資源簡介

(共65張PPT)
第4章　基因的表達
第1節　基因指導蛋白質的合成
素養目標：1.生命觀念：基于遺傳信息的傳遞過程，闡明生命是物質、能量和信息的 統一體。2.科學思維：利用分析與綜合的方法，比較歸納DNA復制、轉錄和翻譯的 異同。3.科學思維：通過分類和比較，分析原核生物、真核生物、DNA病毒和RNA 病毒遺傳信息流動的規律，歸納出遺傳信息流動的中心法則。4.社會責任：利用中心 法則的原理，根據相關資料分析不同藥物殺菌抗病毒的機理，科學選擇藥物，促進人 體健康的恢復。
第*頁
研習任務一　RNA的組成及種類
梳理　教材
1. RNA的結構
2. RNA與DNA的比較
比較項目 DNA RNA
基本組成
單位
五碳糖
堿基 特有的是
（T） 特有的是
（U）
結構 規則的 一般為
脫氧核苷酸
核糖核苷酸
脫氧核糖
核糖
胸腺嘧啶　
尿嘧啶　
雙螺旋結構　
單鏈　
3. RNA的種類、結構及功能
比較
項目 mRNA tRNA rRNA
分布
部位 常與核糖
體結合 細胞質中 與蛋白質結合
形成核糖體
結構
功能 翻譯時
作模板 轉運特定氨基酸，識別密碼子 參與構成
核糖體
聯系 ①組成相同：4種核糖核苷酸
②來源相同：都由轉錄產生
③功能協同：都與翻譯有關
√
×
×
互動　探究
1. 現有一核酸分子，若從化學組成入手，如何判斷其是DNA還是RNA？（不考慮特 殊情況）
提示：①根據五碳糖種類判斷：若有核糖，一定為RNA；若有脫氧核糖，一定為 DNA。②根據含氮堿基種類判斷：若含T，一定為DNA；若含U，一定為RNA。③根 據含氮堿基的含量判斷：若嘌呤數≠嘧啶數，則肯定不是雙鏈DNA。
2. 同種生物的不同細胞中，三種RNA的種類相同嗎？
提示：同種生物的不同細胞中，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數量不完全 相同，而tRNA、rRNA的種類一般相同。
3. 從結構的角度分析，為什么RNA適于作DNA的信使？
提示：①RNA的分子結構與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成的， 也能儲存遺傳信息。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細 胞核轉移到細胞質中。
重點　理解
　DNA與RNA的快速判定
隨堂　練習
A. DNA和RNA是同一物質在不同時期的兩種形態
B. DNA和RNA的基本組成單位是一樣的
C. －AGCTGA－既可能是DNA的堿基序列，也可能是RNA的堿基序列
D. mRNA的堿基序列，取決于DNA的堿基序列，同時又決定蛋白質中氨基酸的序列
解析：DNA和RNA是兩類不同的核酸，A項錯誤；DNA的基本組成單位是脫氧核苷 酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，B項錯誤；T為DNA特有的堿基，所以含有 T的核苷酸序列只能是DNA，不可能是RNA，C項錯誤；DNA上的遺傳信息通過轉錄 轉移到mRNA上，mRNA通過翻譯指導蛋白質的合成，D項正確。
D
第*頁
研習任務二　遺傳信息的轉錄
梳理　教材
×
√
√
×
互動　探究
1. 轉錄時，需要解旋嗎？需要解旋酶嗎？為什么？
提示：需要解旋，因為DNA雙鏈只有解開螺旋才能為轉錄提供模板；不需要解旋 酶，因為RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。
2. 轉錄時，RNA子鏈的延伸方向如何？與RNA聚合酶的移動方向一致嗎？
提示：5'端→3'端；一致。
3. 轉錄時，RNA子鏈與其模板鏈之間進行堿基互補配對，堿基互補配對的方式共有 幾種？分別是什么？所形成的堿基對共有幾種？分別是什么？
提示：4種；A－T、U－A、G －C、C－G；4種；A－U、T－A、G －C和C－G。
4. 轉錄只能形成mRNA一種RNA嗎？轉錄形成的RNA中一定沒有氫鍵嗎？
提示：轉錄可以形成mRNA、tRNA和rRNA等；不一定，轉錄形成的tRNA中含 有氫鍵。
重點　理解
遺傳信息轉錄的幾點總結
（1）轉錄不是轉錄整個DNA，而是轉錄其中的基因，不同種類的細胞，由于基因的 選擇性表達，mRNA的種類和數量不同，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。
（2）細胞核中轉錄形成的RNA通過核孔進入細胞質，穿過0層膜，需要能量。
（3）轉錄的模板：同一DNA分子中，轉錄的模板鏈不是固定的一條。也就是說，可 能這個基因的轉錄是以DNA的這一條鏈為模板，另一個基因的轉錄是以同一個DNA 的另一條鏈為模板。
（4）轉錄時，解開DNA雙鏈的不是解旋酶，而是RNA聚合酶。
（5）RNA聚合酶除能催化氫鍵斷裂外，還有催化核糖核苷酸單體之間形成磷酸二酯 鍵的作用。
（6）轉錄時，DNA模板鏈與RNA發生堿基互補配對，配對方式有：G－C、C－G、 A－U、T－A。
（7）轉錄的產物不是只有mRNA，還有rRNA和tRNA。
隨堂　練習
A. 該過程屬于真核基因的轉錄過程
B. 延伸過程核苷酸添加至模板鏈的3'端
C. 起始過程RNA聚合酶與啟動部位結合
D. 終止后RNA須經加工后才能用于翻譯
B
解析：轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，且該過程發生在細胞核內， 因此該過程屬于真核基因的轉錄過程，A正確；轉錄以DNA一條鏈為模板，按照堿基 互補配對原則，將核苷酸添加至子鏈的3'端，B錯誤；轉錄時RNA聚合酶與基因的啟 動部位（啟動子）結合后開始對基因進行轉錄，C正確；真核生物轉錄終止后的RNA 為非成熟的RNA，須經加工后才能用于翻譯，D正確。
第*頁
研習任務三　遺傳信息的翻譯
1. 翻譯的概念
梳理　教材
2. 堿基與氨基酸之間的對應關系
（1）推測
①如1個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定 種氨基酸。
②如2個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基只能決定 種氨基酸。
③如3個堿基決定1個氨基酸，則4種堿基能決定 種氨基酸，這種方式能夠滿足 組成蛋白質的21種氨基酸的需要。
4　
16　
64　
（2）密碼子
3. tRNA的結構和功能特點
（1）結構和功能
（2）功能特點：每種tRNA只能識別并轉運 氨基酸。
一種　
4. 翻譯的過程
5. 翻譯能精確進行的2個原因
6. 翻譯能高效進行的原因
1個mRNA分子上可以相繼結合 個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。
多　
×
×
√
×
互動　探究
1. 幾乎所有的生物體都共用一套遺傳密碼。根據這一事實，你能想到什么？
提示：說明當今生物可能有著共同的起源，或生物在本質上是統一的。
2. 怎樣判斷核糖體在mRNA上的移動方向？
提示：根據肽鏈的長短進行判斷，由肽鏈短的一端向肽鏈長的一端移動。
3. 同一mRNA分子結合的不同核糖體合成的肽鏈氨基酸序列相同嗎？為什么？
提示：相同；因為決定肽鏈氨基酸序列的mRNA的堿基序列相同，所以同一mRNA分 子結合的不同核糖體合成的肽鏈氨基酸序列相同。
重點　理解
1. 真核生物中DNA復制、轉錄、翻譯的比較
項目 復制 轉錄 翻譯
時間 細胞分裂前的間期 個體生長發育的整個過程
場所 主要在細胞核中 主要在細胞核中 細胞質中的核糖體
模板 DNA的兩條鏈 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
能量 都需要ATP
酶 解旋酶、 DNA聚合酶等 RNA聚合酶 多種酶
產物 雙鏈DNA 單鏈RNA 多肽
（或蛋白質）
產物
去向 傳遞給子細胞 主要通過核孔進入細胞質　 組成細胞結構蛋白或功能蛋白　　
特點 邊解旋邊復制，半保留復制 邊解旋邊轉錄，轉錄后DNA恢復雙螺旋 形成肽鏈，翻譯結束后， mRNA被降解
堿基
配對 A－T，T－A，
C－G，G－C A－U，T－A，
C－G，G－C A－U，U－A，
C－G，G－C
意義 傳遞遺傳信息 表達遺傳信息，使生物表現出各種性狀
2. 翻譯過程中多聚核糖體模式圖解讀
①數量關系：一個mRNA分子可同時結合多個核糖體，形成多聚核糖體。
②意義：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。
③方向：從右向左（見圖1），判斷依據是肽鏈的長短，長的翻譯在前。
④形成的多條肽鏈氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。
（1）圖1表示真核細胞的翻譯過程，其中①是mRNA，⑥是核糖體，②③④⑤表示正 在合成的4條肽鏈，具體內容分析如下：
（2）圖2一般表示原核細胞的轉錄和翻譯過程，圖中①是DNA，②③④⑤表示正在 合成的4條mRNA同時進行翻譯的過程。
3. 遺傳信息、密碼子、反密碼子之間的區別及聯系
項目 遺傳信息 密碼子 反密碼子
概念 基因中堿基的排列順序 mRNA中決定一個氨基酸的3個相鄰堿基 tRNA中與密碼子互補配對 的3個堿基
位置 主要在DNA中 mRNA tRNA
作用 控制生物的性狀 直接決定蛋白質中氨基酸序列 識別密碼子，轉運氨基酸
種類 多樣性 64種 多種
聯系 ①基因中的堿基序列決定mRNA中的堿基序列。
②mRNA中的堿基序列與基因模板鏈中的堿基序列互補。
③密碼子與反密碼子的相應序列能互補配對。
④氨基酸一定由密碼子決定；密碼子與反密碼子并不是一一對應的關系， 如終止密碼子沒有相應的反密碼子。
⑤對應關系如圖所示
4. 基因表達過程中相關數量計算
（1）DNA（基因）、mRNA上堿基數目與氨基酸數目之間的關系
①圖示：
②規律：蛋白質中氨基酸數目＝1/3 mRNA 中堿基數目＝1/6 DNA（或基因）中堿基 數目。
③計算公式：蛋白質中肽鏈數＋肽鍵數＝氨基酸數＝1/3 mRNA中堿基數＝1/6基因中 堿基數。
（2）計算中“最多”和“最少”等的分析
①翻譯時，mRNA上的終止密碼子一般不決定氨基酸，則mRNA 上的堿基數目是蛋白 質中氨基酸數目的3倍還要多一些。
②基因或DNA上的堿基數目比對應的蛋白質中氨基酸數目的6倍還要多一些。
③在回答問題時應加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n個堿基，轉錄產生 它的基因中最少有2n個堿基，該mRNA指導合成的蛋白質中最多有n/3個氨基酸。
5. “兩看法”巧判真核生物和原核生物基因表達過程
（1）過程圖
（2）判斷方法
說明：真核細胞的線粒體、葉綠體中也有DNA和核糖體，其轉錄、翻譯也存在同時 進行的情況。
隨堂　練習
C
A. 圖示表示原核細胞中遺傳信息的轉錄和翻譯
B. ⑤上含有的氨基酸數目與④上含有的密碼子
數目是一致的
C. 參與圖示過程的RNA有mRNA、tRNA和rRNA
D. 如果終止密碼子為UAA，則與該密碼子配對的
反密碼子為AUU
解析：圖中①是DNA，②是tRNA，③是氨基酸，④是mRNA，⑤是多肽，⑥是核糖 體。圖示轉錄和翻譯在時空上是分開的，為真核生物遺傳信息的轉錄和翻譯，A錯 誤；④上有終止密碼子，終止密碼子一般不決定氨基酸，也沒有對應的反密碼子，⑤ 上含有的氨基酸數目一般小于④上含有的密碼子數目，B、D錯誤；據圖可知，參與 圖示過程的RNA有mRNA、tRNA和rRNA（構成核糖體），C正確。
第*頁
研習任務四　中心法則
梳理　教材
1. 提出者： 。
2. 內容
（1）DNA復制：遺傳信息從 流向 。
（2）轉錄：遺傳信息從 流向 。
（3）翻譯：遺傳信息從 流向 。
克里克　
DNA　
DNA　
DNA　
RNA　
RNA　
蛋白質　
3. 發展
發展內容 信息流動 舉例
RNA自我復制 遺傳信息從 流 向 煙草花葉病毒
RNA 遺傳信息從 流 向 HIV
完善后的中心法則，用圖解表示為：
RNA　
RNA　
逆轉錄　
RNA　
DNA　
4. 生命是物質、能量和信息的統一體
在遺傳信息的流動過程中， 是信息的載體， 是信息 的表達產物，而 為信息的流動提供能量，可見，生命是物質、能量和 信息的統一體。
DNA、RNA　
蛋白質　
ATP　
√
×
√
√
互動　探究
1. 通過中心法則分析，DNA和RNA產生的途徑各有哪些？
提示：DNA產生的途徑包括DNA的復制和逆轉錄。RNA產生的途徑包括轉錄和RNA 的復制。
2. 各種細胞中都包含中心法則的五個過程嗎？為什么？
提示：不是。中心法則的五個過程是各種生物綜合的結果。
重點　理解
　“三看”法判斷中心法則的各個過程
“一看”模板 “二看”原料 “三看”產物 過程 相關酶
DNA 脫氧核苷酸 DNA DNA復 制 解旋酶、
DNA聚合酶
核糖核苷酸 RNA 轉錄 RNA聚合酶
RNA 脫氧核苷酸 DNA 逆轉錄 逆轉錄酶
核糖核苷酸 RNA RNA復制 RNA復制酶
氨基酸 蛋白質（多肽） 翻譯 多種酶
隨堂　練習
A. 人體所有細胞都有①②③過程
B. HIV的病毒顆粒內會發生③④過程
C. ①②③④⑤遺傳信息傳遞過程都遵循堿基互補配對原則
D. ②過程以基因為單位進行，基因的兩條鏈都可以作為該過程的模板
C
解析：分析題圖：①為DNA復制過程，②為轉錄過程，③為翻譯過程，④為RNA分 子復制過程，⑤為逆轉錄過程。人體內高度分化的細胞不再分裂，不會發生DNA的 復制過程，A錯誤；HIV的③翻譯過程發生在宿主細胞內，而不是HIV的病毒顆粒 內，B錯誤；①②③④⑤遺傳信息傳遞過程都遵循堿基互補配對原則，C正確；②轉 錄過程以基因為單位進行，不是兩條鏈都可以作為模板，而是以其中一條鏈為模板， D錯誤。
[知識結構]
[主題要點]
1. RNA與DNA在化學組成上的區別是RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脫氧核 糖和胸腺嘧啶。
2. 轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，主要發生在細胞核中，以4種核糖 核苷酸為原料。
3. 密碼子的簡并性：絕大多數氨基酸都由多種密碼子決定的現象。
4. 翻譯過程中，mRNA相對靜止，核糖體沿著mRNA移動，核糖體移動的方向就是翻 譯的方向。
5. 遺傳信息的傳遞過程中遵循堿基互補配對原則。
6. 并非所有的生物都能進行中心法則的5種生理過程。RNA的復制和逆轉錄只發生在 被相應RNA病毒寄生的細胞中。
第*頁
課堂小測試
A. 密碼子位于mRNA上，核糖體中的RNA是rRNA
B. 一個tRNA分子中只有一個反密碼子，而且含有堿基對
C. 逆轉錄酶催化的是RNA→DNA的過程
D. 細菌的遺傳物質是DNA或RNA
解析：密碼子位于mRNA上，核糖體中含有rRNA和蛋白質，A正確；一個tRNA中只 含有一個反密碼子，但有許多個堿基，而且也有雙鏈的部分，即存在堿基對，B正 確；逆轉錄酶催化的是中心法則中RNA→DNA的過程，C正確；細菌具有細胞結構， 細胞生物的遺傳物質均是DNA，D錯誤。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
A. 41、3 882、512 B. 41、3 882、126
C. 40、3 900、126 D. 40、3 900、132
解析：氨基酸脫水縮合反應過程中脫去的水分子數＝氨基酸數－肽鏈數＝42－2＝40 個。該蛋白質的相對分子質量＝組成蛋白質的氨基酸的相對分子質量之和－脫去的水 的相對分子質量之和＝110×42－18×40＝3 900。編碼該蛋白質的mRNA的堿基數至 少＝氨基酸數×3＝42×3＝126，C正確。
C
A. 基因表達指的就是以mRNA為模板合成蛋白質的過程
B. 基因表達的過程發生在細胞核內
C. 轉錄的模板是DNA的一條鏈，翻譯的模板是mRNA
D. 一個密碼子只決定一種氨基酸，一種氨基酸只由一種tRNA轉運
解析：基因的表達包括基因轉錄形成mRNA以及mRNA被翻譯為蛋白質的過程，A錯 誤；基因的表達中轉錄主要發生在細胞核內，翻譯大都發生在細胞質中，B錯誤；轉 錄時，以DNA的一條鏈為模板合成RNA，翻譯時，以mRNA為模板合成蛋白質，C正 確；一個密碼子只決定一種氨基酸，但一種氨基酸可能由幾種tRNA轉運，D錯誤。
C
A. 不同的密碼子編碼同種氨基酸會增加翻譯出錯的概率
B. 多個核糖體可結合在一個mRNA上共同合成一條多肽鏈
C. 一種氨基酸可由多種tRNA轉運
D. 翻譯過程中，mRNA會沿著核糖體移動，直至讀取終止密碼子
解析：不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼子的容錯性，A錯誤；多個核糖體可結 合在一個mRNA上分別合成多條相同的多肽鏈，提高翻譯效率，B錯誤；一種氨基酸 可由多個密碼子編碼，密碼子可與tRNA的反密碼子堿基互補配對，因此一種氨基酸 可由多種不同的tRNA轉運，C正確；翻譯時核糖體在mRNA上移動，直到核糖體遇到 mRNA的終止密碼子合成才終止，D錯誤。
C
甲
乙
C
A. 圖甲所示的過程叫作翻譯，多個核糖體共同完
成1條肽鏈的合成
B. 圖乙所示過程叫作轉錄，轉錄產物的作用一定
是作為圖甲中的模板
C. 圖甲所示過程的方向是從右到左
D. 圖甲和圖乙中都發生了堿基互補配對且堿基互
補配對的方式完全相同
解析：圖甲為翻譯過程，其中①為mRNA，是翻譯的模板；②③④⑤為肽鏈，⑥為核 糖體，是翻譯的場所；圖乙為轉錄過程，其中DNA單鏈作為轉錄模板鏈，原料是四 種核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。圖甲所示為翻譯過程，每個核糖體都會完成一條肽 鏈的合成，因此多個核糖體能夠完成多條相同肽鏈的合成，A錯誤；圖乙是轉錄過 程，其產物是RNA，包括mRNA、rRNA、tRNA，其中只有mRNA可以作為翻譯的模 板，B錯誤；圖甲中，根據肽鏈的長度可知，翻譯的方向是從右到左，C正確；圖甲 和圖乙中都發生了堿基互補配對，但兩者配對的方式不完全相同，圖甲中堿基配對的 方式為A－U、U－A、C－G、G －C，圖乙中堿基配對的方式為A－U、T－A、C－ G、G －C，D錯誤。
6. 許多病毒會使人體患病，下圖是一種病毒的基本結構和該病毒進入細胞后復制繁 殖的過程。據圖回答下列問題。
（1）圖甲病毒的主要成分是 　　　　　　　　　　　　　。
解析：（1）病毒是非細胞結構的生物，由蛋白質和核酸組成。
蛋白質、核酸（RNA）
（2）分析圖乙，病毒在生命活動中的一個顯著特征是 　　　　　。
解析：（2）病毒自身沒有能量供給和完整的酶系統，不能獨立生活，只有寄生在活 細胞內才能生存。
（3）圖乙中①表示的是 　　　　　過程，通過④過程形成的是 　　　　的RNA。
解析：（3）由圖乙信息可知，①表示由RNA合成DNA的逆轉錄過程，④過程是轉 錄。病毒RNA逆轉錄形成雙鏈DNA進入宿主細胞的細胞核，整合到宿主細胞染色體 DNA上，再轉錄形成病毒RNA。
寄生性
逆轉錄
病毒
（4）圖丙表示的是生物體內遺傳信息的傳遞過程，在遺傳學上稱為 　　　　　　。 請在圖乙的①～⑦中選擇恰當的序號填入圖丙中的括號內。
中心法則
④
⑥
解析：（4）圖丙表示遺傳信息的傳遞過程，稱為中心法則，圖中由DNA形成RNA是 轉錄過程，由RNA形成蛋白質是翻譯過程，分別對應圖乙中的④和⑥。
①轉錄
抗
生素
對照
RNA
②轉錄
抗生素
RNA
解析：設計實驗的基本原則是對照原則，要探究抗生素抑制細菌蛋白質合成的 原因是否為抗生素能抑制細菌DNA的轉錄過程，而不影響人體DNA的轉錄過 程，需要設計四組實驗，即體外模擬細菌與人體細胞DNA轉錄的過程，其中兩 組加適量抗生素，另外兩組加等量無菌水，觀察指標是兩組實驗中RNA的生成 量。（1）先設計甲、乙兩組實驗，體外模擬細菌DNA的轉錄過程，甲組加適量 抗生素，乙組加等量蒸餾水作為對照，檢測兩組實驗中RNA的生成量。再設計 丙、丁兩組實驗，體外模擬人體細胞轉錄的過程。丙組加適量抗生素，丁組加 等量無菌水，檢測兩組實驗中RNA的生成量。
①若甲組 　　　　　　的生成量明顯少于乙組，則說明抗生素是通過抑制__________
　　來抑制細菌蛋白質合成的。
②若 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，則說明抗生素不影響人體 DNA的轉錄過程。
解析：設計實驗的基本原則是對照原則，要探究抗生素抑制細菌蛋白質合成的原因是 否為抗生素能抑制細菌DNA的轉錄過程，而不影響人體DNA的轉錄過程，需要設計 四組實驗，即體外模擬細菌與人體細胞DNA轉錄的過程，其中兩組加適量抗生素， 另外兩組加等量無菌水，觀察指標是兩組實驗中RNA的生成量。（2）實驗結果及結 論：①若甲組RNA生成量明顯少于乙組，則說明抗生素是通過抑制細菌的轉錄來抑制 細菌蛋白質合成的。②若丙組的RNA生成量等于丁組的RNA生成量，說明抗生素不 影響人體DNA的轉錄過程。
①RNA
細菌的轉
錄
②丙組的RNA生成量等于丁組的RNA生成量
（2）實驗結果及結論：

展開更多......

收起↑