2027届高三生物人教版一轮复习课件 4.1 基因指导蛋白质的合成

该高中生物学高考复习课件聚焦“基因的表达”核心模块，覆盖转录翻译过程、RNA种类与功能、密码子特性、原核真核表达差异及碱基数量计算等高考高频考点。依据高考评价体系，通过梳理近五年真题明确“转录翻译过程分析”“密码子简并性意义”等考点权重，归纳过程图解分析、数量关系计算等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+科学思维建模”的复习策略，如结合2024年河北卷真题分析DNA与RNA延伸方向，运用结构与功能观解析tRNA三叶草结构与转运功能，培养科学思维。特设“易错点警示”（如tRNA碱基数量误区）和“三步计算法”突破碱基数量关系，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

4.1 基因指导蛋白质的合成 转录 翻译 基因的表达 蛋白质 DNA RNA 以 信使 DNA 蛋白质的合成 指导 RNA 基因 蛋白质 一、RNA的种类和功能 1.DNA与RNA的区别：①化学组成；②结构；③分布 2.RNA主要有3种：________________________,一般为单链。其中，mRNA适于作信使的原因是________________________________________ ___________________________________________________________________. tRNA,即_____________,呈三叶草形，_________(是/否)含有氢键/碱基配对，结合氨基酸的部位位于___(3’/5’)端,作用是_____________ rRNA,即________________，与蛋白质共同构成核糖体。另外，RNA还具有_______________________等功能。 mRNA、rRNA、tRNA ①RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔 ②RNA含有碱基，能储存遗传信息；③不稳定，易降解 转运RNA 是 3’ 识别密码子，转运氨基酸 核糖体RNA 催化、作遗传物质 蛋白质 rRNA tRNA mRNA mRNA(信使RNA） 蛋白质合成的模板 tRNA (转运RNA） 氨基酸的运载工具 rRNA (核糖体RNA） 核糖体的组成部分 “三叶草型” 以密码子的形式，携带来自DNA的 ， 遗传信息 还能催化 的形成。 肽键 （肽酰转移酶） 一、RNA的种类和功能 【想一想】 rRNA的形成与细胞核中的______有关; tRNA是否有氢键？______ tRNA上只含有3个碱基吗？____。tRNA比mRNA_____（选填“大”或“小”） tRNA结合氨基酸的部位是右图中的__________ （选填“-OH”或“-P”）端。 5.RNA中嘌呤碱基与嘧啶碱基的数量_________ （选填“一定”或“不一定”）相等。 6.与DNA相比，RNA特有的成分为______________。 否 不一定 有 小 -OH 核仁 U(尿嘧啶)、核糖 二、转录 1.概述转录的概念、场所、发生时期、产物。 转录：在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 场所 真核生物：细胞核、叶绿体、线粒体 原核生物：拟核、细胞质（质粒） 时期：个体发育的整个过程 产物：RNA 二、转录 RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来 第一步：解旋 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对 第二步：配对 在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上 第三步：连接 合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复 第四步：释放 二、转录 2.转录时，需要________________________等基本条件。其中，转录的模板是_________________，原料是______________________,在____________酶的催化下完成（是否需要解旋酶？______）.RNA聚合酶与基因的________识别和结合，作用是________________________________________________。碱基互补配对方式是_____________________________.合成的mRNA链的延伸方向是_________________,RNA聚合酶沿模板链的__________方向移动. 模板、原料、能量、酶 DNA的一条链 核糖核苷酸 RNA聚合 否 启动子 解旋；启动转录；催化单个核糖核苷酸连到RNA链 A—U、T—A、C—G、G—C 5’→3’ 3’→5’ AUGCAU……CCAUAA 转 录 mRNA1 GGUCUAC……GUA 转 录 mRNA2 【思考】下图是心肌细胞中的一段DNA序列，回答问题： ①标出ARC基因的模板链。分析mRNA与模板链、编码链之间的关系？ ②为提高转录效率，ARC基因的两条链是否都可以作为转录的模板链？ 编码链 模板链 [mRNA携带从DNA编码链得到的遗传信息] 转录以基因为单位，mRNA与模板链互补，与编码链的碱基序列相似 基因的两条链中只有一条是转录的模板链，一个基因转录的模板链是固定的。 编码链 模板链 编码链 模板链 [mRNA携带从DNA编码链得到的遗传信息] ③标出H基因的模板链。分析一个DNA分子上不同基因的模板链是否相同？ 不同基因之间哪条链是模板链不是固定不变的。一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因不一定也在进行转录。 【思考】下图是心肌细胞中的一段DNA序列，回答问题： 【小结】 1.转录的基本单位是基因。DNA分子上某个基因进行转录时，其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响。 2.一个基因转录时以固定的一条链为模板。一个DNA分子上的不同基因的模板链不一定相同。 3.细胞中不是所有基因都会转录，一个基因可以多次转录。 4.mRNA与基因的模板链互补，与非模板链相似（U/T区别） 5.转录方向判断： 已合成的mRNA 释放的一端 为5’端 启动子→终止子；与RNA聚合酶移动方向一致； mRNA延伸方向，即5’→3’；沿模板链3’→5’ 三、翻译 1.概述翻译的概念、场所、实质。 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，这一过程叫做翻译。 场所：细胞质中的核糖体 实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 （核糖核苷酸） 4种AGCU ？ 21种 （氨基酸） （脱氧核苷酸） 4种AGCT 一一对应 三、翻译 2.遗传密码 【思考】4种碱基如何决定21种氨基酸？ 资料：1961年，克里克以 T4噬菌体为实验材料，将某个基因中增加或删除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。 ③3个终止密码子:（一般不决定氨基酸）UAA、UAG、UGA ②2个起始密码子: AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸） ①共43=64种 第一个字母 第二个字母 第三个 字母 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 (3)密码子的种类 【特别注意】一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种，特殊情况下62种。 (4)特性 ①绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的_________.意义是___________________________________________________________ ②几乎所有生物共用一套密码子表，体现了密码子的____________,这说明________________________________________________________________ (5)氨基酸和密码子的对应关系 【判断】一种密码子可能不只对应1种氨基酸。（ ） 简并性 增强容错性；提高翻译效率 通用性 生物可能有共同起源；生命在本质上是统一的 1种氨基酸可能由1种或多种不同的密码子决定； 一般，1个密码子（编码氨基酸）决定一种氨基酸。 √ 3.tRNA、氨基酸与反密码子 tRNA上与密码子配对的3个相邻碱基，叫______________,读取方向为________（从携带氨基酸一侧开始）。 tRNA（或反密码子）的种类________（<或=）64种。 tRNA与氨基酸的对应关系: ______________________________________ ___________________________________________ 反密码子 3’→5’ < 碱基配对 形成氢键 5' 3' 每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸； 每种氨基酸可被一种或几种tRNA转运。 右图tRNA上的反密码子为___________,其对应的密码子为___________，转运的氨基酸为___________。 3'-AAC-5' 5'-UUG-3' 亮氨酸 注意：启动子/终止子位于DNA，起始/终止密码子位于mRNA,反密码子位于tRNA 起始密码子 mRNA进入细胞质，与 结合；携带 的tRNA通过与mRNA上的碱基AUG互补配对进入 。 第一步： 核糖体移动方向 E 1 2 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A M 核糖体 核糖体 甲硫氨酸 位点1 三、翻译 4.翻译的过程 E 1 2 第二步： 甲 携带 的tRNA以同样的方法进入 。 通过脱水缩合形成 ，甲硫氨酸被转移到 上。 第三步： H 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 组氨酸 位点2 肽键 位点2的tRNA 三、翻译 4.翻译的过程 E 1 2 第四步： 沿 移动，读取下一个密码子，原占位点1的 离开核糖体，原位点2的tRNA进入 ，一个新的携带氨基酸的tRNA进入 ，继续肽链的合成。 精 色 半 半 甲 组 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 脯 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 核糖体移动方向 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 核糖体 mRNA tRNA 位点1 位点2 三、翻译 4.翻译的过程 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 肽链合成后，从___ 上脱离，______ 成具有特定 的蛋白质分子。 第五步： 核糖体 盘曲折叠 空间结构和功能 三、翻译 4.翻译的过程 4.翻译过程 mRNA通过_______从细胞核进入细胞质，与__________结合，核糖体与mRNA的结合部位会形成_____个tRNA的结合位点。翻译时，_____沿着_______的___’→____’方向移动，需要________________________等基本条件。其中，模板是_________,原料是____________,碱基互补配对方式是_________________________.翻译过程中，有_______种RNA参与，当到达mRNA的____________位置时，合成停止，最终产物是____________(不具有空间结构)。 核孔 核糖体 2 核糖体 mRNA 5 3 模板、原料、能量、酶 mRNA 氨基酸 A—U、U—A、C—G、G—C 3 终止密码子 多肽链 判断： ①RNA一定是由DNA转录得到的。（ ） ②转录的RNA一定可以指导多肽链的合成。（ ） ③mRNA上密码子与tRNA反密码子对应片段反向平行。（ ） × × √ (1)_____条mRNA上结合_____个核糖体，同时合成_____条肽链。 (2)核糖体的移动方向？①为5’还是3’? (3)意义？ (4)最终形成的多条肽链是否相同？ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 肽链___→ 肽链___的方向进行；①为5’ 短 长 少量mRNA分子迅速合成大量的蛋白质 5.多聚核糖体（P69） 1 多 多 完全相同。模板为同一条mRNA. 真核生物 原核生物 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，即先转录后翻译。 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。 6.真核生物与原核生物表达的区别 【练一练】 请判断以下图示分别代表什么过程？ 图1 图2 图3 图4 DNA复制 转录 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 DNA模板链 ②③④⑤表示正在合成的4条mRNA ①在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。 ②在形成成熟mRNA过程中内含子对应转录序列被剪切掉，不翻译。 ③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 ④转录出的mRNA中有终止密码子，正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因： 7.基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸数量关系的计算 真、原核生物基因结构的比较 真、原核生物基因的结构与基因表达的比较 ①原核生物的基因表达 真、原核生物基因的结构与基因表达的比较 ②真核生物的基因表达 (1)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成 (2020·全国Ⅲ，3C)(　　) × 判断正误 (2)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码 (2021·河北，8A)(　　) × (3)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(2021·河北，8B)(　　) × (4)DNA复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 (2024·河北，4C)(　　) × (5)DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端(2024·河北，4D)(　　) (6)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链 (经典高考题)(　　) √ × (1)遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质 (2020·全国Ⅲ，1A)(　　) (2)在真核细胞中，转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补 (经典高考题)(　　) (3)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板(经典高考题)(　　) √ 判断正误 √ √ $