2017 2018高中生物第4章第1節(jié)基因指導蛋白質的合成

1、第 4 章 基因的表達 第第1節(jié)節(jié) 基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白質的合成 自主學習 新知突破 1比較比較DNA、RNA的組成、結構。的組成、結構。 2掌握遺傳信息的轉錄和翻譯。掌握遺傳信息的轉錄和翻譯。 3會進行蛋白質合成過程中的有關計算。會進行蛋白質合成過程中的有關計算。 RNA的組成及分類的組成及分類 1基本單位及組成基本單位及組成 A、G、C、U 磷酸磷酸 _核糖核糖 堿堿基基：_ 核糖核苷酸核糖核苷酸 _ 2結構結構 單單 鏈，長度比鏈，長度比DNA短；能通過短；能通過_核孔核孔 ，從細，從細一般是一般是_胞核轉移到細胞質中。胞核轉移到細胞質中。 3分類分類 思考探討思考探討 1.

2、在蛋白質的合成過程中，在蛋白質的合成過程中，mRNA、tRNA各各起什么作用？起什么作用？ 2DNA和和RNA在化學組成上有什么區(qū)別？在化學組成上有什么區(qū)別？ 提示：提示： 1.mRNA是傳遞遺傳信息，作為合成蛋白質的模是傳遞遺傳信息，作為合成蛋白質的模板；板；tRNA是轉運特定的氨基酸，識別密碼子。是轉運特定的氨基酸，識別密碼子。 2(1)DNA的五碳糖是脫氧核糖，的五碳糖是脫氧核糖，RNA的五碳糖是核糖。的五碳糖是核糖。(2)DNA特有的堿基是特有的堿基是T，而，而RNA的特有堿基是的特有堿基是U。 DNA與與RNA的區(qū)別與聯(lián)系的區(qū)別與聯(lián)系 (1)構構成成核核酸酸的的堿堿基基共共5種種，構

3、構成成DNA、RNA的堿基分別是的堿基分別是4種。種。 (2)構成核酸的核苷酸共構成核酸的核苷酸共8種，四種脫氧核糖核苷酸和四種種，四種脫氧核糖核苷酸和四種核糖核苷酸。核糖核苷酸。 基因控制蛋白質的合成基因控制蛋白質的合成 1遺傳信息的轉錄遺傳信息的轉錄 細胞核細胞核 中，中， 以以_DNA一條鏈一條鏈 為為模模(1)轉錄轉錄 ：是：是 指指在在_mRNA 的過程。的過程。 堿基互補配對堿基互補配對 原則合成原則合成_板，按照板，按照_ (2)過程：過程： 2遺傳信息的翻譯遺傳信息的翻譯 核糖體核糖體 上，以上，以 mRNA 為模板合成具為模板合成具(1)翻譯：是指在翻譯：是指在_蛋白質蛋白質

4、 的過程。的過程。 有一定氨基酸序列的有一定氨基酸序列的_ (2)過程：過程： (3)密碼子與反密碼子：密碼子與反密碼子： 3 密碼子：密碼子：mRNA上上_個相鄰的決定個相鄰的決定1個氨基酸的個氨基酸的堿基。一共有堿基。一共有64個，其中決定氨基酸的密碼子共有個，其中決定氨基酸的密碼子共有_61 個。個。 tRNA 的可以與的可以與mRNA上的密碼子互補上的密碼子互補反密碼子：反密碼子：_配對的配對的3個堿基。個堿基。 思考探討思考探討 3.遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于哪遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于哪里？里？ 4若指導蛋白質合成的基因中某一堿基發(fā)生改變，其控若指導蛋白質合成的基因

5、中某一堿基發(fā)生改變，其控制合成的氨基酸是否一定發(fā)生改變？為什么？制合成的氨基酸是否一定發(fā)生改變？為什么？ 提示：提示： 3.遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于DNA、mRNA、tRNA上。上。 4不一定，因為一種氨基酸可對應于一種或多種密碼不一定，因為一種氨基酸可對應于一種或多種密碼子。子。 1遺傳信息的轉錄和翻譯過程遺傳信息的轉錄和翻譯過程 2DNA的轉錄和翻譯的比較的轉錄和翻譯的比較 轉錄轉錄 翻譯翻譯 時期時期 生物個體生長發(fā)育的整個過程中生物個體生長發(fā)育的整個過程中 主要在細胞核，少部主要在細胞核，少部場所場所 核糖體核糖體 分在線粒體和葉綠體分在線粒

6、體和葉綠體 過程過程 3.遺傳信息、密碼子和反密碼子的區(qū)別遺傳信息、密碼子和反密碼子的區(qū)別 (1)翻譯時，一個翻譯時，一個mRNA分子可結合多個核分子可結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈。糖體，同時合成多條肽鏈。 (2)密碼子在生物界是通用的，說明生物是由共同的祖先密碼子在生物界是通用的，說明生物是由共同的祖先進化來的，彼此之間有著或遠或近的親緣關系。進化來的，彼此之間有著或遠或近的親緣關系。 (3)原原核核生生物物轉轉錄錄和和翻翻譯譯在在空空間間上上沒沒有有分分開開，可可以以在在mRNA形成過程中就進行翻譯。真核生物轉錄和翻譯在空間上形成過程中就進行翻譯。真核生物轉錄和翻譯在空間上分開，轉錄在

7、細胞核內進行，翻譯在細胞質內進行。分開，轉錄在細胞核內進行，翻譯在細胞質內進行。 記知識綱要記知識綱要 背關鍵語句背關鍵語句 1RNA有有mRNA、tRNA、rRNA三種，都是轉錄形成三種，都是轉錄形成的。的。mRNA傳遞遺傳信息，是合成蛋白質的模板；傳遞遺傳信息，是合成蛋白質的模板；tRNA轉運轉運特定的氨基酸，識別密碼子；特定的氨基酸，識別密碼子；rRNA組成核糖體。組成核糖體。 2轉錄是在細胞核中以轉錄是在細胞核中以DNA的一條鏈為模板合成的一條鏈為模板合成RNA的的過程。過程。 3翻譯是以翻譯是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。白質的

8、過程。 4密碼子是指密碼子是指mRNA上決定上決定1個氨基酸的個氨基酸的3個相鄰的堿個相鄰的堿基。密碼子共有基。密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有種，其中決定氨基酸的密碼子有61種，種，3種種終止密碼子不決定氨基酸。一種氨基酸對應一種或多種密碼終止密碼子不決定氨基酸。一種氨基酸對應一種或多種密碼子。子。 5每種每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。只能識別并轉運一種氨基酸。 6轉錄時堿基轉錄時堿基A U、T A、G C、C G配對，翻譯時配對，翻譯時AU、U A、G C、C G配對。配對。 合作探究 課堂互動 蛋白質的合成過程蛋白質的合成過程 某生物基因表達過程如下圖所示。下列敘述與該

9、某生物基因表達過程如下圖所示。下列敘述與該圖相符的是圖相符的是( ) A在在RNA聚合酶作用下聚合酶作用下DNA雙螺旋解開雙螺旋解開 BDNARNA雜交區(qū)域中雜交區(qū)域中A應與應與T配對配對 CmRNA翻譯只能得到一條肽鏈翻譯只能得到一條肽鏈 D該過程發(fā)生在真核細胞中該過程發(fā)生在真核細胞中 自主解答自主解答 _ 解析：解析： 在進行轉錄時，在進行轉錄時，RNA聚合酶與聚合酶與DNA分子的某一分子的某一啟動部位相結合，使啟動部位相結合，使DNA片段的雙螺旋解開，片段的雙螺旋解開，A正確；圖示正確；圖示DNA上的堿基上的堿基A應與應與RNA上的堿基上的堿基U配對，配對，B錯誤；圖示一個錯誤；圖示一個

10、mRNA分子上有若干個核糖體同時進行多條多肽鏈的合成，分子上有若干個核糖體同時進行多條多肽鏈的合成，C錯誤；在真核細胞中，轉錄在細胞核內進行，翻譯在核糖體上錯誤；在真核細胞中，轉錄在細胞核內進行，翻譯在核糖體上進行，二者不能同時進行，進行，二者不能同時進行，D錯誤。錯誤。 答案：答案： A 【互動探究】【互動探究】 1.參與合成肽鏈的參與合成肽鏈的tRNA上就只有上就只有3個堿基個堿基嗎？嗎？ 2例例1圖中圖中mRNA在細胞核中合成后，到達細胞質的過程在細胞核中合成后，到達細胞質的過程中，共經(jīng)過幾層生物膜？中，共經(jīng)過幾層生物膜？ 提示：提示： 1.不是。不是。 2.0層層 。 (1)轉錄和翻譯

11、的場所：轉錄和翻譯的場所： ? ?細胞核：細胞核：DNA復制、轉錄復制、轉錄? ? ? ?核糖體：翻譯核糖體：翻譯? ?真核細胞真核細胞? ? ?葉綠體葉綠體? ?細胞質細胞質? ? ? ?DNA復制、轉錄、翻譯復制、轉錄、翻譯? ?線粒體線粒體? ? ? ? ? ? 原核細胞：細胞質原核細胞：細胞質(DNA復制、轉錄、翻譯復制、轉錄、翻譯)。 病毒：寄主細胞內病毒：寄主細胞內(遺傳物質的復制、轉錄、翻譯遺傳物質的復制、轉錄、翻譯) (2)真核生物先轉錄再翻譯，原核生物邊轉錄邊翻譯。真核生物先轉錄再翻譯，原核生物邊轉錄邊翻譯。 1以下是某種分泌蛋白的合成過程示意圖，下列相關敘以下是某種分泌蛋白

12、的合成過程示意圖，下列相關敘述正確的是述正確的是( ) A此過程有水生成，主要發(fā)生在細胞核中此過程有水生成，主要發(fā)生在細胞核中 B上面所有的堿基都可以和上相應的堿基配對上面所有的堿基都可以和上相應的堿基配對 C上通?？梢韵嗬^結合多個上通?？梢韵嗬^結合多個 D形成后即進入高爾基體加工，然后分泌出細胞形成后即進入高爾基體加工，然后分泌出細胞 解析：解析： 圖示為翻譯過程，發(fā)生在細胞質中，圖示為翻譯過程，發(fā)生在細胞質中，A錯誤；錯誤；mRNA上的終止密碼子沒有反密碼子對應，上的終止密碼子沒有反密碼子對應，B錯誤；多肽鏈第錯誤；多肽鏈第一加工場所是內質網(wǎng)，然后進入高爾基體內再加工，一加工場所是內質網(wǎng)，

13、然后進入高爾基體內再加工，D錯誤；錯誤；一個一個mRNA上可以結合多個核糖體，能明顯提高翻譯速率，上可以結合多個核糖體，能明顯提高翻譯速率，C正確。正確。 答案：答案： C 基因表達過程中的有關計算基因表達過程中的有關計算 將牛催乳素基因用將牛催乳素基因用32P標記后導入小鼠乳腺細胞，標記后導入小鼠乳腺細胞，選取僅有一條染色體上整合有單個目的基因的某個細胞進行體選取僅有一條染色體上整合有單個目的基因的某個細胞進行體外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的是外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的是( ) A小鼠乳腺細胞中的核酸含有小鼠乳腺細胞中的核酸含有5種堿基和種堿基和8種核苷酸種核苷酸 B該基因轉錄時，遺傳信息通過模板鏈傳遞

14、給該基因轉錄時，遺傳信息通過模板鏈傳遞給mRNA C連續(xù)分裂連續(xù)分裂n次后，子細胞中次后，子細胞中32P標記的細胞占標記的細胞占1/2n1 D該基因翻譯時所需該基因翻譯時所需tRNA與氨基酸種類數(shù)不一定相等與氨基酸種類數(shù)不一定相等 自主解答自主解答 _ 解析：解析： 小鼠乳腺細胞屬于真核細胞，其細胞中的核酸有小鼠乳腺細胞屬于真核細胞，其細胞中的核酸有兩種：兩種：DNA和和RNA，DNA中含氮堿基有中含氮堿基有A、G、C、T 4種，種，RNA中含氮堿基有中含氮堿基有A、G、C、U 4種，故小鼠乳腺細胞中含氮種，故小鼠乳腺細胞中含氮堿基共有堿基共有A、G、C、T、U 5種；根據(jù)含氮堿基與五碳糖的不

15、種；根據(jù)含氮堿基與五碳糖的不同，細胞中同，細胞中DNA的基本組成單位脫氧核糖核苷酸有的基本組成單位脫氧核糖核苷酸有4種，種，RNA的基本組成單位核糖核苷酸有的基本組成單位核糖核苷酸有4種，故小鼠乳腺細胞中共有種，故小鼠乳腺細胞中共有8種種核苷酸，核苷酸，A正確；基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。轉錄正確；基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。轉錄時，以基因時，以基因(有遺傳效應的有遺傳效應的DNA片段片段)的一條鏈為模板，遵循堿的一條鏈為模板，遵循堿基互補配對原則合成基互補配對原則合成mRNA，將遺傳信息由模板鏈傳遞到，將遺傳信息由模板鏈傳遞到mRNA，B正確；正確； 將小鼠乳腺細胞進行體外培養(yǎng)將

16、小鼠乳腺細胞進行體外培養(yǎng)(原料中不含原料中不含32P)，連續(xù)分裂，連續(xù)分裂n次后，產(chǎn)生的子細胞有次后，產(chǎn)生的子細胞有2n個，根據(jù)個，根據(jù)DNA的半保留復制特點可的半保留復制特點可知，其中只有知，其中只有2個細胞含個細胞含32P，因此，子細胞中含，因此，子細胞中含32P標記的細胞標記的細胞占占2/2n，即，即1/2n1，C錯誤；基因翻譯時，每種錯誤；基因翻譯時，每種tRNA上的反密上的反密碼子對應碼子對應mRNA上一種決定氨基酸的密碼子，決定氨基酸的密上一種決定氨基酸的密碼子，決定氨基酸的密碼子共碼子共61種，而合成蛋白質的氨基酸約種，而合成蛋白質的氨基酸約20種，所以翻譯時所需種，所以翻譯時所

17、需tRNA與氨基酸種類數(shù)不一定相等，與氨基酸種類數(shù)不一定相等，D正確。正確。 答案：答案： C 基因表達過程中有關數(shù)量變化基因表達過程中有關數(shù)量變化 (1)轉錄、翻譯過程中轉錄、翻譯過程中DNA(基因基因)堿基數(shù)堿基數(shù)mRNA堿基數(shù)堿基數(shù)多肽鏈氨基酸數(shù)多肽鏈氨基酸數(shù)631，圖解如下：，圖解如下： 11(2)氨基酸數(shù)氨基酸數(shù)mRNA堿基數(shù)堿基數(shù) 基因中堿基數(shù)的關系都基因中堿基數(shù)的關系都36是最大值，即每合成是最大值，即每合成1個氨基酸至少需要個氨基酸至少需要mRNA中有中有3個堿個堿基，基因中有基，基因中有6個堿基。個堿基。 2下列有關圖中的生理過程下列有關圖中的生理過程(圖中代表核糖體，代表圖

18、中代表核糖體，代表多肽鏈多肽鏈)的敘述中，不正確的是的敘述中，不正確的是( ) A圖中所示的生理過程主要有轉錄和翻譯圖中所示的生理過程主要有轉錄和翻譯 B鏈中鏈中(AT)/(GC)的比值與鏈中此項比值相同的比值與鏈中此項比值相同 C一種細菌的由一種細菌的由480個核苷酸組成，它所編碼的蛋白個核苷酸組成，它所編碼的蛋白質的長度一定為質的長度一定為160個氨基酸個氨基酸 D遺傳信息由傳遞到需要遺傳信息由傳遞到需要tRNA作為工具作為工具 解析：解析： 以以DNA一條鏈一條鏈(鏈鏈)為模板合成的鏈含堿基為模板合成的鏈含堿基U，故為，故為mRNA，此過程為轉錄；與結合后以為模板，此過程為轉錄；與結合后

19、以為模板形成肽鏈，此過程為翻譯。形成肽鏈，此過程為翻譯。DNA雙鏈中雙鏈中A與與T配對，配對，G與與C配配對，故對，故(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，即鏈中，即鏈中(AT)/(GC)的比值與鏈中此項比值相同。由的比值與鏈中此項比值相同。由480個核苷酸即個核苷酸即160個密碼子組成，這些密碼子中可能有不決定氨基酸的終止個密碼子組成，這些密碼子中可能有不決定氨基酸的終止密碼，故編碼的蛋白質長度可能小于密碼，故編碼的蛋白質長度可能小于160個氨基酸。遺傳信息個氨基酸。遺傳信息由傳遞到的過程中，有由傳遞到的過程中，有tRNA作運載工具，才能實現(xiàn)遺傳作運載工具，才能實現(xiàn)遺傳信息對

20、蛋白質合成的控制。信息對蛋白質合成的控制。 答案：答案： C 高效測評 知能提升 1下面是細胞核中某真核細胞基因轉錄過程的部分示意下面是細胞核中某真核細胞基因轉錄過程的部分示意圖，其中相關敘述正確的是圖，其中相關敘述正確的是( ) A圖中有圖中有5種堿基，種堿基，8種核苷酸種核苷酸 B該過程需要該過程需要DNA聚合酶催化聚合酶催化 C若圖中轉錄的基因含若圖中轉錄的基因含300個堿基對，則其指導合成的個堿基對，則其指導合成的蛋白質至少含蛋白質至少含100個氨基酸個氨基酸 D圖中、的化學本質相同圖中、的化學本質相同 解析：解析： 圖中是轉錄的過程，所以所在的鏈是圖中是轉錄的過程，所以所在的鏈是mR

21、NA，通過圖中通過圖中DNA模板鏈可以看出圖中共有模板鏈可以看出圖中共有5種堿基和種堿基和8種核苷酸，種核苷酸，A正確；轉錄過程中參與促進正確；轉錄過程中參與促進RNA合成的酶為合成的酶為RNA聚合酶，聚合酶，B錯誤；圖中的化學本質是不同的，所在的是錯誤；圖中的化學本質是不同的，所在的是DNA的非的非模板鏈，而所在的是模板鏈，而所在的是mRNA鏈，是脫氧核糖而是核糖，鏈，是脫氧核糖而是核糖，C錯誤；圖中轉錄的基因含有錯誤；圖中轉錄的基因含有300對堿基，則轉錄出的對堿基，則轉錄出的mRNA一定會含有終止密碼子，而終止密碼子不對應氨基酸，所以其一定會含有終止密碼子，而終止密碼子不對應氨基酸，所以

22、其指導合成的蛋白質中不可能達到指導合成的蛋白質中不可能達到100個氨基酸，個氨基酸，D錯誤。錯誤。 答案：答案： A 2下圖代表的是某種下圖代表的是某種tRNA，對此分析錯誤的是，對此分析錯誤的是( ) AtRNA含有五種化學元素含有五種化學元素 BtRNA只含有只含有CUC三個堿基三個堿基 C決定谷氨酸的密碼子之一為決定谷氨酸的密碼子之一為GAG D該結構參與蛋白質合成中的翻譯過程該結構參與蛋白質合成中的翻譯過程 解析：解析： 題圖所示為題圖所示為tRNA，含有，含有C、H、O、N、P五種化五種化學元素和學元素和A、C、G、U四種含氮堿基，由四種含氮堿基，由RNA鏈經(jīng)過折疊形鏈經(jīng)過折疊形成，

23、含多個堿基。在谷氨酸的另一端反密碼子為成，含多個堿基。在谷氨酸的另一端反密碼子為CUC，決定，決定谷氨酸的密碼子為谷氨酸的密碼子為GAG，谷氨酸還可能有其他密碼子，谷氨酸還可能有其他密碼子，tRNA在翻譯中運輸氨基酸。在翻譯中運輸氨基酸。 答案：答案： B 3同一物種的兩類細胞各產(chǎn)生一種分泌蛋白，組成這兩同一物種的兩類細胞各產(chǎn)生一種分泌蛋白，組成這兩種蛋白質的各種氨基酸含量相同，但排列順序不同，其原因是種蛋白質的各種氨基酸含量相同，但排列順序不同，其原因是參與這兩種蛋白質合成的參與這兩種蛋白質合成的( ) AtRNA種類不同種類不同 BmRNA堿基序列不同堿基序列不同 C核糖體成分不同核糖體成

24、分不同 D同一密碼子所決定的氨基酸不同同一密碼子所決定的氨基酸不同 解析：解析： 在蛋白質翻譯的過程中，在蛋白質翻譯的過程中，mRNA上的堿基排列順上的堿基排列順序決定氨基酸順序，序決定氨基酸順序，B正確；正確；tRNA只攜帶特定的氨基酸轉運到只攜帶特定的氨基酸轉運到核糖體上參與肽鏈的合成，不決定氨基酸排列順序，核糖體上參與肽鏈的合成，不決定氨基酸排列順序，A錯誤；錯誤；核糖體是由核糖體是由rRNA和蛋白質組成的，沒有差異，和蛋白質組成的，沒有差異，C錯誤；同一錯誤；同一密碼子決定的氨基酸是相同的，密碼子決定的氨基酸是相同的，D錯誤。錯誤。 答案：答案： B 4如圖表示在人體細胞核中進行的某一

25、生理過程，據(jù)圖如圖表示在人體細胞核中進行的某一生理過程，據(jù)圖分析，下列說法正確的是分析，下列說法正確的是( ) A該過程共涉及該過程共涉及5種核苷酸種核苷酸 B在不同組織細胞中該過程的產(chǎn)物相同在不同組織細胞中該過程的產(chǎn)物相同 C該過程需要解旋酶和該過程需要解旋酶和DNA聚合酶聚合酶 D該過程涉及堿基互補配對和該過程涉及堿基互補配對和ATP的消耗的消耗 解析：解析： 由圖可知，此為人體細胞核中發(fā)生的轉錄過程，由圖可知，此為人體細胞核中發(fā)生的轉錄過程，DNA單鏈中涉及單鏈中涉及4種脫氧核苷酸，轉錄產(chǎn)生的種脫氧核苷酸，轉錄產(chǎn)生的RNA中含中含4種核種核糖核苷酸，故該過程涉及糖核苷酸，故該過程涉及8種

26、核苷酸，不同組織細胞表達的基種核苷酸，不同組織細胞表達的基因具有選擇性，故轉錄產(chǎn)生的因具有選擇性，故轉錄產(chǎn)生的mRNA有差異。有差異。 答案：答案： D 5下列有關下列有關RNA的敘述中，錯誤的是的敘述中，錯誤的是( ) A分化后的不同細胞中分化后的不同細胞中tRNA種類是相同的種類是相同的 B分化后的不同細胞中分化后的不同細胞中mRNA種類是不同的種類是不同的 CmRNA上有多少個決定氨基酸的密碼子就有多少個上有多少個決定氨基酸的密碼子就有多少個tRNA與之對應與之對應 D在所有生物中在所有生物中RNA均由轉錄形成均由轉錄形成 解析：解析： 分化是基因選擇性表達的結果，是不同基因的轉分化是基因選擇性表達的結果，是不同基因的轉錄和翻譯的結果，所以不同的細胞中錄和翻譯的結果，所以不同的細胞中mRNA是不同的，但是不同的，但tRNA種類是相同的，種類是相同的，tRNA具有統(tǒng)一性，具有統(tǒng)一性，A、B正確；正確；mRNA上決定氨基酸的密碼子與上決定氨基酸的密碼子與tRNA分子之間是一一對應的，分子之間是一一對應的，C正正確；細胞生物中確；細胞生物中RNA是轉錄來的，而在部分病毒中是轉錄來的，而在部分病毒中RNA是通是通過復制而來的，過復制而來的，D錯誤。錯誤。 答案：答案： D 6甲、乙兩圖表示真核細胞內基因表