第四節(jié)遺傳信息的表達——RNA和蛋白質(zhì)的合成1第四節(jié)遺傳信息的表達——1解密高原人眾所周知，西藏被稱為“世界屋脊”，藏族人群是世界上對高原低氧環(huán)境適應(yīng)能力最強的民族。研究發(fā)現(xiàn)，一系列基因在藏族人群的高原適應(yīng)中發(fā)揮作用，其中“EPAS1”基因可能起著關(guān)鍵作用。藏族人群特有的“EPAS1”基因不同于漢族人群，正是這種遺傳基因阻止了藏族人血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發(fā)生的可能性。2解密高原人2請思考：1.血紅蛋白是如何合成的？2.簡述遺傳信息的傳遞方向。3請思考：3課時目標(biāo)探究點理解

1.概述轉(zhuǎn)錄的過程

◆區(qū)分DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄◆分析轉(zhuǎn)錄的結(jié)果

2.概述翻譯的過程

◆討論翻譯的過程◆分析基因、mRNA與蛋白質(zhì)的對應(yīng)數(shù)量關(guān)系

3.說明中心法則的含義

◆辨別不同生物中遺傳信息的傳遞方向

識記

4.列舉DNA的功能5.說明遺傳密碼的含義6.概述基因的概念

4課時目標(biāo)探究點理1.概述轉(zhuǎn)錄的過程◆區(qū)分DN主題一DNA的結(jié)構(gòu)、功能及其轉(zhuǎn)錄1.DNA的結(jié)構(gòu)與功能(1)功能：①攜帶_________；②表達_________。遺傳信息遺傳信息5主題一DNA的結(jié)構(gòu)、功能及其轉(zhuǎn)錄遺傳信息遺傳信息5(2)RNA與DNA的區(qū)別：2.轉(zhuǎn)錄(1)含義：遺傳信息由____傳遞到____上的過程。比較項目DNARNA鏈數(shù)一般為__________五碳糖

_________

_____堿基

______________________雙鏈單鏈脫氧核糖核糖A、T、G、CA、U、G、CDNARNA6(2)RNA與DNA的區(qū)別：比較項目DNARNA鏈數(shù)一(2)過程：解旋配對連接釋放DNADNARNA聚合酶酶：解旋酶結(jié)果：雙鏈解開，暴露堿基原則：堿基互補配對原則模板：解開DNA雙鏈中的一條鏈原料：游離的核糖核苷酸結(jié)果：配對堿基以氫鍵相連酶：RNA聚合酶結(jié)果：形成一個mRNA合成的mRNA從DNA鏈上釋放DNA雙鏈恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)7(2)過程：解旋配對連接釋放DNADNARNA酶：解旋酶原則(3)產(chǎn)物及功能：產(chǎn)物功能mRNA

傳達____上的遺傳信息

_____

把氨基酸運送到核糖體上；識別密碼子

rRNA

_______的重要組成成分

DNAtRNA核糖體8(3)產(chǎn)物及功能：產(chǎn)物功能mRNA傳達____上的遺傳1.區(qū)分DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄(1)DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄所需的模板有何區(qū)別？提示：DNA復(fù)制時DNA的兩條鏈均為模板，而轉(zhuǎn)錄時只以DNA的一條鏈為模板。(2)DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄所需的酶有何異同？提示：①相同點：都需要解旋酶，解開DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。②不同點：DNA復(fù)制的結(jié)果是形成DNA，需要DNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄的結(jié)果是形成RNA，需要RNA聚合酶。91.區(qū)分DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄92.分析轉(zhuǎn)錄的結(jié)果如圖所示為一段DNA分子，如果以β鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄，試回答下列問題：DNAα鏈：……ATGATAGGGAAA……β鏈：……TACTATCCCTTT……(1)寫出對應(yīng)的RNA的堿基順序。提示：按照堿基互補配對原則即A—U、T—A、G—C、C—G，對應(yīng)的RNA的堿基順序為……AUGAUAGGGAAA……102.分析轉(zhuǎn)錄的結(jié)果10(2)轉(zhuǎn)錄形成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系？與DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同？提示：①轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列遵循堿基互補配對原則，即A—U、T—A、G—C、C—G。②相同點：堿基數(shù)目和排列順序相同，都含有A、G、C3種堿基；不同點：DNA中的T在RNA的相應(yīng)位置為U。11(2)轉(zhuǎn)錄形成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿轉(zhuǎn)錄的基本特征(1)轉(zhuǎn)錄發(fā)生在所有DNA存在的部位，如細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、核區(qū)、質(zhì)粒等部位，但真核生物轉(zhuǎn)錄的主要場所是細(xì)胞核。(2)轉(zhuǎn)錄時僅一條DNA鏈作為模板，稱為模板鏈。(3)轉(zhuǎn)錄所需原料是4種核糖核苷酸(A、U、C、G)，所需要的酶為RNA聚合酶。(4)真核生物細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄的RNA產(chǎn)物需經(jīng)加工，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中作為蛋白質(zhì)合成的模板。12轉(zhuǎn)錄的基本特征12核苷酸的種類(1)DNA和RNA特有的堿基分別為T和U，特有的核苷酸分別為胸腺嘧啶脫氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸。(2)DNA和RNA共有的堿基有3種，即A、C、G，但它們在DNA和RNA中組成的核苷酸種類不同。13核苷酸的種類13【典題訓(xùn)練】(2012·紹興高二檢測)如圖表示某真核生物細(xì)胞內(nèi)DNA轉(zhuǎn)錄過程，請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)在圖中方框內(nèi)用“→”或“←”標(biāo)出轉(zhuǎn)錄的方向。(2)b與c在結(jié)構(gòu)組成上相同的化學(xué)基團為_________，不同的基團為________。14【典題訓(xùn)練】(2012·紹興高二檢測)如圖表示某真核生物細(xì)胞(3)a為DNA轉(zhuǎn)錄過程必需的一種酶，其名稱為_____________，化學(xué)本質(zhì)是_________。(4)在根尖細(xì)胞中，上述過程發(fā)生在________和________。若在葉肉細(xì)胞中，還可出現(xiàn)在________中。【解題指南】解答本題的關(guān)鍵是根據(jù)圖中鏈數(shù)及堿基判斷該過程為轉(zhuǎn)錄，然后明確轉(zhuǎn)錄的方向、場所、參與的酶等問題。15(3)a為DNA轉(zhuǎn)錄過程必需的一種酶，其名稱為_______【解析】(1)DNA邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，已轉(zhuǎn)錄好的RNA片段與模板鏈迅速分離，已轉(zhuǎn)錄過的部分模板鏈與編碼鏈重新恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)，所以從圖中可知d是已與模板鏈分離的RNA片段，因此轉(zhuǎn)錄的方向應(yīng)向左。(2)b是DNA上的胞嘧啶脫氧核苷酸，c是RNA上的胞嘧啶核糖核苷酸，兩者共有的成分是磷酸基和堿基，不同的成分是五碳糖，前者為脫氧核糖，后者為核糖。(3)轉(zhuǎn)錄的啟動需要RNA聚合酶，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。(4)根尖細(xì)胞中只有細(xì)胞核與線粒體中含有DNA，能發(fā)生轉(zhuǎn)錄，在葉肉細(xì)胞的葉綠體中也含有DNA。16【解析】(1)DNA邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，已轉(zhuǎn)錄好的RNA片段與模板答案：(1)←(2)磷酸基、堿基五碳糖(b為脫氧核糖，c為核糖)(3)RNA聚合酶蛋白質(zhì)(4)細(xì)胞核線粒體葉綠體17答案：(1)←17【規(guī)律方法】判斷DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的方法(1)看模板：若以DNA分子的兩條鏈為模板，則為DNA復(fù)制，以DNA分子的一條鏈為模板，則為轉(zhuǎn)錄。(2)看原料：以脫氧核苷酸為原料的屬于DNA復(fù)制，以核糖核苷酸為原料的屬于DNA轉(zhuǎn)錄。(3)看產(chǎn)物。①看產(chǎn)物鏈數(shù)：產(chǎn)物為一條鏈的屬于DNA轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)物為雙鏈的屬于DNA復(fù)制。②看產(chǎn)物堿基：產(chǎn)物中含有堿基T的為DNA復(fù)制，產(chǎn)物中含有堿基U的為DNA轉(zhuǎn)錄。18【規(guī)律方法】判斷DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的方法18主題二翻譯1.場所：___________2.過程(1)起始：核糖體沿_____運行。(2)延伸：在運行中核糖體認(rèn)讀_____上決定氨基酸種類的密碼，選擇相應(yīng)的_______，由對應(yīng)的_____轉(zhuǎn)運，加到延伸中的肽鏈上。(3)終止：當(dāng)核糖體到達mRNA的___________時，多肽合成結(jié)束。mRNAmRNA氨基酸t(yī)RNA終止密碼子核糖體19主題二翻譯mRNAmRNA氨基酸t(yī)RNA終止密碼子核糖體3.基因的表達基因形成________以及_____被翻譯為基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的過程。【記一記】轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別(1)場所：真核生物的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，而翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上。(2)模板：轉(zhuǎn)錄的模板是DNA的模板鏈，翻譯的模板是mRNA。(3)產(chǎn)物：通過轉(zhuǎn)錄能形成三種RNA，即mRNA、tRNA和rRNA；翻譯的結(jié)果是形成多肽鏈。RNA產(chǎn)物mRNA203.基因的表達RNA產(chǎn)物mRNA20結(jié)合蛋白質(zhì)合成示意圖，探討下列問題。1.討論翻譯的過程(1)若在試管內(nèi)模擬翻譯過程，除了加入核糖體之外，還需要在試管內(nèi)加入哪些物質(zhì)？它們各起什么作用？提示：①mRNA，在翻譯中作模板；②20種游離的氨基酸，翻譯的原料；③ATP，提供翻譯所需的能量；④酶，促進翻譯的進行。21結(jié)合蛋白質(zhì)合成示意圖，探討下列問題。21(2)已知一個核糖體合成一條多肽鏈約需5s，如此計算一條mRNA合成120條該種多肽鏈需要10min，實際上所需時間只為1min，請說明原因。提示：一個mRNA上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，這種合成方式大大增加了翻譯效率。22(2)已知一個核糖體合成一條多肽鏈約需5s，如此計算一條22.分析基因、mRNA與蛋白質(zhì)的對應(yīng)數(shù)量關(guān)系結(jié)合圖解，探討下列問題:(1)基因中的堿基數(shù)、mRNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之間有何數(shù)量關(guān)系？232.分析基因、mRNA與蛋白質(zhì)的對應(yīng)數(shù)量關(guān)系23提示：mRNA是以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補配對原則轉(zhuǎn)錄而來，所以基因與mRNA分子中的堿基數(shù)之比為2∶1，蛋白質(zhì)分子中的氨基酸由mRNA上的密碼子決定，1個密碼子由3個相鄰的堿基組成。所以基因中的堿基、mRNA分子中的堿基與蛋白質(zhì)分子中的氨基酸三者之間的數(shù)量比為6∶3∶1。24提示：mRNA是以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補配對原則轉(zhuǎn)(2)在蛋白質(zhì)合成過程中，各堿基數(shù)、氨基酸數(shù)是否一定遵循以上數(shù)量關(guān)系？提示：不一定。因為一段多肽鏈對應(yīng)的mRNA中含有不編碼氨基酸的終止密碼子，而在其對應(yīng)的DNA中，還含有一些不能轉(zhuǎn)錄為mRNA的DNA片段。25(2)在蛋白質(zhì)合成過程中，各堿基數(shù)、氨基酸數(shù)是否一定遵循以上遺傳信息的翻譯(1)部位：核糖體。(2)原料：各種游離氨基酸。(3)模板：mRNA。(4)結(jié)果：一定氨基酸順序的多肽。(5)實質(zhì)：將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。(6)起點：起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸。(7)終點：識別到終止密碼子(不決定氨基酸)翻譯就會停止。26遺傳信息的翻譯26【典題訓(xùn)練】據(jù)圖回答下列問題：27【典題訓(xùn)練】據(jù)圖回答下列問題：27(1)圖b所示的過程是________，進行的場所是_________，所需的原料是_________，此原料的種類主要有____種。(2)圖a中堿基①②③分別為____、____、____，圖b中的Ⅰ、Ⅱ分別為_________、_________。(3)若已知R鏈中(A+G)/(T+C)的值為0.8，Y鏈中的(A+G)/(T+C)的值為_______，R、Y鏈構(gòu)成的DNA分子中(A+G)/(T+C)的值應(yīng)為_______。28(1)圖b所示的過程是________，進行的場所是____【解題指南】本題主要考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯及相關(guān)計算，解答本題可從以下兩點分析：(1)明確轉(zhuǎn)錄和翻譯的差異。(2)應(yīng)用堿基互補配對原則，并進行相關(guān)計算。29【解題指南】本題主要考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯及相關(guān)計算，解答【解析】(1)翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程，場所是核糖體，原料是氨基酸，產(chǎn)物是具有一定氨基酸排列順序的多肽。(2)根據(jù)堿基互補配對原則可以判斷①②③分別是U、G、C，在圖b中Ⅰ是tRNA，是氨基酸的運載工具，Ⅱ為核糖體。(3)在雙鏈DNA分子中，A=T，G=C，所以(A+G)/(T+C)=1，但一條鏈上(A+G)/(T+C)與互補鏈上(A+G)/(T+C)互為倒數(shù)。答案：(1)翻譯核糖體氨基酸20(2)UGC轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)核糖體(3)1.25130【解析】(1)翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程，場所是【互動探究】(1)若a圖R鏈中，(A+G)/(T+C)=K，求由它轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中，(A+G)/(U+C)的值。提示：由于R鏈與mRNA互補，因此(A+G)/(U+C)=1/K。(2)若某基因有900對堿基，則經(jīng)過a和b過程所合成的肽鏈中最多有多少個氨基酸？提示：300個。因為該基因有1800個堿基，根據(jù)DNA的堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)=6∶1，可知合成的肽鏈中氨基酸最多是300個。31【互動探究】31主題三遺傳密碼1.含義_____上決定一種氨基酸的______________排列而成的三聯(lián)體。2.特點(1)除少數(shù)密碼子外，生物界的遺傳密碼是_____的。(2)除少數(shù)氨基酸只有1種遺傳密碼外，大多數(shù)氨基酸有_________的遺傳密碼。mRNA3個相鄰核苷酸統(tǒng)一兩個以上32主題三遺傳密碼mRNA3個相鄰核苷酸統(tǒng)一兩個以上32【判一判】(1)基因中編碼鏈上決定一種氨基酸的3個相鄰堿基可稱為一個遺傳密碼。()(2)起始密碼是翻譯第一個氨基酸的密碼，但終止密碼不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號。()×√33【判一判】×√33結(jié)合遺傳密碼表，探討下列問題。1.解釋密碼子的種類和特點(1)已知構(gòu)成mRNA的堿基有4種，且mRNA上3個相鄰的堿基(密碼子)決定1個氨基酸，則密碼子共有多少種？其中有幾種不編碼氨基酸？提示：①密碼子共有：43=64(種)。②有3種是終止密碼子，不編碼氨基酸，因此只有61種密碼子能編碼氨基酸。34結(jié)合遺傳密碼表，探討下列問題。34(2)一種氨基酸可能對應(yīng)多個密碼子，這一現(xiàn)象稱為密碼的簡并，密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示：密碼的簡并對生物遺傳的穩(wěn)定性有一定的意義。①當(dāng)密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并，可能并不會改變對應(yīng)的氨基酸。②當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證翻譯的速度。35(2)一種氨基酸可能對應(yīng)多個密碼子，這一現(xiàn)象稱為密碼的簡并，2.說明密碼子的通用性的意義密碼子在病毒、原核生物和真核生物中都是通用的(即密碼子的通用性)，幾乎所有的生物共用一套密碼子，該事實說明生物之間有何關(guān)系？提示：說明所有生物可能具有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。362.說明密碼子的通用性的意義36比較氨基酸、密碼子和tRNA(1)氨基酸與密碼子的關(guān)系:①一種氨基酸可由一種或幾種密碼子決定。②一種密碼子只決定一種氨基酸。(2)氨基酸和tRNA的關(guān)系:①一種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。②一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。37比較氨基酸、密碼子和tRNA37【典題訓(xùn)練】一個tRNA一端的三個堿基是CGA，這個tRNA運載的氨基酸是()A.酪氨酸(UAC) B.谷氨酸(GAG)C.精氨酸(CGA) D.丙氨酸(GCU)【解析】選D。tRNA一端的三個堿基構(gòu)成反密碼子，與mRNA上的密碼子互補配對，則反密碼子CGA對應(yīng)的密碼子是GCU，因此該tRNA運載丙氨酸。38【典題訓(xùn)練】一個tRNA一端的三個堿基是CGA，這個tRNA【誤區(qū)警示】密碼子與反密碼子的位置不同(1)密碼子只位于mRNA上，mRNA上相鄰的3個堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱做1個密碼子。(2)反密碼子只位于tRNA的一端，與密碼子互補配對，由于一種密碼子只決定一種氨基酸，因此一個tRNA只運載一種氨基酸。39【誤區(qū)警示】密碼子與反密碼子的位置不同39主題四中心法則1.提出者：_______2.要點(1)遺傳信息由____傳遞到____。(2)RNA決定_______的特異性。(3)_______是生物體性狀的體現(xiàn)者。3.發(fā)展(1)逆轉(zhuǎn)錄：在_________的作用下，以RNA為模板反向地合成________。克里克DNARNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄酶單鏈DNA40主題四中心法則克里克DNARNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄酶單鏈(2)圖解：4.基因的概念與本質(zhì)(1)概念：基因是_____的一個基本功能單位，它在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下控制生物的_____，并以一定的次序排列在_______上。(2)本質(zhì)：基因在大多數(shù)生物中是一段____，而在RNA病毒中是一段____。轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄遺傳性狀染色體DNARNA41(2)圖解：轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄遺傳性狀染色體DNARNA411.在以DNA為遺傳物質(zhì)的生物中遺傳信息是如何傳遞的？請書寫傳遞過程圖解。提示：421.在以DNA為遺傳物質(zhì)的生物中遺傳信息是如何傳遞的？請書寫2.在含有RNA復(fù)制酶或逆轉(zhuǎn)錄酶的以RNA為遺傳物質(zhì)的生物中遺傳信息分別是如何傳遞的？請書寫傳遞過程圖解。提示：①含有RNA復(fù)制酶的生物：②含有逆轉(zhuǎn)錄酶的生物：432.在含有RNA復(fù)制酶或逆轉(zhuǎn)錄酶的以RNA為遺傳物質(zhì)的生物中中心法則的內(nèi)涵(1)高等動植物只有DNA