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第4章第1节
基因指导蛋白质的合成
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基因是具有遗传效应的DNA片段
即：基因能控制生物的性状。
蛋白质
直接体现者
指导合成
基因的表达：
基因可以控制蛋白质的合成。
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问题：基因主要存在于哪里？蛋白质合成的场所呢？
DNA
蛋白质的合成
RNA
指导
中间物质作为信使
任务1：了解RNA的种类和功能
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阅读教材P64—65第二自然段
1.完成下表，比较DNA和RNA
DNA RNA
中文名称
化学组成 组成元素
组成成分
基本单位
双链或单链结构
主要存在部位
核糖核酸
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P
C、H、O、N、P
核糖、磷酸、含氮碱基（A、G、C、U）
脱氧核糖、磷酸、含氮碱基（A、G、C、T）
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
一般为单链，更短
一般为双链
细胞核
细胞质
2. RNA有哪些种类？它们分别有什么功能？
3. RNA为什么可以作为DNA的信使？
任务1：了解RNA的种类和功能
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RNA的种类和功能
信使RNA：
遗传信息传递的媒介
转运RNA：
识别并转运氨基酸
核糖体RNA：
与蛋白质结合构成核糖体
任务1：了解RNA的种类和功能
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RNA为什么可以作为DNA的信使？
RNA由基本单位——核苷酸连接而成，也可以储存遗传信息；
RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质；
RNA与DNA的关系中，也遵循碱基互补配对原则。
因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
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1.RNA可能的功能是（　 　）三维设计P99学以致用1
①作为某些病毒的遗传物质　②作为某些细菌的遗传物质　③催化某些代谢反应　④转运氨基酸　⑤核糖体组成成分
A.①②③④⑤ B.①②③④
C.②③④⑤ D.①③④⑤
D
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任务2：理解遗传信息的转录
DNA的遗传信息是怎样传递给mRNA的？
阅读教材P65和图4-4以DNA为模板转录RNA的示意图,思考回答：
1.请尝试描述转录的过程。
2.遗传信息的准确传递是如何保证的？
3.DNA是怎样将遗传信息准确传递给mRNA的？
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解旋
配对
连接
释放
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
3′←5′
特点：
边解旋边转录
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遗传信息的转录小结
转录的场所：
原料：
转录的条件
转录时的碱基配对：
转录的产物：
G－C、C－G、T－A、A－U
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
四种游离核糖核苷酸
RNA
模板：
能量：
酶：
DNA分子的一条链
RNA聚合酶
ATP
（作用：解旋，使游离的核糖核苷酸连接成核苷酸链）。
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1.转录与DNA复制有什么共同之处，这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
2.与DNA复制相比，转录所需的原料和酶有什么不同？
3.转录的RNA的碱基序列，与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？
从所需条件来看，它们都需要模板、需要原料、需要有酶催化、需要ATP提供能量；从过程中所表现出的规律看，都有开始、延伸、终止三个阶段，都遵循碱基互补配对原则，其中碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
DNA复制：
转录：
所需的原料是4种游离的脱氧核苷酸，
所需的酶有解旋酶和DNA聚合酶
所需的原料是4种游离的核糖核苷酸，
所需的酶是RNA聚合酶
与模板链的碱基互补，与非模板链的碱基排序基本相同，只是由U代替了T。
教材P66
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2.下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是（　 　）三维设计P101学以致用1
A.一个DNA可转录出多个不同类型的RNA
B.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板
C.转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
3.如图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是（　　 ）三维设计P101学以致用2
A
A.图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
B.图中RNA与a链碱基互补
C.图示RNA—DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对
D.DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量
A
蛋白质
基因
mRNA
转录
翻译？
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任务3：理解遗传信息的翻译
阅读教材P66-69 ,思考回答：
1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？
2.游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到合成蛋白质的“生产线”上的？
3.在“生产线”上蛋白质是如何合成的？
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1.mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系
组成RNA的碱基只有4种，而在绝大多数生物体内，组成蛋白质的氨基酸有21种。这4种碱基是怎么决定蛋白质的21种氨基酸的呢？
1954年，美籍理论物理学家伽莫夫（G·Gamow）数学推理：
（1）如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？
（2）如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
（3）一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的21种氨基酸？
41=4
42=16
三个碱基决定一个氨基酸能决定64种，43=64
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克里克以T4噬菌体为实验材料研究其中某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响实验，在相关碱基序列中增加或删除1个或2个碱基，无法产生正常功能的蛋白质，但是当增加或删除3个碱基时，却合成了正常功能的蛋白质。
寻找证据：
一个氨基酸是由mRNA上3个碱基决定的
mRNA上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。
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尼伦伯格（M.W.Nirenberg,1927—2010）和马太（J.H.Matthaei,1929—）破译第一个遗传密码：
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①请从密码子表中找出脯氨酸对应的密码子。
②从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子。这一现象称为密码子的简并。你认为密码子简并对生物体的生存发展有什么意义？
③几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？
当密码子中的一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能不会改变其对应的氨基酸,增强密码子容错性; 当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
当今生物有着共同的起源，同时也说明生命在本质上是统一的。
密码子的特点之一：密码子的简并性
密码子的特点之二：密码子的通用性
密码子共_____种；
起始密码子（2种） ________________；
终止密码子 （3种） ___________________。
编码21种氨基酸的密码子共有_____种；一种密码子编码_____种氨基酸，一种氨基酸可以由_______种密码子编码。
64
AUG 、 GUG
UAA、UAG、UGA
62
1
1或多
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4.基因的表达包括遗传信息的转录和翻译两个过程。判断下列相关表述是否正确。教材P69概念检测1
（1）DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。（ ）
（2）一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子。（ ）
5．密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指（ ）教材P69概念检测2
A.基因上3个相邻的碱基
B.DNA上3个相邻的碱基
C.tRNA上3个相邻的碱基
D.mRNA上 3个相邻的碱基
×
×
D
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2.tRNA将游离在细胞质中的氨基酸运送到合成蛋白质的“生产线”上
氢键
每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子
异亮氨酸
5′UAU 3′
注 意：
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
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3. 通过翻译在“生产线”上合成蛋白质
请据教材P68图4一7,思考回答以下问是题:
（1） mRNA上的什么信息决定着翻译的起始和终止？
（2）图4一7中的mRNA上共有几个密码子？
（3）在这个过程中tRNA是如何与核糖体配合准确搬运氨基酸的？
（4）请描述翻译的过程。
（5）请写出翻译后合成的肽链。
（可查阅密码了表)
（6）请用一句话归纳翻译的概念
10个
核糖体与mRNA结合部位形成2个tRNA的结合位点
5′→ 3′
甲硫氨酸－组氨酸－色氨酸－精氨酸－半胱氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－谷氨酸－丝氨酸
游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。
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（1）结合左图判断翻译的方向。
（2）图中显示有几条肽链正在同时合成？每条肽链合成结束后，它们都相同吗？理由是什么？
（3）这样翻译有什么意义？
4条
这些肽链都是以同1个mRNA为模板合成的
相同
少量的mRNA分子就可以在迅速合成大量的蛋白质，提高翻译的速度
左→右
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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，然后开始承担细胞生命活动的各项职责
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完成下表，比较DNA复制、转录和翻译：
DNA复制 转 录 翻 译
时期
场所
条件 模板
原料
酶
能量
运输工具
碱基配对
特 点
产物
信息传递
细胞分裂间期
生长发育的整个过程
生长发育的整个过程
主要是细胞核
主要是细胞核
核糖体
DNA的两条链
DNA（基因）的一条链
mRNA
游离的4种脱氧核苷酸
游离的4种核糖核苷酸
游离的21种氨基酸
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
特定的酶
ATP
ATP
ATP
tRNA
A-T、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
边解旋边复制、半保留复制
边解旋边转录
一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链
2个子代DNA分子
1个RNA分子
DNA→ DNA
DNA→ mRNA
mRNA→蛋白质
多个具有特定氨基酸顺序的蛋白质
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7.基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，下列相关叙述错误的是（ ）教材P78选择题3
A.转录和翻译都遵循碱基互补配对原则
B.转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料
C.遗传信息既可以从DNA流向蛋白质，也可以从蛋白质流向DNA
D.在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的
C
6.细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤（I），含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互相配对时，存在如图所示的配对方式（Gly表示甘氨酸）。相关叙述错误的是（ 　 　）三维设计P105学以致用1
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子不存在碱基互补配对形成的氢键
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
C
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任务4：理解中心法则
请用文字、箭头和连接词构建DNA复制、基因指导蛋白质的合成过程中遗传信息传递的概念模型：
1957年，克里克：中心法则
（揭示遗传信息传递的一般规律）
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中心法则的发展
证据1、许多RNA病毒（如脊髓灰质炎病毒、双链RNA噬菌体等）在感染宿主细胞后，其RNA能进行自我复制;一些小型核酶（如锤头核酶、发夹核酶等）也参与自我复制，表明有一些RNA具有自我复制能力。
证据2、在逆转录病毒（如HIV)中的逆转录酶的作用下，遗传信息可以从RNA传递至DNA。
请根据以上证据对中心法则进行补充完善：
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D
8.中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是（ 　）三维设计P107学以致用1
A.①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生
B.①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程
C.④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程
D.④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在
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9.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示，请结合本内容说明这些药物可用于治疗疾病的道理。教材P69拓展应用
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白质的合成，进而抑制细菌生长的。
红霉素影响翻译过程;
环丙沙星影响复制过程;
利福平影响转录过程。
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总 结：DNA(基因)至少碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1
例题：一条肽链有500个氨基酸，则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有（ ）教材P78选择题2
500个和1000个 B. 1000个和2000个
C. 1500个和1500个 D.1500个和3000个
D
拓 展：基因指导蛋白质的合成相关计算
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10.已知一段双链DNA中，鸟嘌呤所占的比例为20%，由这段DNA转录出来的mRNA中，胞密啶的比例是（ ）教材P78选择题1
10%
B.20%
C. 40%
D.无法确定
D
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迁移应用
课堂小结：
生命是物质、能量和信息的统一体

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