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(共57张PPT)
第4章　基因的表达
第1节　基因指导蛋白质的合成
1.说出三种RNA的结构和功能。
2.描述转录和翻译的过程。
3.阐述密码子、反密码子与氨基酸间的关系。
4.阐述中心法则的内容。
1.生命观念：通过掌握遗传信息的表达过程，明确蛋白质作为生命活动主要承担者的意义。
2.科学思维：运用数学方法，分析转录和翻译过程中DNA上碱基、密码子、氨基酸数量间的对应关系。
课标要求
素养要求
内容索引
一、RNA的组成及分类
二、遗传信息的转录
随堂演练 知识落实
三、遗传信息的翻译
四、中心法则
01
一、RNA的组成及分类
RNA DE ZU CHENG JI FEN LEI
DNA在主要细胞核中；蛋白质的合成在细胞质中；那么DNA携带的遗传信息如何传递到细胞质中呢？
RNA可以做信使
RNA是什么物质？它为什么能做信使呢？
基础梳理 · 夯实教材基础
1.RNA的结构
(1)基本单位及组成
① ；② ；③碱基： ；④ 。
(2)空间结构：一般是 ，且比DNA短。
磷酸
核糖
A、U、G、C
核糖核苷酸
单链
2.RNA与DNA的比较
比较项目 DNA RNA
组成单位 基本组成单位不同 _______________ ___________
五碳糖不同 _________ _____
碱基不同 特有的是____________ 特有的是__________
结构不同 _________________ 一般为_____
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
胸腺嘧啶(T)
尿嘧啶(U)
单链
规则的双螺旋结构
RNA为什么能做信使呢？
1.RNA与DNA类似，也是由核苷酸组成，核苷酸也含有4中碱基，这使RNA具备准确传递遗传信息的可能
2.RNA一般为单链，并且比DNA短，因此可以通过核孔，从细胞核传递到细胞质中
3.RNA的种类及其作用
(1)
(2)
(3)
信使RNA
DNA
核糖体RNA
转运RNA
识别并转运氨基酸
(1)DNA和RNA都含有核糖(　　)
(2)RNA是某些病毒的遗传物质(　　)
×
正误判断 · 矫正易混易错
√
深化探究 · 解决问题疑难
现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)
提示　(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基含量的比较判断：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
[典例1] (2019·长春九校联盟期中)下列叙述中，不属于RNA功能的是(　　)
A.细胞质中的遗传物质 B.作为某些病毒的遗传物质
C.具有生物催化作用 D.参与核糖体的组成
解析　真核生物、原核生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质为RNA，A错误、B正确；少数酶的化学本质为RNA，C正确；rRNA参与核糖体的组成，D正确。
答案　A
[对点练1] 经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为：________、________、________。
项目 A G C T U
甲 60 40 60 40
乙 30 20 20 30
丙 41 23 44 28
解析　根据碱基种类判断，甲、乙是DNA，丙是RNA，再根据碱基比例判定甲是单链DNA，乙是双链DNA。
答案　单链DNA　双链DNA　RNA
02
二、遗传信息的转录
YI CHUAN XIN XI DE ZHUAN LU
基础梳理 · 夯实教材基础
1.概念：RNA是在 中，通过RNA聚合酶以 为模板合成的，这一过程叫作转录。
2.过程
细胞核
DNA的一条链
碱基
碱基互补配对
一条链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
DNA
双螺旋
RNA如何合成的呢？
(1)转录时，需要解旋吗？需要解旋酶吗？为什么？
提示　需要解旋，因为DNA双链只有解开螺旋才能为转录提供模板；不需要解旋酶，因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
(2)转录时，RNA子链的延伸方向如何？与RNA聚合酶的移动方向一致吗？
提示　5′端→3′端；一致。
(3)转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？
提示　3种，A与U、T与A、G与C；4种，A－U、T－A、G－C和C－G。
(4)转录只能形成mRNA一种RNA吗？转录形成的RNA中一定没有氢键吗？
提示　转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA等；不一定，转录形成的tRNA中含有氢键。
(1)遗传信息转录的产物只有mRNA(　　)
(2)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料(　　)
(3)细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生(　　)
×
正误判断 · 矫正易混易错
×
×
[典例2] (2016·10月浙江选考)遗传信息表达的过程中，mRNA的三个碱基是5′—UAC—3′，则DNA模板链上对应的三碱基是(　　)
A.5′—GTA—3′ B.5′—CAT—3′
C.5′—CUT—3′ D.5′—GUA—3′
答案　A
[对点练2] (2019·南菁中学期中)如图是真核生物mRNA合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是(　　)
A.R表示的节段①正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶
B.图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的
C.如果图中③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶
D.图中的②合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成
答案　C
(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程中也进行转录。
归纳总结
深化探究 · 解决问题疑难
结合下列有关图解，回答相关问题。
1.甲、乙两过程有何相同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
提示　甲表示DNA复制，乙表示转录。
转录与复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中主要发生在细胞核。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2.甲、乙两过程有何不同之处？
提示　(1)DNA复制中A与T配对，转录中会有A与U配对。
(2)DNA复制时一个DNA分子完整复制，形成两个DNA分子；转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段(基因)才会被转录，转录形成一条单链RNA。
转录与DNA复制的比较
3.转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比，有什么异同？
提示　转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系；和非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U。
03
三、遗传信息的翻译
YI CHUAN XIN XI DE FAN YI
1.翻译的概念
mRNA
核糖体
顺序
蛋白质
碱基与氨基酸有什么对应关系？
碱基——4种 氨基酸——21种
tRNA的形态和功能特点
(1)形态：RNA链经过 ，形成 形。
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运 氨基酸。
折叠
三叶草
一种
游离在细胞质中的氨基酸是怎样被运送到合成蛋白质的生产线上的呢？
3.密码子和反密码子
(1)属于密码子的是 (填序号)，位于[④] (填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的 的碱基。
(2)属于反密码子的是 (填序号)，位于[③] (填名称)上，其实质是与 发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
(3)密码子的种类为 种，正常情况下，反密码子的种类为 种。
②
mRNA
3个相邻
①
tRNA
密码子
64
61
4.翻译过程
核糖体
tRNA
mRNA
终止密码子
mRNA的复合物
基础梳理 · 夯实教材基础
1.翻译
场所：细胞质的 上
模板：______
原料：21种_______
能量：ATP
搬运工具：tRNA
产物：具有一定氨基酸顺序的_______
核糖体
mRNA
氨基酸
蛋白质
5.翻译能精确进行的原因
(1) 为翻译提供了精确的模板。
(2)通过 ，保证了翻译能够准确地进行。
6.翻译能高效进行的原因
一个mRNA分子上可以相继结合 个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
mRNA
碱基互补配对
多
(1)DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系
归纳总结
(2)基因表达过程中相关的数量关系
比较(不考虑终止密码子) 数目/个
DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数) 6n
mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数) 3n
蛋白质中的氨基酸数 n
参与转运氨基酸的tRNA数 n
蛋白质中的肽链数 m
蛋白质中的肽键数(脱水数) n－m
基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目＝ mRNA的碱基数目＝ 基因中的碱基数目。
(3)原核生物和真核生物基因的转录和翻译
真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
(1)DNA是蛋白质合成的直接模板(　　)
(2)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子(　　)
(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质(　　)
(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸(　　)
×
正误判断 · 矫正易混易错
√
×
×
深化探究 · 解决问题疑难
下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
1.图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
提示　Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
2.图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
提示　①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
3.最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
提示　相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
[典例3] (2019·华师大一附中期末)抗生素P能有效抑制细胞内蛋白质的合成，原因是具有与tRNA结构中“结合氨基酸部位”类似的结构。在进行试管内翻译时，将足量抗生素P加到反应试管内，可能会观察到的现象是(　　)
A.试管内翻译的最终产物为不完整蛋白质
B.携带氨基酸的tRNA无法与mRNA进行碱基互补配对
C.mRNA无法与核糖体结合
D.抗生素P与游离的核糖核苷酸结合
答案　A
[对点练3] 如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示具有某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述错误的是(　　)
A.Y为RNA聚合酶
B.该图中最多含5种碱基、8种核苷酸
C.过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行
D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C
答案　C
04
四、中心法则
ZHONG XIN FA ZE
基础梳理 · 夯实教材基础
1.提出者： 。
2.内容
克里克
①DNA的复制：遗传信息从 流向 。
② ：遗传信息从 流向 。
③翻译：遗传信息从 流向 。
④ ：遗传信息从 流向 。
⑤ ：遗传信息从 流向 。
DNA
DNA
转录
DNA
RNA
RNA
蛋白质
RNA的复制
RNA
RNA
逆转录
RNA
DNA
(1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程(　　)
(2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质(　　)
(3)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(　　)
正误判断 · 矫正易混易错
√
×
×
写出下列各类生物遗传信息传递过程：
原核生物；真核生物；DNA病毒；RNA复制病毒；逆转录病毒。
学以致用 · 链接典例拓展
生物种类 遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA复制病毒
逆转录病毒
提示
学习小结
05
随堂演练 知识落实
SUI TANG YAN LIAN ZHI SHI LUO SHI
1.下列关于RNA的叙述，错误的是
A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应
B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成
C.RNA参与构成核糖体
D.RNA参与构成细胞膜
√
解析　有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。
1
2
3
4
5
解析　分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。DNA与RNA在核苷酸上的不同主要有两点，一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G 4种，在RNA中③有A、U、C、G 4种，A错误；
如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误；
人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种(A、G、C、T)，C正确；
DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。
2.(2019·邢台校级月考)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是
A.DNA与RNA在核苷酸上只有②不同
B.如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可
C.③在人的遗传物质中只有4种
D.DNA分子中每个②均只与一个①相连
√
1
2
3
4
5
3.(2019·曲阜师大高一检测)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　mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，这样相邻的三个碱基称为密码子；每个tRNA上有三个碱基与密码子相配对，这样的三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正确，B、C、D错误。
1
2
3
4
5
4.(2018·吉林二中月考)如图是基因表达的示意图，下列有关叙述正确的是
1
2
3
4
5
A.过程①是转录过程，在植物细胞中只能发生在细胞核中
B.过程②在核糖体上进行，需要的原料是4种核糖核苷酸
C.过程①②在原核生物体内可以同时进行
D.过程①②中的碱基配对方式完全相同
√
解析　图中过程①表示转录，在植物细胞中，主要发生在细胞核内，也可发生在叶绿体或线粒体中，A错误；
过程②表示翻译，在核糖体上进行，以21种氨基酸为原料，B错误；
原核生物没有以核膜为界限的细胞核，转录和翻译在时间和空间上可以同时进行，C正确；
过程①②中的碱基配对方式不完全相同，过程①中有T—A配对，而过程②中没有，D错误。
1
2
3
4
5
解析　图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。
5.如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
1
2
3
4
5
(1)图中表示遗传信息的_____过程，发生的场所是________，此过程除图中所示条件外，还需要_________等。
翻译
核糖体
酶和能量
(2)图中③表示_______，合成的主要场所是________，通过_____运输到细胞质中，穿过___层膜，_____ (填“需要”或“不需要”)能量。
1
2
3
4
5
mRNA
细胞核
核孔
0
需要
解析　③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中，此过程穿过 0层膜，需要能量。
1
2
3
4
5
解析　密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。
(3)图中方框内的碱基应为_____，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。
UUU
赖氨酸
(4)图中的氨基酸共对应____个密码子。核糖体的移动方向是_________。
1
2
3
4
5
7
从左到右
解析　图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。

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