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第4章基因的表達,一、RNA的組成及分類1．基本單位的組成,2．結構一般是單鏈，長度比DNA短；能通過從細胞核轉移到細胞質中。3．分類(1)信使RNA(mRNA)——傳遞；(2)轉運RNA(tRNA)——運輸；(3)核糖體RNA(rRNA)——組成。,核孔,遺傳信息,氨基酸,核糖體,二、遺傳信息的轉錄1．對轉錄概念的理解,2．轉錄過程,三、遺傳信息的翻譯1．對翻譯概念的理解,2．遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較,3.翻譯的過程,一、遺傳信息的轉錄1．閱讀教材P62～63，分析圖4－2、4－3探究下列問題：結合第3章第2節(jié)DNA分子的結構，比較DNA和RNA。,提示：細胞核細胞質脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)脫氧核糖核糖,2．探究RNA為什么能作為DNA的信使。提示：(1)RNA的基本組成單位是核苷酸，含有4種堿基，可以儲存遺傳信息；(2)RNA一般是單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細胞核進入細胞質；(3)組成RNA的堿基也嚴格遵循堿基互補配對原則。3．仔細分析教材P63圖4－4，探究下列問題：如下所示為一段DNA分子，如果以β鏈為模板進行轉錄，試回答下列問題：,(1)寫出對應的mRNA的堿基序列。提示：……AUGAUAGGGAAAC……。(2)轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關系？與DNA的另一條鏈的堿基序列相比有哪些異同？提示：①轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補配對。②相同點：a.堿基數(shù)目相等；b.都含A、G、C3種堿基。不同點：RNA中含有U，DNA中含有T。,二、遺傳信息的翻譯1．組成生物體的氨基酸有20種，如果mRNA上的1個堿基決定1個氨基酸，能決定多少種氨基酸？2個堿基決定1個氨基酸能決定多少種氨基酸？試推測mRNA上至少幾個堿基決定1個氨基酸才能決定20種氨基酸。提示：(1)mRNA上的堿基有4種，如果1個堿基決定1個氨基酸，能決定41＝4種氨基酸。(2)2個堿基決定1個氨基酸能決定42＝16種氨基酸。(3)當由3個堿基決定一個氨基酸時，可以編碼43＝64種氨基酸，所以至少需要3個堿基決定1種氨基酸才足以組合出構成蛋白質的20種氨基酸。,2．結合教材P65表4－1中20種氨基酸的密碼子表思考：(1)密碼子有多少種？在蛋白質合成過程中都決定氨基酸嗎？提示：密碼子共有64種，但有3種為終止密碼子，不決定氨基酸，決定氨基酸的密碼子有61種。(2)一種氨基酸可能對應幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡并，密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示：密碼的簡并在遺傳的穩(wěn)定性和提高翻譯速率上有一定的意義，具體如下：①當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的氨基酸。②當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率。,3．結合下面圖解，思考：,(1)基因中的堿基數(shù)、mRNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質分子中的氨基酸數(shù)之間有何數(shù)量關系？提示：基因中的堿基、mRNA分子中的堿基與蛋白質分子中的氨基酸三者之間的數(shù)量比為6∶3∶1。,(2)在蛋白質合成過程中，DNA中堿基數(shù)、mRNA中堿基數(shù)、氨基酸數(shù)是否一定遵循以上數(shù)量關系？提示：不一定。因在一段多肽鏈對應的mRNA中含有不編碼氨基酸的終止密碼子，而在其對應的DNA中，還含有一些不能轉錄為mRNA的DNA片段。,4．判斷正誤(1)氨基酸與密碼子之間具有一一對應的關系。()(2)轉錄和翻譯過程可以出現(xiàn)A－U、U－A、C－G、G－C四種配對關系，不會出現(xiàn)T－A的配對方式。()(3)當密碼子中有一個堿基改變時，可能不會改變對應的氨基酸。(),,,√,5．連線(將左側的名詞與其相對應的概念用線連接起來),1．轉錄、翻譯與DNA復制的比較,[特別提醒](1)一個mRNA翻譯出的多肽鏈不一定是一條，可以同時附著多個核糖體，翻譯出多條多肽鏈。(2)從核糖體上脫離下來的只是肽鏈，肽鏈還要進一步加工，才能成為具有生物活性的蛋白質。,2．遺傳信息、密碼子、反密碼子與氨基酸之間的關系,3．轉錄、翻譯中的有關計算(1)基因中堿基、RNA中堿基和氨基酸的數(shù)量關系①轉錄時只以DNA的一條鏈為模板，因此轉錄形成的mRNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基的1/2。②翻譯過程中，mRNA中每3個堿基決定1個氨基酸，所以經翻譯合成的蛋白質分子中氨基酸數(shù)目是mRNA中堿基的1/3。(2)基因控制蛋白質合成過程中的幾種數(shù)量關系基因中堿基數(shù)∶mRNA中堿基數(shù)∶蛋白質中氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。,[特別提醒](1)上述比例關系只是針對基因中的堿基，而不是整個DNA分子。(2)由于終止密碼子的存在，因此mRNA中堿基數(shù)比氨基酸數(shù)的3倍還要多一些，注意題目中是否有限定詞，如“最少”等。,[例1](浙江高考)某生物基因表達過程如圖所示，下列敘述與該圖相符的是(),A．在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開B．DNA－RNA雜交區(qū)域中A應與T配對C．mRNA翻譯只能得到一條肽鏈D．該過程發(fā)生在真核細胞中,[研析]本題以圖示為信息載體考查生物基因表達過程。具體解題過程如下：,,,[審]——提取信息,,信息a：在RNA聚合酶作用下，以雙鏈DNA的一條鏈為模板，合成mRNA。信息b：合成的mRNA上結合有2個核糖體，并有肽鏈合成。,,[聯(lián)]——聯(lián)系基礎,以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程，叫做轉錄；以mRNA為模板，將游離的氨基酸合成具有一定氨基酸排列順序的多肽的過程，叫做翻譯；真核細胞中轉錄是在細胞核中，翻譯是在細胞質中，原核細胞中轉錄和翻譯可同時進行。,,,[判]——研判選項,[答案]A,A項：轉錄時，DNA雙鏈是在RNA聚合酶作用下解旋的，A項正確。B項：轉錄時的堿基互補配對方式是A－U、T－A、G－C、C－G，所以DNA－RNA雜交區(qū)域中A應與U配對，B項錯誤。C項：圖中mRNA上連接有2個核糖體且已合成出2條多肽鏈，C項錯誤。D項：轉錄、翻譯同時進行，故圖示過程發(fā)生在原核細胞中，D項錯誤。,[例2]mRNA上決定氨基酸的一個密碼子的一個堿基發(fā)生替換，對識別該密碼子的tRNA種類及轉運的氨基酸種類將會產生的影響是()A．tRNA種類一定改變，氨基酸種類一定改變B．tRNA種類不一定改變，氨基酸種類不一定改變C．tRNA種類一定改變，氨基酸種類不一定改變D．tRNA種類不一定改變，氨基酸種類一定改變[解析]一種密碼子只能對應一種氨基酸，而一種氨基酸可以有多種密碼子。mRNA上決定氨基酸的一個密碼子的一個堿基發(fā)生替換，則識別該密碼子的tRNA(一端有反密碼子)種類也肯定發(fā)生改變。但改變后的密碼子有可能與原密碼子決定的是同一種氨基酸，故氨基酸種類不一定改變。[答案]C,————————[課堂歸納]————————,[網絡構建],填充：①轉錄②翻譯③mRNA、tRNA、rRNA④核糖體,[關鍵語句],1．RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。2．轉錄的主要場所是細胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3．翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、原料(20種氨基酸)、酶和能量。4．密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種，3種終止密碼子不決定氨基酸。5．一種氨基酸對應一種或多種密碼子，一種密碼子最多只決定一種氨基酸。6．每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種tRNA識別和轉運。,答案：D,知識點一、DNA與RNA的比較1．下列哪項是DNA和RNA共同具有的()A．雙螺旋結構B．脫氧核糖C．尿嘧啶D．腺嘌呤解析：具有雙螺旋結構的是DNA，RNA不具有；脫氧核糖是DNA中特有的五碳糖，尿嘧啶是RNA中特有的堿基，腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的堿基。,2．在人體中，由A、T、C三種堿基參與構成的核苷酸共有()A．兩種B．四種C．五種D．六種解析：選CA、T、C能構成三種脫氧核苷酸，由于核糖核苷酸中沒有T堿基，A、C能構成兩種核糖核苷酸，因此A、T、C能構成五種核苷酸。,答案：C,知識點二、DNA復制、轉錄、翻譯的比較3．真核細胞中DNA復制、轉錄和翻譯的主要場所依次是()A．細胞核、細胞核、核糖體B．細胞核、細胞質、核糖體C．細胞核、細胞核、高爾基體D．細胞核、細胞質、內質網解析：DNA的復制、轉錄都是以DNA為模板，DNA主要在細胞核中，故DNA復制、轉錄的場所主要是細胞核，翻譯是在細胞質中的核糖體上完成的。,答案：A,4．有關真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過程的敘述，錯誤的是()A．兩種過程都可在細胞核中發(fā)生B．兩種過程都有酶參與反應C．兩種過程都以脫氧核苷酸為原料D．兩種過程都以DNA為模板解析：復制和轉錄都主要在細胞核內進行；都需要各種酶的參與；復制的原料是4種脫氧核苷酸，轉錄的原料是4種核糖核苷酸；兩種過程的模板都是DNA，復制是以DNA的兩條鏈分別為模板，而轉錄是以DNA的一條鏈為模板。,答案：C,答案：B,知識點三、基因控制蛋白質合成中的相關計算5．一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽最多需要的tRNA個數(shù)，依次為()A．33，11B．36，12C．12，36D．11，36解析：由題干知此多肽有11個肽鍵，可推知此多肽應由12個氨基酸脫水縮合而成，對應mRNA上的堿基至少應為123＝36個，對應DNA上的堿基至少為126＝72個，而12個氨基酸最多需要12個tRNA來轉運。,6．根據下表蛋白質合成中遺傳信息的傳遞過程，在下面表格中的空白處填入相應的字母并回答問題。,(1)丙氨酸的密碼子是________，決定編碼該氨基酸的密碼子的堿基是________。(2)第二個氨基酸應是________。[半胱氨酸(UGC)、絲氨酸(UCC)、蘇氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)](3)____鏈為轉錄的模板鏈，是儲存遺傳信息的鏈，密碼子位于____鏈上。(4)在控制合成胰島素(含51個氨基酸)的基因中，至少含有___個脫氧核苷酸。,解析：首先根據mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子的堿基互補配對，即c鏈和d鏈堿基互補配對，可以得出c鏈上第四個堿基是U，恰好與a鏈相應位置上的A互補，由此得出c鏈是以a鏈為模板轉錄得來的。理清上述關系，就可以將題中表格填寫完整，具體如下：,答案：(1)GCACGT(2)半胱氨酸(3)ac(4)306,