 密码子 密码子具有 性
2. tRNA与反密码子
tRNA呈 结构，共有 种，一种tRNA只能识别并转运 种氨基酸,一种氨基酸可以由 种tRNA识别并转运。
反密码子： 上能够与 互补配对的 。
3．翻译
（1）定义：以 为模板合成 过程。
（2）场所：
（3）时间：
（4）过程：阅读课本66页图4--6，
①： 进入细胞质，与 结合。携带甲硫氨酸的 ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1
②：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
③：甲硫氨酸通过与组氨酸形成 而转移到占据位点2的tRNA上。
④：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续 的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的 ，合成才告终结。
（5）条件：a、模板：
b、能量：
c、酶：
d、原料：
e、工具：“搬运工”
（6）产物：
（7）碱基互补配对原则：
（8）遗传信息流动方向：
【小结】
1.DNA复制、转录、翻译的比较
复制 转录 翻译
时间
场所
模板
原料
条件
产物
特点
碱基配对
遗传信息传递
意义
思考：那些细胞能进行DNA复制？那些细胞能进行转录和翻译？
2．DNA中碱基数量、RNA碱基数量和蛋白质中氨基酸的数量关系
肽键数目= =氨基酸数目-
DNA分子双链碱基数：RNA单链碱基数：蛋白质中氨基酸个数=6:3:1
DNA模板链碱基与mRNA碱基互补，mRNA的密码子与tRNA的反密码子互补，
【随堂练习】
1.合成一条含1000个氨基酸的多肽链，需要转运RNA的个数，信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对数至少依次是（ ）
A．1000个、3000个和3000对 B．1000个、3000个和6000对
C．300个、300个和3000对 D．1000个、3000个和1500对
2． DNA转录形成的mRNA从细胞核中出来进入细胞质，穿过( )磷脂双分子层？
A．6层 B．0层 C．2层 D． 4层
3． 已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是（ ）
A．12 B．24 C．18 D．30
4、某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸多少种 （ ）
A．800　　 B．400　　 C．200　 D．20
5、人的胰岛素基因的存在部位和表达部位分别是 （ ）
A．体细胞、胰岛细胞中 B．胰岛细胞、体细胞
C．均位于胰岛细胞中 D．体细胞、核糖体
6、下列对转运RNA的描述，正确的是 （ ）
A．每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸
B．每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它
C．转运RNA能识别信使RNA上的密码子
D．转运RNA转运氨基酸到细胞核内
7. 正常情况下，能够发生的的是
A.相同的DNA复制成不同的DNA B.相同的DNA转录出不同的RNA
C.相同的密码子翻译成不同的氨基酸 D.相同的tRNA携带不同的氨基酸
8. 已知某蛋白质的合成需要18个转运RNA参与，则控制合成该蛋白质的基因中的碱基对的个数是
A.18 B.36 C.54 D.108
第四章第二节 基因对性状的控制
预习目标 ：
了解中心法则的主要内容；举例说明基因与性状的关系
1.中心法则的提出
（1）提出人： 。
（2）内容：
（3）完善后的中心法则内容：
2．基因对性状的控制
（1）基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的 。
3.基因、蛋白质、性状的关系
（1）基因与性状不是简单的________关系。
（2）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用。
课内探究学案
一、学习目标
⑴解释中心法则的基本内容 ⑵举例说明基因与性状的关系
二、学习过程
探究活动一：中心法则的提出及发展
1.内容图解(→确信结论……→可能正确的结论)
图解表示出遗传信息的传递有哪5个过程________________________________________
2.几个过程的比较分析
过程 模板 原料 产物 实例
DNA复制 绝大多数生物
转录
翻译 多肽
逆转录 如烟草花叶病毒等RNA病毒
RNA复制
思考:RNA的自我复制和逆转录在正常细胞结构的生物体内能发生吗
探究活动二、基因、蛋白质与性状的关系
1中心法则与基因表达的关系
(1)________________体现了遗传信息的传递功能，发生在_______________过程中。
(2)________________体现了遗传信息的表达功能，发生在_______________过程中。
思考:①所有的活细胞才能进行DNA的复制吗 都能进行转录和翻译吗
②tRNA、rRNA、mRNA均是转录产生的吗 都在翻译过程中发挥作用吗
2.基因对性状的控制方式与影响因素
1.基因控制性状需经过一系列步骤，基因控制性状有如下两种方式
探究活动三、基因控制生物性状的影响因素
(1)一个基因能决定一种性状，但有的性状受多对基因的控制(如人的身高)。多因一效与一因多效
(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是_______和_________共同作用的结果。
（3）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
思考: 1. 有具有细胞结构的生物都发生DNA复制、转录和翻译过程吗
知识小结:
四、当堂检测
1. 真核生物染色体DNA遗传信息的传递与表达过程，在细胞质中进行的是 ( )
A.复制 B.转录 C.翻译 D.转录和翻译
2.下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述不正确的是 （ ）
A.基因可以决定性状 B.蛋白质的结构可以直接影响性状
C.基因控制性状是通过控制蛋白质合成来实现的 D.蛋白质可以控制性状
3. 下列说法正确的是
A.原核生物和病毒的遗传物质是DNA或RNA
B.动物的性状是由细胞核基因和环境共同决定的
C.基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
D.囊性纤维病的病因可以证明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
4. 如图所示：红色面包霉(一种真菌)通过一系列酶将原料合成它所需要的氨基酸。据图分析，以下叙述正确的是 ( )
A若基因a被破坏，则向培养基中加入鸟氨酸，面包霉仍能存活
B.若基因b被破坏，则向培养基中加入鸟氨酸，面包霉仍能存活
C.若基因b不存在，则瓜氨酸仍可以由鸟氨酸合成
D.基因c不能控制酶c的合成
5. 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个数依次为 ( )
A.33 11 B.36 12 C.12 36 D.1l 36
6.在生物体内性状的表达一般遵循DNA→RNA→蛋白质的表达原则，下面是几种与此有关的说法，不正确的是
A.在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的
B.DNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的
C.在同一个体不同的细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不同
D在细胞的一生中DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的
7. 如图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中只能发生的是 （ ）
A.①④⑤ B.②③⑥ C.②③⑤ D.①③⑤
8. 下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，不正确的是 ( )
A.每一个性状都只受一个基因控制
B.蛋白质的结构改变能导致生物体的性状改变
C.蛋白质的合成是受基因控制的
D.基因可通过控制酶的合成来控制生物体的性状
9.下列关于细胞基因复制与表达的叙述，正确的是 （ ）
A.一种密码子可以编码多种氨基酸
B.基因的内含子能翻译成多肽
C.编码区增加—个碱基对，只会改变肽链上的—个氨基酸
D. DNA分子经过复制后，子代DNA分子中(C+T)／(A+G)=1
10在中心法则里DNA决定RNA的性质及RNA决定蛋白质的性质分别是通过 ( )
A.碱基互补配对原则和信使RNA上三个碱基的排列顺序
B.DNA的双螺旋结构和转运RNA上的反密码子的排列顺序
C.碱基互补配对原则和信使RNA上密码子的排列顺序
D.碱基互补配对原则和转运RNA上的反密码子的排列顺序
11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。（ ）
⑴a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是 、 、
和 。
⑵需要tRNA和核糖体同时参与的过程是 （用图中的字母回答）。
⑶a过程发生在真核细胞分裂的 期。
⑷在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是 。
⑸能特异性识别信使RNA上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是 。
⑹RNA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）：① ；② 。
参考答案
第四章第1节 基因指导蛋白质的合成
答案：
基因指导蛋白质的合成 C H O N P
腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸
腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸
4种碱基（ATCG) 4种碱基（AUCG)
双螺旋结构 一般单链
细胞核 线粒体和叶绿体 细胞质 细胞核
传递遗传信息，翻译的模板
组成核糖体的成分
识别并转运氨基酸
DNA的一条链 RNA
主要细胞核
生长发育的整个过程中
碱基互补配对 氢键 碱基上
RNA聚合酶
RNA 通过核孔进入细胞质中
DNA的一条链 四种核糖核苷酸 ATP 解旋酶 RNA聚合酶
RNA A-U、T-A、C-G、G-C DNA到mRNA
a链……TACCATCGGGATCGTATT
mRNA： AUGGUAGCCCUAGCAUAA
反密码子： UACCAUCGGGAUCGUAUU
氨基酸：甲硫氨酸 缬氨酸 丙氨酸 亮氨酸 丙氨酸
与模版链互补，就是DNA中的ATCG在RNA中分别对应UAGC，与另一条DNA相比 DNA中的T在RNA中变为G
64 2 3 61
1多 简并性 共用一套 通用性
倒三叶草型 61 1 多 tRNA 密码子 3个相邻的碱基
mRNA 多肽链 核糖体 生长发育的整个过程中 mRNA 核糖体
tRNA 肽键 肽链 终止密码 mRNA ATP 各种酶 20种氨基酸 tRNA 蛋白质（多肽）
A—U U—A C—G G—C mRNA→蛋白质
复制 转录 翻译
时间 有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期 生长发育的整个过程中
场所 细胞核（主要） 细胞核（主要） 核糖体
模板 DNA双链 DNA中一条链 mRNA
原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 20种氨基酸
条件 模板、原料、ATP（能量）、酶
产物 DNA RNA 蛋白质（多肽）
特点 半保留复制 边解旋边复制 多起点复制 边解旋边转录边恢复 起始密码子开始终止密码子结束 一条mRNA可结合多个核糖体
碱基配对 A—T T—A C—G G—C A—U T—A C—G G—C A—U U—A C—G G—C
遗传信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质
意义 遗传信息从亲代传递给子代 使基因表达，蛋白质在基因调控下合成
可以进行分裂的细胞，大多数细胞,由于蛋白质要不断地合成,不断地更新,所以都是要进行DNA的转录和翻译，人体成熟的红细胞,由于没有细胞核和细胞器,所以细胞中不会发生DNA转录翻译
DNA分子双链碱基数：RNA单链碱基数：蛋白质中氨基酸个数=6:3:1
互补 互补
B B DDA C B C
第四章第二节 基因对性状的控制
一、1.（1）克里克遗
（2)传信息可以从DNA流向DAN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
(3)
（1）酶的合成 代谢过程 性状 淀粉分支酶 淀粉 皱粒
（1）一一对应关系
1.DAN到DNA（DNA复制） RNA到RNA（RNA复制） DNA到RNA到蛋白质（转录翻译）
RNA到DNA（逆转录）蛋白质到蛋白质
2.
过程 模板 原料 产物 实例
DNA复制 DNA双链 4种脱氧核苷酸 DNA 绝大多数生物
转录 DNA其中一条链 4种核糖核苷酸 RNA
翻译 mRNA 20种氨基酸 多肽
逆转录 病毒RNA 4种脱氧核苷酸 DNA 如烟草花叶病毒等RNA病毒
RNA复制 RNA 4种核糖核苷酸 RNA
不能，病毒才会RNA的自我复制和逆转录
探究活动二、
（1）DNA和RNA的自我复制 (2)转录和翻译
①只有具有分裂能力的活细胞才能进行DNA的复制，大多数活细胞都需要转录和翻译
②tRNA、rRNA、mRNA均是转录产生的，都在翻译过程中发挥作用
(2)基因 环境
四、当堂检测
C D D A B D A A D C
11.复制 转录 翻译 逆转录
C 间 细胞核 氨基酸

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