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-1-第1节基因指导蛋白质的合成学习目标核心素养1.辨析三种RNA的结构和功能。2.概述遗传信息转录、翻译的过程和特点。(重、难点)3.说明密码子、反密码子和遗传信息之间的关系。(重点)4.理解中心法则的内容和应用。(重、难点)1.利用对比分析，归纳和概括，辨别三种RNA的结构和组成。2.通过图示和列表比较转录和翻译的异同。3.从存在位置、作用等方面，探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系，构建知识脉络。4.通过分析归纳，概括中心法则的内容及其发展。一、RNA的结构与种类1．RNA的结构(1)基本单位及组成①磷酸；②核糖；③碱基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。(2)空间结构：一般是单链，且比DNA短。2．RNA与DNA的比较比较项目DNARNA组成单位基本组成单位不同脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖不同脱氧核糖核糖碱基不同特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)结构不同规则的双螺旋结构一般为单链3.RNA的种类及其作用(1)名称：信使RNA（mRNA）作用：DNA的信使-2-(2)名称：核糖体RNA（rRNA）作用：组成核糖体(3)名称：转运RNA（tRNA）作用：识别并转运氨基酸二、遗传信息的转录1．概念2．过程三、遗传信息的翻译1．翻译概念的理解2．密码子与反密码子密码子反密码子种类64种61种位置mRNAtRNA实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基(终止密码除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基3.翻译的过程-3-起始：mRNA与核糖体结合↓运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（一个mRNA分子上可以结合多个核糖体终止：当核糖体读取到mRNA上的终止密码时，合成终止↓脱离：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子四、中心法则1．中心法则的提出及内容(1)提出者：克里克。(2)中心法则内容(3)图解：2．中心法则的发展[填表]发展内容信息流动举例RNA自我复制遗传信息从RNA流向RNARNA病毒RNA逆转录合成DNA遗传信息从RNA流向DNAHIV病毒、致癌的RNA病毒3.完善后的中心法则图解____________________________________________。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．遗传信息转录的产物只有mRNA。()2．转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()3．一个tRNA分子中只有一个反密码子。()4．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。()-4-5．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。()6．在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。()7．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。()8．遗传信息的流动过程说明生命是物质、能量和信息的统一体。()9．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。()10．正常情况下，真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。()提示：1.×转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。2．×转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。3．√4．×核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。5．√6．×密码子共有64种，有3种终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。7．√8．√9．×DNA病毒中没有RNA，但其遗传信息的传递仍遵循中心法则，包括DNA的复制、转录和翻译三个过程。10．×正常情况下，真核生物细胞内只发生DNA的复制、转录和翻译过程，RNA复制和逆转录的过程发生在某些病毒侵染后的细胞内。遗传信息的转录[问题探究]经测定，甲、乙、丙、丁4种生物的核酸中碱基所占的比例如下表：项目AGCTU甲60406040乙30202030丙41234428丁32151624131.甲、乙含有哪种核酸？二者有什么区别？提示：甲、乙中的核酸都是DNA，但甲只能为单链DNA，乙最可能是双链DNA。2．丙中含有的核酸是哪种？依据是什么？提示：RNA；丙的核酸中含有碱基U，不含碱基T。-5-3．丁的核酸中含有几种核苷酸？提示：8种。4．RNA为什么适合做DNA的信使？提示：(1)RNA一般为单链，比DNA短，可以通过核孔从细胞核进入细胞质。(2)RNA是另一种核酸，也是由4种核苷酸组成的，也可以储存大量的遗传信息。(3)RNA与DNA之间也遵循碱基互补配对原则。[归纳总结]1．核糖核酸(RNA)(1)组成元素：C、H、O、N、P。(2)基本单位：核糖核苷酸。种类mRNAtRNArRNA结构单链单链，呈三叶草形单链特点携带从DNA上转录来的遗传信息一端携带特定的氨基酸，另一端的特定的三个碱基可与mRNA上的密码子互补配对，叫反密码子核糖体的组成成分功能作为翻译的模板识别密码子，转运特定的氨基酸参与构成核糖体图示共同点都是经过转录产生的，基本单位都相同，都与翻译的过程有关2.转录(1)转录的概念、条件和产物概念RNA主要是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录场所真核生物主要发生在细胞核，线粒体和叶绿体也可以发生条件①模板：以DNA的一条单链为模板链(另一条单链为非模板链)②原料：四种核糖核苷酸③能量：ATP④酶：RNA聚合酶碱基配对情况T与A配对(形成两个氢键)，G与C配对(形成三个氢键)，A与U配对(形成两个氢键)，C与G配对(形成三个氢键)-6-产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)(2)转录有关问题分析①碱基互补配对关系：G—C、C—G、T—A、A—U。②mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。③转录特点：边解旋边转录，单链转录。误区警示：(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。1．下列关于DNA和RNA的结构与功能的说法，错误．．的是()A．区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以依据碱基比率和种类判定B．双链DNA分子中碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大C．含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNAD．含有RNA的生物，遗传物质是RNA不是DNAD[组成DNA和RNA的碱基种类不完全相同，且双链DNA和RNA分子中碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，因此区分单双链DNA、单双链RNA四种核酸可以根据碱基比率和种类判定，A项正确；双链DNA分子中，C和G之间有3个氢键，A和T之间有2个氢键，因此碱基G、C含量越高，其结构稳定性相对越大，B项正确；含有DNA的生物，遗传物质是DNA不是RNA，C项正确；含有RNA的生物，遗传物质是RNA或DNA，D项错误。]DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类来判定：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基种类来判定：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。(3)根据含氮碱基含量比较来判定：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。2．下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的-7-C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合B[本题考查的是转录过程，其中①链为模板链，②链为RNA，①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。]遗传信息的翻译[问题探究]1．结合教材P67表4－1，回答下列问题：(1)密码子有多少种？决定氨基酸的密码子有多少种？(2)判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)①一种氨基酸对应一种密码子。()②密码子的简并性对遗传的稳定性和提高翻译速率有一定的意义。()③密码子中一个碱基发生改变，对应的氨基酸一定改变。()提示：(1)6461(2)①×②√③×2．运输氨基酸的工具是哪种结构？为什么说它是真正起“翻译”作用的结构？提示：运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。[归纳总结]1．DNA转录和翻译的比较转录翻译时间个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核核糖体模板DNA的一条链mRNA原料4种核糖核苷酸21种氨基酸条件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽链特点边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，同时合成多条肽链碱基配对A—U，T—A，C—G，G—CA—U，U—A，C—G，G—C遗传信息传递DNA→RNAmRNA→蛋白质意义表达遗传信息，使生物表现出各种性状-8-2.遗传信息、密码子、反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子概念DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA上与密码子互补的3个碱基作用控制生物的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类多样性64种61种图解3.原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别(1)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。(2)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。过程如图所示：图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。1．如图为细胞中合成蛋白质的过程，下列说法正确的是()A．该过程最终合成的b、c、d、e在结构中各不相同B．f在a上的移动方向是从左→右C．a的合成与核仁有关，且图中4个核糖体在a上的结合位点相同D．该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质D[该过程最终合成的b、c、d、e在结构上是相同的，A项错误；f在a上的移动方向是从右→左，B项错误；a为mRNA，rRNA的合成与核仁有关，C项错误。]2．下图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答下列有关问题：-9-(1)图中发生在细胞核中的过程是________。(2)图中基因表达的最后阶段是在[]________上完成的，这一过程中还需要mRNA、[④]氨基酸、________、________和________。(3)图中③称为________，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是________。(4)图示mRNA上可以同时有多个核糖体合成肽链，这个mRNA同时合成的肽链的结构________(填“相同”或“不相同”)，原因是____________。[解析](1)图中细胞核中的DNA分子正在进行转录。(2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)③为mRNA上3个相邻的碱基，属于密码子。由于tRNA一端存在反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。(4)同一个mRNA上连接的多个核糖体合成的肽链结构是相同的，因为翻译的模板相同。[答案](1)转录(2)[⑤]核糖体酶tRNAATP(3)密码子tRNA(4)相同翻译的模板都是同一个mRNA中心法则及其发展[问题探究]下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且5支试管中都有产物生成，请分析此图解中A～E试管所模拟的过程分别是什么。提示：A—DNA复制；B—转录；C—RNA复制；D—逆转录；E—翻译。[归纳总结]-10-1．中心法则的内容及应用(1)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