高中生物 第三章 第四节 遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成课件 浙科版必修2.ppt

第四节遗传信息的表达 rna和蛋白质的合成 一 dna的功能1 携带遗传信息遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中 2 传递遗传信息以自身为模板 半保留复制 保持 的稳定性 3 表达遗传信息根据它所贮存的遗传信息决定 遗传信息 蛋白质的结构 二 转录和翻译1 过程 结合上图完成表中内容 转录 mrna 翻译 mrna 2 解读过程中的有关内容 1 过程 需要的酶 2 连线与过程 有关的rna的种类和功能 信使rnaa 行使传达dna上遗传信息功能 转运rnab 核糖体的重要成分 核糖体rnac 氨基酸的运输工具 3 遗传密码 位置 上 3个核苷酸的关系 相邻且决定 rna聚合酶 mrna 一种氨基酸 三 遗传密码1 含义 上决定1个氨基酸的 的核苷酸排列而成的三联体 2 种类共64种 其中决定氨基酸的密码子有61种 有3种 有2种 3 特点 1 一种遗传密码对应 氨基酸 2 一种氨基酸可以对应 遗传密码 3 所有生物共用 遗传密码 mrna 3个相邻 终止密码子 起始密码子 一种 一种或多种 一套 四 中心法则1 提出者克里克 2 要点遗传信息由 传递到 然后由rna决定 的特异性 3 内容图解 dna rna 蛋白质 逆转录 蛋白质 1 一种密码子对应一种转运rna 故共有64种转运rna 分析 转运rna是转运氨基酸的工具 故一种转运rna只能转运一种氨基酸 有61种决定氨基酸的密码子 则对应61种转运rna 2 密码子与氨基酸是一一对应关系 分析 一种遗传密码对应一种氨基酸 一种氨基酸可以对应一种或多种遗传密码 所以密码子与氨基酸并非一一对应关系 3 在真核生物中 细胞核内转录形成的rna可以直接转移到细胞质中用于蛋白质的合成 分析 在细胞核内转录形成的rna需加工成为成熟的rna才能转移至细胞质中用于蛋白质的合成 4 2012海南t25c 真核生物的大部分核酸在细胞核中合成 分析 dna的复制 mrna trna的合成都主要是在细胞核中完成的 另外 叶绿体 线粒体也能合成部分dna 5 dna分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序都叫遗传信息 分析 dna上有功能的片段才携带遗传信息 6 2010海南t12a 线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则 分析 线粒体和叶绿体中也有少量的dna和rna 因此在线粒体和叶绿体中能够进行dna的复制 转录和翻译的过程 并且遵循中心法则 考点一dna和rna的比较 高考警示 1 若核酸中出现碱基t或五碳糖为脱氧核糖 则必为dna 2 若a t c g 则为单链dna 若a t c g 则一般认为是双链dna 3 若出现碱基u或五碳糖为核糖 则必为rna 典例1 现有一待测核酸样品 经检测后 对碱基个数统计并计算得到下列结果 a t g c 1 a g t c 1 由此推测该样品 a 无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸b 可被确定为双链dnac 无法被确定是单链dna还是双链dnad 可被确定为单链dna 解析 选c 首先 由碱基种类 因为有t而无u 可排除a项 再用特值 当a t g c时 不论是双链dna还是单链dna 题干中的两等式恒成立 所以无法确定该样品是单链dna还是双链dna 变式训练 某生物经检测后 结果如下 嘌呤 54 嘧啶 46 则该生物一定不是 a 肺炎双球菌b t2噬菌体c hivd 人 解析 选b 如果是t2噬菌体 遗传物质只含双链dna 所以嘌呤数 嘧啶数 肺炎双球菌和人因为既有dna又有rna 所以嘌呤数可能不等于嘧啶数 又如hiv的遗传物质是rna 一般情况下嘌呤数也不等于嘧啶数 考点二dna复制 转录和翻译1 dna复制 转录和翻译的比较 2 遗传信息 密码子和反密码子的比较 1 区别 2 联系 基因中脱氧核苷酸的序列决定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 密码子与相应反密码子的序列互补配对 思维拓展 由遗传信息传递表达联系的知识 1 不同生物共用一套密码子 这说明不同生物在进化上具有亲缘关系 2 脱水缩合发生在核糖体上 需要在mrna的指导下进行 3 一个生物体不同的体细胞表达的基因不同 造成了不同细胞之间结构和功能不同 拓展延伸 转录 翻译过程中有关图形解读 1 转录 如图 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 特点 a 以dna的一条链为模板 b 碱基配对时是a u 不是a t 2 翻译 如图 概念 游离在细胞质中的各种氨基酸 以mrna为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程称为翻译 特点 a 碱基配对双方是mrna上的密码子和trna上的反密码子 故a u u a配对 不能出现t b 一个核糖体与mrna的结合部位形成2个trna结合位点 c 翻译起点 起始密码子 起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸 d 翻译终点 识别到终止密码子 不决定氨基酸 翻译停止 e 翻译进程 核糖体沿着mrna移动 读取下一个密码子 但mrna不移动 3 mrna与核糖体数量 翻译速度的关系 如图 数量关系 一个mrna可同时结合多个核糖体 目的 意义 少量的mrna分子可以迅速合成大量的多肽链 方向 从左向右 如图 所示 判断依据是多肽链的长短 肽链长的翻译在前 结果 合成的仅是多肽链 需要运送至内质网 高尔基体等结构中进一步加工 图 中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mrna相同 所以合成了4条相同的肽链 而不是4个核糖体共同合成一条肽链 也不是合成4条不同的肽链 4 trna结构模式图 如图 结构 三叶草状 有四条臂和四个环 位点 种类 61种 单链结构 但有配对区域 不能出现 t 碱基 氨基酸结合位点反密码子 考查角度1综合考查转录和翻译的过程 典例2 2011 浙江高考改编 人体内存在着b基因 b基因可编码瘦素蛋白 回答下列问题 1 转录时 首先与b基因启动部位结合的是 2 b基因刚转录出来的mrna全长有4500个碱基 而翻译成的瘦素蛋白仅由167个氨基酸组成 说明 3 翻译时 一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟 实际上合成100个瘦素蛋白分子所需的时间约为1分钟 其原因是 4 若b基因中编码第105位精氨酸的gct突变成act 翻译就此终止 由此推断 mrna上的为终止密码子 解析 1 rna聚合酶催化转录 转录时rna聚合酶需要与基因的启动子部位结合 2 转录出的rna还需要进一步加工成成熟的mrna后 才可以进行翻译 3 在翻译时通常一条mrna上可以连多个核糖体 使翻译高效进行 4 act转录对应的密码子是uga 答案 1 rna聚合酶 2 转录出来的rna需要加工为成熟mrna才能翻译 3 一条mrna上有多个核糖体同时翻译 4 uga 互动探究 1 b基因转录启动部位的组成单位是什么 提示 脱氧核苷酸 b基因转录启动部位是b基因的一段 其组成单位和b基因的组成单位相同 都是脱氧核苷酸 2 b基因刚转录出来的rna是mrna trna rrna中的哪一种 提示 mrna b基因刚转录出来的rna指导瘦素蛋白分子合成 应该是mrna 变式训练 如图为原核细胞中转录 翻译的示意图 据图判断 下列描述中正确的是 a 图中表示四条多肽链正在合成b 转录尚未结束 翻译即已开始c 多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译d 一个基因只能表达出一条多肽链 解析 选b 图中显示的是四条mrna链 并非四条多肽链 转录虽未结束 但是mrna已经结合了核糖体 可见翻译已经开始 由于一个mrna结合了多个核糖体 所以可以表达出多条多肽链 考查角度2考查密码子和反密码子的互补配对关系 典例3 2010 天津高考 根据下表中的已知条件 判断苏氨酸的密码子是 a tgub ugac acud ucu 解析 选c 密码子是指mrna上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸排列而成的三联体 根据碱基互补配对原则和dna上的碱基序列可知 苏氨酸的密码子前两个碱基是ac或ug 根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是u 结合选项可知 只有c项正确 解题过程中要注意mrna上与反密码子中的碱基a配对的碱基是u 变式训练 dna分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如表所示 则trna ugc 所携带的氨基酸是 a 精氨酸b 丙氨酸c 半胱氨酸d 苏氨酸 解析 选d dna模板链上的碱基和trna的反密码子都与mrna上的碱基互补配对 故所含反密码子为ugc的trna转运的氨基酸对应dna模板链上的碱基序列是tgc 为苏氨酸 考点三中心法则1 图解 2 含义包括五个方面 而且均遵循碱基互补配对原则 1 dna复制 2 转录 遗传信息由dna传递给mrna 3 逆转录 某些病毒在逆转录酶的作用下 以rna为模板合成dna 4 翻译 以mrna为模板合成特定蛋白质 表现出生物性状 5 rna复制 某些rna病毒以自身rna为模板合成rna 3 不同生物的遗传信息传递过程 1 若甲 乙 丙分别代表三种生物的遗传信息传递过程 则甲代表遗传物质为dna的生物 乙代表rna病毒 如烟草花叶病毒 丙为逆转录病毒 如劳氏肉瘤病毒 甲遗传信息的传递可表示为 乙遗传信息的传递可表示为 丙遗传信息的传递可表示为 2 图中1 8为转录过程 2 5 9为翻译过程 3 10为dna复制过程 4 6为rna复制过程 7为逆转录过程 高考警示 并非所有生物都有中心法则的五个方面 1 高等动植物只有dna复制 转录 翻译三条途径 但具体到不同细胞情况不尽相同 根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有 叶肉细胞等高度分化的细胞无dna复制途径 只有转录和翻译两条途径 哺乳动物成熟的红细胞无信息传递 2 逆转录和rna复制只存在于某些rna病毒中 典例4 2013 合肥联考 许多病毒会使人体致病 如图是一种病毒的基本结构和该病毒进入细胞后复制繁殖的过程 据图回答下列问题 1 图1病毒的主要成分是 2 分析图2 病毒在生命活动中的一个显著特征是 3 表示的是过程 通过 过程形成的是的rna 4 图3表示的是生物体内遗传信息的传递过程 在遗传学上称为 请在图2的 中选择恰当的序号填入图3中的括号 解析 1 病毒是非细胞结构的生物 由蛋白质和核酸组成 2 病毒自身没有能量供给和酶系统 不能独立生活 只有寄生在活细胞内才能生存 3 由图2信息可知 表示由rna合成dna的逆转录过程 过程是转录 由图2可知 逆转录形成双链dna进入宿主细胞的细胞核 整合到宿主细胞染色体dna上 通过宿主细胞内dna转录形成病毒rna 4 图3表示遗传信息的传递过程 称为中心法则 图中由dna生成rna是转录过程 由rna形成蛋白质是翻译过程 答案 1 蛋白质 核酸 2 寄生性 3 逆转录病毒 4 中心法则 互动探究 1 若是hiv 可发生图2中的哪些过程 提示 2 通过 过程新组装的病毒和图1病毒一样吗 不考虑基因突变 提示 一样 新组装的病毒是以图1病毒的rna控制形成的 和原病毒一样 变式训练 关于如图所示的过程 有关叙述正确的是 a 噬菌体进行 过程 需将噬菌体放在含有四种游离的脱氧核苷酸的溶液中b 正常的真核生物细胞内可发生 过程c 过程常见于rna病毒侵入细胞时d 细胞中 过程的发生都需要解旋酶的催化作用 解析 选b 噬菌体不能单独生活 必须寄生在活细胞内 故不能单独培养噬菌体 过程在正常的真核生物细胞内可发生 到目前为止 所有的生物体内还没有发现 过程 过程需要解旋酶的催化 过程不需要 一 在转录 翻译过程中相关数目计算方法 典例1 某条多肽链的相对分子质量为2778 若氨基酸的平均相对分子质量为110 如考虑终止密码子 则编码该多肽链的基因长度至少是 a 75对碱基b 78对碱基c 90对碱基d 93对碱基 解析 选d 设多肽链是由m个氨基酸构成的 多肽链的相对分子质量 110m 18 m 1 2778 则m 30 那么控制该多肽链的密码子有31个 终止密码子不编码氨基酸 则控制该多肽链合成的基因至少有93对碱基 方法归纳 在转录 翻译过程中 关于碱基数 密码子数 氨基酸数计算 主要从以下六个方面归纳 1 mrna分子中碱基数 1 2dna分子中碱基数 dna分子碱基对数 在转录时 以dna的一条链为模板 按照碱基互补配对原则 产生一条单链mrna 则转录产生的mrna分子中碱基数是dna分子中碱基数的一半 2 若不考虑终止密码子 在翻译过程中 mrna中每3个相邻碱基决定1个氨基酸 所以mrna密码子数 1 3mrna碱基数 氨基酸数 3 蛋白质中氨基酸数 肽键数 肽链数 在一条肽链中 两个氨基酸脱去一分子的水 生成一个肽键 所以 肽键数 失去的水分子数 以此类推 三个氨基酸脱去两分子的水 则n个氨基酸脱去n 1分子的水 所以每一条肽链的氨基酸数都等于肽键数 1 若有m条肽链 则总的氨基酸数 肽键数 肽链的条数m 4 dna碱基数 mrna碱基数 氨基酸数 6 3 1 由上图可知 一个氨基酸由一个密码子决定 一个密码子含三个碱基 所以氨基酸数 mrna碱基数 1 3 由于rna是一条链 而dna是两条链 所以mrna碱基数 dna碱基数 1 2 综上所述 dna碱基数 mrna碱基数 氨基酸数 6 3 1 5 计算中 最多 和 最少 的分析 翻译时 mrna上的终止密码子不决定氨基酸 因此准确地说 mrna上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些 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 在回答有关问题时 应加上 最多 或 最少 等字 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 6 mrna上碱基比例 mrna上a u的数值和比例 模板链上a t的数值和比例 易错提醒 1 解题时应看清是dna上 或基因中 的碱基对数还是个数 若忽视是碱基对数还是个数容易造成计算错误 2 实际上dna碱基数 mrna碱基数 氨基酸数不一定是6 3 1 dna 基因 mrna上有一些碱基不编码氨基酸 如mrna上的终止密码子等 实际上编码n个氨基酸 mrna上所需的碱基数大于3n 基因上碱基数目大于6n 故一般题干中求氨基酸数有 最多 求碱基数有 至少 等字样 二 在遗传信息表达中相关过程的判断方法 典例2 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 解析 1 a是单链的生物大分子 且含碱基u 由此判断a为rna x含t一定是dna 而以rna为模板指导合成dna的过程为逆转录 2 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 3 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 或多肽 丙试管中模拟的是翻译过程 答案 1 逆转录 2 mrna转录 3 蛋白质 或多肽 4 小鼠上皮细胞病毒的rna密码子rna dna mrna 蛋白质 方法归纳 中心法则体现了dna复制 转录 rna复制 逆转录 翻译过程 下面从模板 原料 产物三个方面来分析 1 从模板分析 如果模板是dna 生理过程可能是dna复制或转录 如果模板是rna 生理过程可能是rna复制或逆转录或翻译 2 从原料分析 如果原料为脱氧核苷酸 产物一定是dna 生理过程可能是dna复制或逆转录 如果原料为核糖核苷酸 产物一定是rna 生理过程可能是转录或rna复制 如果原料为氨基酸 产物一定是蛋白质 或多肽 生理过程是翻译 3 从产物分析 如果产物为dna 生理过程可能是dna复制或逆转录 如果产物为rna 生理过程可能是rna复制或转录 如果产物是蛋白质 或多肽 生理过程是翻译 易错提醒 1 rna病毒产生rna的过程 并不是都经过rna复制 逆转录病毒 一种rna病毒 产生rna的途径为 经过逆转录过程产生dna dna经过转录产生rna 2 不能误认为逆转录过程和转录过程碱基互补配对原则相同 逆转录过程碱基互补配对原则存在u a 转录过程不存在这个过程 1 从遗传信息的传递过程来看 信使rna mrna 的主要功能可表述为 a 把dna的遗传信息传递给蛋白质b 翻译dna的遗传信息c 转录dna的遗传信息d 作为合成rna的模板 解析 选a 从遗传信息的传递过程来看 mrna是连接dna和蛋白质的中介 2 如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程 下列说法正确的是 a 该过程共涉及5种核苷酸b 在不同组织细胞中该过程的产物相同c 该过程需要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 从原料看出该过程为转录过程 该过程涉及的核苷酸为4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 不同组织细胞中转录的mrna不同 该过程不需要dna聚合酶而需要rna聚合酶 3 从单尾金鱼卵细胞中提取rna注射到双尾金鱼的受精卵中 结果双尾金鱼中有一些出现了单尾性状 这是因为该单尾金鱼rna a 是单尾金鱼的遗传物质b 是能转运氨基酸的rnac 作为直接模板控制合成蛋白质体现相应性状d 是单尾金鱼核糖体的组成成分 解析 选c 单尾金鱼的遗传物质是dna trna能转运氨基酸 但不能决定生物性状 直接决定性状的是蛋白质 而mrna是合成蛋白质的模板 rrna是单尾金鱼核糖体的组成成分 4 在下面的转录简式中 共有几种核苷酸 a 4种b 5种c 6种d 8种 解析 选c 由于图中有dna和rna两部分 dna的组成单位是脱氧核苷酸 图中碱基有c a g三种 rna的组成单位是核糖核苷酸 图中的碱基有g u c三种 5 若dna分子上某一段编码多肽链的碱基排列顺序为tacgcccat 而trna所携带的氨基酸与反密码子的关系如下表 试问 合成蛋白质时 氨基酸的排列顺序为 a a b cb b f cc d e fd d b f 解题指南 1 知识储备 遗传信息的转录和翻译过程 2 解题思路 解答本题要根据基因中的遗传信息 密码子和反密码子的互补关系依次解答 即根据题干中提供的dna模板链推出mrna 密码子 然后由密码子推出反密码子 最后根据表中关系推出氨基酸序列 解析 选b 由该dna转录来的mrna的碱基序列是augcgggua 相应的trna上的碱基序列是uacgcccau 氨基酸序列为b f c 6 如图为人体内蛋白质合成的一个过程 据图分析并回答问题 1 图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的过程 该过程发生在细胞的部分 2 图中a b d分别代表 3 图中的c表示 按从左到右的顺序写出mrna区段所对应的dna链的碱基排列顺序 4 该过程不可能发生在 a 神经细胞b 肝细胞c 成熟的红细胞d 肌细胞 解析 图示是翻译过程 a是mrna b是核糖体 c是trna d是肽链 mrna是以dna的一条链为模板根据碱基互补配对原则转录而成的 mrna片段从左到右是auggcuucuuuc 所以dna一条链上的碱基顺序是taccgaagaaag 成熟的红细胞没有核糖体 因此不能合成蛋白质 答案 1 翻译细胞质 2 mrna核糖体肽链 3 trnataccgaagaaag 4 c 7 2012 安徽高考 图示为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 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 8 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 转录是指以dna的一条链为模板合成mrna的过程 所以所需的原料为核糖核苷酸 所需的酶是rna聚合酶 转录时 rna聚合酶能够识别基因编码区上游的非编码区中的rna聚合酶结合位点并与之特异性结合 激活dna的转录功能 翻译过程中核糖体首先结合到mrna上并沿着mrna向前移动 翻译出多肽链 一种氨基酸可能有几种密码子 其对生物体生存的意义在于能够减少因基因突变所引起的性状上的改变 9 2011 海南高考 关于rna的叙述 错误的是 a 少数rna具有生物催化作用b 真核细胞内mrna和trna都是在细胞质中合成的c mrna上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为密码子d 细胞中有多种trna 一种trna只能转运一种氨基酸 解析 选b 真核细胞内的mrna和trna主要是在细胞核内合成的 少数rna是酶 具有催化作用 mrna上决定一个氨基酸的三个相邻核苷酸构成的三联体称为一个密码子 trna具有特异性 一种trna只能转运一种氨基酸 易错提醒 1 不能正确认识酶的本质 误认为只有蛋白质才是酶 2 不能确定rna和trna合成的场所 误以为二者都是在细胞质内合成的 10 2010 江苏高考 铁蛋白是细胞内储存多余fe3 的蛋白 铁蛋白合成的调节与游离的fe3 铁调节蛋白 铁应答元件等有关 铁应答