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1第3讲基因控制蛋白质的合成1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)2.基因与性状的关系(Ⅱ)1.结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子转录、翻译的过程（生命观念）2.运用中心法则，阐明DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成的过程（科学思维）3.结合实例分析基因表达的异常情况（社会责任）从基因到蛋白质1．RNA的结构和种类(1)基本单位：核糖核苷酸。(2)组成成分：(3)结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。(4)种类及功能：信使RNA（mRNA）：蛋白质合成的模板转运RNA（tRNA）：识别并转运氨基酸核糖体RNA（rRNA）：核糖体的组成成分(5)DNA与RNA的区别：物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链2.遗传信息的转录(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)转录过程(见图)：23．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。(2)密码子①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。(3)翻译过程(4)过程图示3(人教版教材必修2P67图改编)(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义何在？(2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？(3)图中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？[提示](1)a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。(2)由c中三条链越往B侧越延长，可确认翻译方向是A→B。(3)图中c所指的三条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。1．一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸。(×)[提示]一个tRNA分子与密码子配对的碱基有三个，只携带一种氨基酸。2．rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成。(×)[提示]原核细胞无核仁。3．tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。(√)4．细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率。(×)[提示]基因进行转录时是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的。5．一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个。(×)[提示]DNA上可能有不具有遗传效应的片段，且基因会选择性表达，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个。6．每种氨基酸仅由一种密码子编码。(×)[提示]一种氨基酸由一种或多种密码子编码。47．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。(×)[提示]终止密码子无对应的反密码子。8．细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。(×)[提示]应是核糖体在mRNA上移动。9．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)1．复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质(核糖体)模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸原则A—T、G—CT—A、A—U、G—CA—U、G—C产物两个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA蛋白质信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息2.遗传信息、密码子与反密码子的关系3．氨基酸与密码子、反密码子的关系(1)每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子的简并性)，可由1种或几种tRNA转运。(2)1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1种氨基酸。(3)密码子有64种(3种终止密码子，61种决定氨基酸的密码子)，反密码子理论上有61种。1．mRNA与其作为传递遗传信息的信使的分子特点有哪些？[提示](1)由核糖核苷酸连接而成，含有四种碱基，可以携带遗传信息；(2)一般为单链，而且比DNA短，能够通过核孔从细胞核转移到细胞质。52．什么是密码子的简并性？密码子的简并性有何意义？什么是密码子的统一性？密码子的统一性说明了什么？[提示]一种氨基酸可能有几个密码子的现象叫密码子的简并性。密码子具有简并性，一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的差错，另一方面有利于提高翻译的效率。密码子的统一性是指地球上几乎所有的生物都共用一个密码子表，这一事实说明各种生物都有一定的亲缘关系或者说生命本质上是统一的。3．遗传信息的复制和转录的单位相同吗？[提示]不相同，遗传信息的复制单位是DNA(或RNA)，转录的单位是基因。4．原核生物的拟核基因表达速度往往比真核生物的核基因表达的速度要快很多，原因是什么？[提示]原核生物没有核膜，基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物有核膜，基因表达时先完成转录，再完成翻译。5．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？[提示]翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。考查遗传信息的转录和翻译1．(2017·全国卷Ⅲ)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补C[tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确。RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B正确。RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错误。转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。]2．(2019·海南高考)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是()A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸C[蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；6核糖体同时占据两个密码子位点，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。故选C。]考查遗传信息、密码子和反密码子3．(2019·重庆模拟)下列有关遗传信息的叙述，错误的是()A．遗传信息控制生物性状并代代相传B．遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失C．亲代传给子代的遗传信息主要编码在DNA上D．克里克将遗传信息传递的一般规律命名为“中心法则”B[遗传信息的传递是通过DNA分子的复制实现的，DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续，在亲子代之间保持遗传性状的稳定，A正确；由于基因中的启动子、终止子和内含子都不编码氨基酸，因此遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中有所损失，B错误；遗传信息主要位于DNA上，DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，C正确；克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则，D正确。]4．(2019·潍坊市调研)下列有关密码子的叙述正确的是()A．基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序B．每种氨基酸都对应多种密码子C．密码子的简并性可以减少有害突变D．密码子和反密码子中碱基可互补配对，所以两者种类数相同C[密码子是指mRNA上能编码氨基酸的三个相邻的碱基，A错误；有些氨基酸只对应一种密码子，B错误；由于密码子的简并性，当发生基因突变后氨基酸的种类可能并未发生改变，即可以减少有害突变，C正确；密码子共64种，反密码子共61种，D错误。]基因对性状的控制和人类基因组计划1．基因对性状的控制(1)基因的主要功能：把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。(2)生物体性状的种类形态特征生理生化特性7(3)生物体性状的影响因素内在因素：生物体的基因组成外在因素：环境(4)基因与性状的对应关系生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。2．中心法则(如图)(1)填写序号的名称①DNA复制；②转录；③翻译；④RNA复制；⑤逆转录。(2)用序号表示下列生物的遗传信息传递过程①噬菌体：①、②、③。②烟草花叶病毒：④、③。③烟草：①、②、③。④HIV：⑤、①、②、③。3．人类基因组计划(1)主要内容：完成人体24条染色体(22条常染色体和X、Y两条性染色体)上的全部碱基的序列测定，全部基因的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制。(2)参与国家：美、日、德、法、英、中。(3)意义：认识到人类基因组的组成、结构和功能及其相互关系，有利于治疗和预防人类疾病。1．HIV中能完成逆转录过程。(×)[提示]HIV感染人体细胞，在细胞内完成逆转录过程。82．豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(×)[提示]豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。3．白化病是酪氨酸酶活性降低造成的。(×)[提示]白化病是病人体内不能合成酪氨酸酶造成的。4．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。(√)5．两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同。(√)6．淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA，属于基因重组。(×)[提示]基因中插入一段外来DNA，使基因结构发生改变，属于基因突变。1．不同细胞或生物的中心法则(1)能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：(4)不能分裂的细胞生物的中心法则：DNA――→转录RNA――→翻译蛋白质2．中心法则与基因表达的关系91．不同生物，不同细胞其遗传信息表达方式可存在显著不同。(1)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息的传递形式。(2)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息的传递形式。[提示](1)DNA――→转录RNA――→翻译蛋白质。(2)。2．为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代？[提示]受精时，精子的头部进入卵细胞中，受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。3．“牝鸡司晨”是我国古代人民早就发现的性反转现象，即原来下过蛋的母鸡以后却变成公鸡，长出公鸡的羽毛，发出公鸡的啼声。请你从遗传物质与性状关系的角度，解释这一现象。[提示]鸡的性别受遗传物质和环境共同影响，性反转现象是某种环境因素使性腺出现反转的表现。考查中心法则1．如图为中心法则中遗传信息流向图。下列有关叙述正确的是()A．图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①②④B．神经元细胞核中可发生①②过程，HIV可发生⑤过程C．图中能发生A与U配对的过程有②③④⑤，能发生A与T配对的过程有①②④D．③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成1个tRNA的结合位点C[①②③④⑤过程分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①和⑤，A项错误；神经元细胞是高度分化的细胞，细胞核中可发生②过程，不能发生①过程，HIV为逆转录病毒，可发生④过程，B项错误；图中②③④⑤过程均有RNA参与，均可发生A与U配对，①②④过程均有DNA参与，均可发生A与T配对，C项正确；③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，D项错误。]2．如图所示，下列有关叙述不正确的是()10A．若甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶B．若甲是D