高中生物 3.4遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成课件 浙科版必修21.ppt

第四节遗传信息的表达 rna和蛋白质的合成 1 列举dna的功能 并比较dna与rna的异同 2 概述遗传信息的转录和翻译过程 重 难点 3 说明遗传密码和中心法则的含义 一 dna的两大功能1 携带遗传信息以自身为模板 地进行复制 保持遗传信息的 2 表达遗传信息所贮存的遗传信息决定 的结构 半保留 稳定性 蛋白质 思考 是否所有生物的遗传信息均由dna携带 提示 不是 部分病毒的遗传物质是rna rna也可携带遗传信息 二 遗传信息的转录1 含义遗传信息由 传递到 上的过程 dna rna 解旋酶 碱基 碱基互补配对 一条链 核糖核苷酸 mrna dna链 双螺旋 2 过程 3 三种转录产物及其功能 1 mrna 传达 上的遗传信息 2 trna 把 运送到核糖体上 识别 3 rrna 的重要成分 dna 氨基酸 密码子 核糖体 点拨 真核生物中 细胞核中转录而来的mrna要经过加工才能成为成熟的rna 真核生物细胞中 转录的主要场所是细胞核 在细胞器中也存在遗传物质的转录 如线粒体 叶绿体中 三 遗传信息的翻译1 场所 2 过程 核糖体 mrna mrna trna 氨基酸 终止密码子 终止 当核糖体到达mrna的 时 多肽合成结束 延伸 在移动中核糖体认读 上决定 种类的密码 选择相应的氨基酸 由对应的 转运 结合到延伸中的肽链上 起始 核糖体沿 运行 思考 mrna上的碱基序列是遗传信息吗 提示 不是 遗传信息是dna上的碱基排列顺序 mrna上碱基排列顺序能组成遗传密码 细胞核中的基因通过哪种媒介将信息传递给蛋白质 提示 mrna 四 遗传密码1 概念 上决定一种氨基酸的 排列而成的三联体 2 种类 种 起始密码 种 起始并 普通密码 59种 只编码氨基酸终止密码 种 不编码氨基酸 只是 mrna 3个相邻核苷酸 64 2 编码氨基酸 3 终止信号 3 特点 1 除少数密码子外 生物界的遗传密码是 的 2 除少数氨基酸只有1种遗传密码外 大多数氨基酸有 的遗传密码 统一 两个以 上 点拨 组成蛋白质的氨基酸共有20种 由61种遗传密码来决定 会出现一种遗传密码只编码一种氨基酸 一种氨基酸可能由几种密码子决定的现象 五 中心法则的提出和发展1 中心法则的提出及发展 克里克 dna rna 蛋白质 逆转录酶 rna 单链dna 2 图解 3 基因的本质一段包含一个完整的 的有功能的核酸分子片断 在大多数生物中是一段dna 而在 中则是一段rna 转录 逆转录 翻译 遗传信息单位 rna病毒 一 dna复制 转录和翻译的比较 项目 比较 dna复制 转录 翻译 时间 在细胞分裂 有丝分裂和减数分裂 的间期 发生在具有分裂能力的细胞中 后代的个体发育过程中 几乎所有的细胞均发生 场所 主要在细胞核 少量在线粒体 叶绿体 主要在细胞核 少量在线粒体 叶绿体 细胞质中的核糖体 模板 以dna的两条链为模板 以dna的一条链为模板 以mrna为模板 项目 比较 dna复制 转录 翻译 原料 4种脱氧核苷酸 a t c g 4种核糖核苷酸 a u c g 20种氨基酸 条件 需要酶 解旋酶 dna聚合酶等 atp 原料 模板 需要酶 rna聚合酶等 atp 原料 模板 需要酶 mrna atp trna 核糖体 原料 过程 以两条母链为模板 按碱基互补配对原则各自形成一条子链 子链与对应的母链形成子代dna分子 以dna的一条链为模板 按碱基互补配对原则形成rna单链 以mrna为模板 合成具有一定氨基酸序列的多肽链 项目 比较 dna复制 转录 翻译 产物 两个双链dna分子 一条单链rna分子 包括mrna trna rrna 具有特定氨基酸顺序的多肽链 特点 半保留复制 转录后dna仍然保留原来的双螺旋结构 1个mrna分子可以连续结合多个核糖体 进行多肽链的合成 信息传递 亲代dna 子代dna dna rna mrna 蛋白质 项目 比较 dna复制 转录 翻译 研究方法 可用放射性同位素标记 t 可用放射性同位素标记 u 可用放射性同位素标记 氨基酸 联系 警示钟 转录 翻译过程中的两点认识误区 1 不能认为原核生物的转录 翻译和真核生物一样 真核生物的转录在细胞核内进行 翻译在细胞质中的核糖体上进行 两个过程不能同时进行 原核生物的转录和翻译是同时进行的 2 不能认为真核生物转录的场所仅是细胞核 在细胞器中也存在转录的过程 如线粒体和叶绿体中 典例训练1 2012 安徽高考 图示细胞内某些重要物质的合成过程 该过程发生在 a 真核细胞内 一个mrna分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链b 原核细胞内 转录促使mrna在核糖体上移动以便合成肽链c 原核细胞内 转录还未结束便启动遗传信息的翻译d 真核细胞内 转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 思路点拨 解答本题的关键点 1 看清图中细胞内同时发生转录和翻译过程 2 明确真 原核细胞转录和翻译的具体场所 解析 选c 从图示可看出 细胞内正在发生基因的转录 翻译过程 二者同时发生 应是原核细胞内基因的表达 真核细胞内基因的转录和翻译是两个独立的过程 在细胞核内完成转录 mrna经核孔到达细胞质后进行翻译 转录和翻译二者的时间 空间均不相同 无论是真核细胞还是原核细胞中转录产生的mrna均能结合多个核糖体 同时合成多条多肽链 变式训练 2012 南昌高一检测 甲 乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图 下列有关说法正确的是 a 图甲所示的过程叫做翻译 多个核糖体共同完成一条多肽链的合成b 图甲所示翻译过程的方向是从右到左c 图乙所示的过程叫做转录 转录产物的作用一定是作为图甲中的模板d 图甲和图乙中都发生了碱基配对并且碱基互补配对方式相同 解析 选b 图甲中一条mrna有多个核糖体 能够在较短的时间内合成大量的蛋白质 各个核糖体合成的蛋白质是相同的 选项a错误 通过核糖体上所具有的肽链的长短判断出合成的先后顺序 肽链越短的 距离翻译的起点越近 选项b正确 图乙所示的过程表示的是转录过程 mrna是转录的产物 但转录的产物还有trna rrna 选项c错误 图甲中翻译过程存在a u u a配对 而图乙的转录中存在的是a u t a配对 所以两者的碱基互补配对方式不完全相同 选项d错误 变式备选1 2011 江苏高考 关于转录和翻译的叙述 错误的是 a 转录时以核糖核苷酸为原料b 转录时rna聚合酶能识别dna中特定碱基序列c mrna在核糖体上移动翻译出蛋白质d 不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 解析 选c a项 转录时以4种核糖核苷酸为原料 合成rna b项 转录时rna聚合酶识别转录的起始部位 识别转录终止信号 促使聚合酶反应的停止 c项 核糖体在mrna上移动翻译出蛋白质 d项 不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 有利于稳定遗传 二 遗传信息 遗传密码和反遗传密码的比较 遗传信息 遗传密码 反遗传密码 概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mrna中决定一个氨基酸的3个相邻碱基 trna中与mrna遗传密码互补配对的3个碱基 作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别遗传密码 转运氨基酸 遗传信息 遗传密码 反遗传密码 种类 基因中脱氧核苷酸种类 数目和排列顺序的不同 决定了遗传信息的多样性 共64种61种能翻译成氨基酸3种终止密码 不能翻译成氨基酸 61种 联系 决定 基因中脱氧核苷酸的序列mrna中核糖核苷酸的序列 mrna中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对 遗传密码与相应反遗传密码的序列互补配对 方法台 密码子 反密码子和氨基酸之间的对应关系 1 一种氨基酸可有多种密码子 可由多种trna来转运 2 一种密码子只决定一种氨基酸 一种trna只转运一种氨基酸 3 基因控制蛋白质合成过程中基因的碱基数 mrna上的碱基数 蛋白质中氨基酸个数 6 3 1 典例训练2 2012 金华高二检测 根据表中的已知条件 判断苏氨酸的密码子是 a tgub ugac acud ucu 思路点拨 明确密码子与反密码子 mrna上的碱基与dna有义链上的碱基相配对是解题的关键 解析 选c mrna上3个相邻的碱基决定1个氨基酸 每3个这样的碱基称做1个密码子 据表 mrna的密码子和trna上的反密码子互补配对 可推知mrna的密码子最后的碱基为u 对应的dna的一条链为tg 另一条链为ac 若dna转录时的模板链为tg 则mrna的密码子为acu 若dna转录时的模板链为ac 则mrna的密码子为ugu 互动探究 若b项是决定苏氨酸的密码子 则其反密码子是什么 提示 反密码子为acu 变式备选2 2012 杭州高二检测 遗传信息和密码子 反密码子分别是指 信使rna上核苷酸的排列顺序 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 dna上决定氨基酸的3个相邻的碱基 转运rna上一端的3个碱基 信使rna上决定氨基酸的3个相邻的碱基 有遗传效应的dna片段a b c d 解析 选b 本题主要考查遗传信息 密码子 反密码子的含义 遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序 密码子是信使rna上决定氨基酸的3个相邻的碱基 反密码子是转运rna上一端的3个碱基 三 有关基因表达中的计算1 转录过程 1 链 链 链的碱基数与dna分子碱基数关系为 链碱基数 链碱基数 链碱基数 dna分子碱基总数的一半 2 链 链 链上的各碱基之间数量关系为 a t a g c g c g c t a u 3 链上 a u g c 与dna分子上的对应的碱基数之间的联系为 a t 占 链的碱基比率 a t 占 链的碱基比率 a u 占 链的碱基比率 a t 占整个dna分子中a t的碱基比率 同理 g c g c g c g c 即dna分子中两互补配对的碱基之和在一条链上所占的比例等于另一条链上该碱基的比例 也等于整个dna分子中该碱基所占的比例 还等于mrna上相应的碱基所占的比例 2 翻译过程mrna上3个相连的核糖核苷酸构成一个遗传密码 一个遗传密码编码一个氨基酸 不考虑终止密码 即 蛋白质中氨基酸数目 trna数目 1 3mrna碱基数目 1 6dna碱基数目 警示钟 不可忽视的 最多 和 最少 1 翻译时 mrna上的终止密码不决定氨基酸 因此准确地说 mrna上碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些 2 基因或dna上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些 3 在回答有关问题时 应加上 最多 或 最少 等 如mrna上有n个碱基 转录产生它的基因中至少有2n个碱基 该mrna指导合成的蛋白质中最多有n 3个氨基酸 典例训练3 2012 温州高二检测 艾滋病病毒属于rna病毒 具有逆转录酶 如果它决定某性状的一段rna含碱基a 19 c 26 g 32 则通过逆转录过程形成的双链dna含碱基a的比例是 a 19 b 21 c 23 d 42 思路点拨 解答该题的关键是搞清rna与dna上的碱基对应关系 明确碱基互补配对原则在解题中的应用 解析 选b 由下图可知 根据碱基互补配对原则 因为在rna中g c 32 26 58 所以a u 1 58 42 在逆转录形成的双链dna中a t 42 又因为a t 所以a 21 变式训练 某条多肽的相对分子质量为2778 若氨基酸的平均相对分子质量为110 如考虑终止密码子 则编码该多肽的基因长度至少是 a 75对碱基b 78对碱基c 90对碱基d 93对碱基 解析 选d 设该多肽由n个氨基酸构成 根据题意可以列方程110n 18 n 1 2778 解得n 30 即该多肽由30个氨基酸组成 若考虑终止密码子则应为30个密码子再加上终止密码子至少应为31 编码多肽的基因碱基数为31 6 186 所以为93对碱基 变式备选3 下列有关图中的生理过程 图中 代表核糖体 代表多肽链 的叙述中 不正确的是 a 图中所示的生理过程主要有转录和翻译b 链中 a t g c 的比值与 链中此项比值相同c 一种细菌的 由480个核苷酸组成 它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸d 遗传信息由 传递到 需要rna作工具 解析 选c 具体分析如下 探究点 生物遗传特点的探究 病毒的致病过程探究 案例 为研究某病毒的致病过程 在实验室中做了如图所示的模拟实验 1 从病毒中分离得到物质a 已知a是单链的生物大分子 其部分碱基序列为 gaacauguu 将物质a加入试管甲中 反应后得到产物x 经测定产物x的部分碱基序列是 cttgtacaa 则试管甲中模拟的是 过程 2 将提纯的产物x加入试管乙 反应后得到产物y 产物y是能与核糖体结合的单链大分子 则产物y是 试管乙中模拟的是 过程 3 将提纯的产物y加入试管丙中 反应后得到产物z 产物z是组成该病毒外壳的化合物 则产物z是 4 若该病毒感染了小鼠上皮细胞 则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自 而决定该化合物合成的遗传信息来自 若该病毒除感染小鼠外 还能感染其他哺乳动物 则说明所有生物共用一套 该病毒遗传信息的传递过程为 关键点突破 1 根据碱基序列判断dna和rna rna一般为单链 碱基u是其特有成分 dna一般为双链 碱基t是其特有成分 根据题干碱基序列可判断a为rna x为dna 2 根据核糖体和病毒的物质组成判断产物名称 根据题干信息 y是能与核糖体结合的单链大分子 推知y是rna 试管乙中模拟的是转录过程 根据题干信息 z是组成该病毒外壳的化合物 推知z是蛋白质 试管丙中模拟的是翻译过程 标准答案 1 逆转录 2 mrna转录 3 多肽 或蛋白质 4 小鼠上皮细胞病毒rna密码子 失分点警示 得分要点 1 必须为 逆转录 2 必须为 mrna 4 第二空必须为 病毒rna 失分案例 1 答为 转录 错因 混淆了逆转录和转录之间的不同 2 答为 rna 没有弄清楚rna的种类 忽略了体外转录与细胞内转录的产物的不同 4 第二空答为 rna 混淆了病毒rna与rna之间的关系 1 2012 嘉兴高二检测 如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程 据图分析 下列说法正确的是 a 该过程共涉及5种核苷酸b 该过程共涉及8种碱基c 该过程需要解旋酶和dna聚合酶d 该过程涉及碱基互补配对和atp的消耗 解析 选d 由图中的游离碱基u可以判断出 该过程是转录过程 涉及碱基互补配对和atp的消耗 不需要dna聚合酶 需要rna聚合酶 图中共有5种碱基和8种核苷酸 2 下面关于trna和氨基酸相互关系的说法 正确的是 a 每种氨基酸都由一种特定的trna携带b 每种氨基酸都可由几种trna携带c 一种转运rna可以携带几种结构相似的氨基酸d 一种氨基酸可由一种或几种trna携带 解析 选d trna中的反密码子和mrna中的密码子一一对应 由于密码子存在简并现象 一种氨基酸可由一种或几种trna携带 3 下列对遗传信息的翻译过程的说法中 错误的是 a 以细胞质中游离的氨基酸为原料b 以核糖体rna作为遗传信息模板c 以转运rna为运输工具运载氨基酸d 合成具有一定氨基酸序列的蛋白质 解析 选b 翻译是以mrna为模板 利用细胞质中游离的氨基酸合成蛋白质的过程 在合成过程中需trna作为氨基酸的运输工具 合成场所是核糖体 4 如图所示的过程 正常情况下在病毒中可能发生的是 a b c d 解析 选b 正常情况下 dna的自我复制 转录 翻译在dna病毒中可发生 逆转录 rna的自我复制在rna病毒中可发生 5 决定dna分子有特异性的因素是 a 两条长链上的脱氧核苷酸与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的b 构成dna分子的脱氧核苷酸只有四种c 严格的碱基互补配对原则d 每个dna分子都有特定的碱基排列顺序