高中生物第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成课件（新人教版必修2）

高中生物 必修2 第4章 基因的表达 第 1 节 基因指导蛋白质的合成 学习目标学习目标 1.概述遗传信息的转录和翻译。 2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 DNA分子是怎样控制遗传性状的？ 现代遗传学认为： 生物的性状是由 控制的 性状是由 物质体现的 基因 蛋白质 DNA（基因） 蛋白质（性状）？ 细胞核 细胞质核糖体上 内容精讲 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 一、遗传信息的转录 1、RNA和DNA的区别 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 RNA和DNA的区别 项目 RNA DNA 名称 组成 基本单位 结构 存在部位 功能 核糖核酸 脱氧核糖核酸 核糖核苷酸 脱氧（核糖）核苷酸 一般为单链 一般为双链 主要存在于细胞质中 主要存在于细胞核中 C、H、O、N、P 核糖、磷酸、 含氮碱基：A、G、C、U C、H、O、N、P 脱氧核糖、磷酸、 含氮碱基：A、G、C、T 传递遗传信息 携带遗传信息 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 2、为什么RNA适于作为DNA的信使？ （1）RNA也是由基本单位－－核苷酸组成，由核糖、磷酸、含氮碱基：A 、G、C、U共同组成，也能储存遗传信息。 （2）在RNA和DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”A=U，G=C。 （3）RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移 到细胞质中。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 （1）信使RNA（mRNA) 功能：将DNA的遗传信息转录下来，传递至细胞质中的核糖体上，控制蛋白质的 合成。 （2）转运RNA（tRNA) 种类：多种 功能：专一性（专一识别一种氨基酸的密码子、转一转运一种氨基酸） （3）核糖体rRNA 与核糖体的合成有关。 3、RNA的种类 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 4、DNA 中的遗传信息是怎样传给mRNA的呢？ 转录：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成 RNA的过程。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 转录小结 •场所: •模板: •原料: •条件: •产物: •特点: •原则: 细胞核 DNA上基因的一条链 四种核糖核苷酸(A、G、C、U） 需要酶和ATP 单链的mRNA 边解旋边转录 碱基互补配对原则（A=U,T=A; G=C,C=G） 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 转录和DNA复制都是以DNA为模板并按碱基互补配对原则进行的，碱基互补配 对原则能够保证遗传信息准确无误地传递下去，从而保证了遗传地稳定性。 1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意 义？ 2、转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有那些异同 ？与该DNA的另一条链的碱基序列有那些异同？ 转录的RNA碱基序列碱基序列和模板DNA单链的建基序列互补配对，与DNA的另 一条链的碱基序列相同（但DNA单链上的T换成U）。 思考和讨论 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 1. 真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述中，错误的是 （ ） A.该过程不会发生在细胞质中 B.该过程两个RNA聚合酶反向移动 C.该DNA片段至少含有2个基因 D.该DNA片段的两条链均可作为模板链 典型例题 【解析】分析题图可知，该过程为转录，可发生于细胞质中的线粒体或叶绿 体内，A项错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据图中转录的方向可知，两个 RNA聚合酶反向移动，B项正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中2个 mRNA模板不同，是由2个不同的基因转录形成的，C项正确；图中显示该DNA 片段中2个不同的基因转录时模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D项正确。【 答案】A 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 2.［2019·广东江门一模］下图为真核细胞内RNA 合成示意图，下列叙述 正确的是（  ） A. ①②链中嘌呤碱基所占的比例相同 B. ③为解旋酶，它在图中的移动方向是自左向右 C. 同一个体的不同细胞中可以合成相同的④ D. 区域⑤和⑥中的碱基配对方式相同 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 【解析】①②链为同一个DNA分子的两条链，①链中嘌呤碱基（A+G）所占 的比例与②链中嘧啶碱基（C+T）所占比例相同，但两链嘌呤碱基（A+G） 所占比例不一定相同，A 项错误；③为RNA 聚合酶，它在图中的移动方向 是自左向右， B 项错误；ATP 合成酶基因在不同细胞中几乎都能表达，故 同一个体不同细胞中可以合成相同的mRNA，C 项正确；区域⑤是DNA 与RNA 的杂交区域，碱基配对方式为A—U、 G—C、T—A，区域⑥是DNA 双链区域， 碱基配对方式为A—T、G—C，区域⑤和⑥中的碱基配对方式不完全相同， D 项错误。 【答案】C 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 二、遗传信息的翻译 1、 定义： 在细胞质的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸 为原料，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的 过程。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？ 一个碱基决定一个氨基酸只能决定4种： 41＝1，不行 二个碱基决定一个氨基酸只能决定16种： 42＝16，不行 三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种： 43＝64， 足足有余 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 密码子 U CAU G A U UA mRNA 密码子 密码子 2、遗传密码： 遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码” 。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 a、一种氨基酸可以和多个密码子 相对应 b、一个密码子只和一种氨基酸相 对应 c、三个终止密码： UAA、UAG、UGA d、氨基酸的种类；20种 密码子的种类：64种 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 对应的氨基酸序列为：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯 氨酸－丝氨酸－赖氨酸－脯氨酸 1、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能写出对 应的氨基酸序列？ 2、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实说明什么？ 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关系，或者生物都具有 共同的遗传语言，或者生命在本质上是统一的。 思考和讨论： 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 3、从密码子表可以看出，一种氨基酸可能由几个密码子，这一现象称做密码的简 并性。你认为密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 从密码子的简并性我们能够认识到： 如果密码子中的一个碱基发生变化，可能影响到蛋白质氨基酸的种 类，也有可能蛋白质的氨基酸种类不发生变化（例如GAU------GAC 都决定天冬氨酸）； 这就保证了生物遗传的相对稳定性。又使生物出现变异，从而促进 生物的发展变化。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 3、转运RNA(tRNA) 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 AC U 天冬 酰氨 反密码子 AU G 异亮 氨酸 反密码子   转运RNA(tRNA)：分子结构呈三叶草形，其“叶柄”端能与一个特 定的氨基酸结合，“叶片”端有三个特殊的碱基称为“反密码子”，能 与mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类：61种。 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 4、翻译过程： 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 翻译小结 •场所: •模板: •原料: •条件: •产物: •原则: 细胞质的核糖体上 以信使RNA为模板 二十种氨基酸 需要酶和ATP 多个多肽或蛋白质 密码子与反密码子配对, 既碱基互补配对原则（A=U，G=C） 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 1.图为生物细胞内tRNA与氨基酸的结合过程，下 列叙述正确的是（ ） A.不同的tRNA只能携带不同的氨基酸 B. tRNA与氨基酸之间不存在特异性结合 C.该过程可能不受温度的影响 D.该过程可能受氧气的影响 典型例题 【解析】由于氨基酸有20种，tRNA有61种，因此不同的tRNA可能携带相 同的氨基酸，A项错误。一种tRNA只能转运一种氨基酸，即与氨基酸之间 存在特异性结合，B项错误。温度会影响酶的活性，而该过程需要酶的催化， 因此该过程受温度的影响，C项错误。该过程需要消耗能量，能量主要由有 氧呼吸提供，因此可能受氧气的影响，D项正确。 【答案】D 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 蛋白质是生物性状的体现者，基因通过控制蛋白质的合成从而控制了生物 的性状。 1、基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？ 2、生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？ 直接原因：蛋白质的种类及其多样，体现了不同的性状。 根本原因：DNA分子上的脱氧核苷酸的排列顺序不同。 思考和讨论 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 3、真核细胞中复制、转录、翻译的比较 DNA复制 转录 翻译 时间 场所 模板 原料 酶 原则 特点 —— 产物 遗传信息 遗传密码 生物性状 细胞分裂间期 细胞核 DNA的两条链均为模板 四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等 A-T、G-C 半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子 生长发育过程 细胞核 基因的一条链为模板 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 A-U、T-A、G-C ，C-G 边解旋边转录 1个信使RNA 生长发育过程 细胞质 mRNA为模板 二十种氨基酸 特定的酶等 mRNA与tRNA配对，A-U, G-C 多个特定氨基酸顺序的蛋白质 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 • DNA的碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质中氨基酸数＝6n:3n:n。 4、DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三者之间有何数量关 系？ • 说明：因为基因中存在着转录出终止密码子的片段，实际上基因（DNA） 上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“ 至少”或“最多”字样。 n DNA 3n 3n 3n 转录 翻译 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 基因指导蛋白质的合成 1、RNA和DNA的区别 一、遗传信息的转录 2、为什么RNA适于作为DNA的信使？ 二、遗传信息的翻译 3、RNA的种类 4、遗传信息的转录过程。 2、遗传密码 1、翻译的定义 3、反密码子 4、翻译的过程 DNA上的基因 mRNA的 蛋白质的氨基酸序列 遗传信息 遗传密码 生物性状 转录 翻译 内容小结 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 1. ［2013·全国Ⅱ卷］关于DNA 和RNA 的叙述，正确的是 （  ） A. DNA 有氢键，RNA 没有氢键 B. 一种病毒同时含有DNA 和RNA C. 原核细胞中既有DNA，也有RNA D. 叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA 当堂检测 【解析】在tRNA 中，也存在碱基之间的互补配对，故也有氢键，A 项错误； 一种病毒中只含有一种核酸，可能是DNA，也可能是RNA，B 项错误；核糖体 由蛋白质和核糖体RNA 组成，不含有DNA，D 项错误。 【答案】C 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 2.［2019·安徽马鞍山高一考试］下列关于RNA 分子的叙述，正确的是 （  ） A. 线粒体中含有mRNA、tRNA 和rRNA B. ATP 中的“A”在RNA 分子中不存在 C. RNA 分子中不含氢键，有的RNA 具有催化功能 D. RNA 可以在细胞内运输某种物质，还可以作为细菌的遗传物质 【解析】线粒体中含有少量的DNA 和核糖体，能进行转录和翻译，通过转 录可以形成mRNA、tRNA 和rRNA，A 项正确；ATP 中的“A”是腺苷，是由 腺嘌呤与核糖构成的， RNA 分子中也存在腺苷，B 项错误；tRNA 中存在 部分双链区域，双链区域含有氢键，C 项错误；tRNA 在翻译过程中运输 氨基酸，细菌的遗传物质是DNA，D 项错误。 【答案】A 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 3.［2019·河北唐山高一联考］下列关于转录和翻译的叙述，不正确的 是（  ） A. RNA 聚合酶能与mRNA 的特定位点结合，催化转录 B. 不同密码子编码同种氨基酸可保证翻译的速度 C. 细胞中的RNA 合成过程可在细胞核外发生 D. 遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础 【解析】 RNA 聚合酶能与DNA 上的启动子结合，催化转录过程，而不是与 mRNA 的特定位点结合，A 项错误；密码子具有简并性，即不同密码子能编 码同种氨基酸，这样可以保证翻译的速度，B 项正确；细胞中的RNA 是转 录形成的， 主要发生在细胞核中，此外线粒体和叶绿体中也可以发生转录 过程，C 项正确；遗传信息由DNA 传到RNA，再传到蛋白质，是表现型实现 的基础，D 项正确。 【答案】 A   高中生物 必修2 第4章 基因的表达 4. ［2018·浙江4 月选考］miRNA 是一种小分子RNA，某miRNA 能抑制W 基 因控制的蛋白质（W 蛋白）的合成。某真核细胞内形成该miRNA 及其发挥作 用的过程示意图如下。下列叙述正确的是 （  ） A. miRNA 基因转录时，RNA 聚合酶与该基因的起始密码相结合 B. W 基因转录形成的mRNA 在细胞核内加工后，进入细胞质用于翻译 C. miRNA 与W 基因mRNA 结合遵循碱基互补配对原则，即A 与T、C 与G 配 对 D. miRNA 抑制W 蛋白的合成是通过双链结构的miRNA 直接与W 基因的mRNA 结合所致 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 【解析】转录时RNA 聚合酶与该基因的某一启动部位相结合，起始密码在 mRNA 上，A 项错误；miRNA 与W 基因mRNA 结合发生在RNA 之间，也遵循 碱基互补配对原则， 为A 与U、C 与G 配对，C 项错误；据图可知miRNA 蛋白质复合物中miRNA 为单链，该单链与W基因mRNA 结合， 抑制W 蛋白 的合成，D 项错误。 【答案】 B   高中生物 必修2 第4章 基因的表达 5.下列有关下图所示生理过程的描述，错误的是 （  ） A. 甲、丙两个过程均有氢键的破坏，也有氢键的形成 B. 甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛B 细胞核内进行 C. 图乙表示翻译，多个核糖体可共同完成一条肽链的合成 D. 图甲中若复制起始点增多，细胞可在短时间内复制出更多的DNA 高中生物 必修2 第4章 基因的表达 【解析】图中甲为DNA 的复制，乙为翻译过程，丙为转录过程。DNA 双链 解旋时破坏氢键，DNA 双链形成及转录时形成DNA—RNA 区域有氢键形成， 故DNA 复制和转录过程都存在氢键的破坏和氢键的形成，A 项正确。细胞 核内进行的是DNA 的复制和转录过程，胰岛B 细胞是高度分化的细胞，不 能进行DNA 复制过程，B 项正确。一条mRNA 可以结合多个核糖体，合成 多条氨基酸序列相同的肽链，C 项错误。若DNA 复制时起点增多，则可以 在短时间内复制出更多的DNA，D 项正确。 【答案】C  高中生物 必修2 第4章 基因的表达 6.某基因含有1 000 个碱基对，其中腺嘌呤占21%。下列有关叙述正确的 是（  ） A. 该基因中鸟嘌呤占29%，胞嘧啶有290 个 B. 该基因复制3 次需要补充胸腺嘧啶脱氧核苷酸2 940 个 C. 该基因转录形成的RNA 分子中U 占21% D. 该基因转录模板链中A+T 占该链的50% 【解析】双链DNA 分子中，非互补配对的碱基之和占碱基总数的50%，该基 因中腺嘌呤占21%，则G 占29%， G=C=1 000×2×29%=580 个，A 项错误； 该基因复制3 次需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目为（23-1）×420=2 940 个， B 项正确；该基因中腺嘌呤占21%，但无法确定每条单链中腺嘌呤的含量， 因此该基因转录形成的RNA 分子中U 的比例也无法确定，C 项错误；该基 因中A+T 占42%，根据碱基互补配对原则，其每条链中A+T 的比例均为42% ，D 项错误。 【答案】B