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第4章 基因的表达,一、RNA的组成及分类 1基本单位的组成,2结构 一般是单链，长度比DNA短；能通过 从细胞核转移到细胞质中。 3分类 (1)信使RNA(mRNA)传递 ； (2)转运RNA(tRNA)运输 ； (3)核糖体RNA(rRNA)组成 。,核孔,遗传信息,氨基酸,核糖体,二、遗传信息的转录 1对转录概念的理解,2转录过程,三、遗传信息的翻译 1对翻译概念的理解,2遗传信息、密码子、反密码子的比较,3.翻译的过程,一、遗传信息的转录 1阅读教材P6263，分析图42、43探究下列问题： 结合第3章第2节DNA分子的结构，比较DNA和RNA。,提示：细胞核 细胞质 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 脱氧核糖 核糖,2探究RNA为什么能作为DNA的信使。 提示：(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。 3仔细分析教材P63图44，探究下列问题： 如下所示为一段DNA分子，如果以链为模板进行转录，试回答下列问题：,(1)写出对应的mRNA的碱基序列。 提示：AUGAUAGGGAAAC。 (2)转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同？ 提示：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。 相同点：a.碱基数目相等；b.都含A、G、C 3种碱基。不同点：RNA中含有U，DNA中含有T。,二、遗传信息的翻译 1组成生物体的氨基酸有20种，如果mRNA上的1个碱基决定1个氨基酸，能决定多少种氨基酸？2个碱基决定1个氨基酸能决定多少种氨基酸？试推测mRNA上至少几个碱基决定1个氨基酸才能决定20种氨基酸。 提示：(1)mRNA上的碱基有4种，如果1个碱基决定1个氨基酸，能决定414种氨基酸。 (2)2个碱基决定1个氨基酸能决定4216种氨基酸。 (3)当由3个碱基决定一个氨基酸时，可以编码4364种氨基酸，所以至少需要3个碱基决定1种氨基酸才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。,2结合教材P65表41中20种氨基酸的密码子表思考： (1)密码子有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？ 提示：密码子共有64种，但有3种为终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。 (2)一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称做密码的简并，密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。,3结合下面图解，思考：,(1)基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？ 提示：基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为631。,(2)在蛋白质合成过程中，DNA中碱基数、mRNA中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？ 提示：不一定。因在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。,4判断正误 (1)氨基酸与密码子之间具有一一对应的关系。( ) (2)转录和翻译过程可以出现AU、UA、CG、GC四种配对关系，不会出现TA的配对方式。( ) (3)当密码子中有一个碱基改变时，可能不会改变对应的氨基酸。( ),5连线(将左侧的名词与其相对应的概念用线连接起来),1转录、翻译与 DNA复制的比较,特别提醒 (1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条，可以同时附着多个核糖体，翻译出多条多肽链。 (2)从核糖体上脱离下来的只是肽链，肽链还要进一步加工，才能成为具有生物活性的蛋白质。,2遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系,3转录、翻译中的有关计算 (1)基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系 转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基的1/2。 翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基的1/3。 (2)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系 基因中碱基数mRNA中碱基数蛋白质中氨基酸数631。,特别提醒 (1)上述比例关系只是针对基因中的碱基，而不是整个DNA分子。 (2)由于终止密码子的存在，因此mRNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些，注意题目中是否有限定词，如“最少”等。,例1 (浙江高考)某生物基因表达过程如图所示，下列叙述与该图相符的是( ),A在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 BDNARNA杂交区域中A应与T配对 CmRNA翻译只能得到一条肽链 D该过程发生在真核细胞中,研析 本题以图示为信息载体考查生物基因表达过程。具体解题过程如下：,审提取信息,信息a：在RNA聚合酶作用下，以双链DNA的一条链为模板，合成mRNA。 信息b：合成的mRNA上结合有2个核糖体，并有肽链合成。,联联系基础,以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，叫做转录；以mRNA为模板，将游离的氨基酸合成具有一定氨基酸排列顺序的多肽的过程，叫做翻译；真核细胞中转录是在细胞核中，翻译是在细胞质中，原核细胞中转录和翻译可同时进行。,判研判选项,答案 A,A项：转录时，DNA双链是在RNA聚合酶作用下解旋的，A项正确。 B项：转录时的碱基互补配对方式是AU、TA、GC、CG，所以DNARNA杂交区域中A应与U配对，B项错误。 C项：图中mRNA上连接有2个核糖体且已合成出2条多肽链，C项错误。 D项：转录、翻译同时进行，故图示过程发生在原核细胞中，D项错误。,例2 mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是( ) AtRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变 BtRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变 CtRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变 DtRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变 解析 一种密码子只能对应一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多种密码子。mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变。但改变后的密码子有可能与原密码子决定的是同一种氨基酸，故氨基酸种类不一定改变。 答案 C,课堂归纳,网络构建,填充：转录 翻译 mRNA、tRNA、rRNA 核糖体,关键语句,1RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。 2转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 3翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。 4密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。 5一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只决定一种氨基酸。 6每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。,答案：D,知识点一、DNA与RNA的比较 1下列哪项是DNA和RNA共同具有的( ) A双螺旋结构 B脱氧核糖 C尿嘧啶 D腺嘌呤 解析：具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖，尿嘧啶是RNA中特有的碱基，腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。,2在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有( ) A两种 B四种 C五种 D六种 解析：选C A、T、C能构成三种脱氧核苷酸，由于核糖核苷酸中没有T碱基，A、C能构成两种核糖核苷酸，因此A、T、C能构成五种核苷酸。,答案：C,知识点二、DNA复制、转录、翻译的比较 3真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是( ) A细胞核、细胞核、核糖体 B细胞核、细胞质、核糖体 C细胞核、细胞核、高尔基体 D细胞核、细胞质、内质网 解析：DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的场所主要是细胞核，翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。,答案：A,4有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是( ) A两种过程都可在细胞核中发生 B两种过程都有酶参与反应 C两种过程都以脱氧核苷酸为原料 D两种过程都以DNA为模板 解析：复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要各种酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是4种核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链分别为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。,答案：C,答案：B,知识点三、基因控制蛋白质合成中的相关计算 5一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数，依次为( ) A33，11 B36，12 C12，36 D11，36 解析： 由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基至少应为12336个，对应DNA上的碱基至少为12672个，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。,6根据下表蛋白质合成中遗传信息的传递过程，在下面表格中的空白处填入相应的字母并回答问题。,(1)丙氨酸的密码子是_，决定编码该氨基酸的密码子的碱基是_。 (2)第二个氨基酸应是_。半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG) (3)_链为转录的模板链，是储存遗传信息的链，密码子位于_ 链上。 (4)在控制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中，至少含有_个脱氧核苷酸。,解析：首先根据mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，即c链和d链碱基互补配对，可以得出c链上第四个碱基是U，恰好与a链相应位置上的A互补，由此得出c链是以a链为模板转录得来的。理清上述关系，就可以将题中表格填写完整，具体如下：,答案：(1)GCA CGT (2)半胱氨酸 (3)a c (4)306,
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