4.1 基因指导蛋白质的合成（精讲课件）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修2）

第1节 基因指导蛋白质的合成 第4章 基因的表达 必修二 基因的表达 包括遗传信息的 转录和翻译两个阶段。 1.概念 基因指导蛋白质的合成的过程。 2.过程 2 遗传信息的转录 1 遗传信息的翻译 2 目录 中心法则 3 习题检测 4 一、学习目标 二、重难点 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.遗传信息的转录和翻译过程。 2.中心法则的具体内容。 遗传信息的转录 1 问题探讨 美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。影片围绕着虚构的“侏罗纪公园”，展现了丰富而新奇的科学幻想：各种各样的恐龙飞奔跳跃、相互争斗，而这些复活的恐龙是科学家利用提取的恐龙DNA还原而来。 从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使它们复活吗？ 一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 6 遗传信息的转录 1 一、信使的发现 性状 基因 蛋白质 （核中） （核糖体） 控制 体现 控制 7 1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。 1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。 ——RNA是DNA与蛋白质之间的信使 思考：RNA适于作为信使的原因？ 一、信使的发现 8 DNA的基本单位 RNA的基本单位 1.能够储存遗传信息 它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 RNA适于作为信使的原因 9 RNA适于作为信使的原因 脱氧核苷酸链 脱氧核苷酸 DNA （双链） 连 接 核糖核苷酸链 核糖核苷酸 RNA （单链） 连 接 2.容易转移到细胞质 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。 10 RNA适于作为信使的原因 4.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。 3.RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅 速分解，保证生命活动的有序进行。 1.它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接 而成，也能储存遗传信息。 2.RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到 细胞质中。 11 元素：C、H、O、N、P 五碳糖 （2种） 磷酸 （1种） 含氮碱基 （5种） 核苷酸（8种） 根据 五碳糖 脱氧核苷酸 根据 碱基 核糖核苷酸 腺嘌呤脱氧核苷酸 鸟嘌呤脱氧核苷酸 胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 根据 碱基 腺嘌呤核糖核苷酸 鸟嘌呤核糖核苷酸 胞嘧啶核糖核苷酸 尿嘧啶核糖核苷酸 脱氧 核苷酸长链 核糖 核苷酸 长链 2条 双螺旋 脱氧核酸 （DNA） 核糖核酸 （RNA） 1条 4种 4种 遗传信息的转录 1 二、RNA的种类和功能 1.mRNA（messenger RNA） ——信使RNA 2.tRNA（transfer RNA）——转运RNA 3.rRNA（ribosomal RNA）——核糖体RNA 携带遗传信息，蛋白质合成的模板 识别并运载氨基酸 核糖体的组成成分 13 遗传信息的转录 1 三、遗传信息的转录 通过RNA聚合酶，以DNA的 为模版， 按照 的原则合成 的过程。 1.概念 一条链 碱基互补配对 RNA 3.场所 细胞核（主要）、叶绿体、线粒体 4.过程 2.产物 mRNA、tRNA、rRNA等 14 （1）解旋： 在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。 C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' ATP RNA聚合酶 RNA聚合酶 具有解旋的效果 4.过程 15 （2）配对： 游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA模板链 上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U 4.过程 16 C C G T A G T A T A C G G C T A G C C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A 3' 5' U A U G C A U G A U C G A G C U U U A U G C A U G A U C G A G C U U 5' 3' ATP （3）连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖 核苷酸聚合成核糖核苷酸链。 合成方向： 子链的5’端→ 3’端 形成磷酸二酯键 4.过程 17 （4）脱离：mRNA释放，DNA双链恢复。 U A U G C A U G A U C G A G C U U C G T A T A C G G C C G T A T A G C C G A T A T C G A T C G T A T A T A T A C G T A T A C G G C T A G C C G T A 3' 5' 细胞质 细胞核 mRNA 4.过程 18 5.特点 边解旋边转录 6.条件 （1）原料 （3）能量 （2）模板 （4）酶 4种游离的核糖核苷酸 DNA一条链的片段 一般是ATP RNA聚合酶（作用于磷酸二酯键和氢键） 7.原则 碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C） 提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段（基因）， 该片段携带的遗传信息能准确地传递给mRNA分子。 DNA→RNA 8.遗传信息流动 三、遗传信息的转录 19 二、遗传信息的转录 转录以基因为单位，不同基因模板链不同。 分裂间期和分裂期可以进行转录吗？ 分裂期的染色体高度螺旋，DNA无法解旋，转录无法发生。 20 习题巩固 1.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同? 按照碱基配对原则， (1)写出以b链为模板转录形成的mRNA碱基序列。 (2)写出b链对应的a链的碱基序列。 DNA双链片段 a链 b链 C G A A C C T C A C G C 信使RNA ①比较mRNA和b链： G C T T G G A G T G C G G C U U G G A G U G C G ②比教mRNA和a链： 互补 相似 21 习题巩固 2.在人体中，由A、U、C三种碱基参与构成的核苷酸共 ( )　 A．3种　　 B．4种　　 C．5种　　 D．6种 3.DNA复制，转录后所形成的产物分别是( )　 A．DNA，RNA　　 B．DNA，氨基酸 C．RNA，核糖　　　 D．RNA，DNA 4.DNA分子的基本功能是遗传信息的( )　 A．贮存和表达　　 B．传递和表达 C．转录和翻译　　 D．贮存和传递 C D A 22 习题巩固 5.“遗传信息”是指( ) A.基因的脱氧核苷酸排列顺序 B.DNA的碱基对排列顺序 C.信使RNA的核苷酸排列顺序 D.蛋白质的氨基酸排列顺序 6.在胰蛋白质酶合成过程中，决定它性质的根本因素是( )　　 A．mRNA　　 B．tRNA　　 C.核糖体　　 D．DNA 7.某信使RNA中有碱基60个，其中G+A为25个，那么转录此RNA的DNA中G+A为( ) A．25　　 B．35　　 C．50　　 D．60 D A D 23 DNA复制与转录的比较 复制 转录 场所 模板 原料 酶 能量 碱基配对 产物 主要是细胞核 DNA的两条链 DNA上基因的一条链 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 主要是ATP 两个完全相同的子代DNA RNA G－C、A－U、T－A C－G、T－A 24 遗传信息的翻译 2 遗传信息的翻译 2 游离在细胞质中的各种 ，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程叫作翻译。 蛋白质 mRNA 氨基酸 mRNA 碱基的数量 排列顺序 种类 蛋白质 氨基酸的数量 排列顺序 种类 决 定 决 定 决 定 讨论：至少需要多少个碱基才能够决定21种不同的氨基酸？ 4种 21种 26 遗传信息的翻译 2 一、遗传密码的破译 1961年，英国的克里克和同事用实验证明： mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸， 每3个这样的碱基称作一个密码子。 G U G C A U C G A mRNA 5' 3' 密码子 缬氨酸 密码子 组氨酸 密码子 精氨酸 27 1961年克里克实验 实验材料：T4噬菌体 实验思路：研究其中某个基因的碱基增加或减少 对其编码蛋白质的影响。 实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基， 观察是否能正常产生蛋白质。 实验结果：①增加或删除1个/2个碱基，无法正常产生蛋白质； ②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。 实验结论：遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。遗传密码从一个 固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，密码子之间没有分隔符。 一、遗传密码的破译 28 1961年蛋白质的体外合成实验 科学家：尼伦伯格、马太 实验过程： ①在每个试管中分别加入1种氨基酸； ②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液； ③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。 实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。 一、遗传密码的破译 29 除去DNA和mRNA的细胞提取液 人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸 肽链 实验结论： 与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。 在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。 一、遗传密码的破译 30 第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 终止密码子： 、 、 。 种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、 （ 种） （甲硫氨酸） 编码氨基酸的密码子___种（一般来说） 64 UAA GUG AUG UGA 61 UAG 一种密码子决定____种氨基酸， 一种氨基酸由 密码子决定。 1种或几种 1 1.21种氨基酸的密码子表 一、遗传密码的破译 31 密码子64(43)种 3种终止密码： 61种密码子编码 20种氨基酸 UAA UAG UGA UGA:在特殊情况下可编码 第21种氨基酸：硒代半胱氨酸 AUG 编码甲硫氨酸同时作为起始密码 GUG 编码缬氨酸，在原核生物中作为起始密码时编码甲硫氨酸 生物界共用一套遗传密码。 2.密码子的特点 ①专一性： ②简并性： ③通用性： 一种密码子只决定一种氨基酸。 一种氨基酸可以由几种密码子决定。 维持物种的稳定性 1.21种氨基酸的密码子表 不编码任何氨基酸 甲硫氨酸、色氨酸和硒代半胱氨酸只有1个密码子。 32 亮氨酸 CUA UUA AUA GUA 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 CCA CAA CGA 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 CUU CUC CUG 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 简并性能在一定程度上防止 由于碱基的改变而导致遗传信息的改变。 2.密码子的特点 33 3.tRNA的特点 ③分子结构特别：三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。 ①种类很多，61种（一般来说） ②每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸 3´ 5´ （1）tRNA只有三个碱基（ ） （2）DNA中含有氢键，RNA中不含氢键（ ） × × 一、遗传密码的破译 mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。将氨基酸运送到“生产线”上去的是“搬运工”——tRNA（转运RNA） 34 遗传信息 密码子 反密码子 区别 概念 中脱氧 核苷酸的排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸的 个相邻碱基 中与mRNA中 密码子互补的三个碱基 作用 控制生物的 遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子， 转运氨基酸 特点 DNA两条链上的碱基互补 与 上的 碱基互补 与mRNA中密码子的 碱基互补 种类 64种，决定氨基酸的有61种，终止密码子3种 61种，并不是所有密码子都决定氨基酸，如终止密码子不决定氨基酸 DNA 3 tRNA DNA 遗传信息、密码子和反密码子的比较 35 遗传信息 密码子 反密码子 区别 对应关系 一种密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由 密码子决定 一种tRNA只运输一种氨基酸，一种氨基酸可以由 tRNA转运 联系 ①基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中核糖核苷酸 的排列顺序； ②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对； ③密码子和反密码子的碱基序列互补配对； 决定 一种或多种 一种或多种 遗传信息、密码子和反密码子的比较 36 遗传信息的翻译 2 二、遗传信息的翻译 1.概念 游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫作翻译。 2.实质 核糖体 3.场所 4.过程 mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 37 U A C 甲硫氨酸 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C A G U C C A U A A G G U 5´ 3´ 细胞质中的mRNA与核糖体结合 4.过程 38 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C U A C 甲硫氨酸 A G U C C A U A A G G U 5´ 3´ tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对 4.过程 39 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C U A C 甲硫氨酸 A G U C C A U A A G G U 5´ 3´ tRNA将氨基酸转运到 mRNA上的相应位置 4.过程 40 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C U A C 甲硫氨酸 肽键 A G U C C A U A A G G U 5´ 3´ 4.过程 41 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C U A C 甲硫氨酸 4.过程 42 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C 甲硫氨酸 4.过程 43 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C 甲硫氨酸 核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对 4.过程 44 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C 甲硫氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构 4.过程 45 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 G U G 色氨酸 A C C 甲硫氨酸 tRNA离开，再去转运新的氨基酸 4.过程 46 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 色氨酸 A C C 甲硫氨酸 4.过程 47 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 组氨酸 色氨酸 X X X 甲硫氨酸 XXX 4.过程 48 5´ 3´ A G U C C A U A A G G U 甲硫氨酸 组氨酸 色氨酸 XXXX 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 4.过程 49 5.条件 （1）原料 （3）能量 （2）模板 （4）产物 21种氨基酸 mRNA 一般是ATP 具有一定氨基酸顺序的蛋白质 6.原则 碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C） mRNA→蛋白质 8.遗传信息流动 （5）酶 肽酰转移酶 二、遗传信息的翻译 7.密码子的阅读方向 5´→3´ 50 9.翻译效率 （1）数量关系 （2）方向 （3）意义 （4）结果 1个mRNA可相继结合 个核糖体， 进行多条肽链的合成，称为多聚核糖体。 多 同时 从 到 （如图：从 ）。 短 长 左到右 少量的mRNA分子可以迅速合成出 的蛋白质。 大量 合成多条 的肽链。（理由： 相同） 相同 模板mRNA 10.特点 快速高效 五、遗传信息的翻译 二、遗传信息的翻译 51 1 1.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中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式（Gly表示甘氨酸）。下列说法错误的是（ ） 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分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成 D.mRNA中的碱基改变不一定 造成所编码氨基酸的改变 C 习题巩固 52 1 2.关于基因表达的叙述，正确的是（ ） A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码 B.DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时 停止转录 C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的 准确性 D.多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息 C 习题巩固 53 1 3.下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子（5'→3'）是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是（　　） A.图中①为亮氨酸 B.图中结构②从右向左移动 C.该过程中没有氢键的形成和断裂 D.该过程可发生在线粒体基质 和细胞核基质中 B 习题巩固 54 4.(2024·长沙期末)图1和图2是蛋白质合成的示意图。下列相关描述错误的是(　 ) A.图1表示转录过程，③为参与该过程的RNA聚合酶 B.图1转录的方向是从左向右，产物②是RNA C.图2表示翻译过程，终止密码子位于mRNA的a端 D.图2过程中碱基互补配对的方式有A—U、U—A、C—G、G—C C 习题巩固 分析题图可知，图1表示转录过程，③为参与该过程的RNA聚合酶，A正确； 因为DNA左边一段已经转录完成，所以图1转录的方向是从左向右，产物②是RNA，B正确； 根据肽链的延伸方向可知，图中核糖体移动方向是从左向右，起始密码子位于a端，终止密码子位于b端，C错误； 图2过程为翻译，其碱基互补配对的方式是A—U、U—A、C—G、G—C，D正确。 55 翻译过程的模型图解读 下图表示翻译过程的三种模式图，回答有关问题： 56 1.图甲模型分析 (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为 、核糖体、 、多肽链。 (2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成 个tRNA结合位点。 (3)翻译起点：起始密码子决定的是 或缬氨酸。 (4)翻译终点：识别到 (不决定氨基酸)翻译停止。 (5)翻译进程： 沿着mRNA移动，mRNA不移动。 tRNA mRNA 2 甲硫氨酸 终止密码子 核糖体 翻译过程的模型图解读 2.图乙模型分析 图乙表示真核细胞的翻译过程，其中①是 ， ⑥是 ，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，具体分析如下： (1)数量关系：一个mRNA可同时结合 ，形成多聚核糖体。 (2)意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。 (3)方向：图乙中核糖体的移动方向为 ， 判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。 (4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至 _________________等结构中进一步加工。 (5)形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因： 。 mRNA 核糖体 多个核糖体 翻译过程的模型图解读 从右向左 内质网、高尔基体 有相同的模板mRNA 3.图丙模型分析 图丙表示 的转录和翻译过程， 图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在 合成的4条mRNA，在 上同时进行翻译过程。 原核细胞 核糖体 翻译过程的模型图解读 新型冠状病毒的＋RNA进入细胞， 首先翻译为RNA聚合酶。 (1)这一过程需要的条件： 模版是 ，原料 ， (填“需要”或“不需要”)能量。 (2)进行的场所是 。 (3)这说明＋RNA的作用最类似于人体的 。 1 5.新型冠状病毒为单股正链RNA病毒， 用＋RNA表示。 下图表示新型冠状病毒的增殖和表达。 新型冠状病毒的＋RNA 游离的各种氨基酸 需要 核糖体 mRNA 习题巩固 60 1 6.关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是（ ） A.遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质 B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽 C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等 D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的 RNA分子 B 习题巩固 61 习题巩固 7.(2024·厦门期末)下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是(　 ) A.某些RNA能降低化学反应的活化能，某些RNA能转运物质 B.mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程 C.不是所有生物的DNA和RNA上都能储存遗传信息 D.所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构 D 有些酶的化学本质是RNA，能够降低化学反应的活化能，tRNA具有运输氨基酸的功能，A正确； 蛋白质的合成过程中，模板是mRNA，运输氨基酸的工具是tRNA，其合成场所核糖体的主要成分是rRNA和蛋白质，B正确； 细胞生物的遗传信息都储存在DNA中，其含有的RNA不能储存遗传信息，C正确； 并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构，如原核生物的DNA呈环状，某些病毒的DNA是单链，D错误。 62 RNA。以密码子的形式，携带来自DNA的 ， 是 合成的 模板。 信使 遗传信息 蛋白质 直接 messenger RNA 1.mRNA 2.tRNA RNA。携带的 能与mRNA上的 。互补配对，转运 。 转运 氨基酸 反密码子 密码子 RNA的种类和功能 3.rRNA RNA。 的组成成分，还能催化 的形成。 核糖体 核糖体 肽键 肽酰转移酶 63 1 项目 复制 转录 翻译 场所 条件 模板 原料 能量 酶 产物 原则 细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 21种游离的氨基酸 ATP 解旋酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 与蛋白质合成有关的酶 DNA RNA 多肽 碱基互补配对 A－T、T－A G－C、C－G 碱基互补配对 A－U、T－A G－C、C－G 碱基互补配对 A－U、U－A G－C、C－G DNA的复制、转录和翻译的比较 64 中心法则 3 中心法则 3 1.提出者 克里克 2.内容 遗传信息可以从DNA流向DNA， 即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA， 进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 66 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 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 RNA 逆转录 中心法则 3 67 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 3.中心法则的完善 逆转录 复制 高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。 ①对遗传信息流动过程的概括。 ②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。 ③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。 4.中心法则的意义 中心法则 3 68 1.(2022·浙江6月选考)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是(　 ) A.催化该过程的酶为RNA聚合酶 B.a链上任意3个碱基组成一个密码子 C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递 C 习题巩固 图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A错误； mRNA上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基才可组成一个密码子，B错误； b链为单链DNA，DNA单链上的相邻的两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C正确； 该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D错误。 69 2.春季是流感高发季节，甲型H1N1流感病毒是引起流感的一类病毒。该病毒为单股负链RNA(－RNA)病毒，下图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图，下列叙述正确的是(　 ) A.子代病毒中的RNA具有mRNA功能 B.甲型H1N1流感病毒可在含血清的动物细胞培养液中繁殖 C.甲型H1N1流感病毒与HIV的遗传信息传递方向相同 D.甲型H1N1流感病毒的遗传物质储存在基因中 1 D 习题巩固 据图可知，子代病毒中的RNA是－RNA，以－RNA为模板形成的mRNA才具有mRNA的功能，A错误； 甲型H1N1流感病毒无细胞结构，必须寄生在活细胞内才能生存，不可在含血清的动物细胞培养液中繁殖，B错误； 甲型H1N1流感病毒遗传信息的传递方向为RNA复制和翻译，HIV属于逆转录病毒，遗传信息的传递方向为逆转录、DNA复制、转录和翻译过程，两者遗传信息传递方向并不完全相同，C错误； 基因通常是有遗传效应的DNA片段，但RNA病毒中具有遗传效应的RNA片段也属于基因，D正确。 70 习题巩固 3.如图所示的中心法则揭示了生物遗传信息在DNA、RNA和蛋白质之间的流动过程，下列相关叙述正确的是(　 ) A.正常人体细胞中，可发生a、b、c、d、e所有过程 B.a、d过程所需的原料相同，b、e过程所需的原料不同 C.b过程需要RNA聚合酶催化，而d过程需要逆转录酶催化 D.真核细胞中c过程的发生场所是高尔基体 C 逆转录过程和RNA自我复制是某些病毒进行增殖时才可发生的过程，正常人体细胞中，可发生a、b、c过程，不会发生d、e过程，A错误。 a、d过程分别是DNA复制和RNA逆转录，都是合成DNA，所需的原料都是脱氧核苷酸；b、e过程分别是DNA转录和RNA复制，都是合成RNA，所需的原料都是核糖核苷酸，B错误。 b过程是DNA转录合成RNA需要RNA聚合酶催化，而d过程是RNA逆转录形成DNA需要逆转录酶催化，C正确； c过程表示翻译过程，翻译发生在核糖体中，D错误。 71 C T A C C A C T G G A T G G T G A C G A U G G U G A C DNA的 遗传信息 mRNA 蛋白质的氨基酸 排列顺序 转录 翻译 氨基酸 n 3n 6n DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸＝6:3:1 氨基酸数目＝tRNA数目 注意：无特别说明，不考虑终止密码 基因表达过程中的数量计算 72 计算中“最多”和“最少”的分析 （1）mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 （2）DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：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。 （3）注意“最多”或“最少”： 在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”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。 基因表达过程中的数量计算 73 4.一段原核生物的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个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为 （ ） A.33、11、66 B.36、12、72 C.12、36、24 D.11、36、72 B 习题巩固 解析：氨基酸数目=肽键数目+肽链数目=11+1=12个；基因中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1，该肽链含有12个氨基酸，则控制其合成的mRNA分子至少含有的碱基个数为12×3=36个；每个氨基酸都需要一个tRNA来运载，因此合成该多肽需要12个tRNA；转录此mRNA的基因中碱基数至少为12×6=72个。 74 D 5.如图表示细胞内的相关生理过程，下列有关叙述正确的是(　 ) A.图1中组成b、c的化学成分完全相同 B.图1中a的移动方向与图2中e的移动方向相同 C.细胞内酶的合成都必须经过图1、图2所示过程 D.在真核、原核细胞中，图1、图2所示过程均可能同时同地进行 习题巩固 b为胞嘧啶脱氧核苷酸，c为胞嘧啶核糖核苷酸，两者的五碳糖不同，前者是脱氧核糖，后者是核糖，A错误； 图1中a的移动方向是向左，图2中e的移动方向是向右，B错误； 细胞内的酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，其中RNA的合成不需要经过图2所示过程(翻译过程)，C错误； 在真核细胞的线粒体和叶绿体中、原核细胞中，图1转录过程、图2翻译过程均可能同时同地进行，D正确。 75 真核生物 细胞核：先转录，后翻译 DNA mRNA RNA聚合酶 边转录边翻译 原核生物 真核生物与原核生物基因的表达 76 DNA片段 基因1 基因2 基因3 放大 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 编码区：能转录相应的mRNA，进一步编码（翻译）出蛋白质的DNA区段。 非编码区：不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段。 基因的结构 77 1.原核生物的基因结构 启动子 终止子 编码区 非编码区 非编码区 编码区上游 编码区下游 连续的、不间隔的 RNA聚合酶识别并结合的位点， 驱动基因转录出mRNA。 启动子 本质： 位置： 作用： 是一段有特殊序列结构的DNA片段 位于基因上游 基因的结构 78 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 终止子 连续的、不间隔的 终止转录。 终止子 本质： 位置： 作用： 也是一段有特殊序列结构的DNA片段 位于基因下游 1.原核生物的基因结构 79 2.真核生物的基因结构 启动子 终止子 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 间隔的、不连续的 内含子 外显子 外显子 内含子 能转录相应的mRNA，进一步能编码蛋白质的DNA序列。 能转录相应的mRNA，但却不能编码蛋白质的DNA序列。 基因的结构 80 非编码区 非编码区 编码区 编码区上游 编码区下游 启动子 终止子 转录 初级RNA 成熟mRNA 剪切、拼接 2.真核生物的基因结构 81 原核生物 真核生物 不同点 编码区是 的 编码区是间隔的、 的 相同点 都有能够编码蛋白质的 和 具有调控作用的 区组成的 连续 不连续 编码区 非编码 非编码序列 =非编码区 原核基因 非编码序列 真核基因 =非编码区+内含子 82 归纳法 83 习题检测 3 1.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。 （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。 （ ） 习题检测 ✘ ✘ 85 习题检测 2.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 （ ） 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 86 习题检测 3.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， 请结合本节内容说明这些抗菌药物可用于治疗疾病的道理。 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。具体而言，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。 87 THANKS $$