4.1 基因指导蛋白质的合成-【帮课堂】2022-2023学年高一生物同步精品讲义（人教版2019必修2）

4.1 基因指导蛋白质的合成 ( 目标导航 ) 教学目标 课程标准 目标解读 概述DNA分子的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 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。 教学重点 1. 遗传信息的转录和翻译过程。 2. 中心法则的具体内容。 教学难点 遗传信息的转录和翻译过程。 ( 知识精讲 ) 知识点01 遗传信息的转录与翻译 1.理解基因表达的概念 基因转录形成RNA产物（转录）以及mRNA被翻译为蛋白质产物（翻译）的过程都称为基因表达。 2.遗传信息的转录 3.遗传信息的翻译 真核细胞中mRNA合成后必须经加工成为成熟mRNA后才能离开细胞核，参与翻译过程。 （1）密码子和反密码子 ①密码子存在于mRNA上，为相邻3个碱基组成，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种； 特点：一种密码子只能决定1种氨基酸； 一种氨基酸可以由多种密码子来决定。称做简并； 终止密码子有3种，即：UAA、UAG、UGA，不决定氨基酸；（正常情况下，UGA是终止密码子；在特殊情况下， UGA编码硒代半胱氨酸。） 起始密码子有2种，即：AUG、GUG，决定具体氨基酸。AUG决定甲硫氨酸、GUG决定缬基酸；（在原核生物中，GUG编码甲硫氨酸） 通用性：对于所有生物都是通用的。 ②反密码子，有61种，存在于tRNA上，能够特异性识别密码子，将所携带的氨基酸放在指定位置。 作用：一种反密码子只能识别并转运一种氨基酸。 特点：每种氨基酸可由1种或几种tRNA转运。 一种tRNA只能转运1种氨基酸。 碱基互补配对原则：A-U G-C C-G U-A （2）遗传信息的翻译：RNA→蛋白质 ①该过程起始于起始密码子，终止于终止密码子。 ②该过程进行的碱基配对是A－U、G－C。 ③核糖体在mRNA上以一个密码子(3个碱基)位置为单位移动。 ④该过程需要条件有：模板mRNA、原料氨基酸、运载工具tRNA、场所核糖体，以及相关的酶和能量等。 （3）关于一个mRNA结合多个核糖体，同时合成多条肽链图示的几个问题说明 意义：细胞通过少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 注：(1)核糖体在mRNA上移动的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。 (2)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。 (3)图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的多肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。 知识点02 蛋白质中氨基酸数目与mRNA、DNA中碱基数目的关系 (1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系 可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3 mRNA碱基数目＝1/6 DNA(或基因)碱基数目。 (2)蛋白质合成中的“最多”和“最少” 因为DNA(基因)、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸(如mRNA上的终止密码子等)，所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于3n，基因上碱基数目大于6n，故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。在回答有关问题时，也应加上“最多”或“至少”等字。 如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 (3)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算 若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝·a－18(－m)；若改为n个碱基对，则公式为·a－18(－m)。 知识点03 中心法则 中心法则：反映遗传信息的传递规律 可见，在遗传信息的流动过程中，DNA和RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，ATP为信息的流动提供能量。生命是物质、能量和信息的统一体。 ( 能力拓展 ) 考点01 DNA复制、转录和翻译的区别 1．DNA复制、转录和翻译的区别 （1）区别 项目 复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 细胞分裂的间期 个体生长发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA的两条单链 DNA分子片段的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 能量 都需要ATP 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶