概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，闡明中心法則的具體內(nèi)容。（生命觀念）
由中心法則的提出到完善，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的；基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實，認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。（科學(xué)探究）
計算DNA堿基數(shù)目、RNA堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的對應(yīng)關(guān)系。（科學(xué)思維）
溫故知新：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程（視頻）
在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA過程。
模板：DNA的一條鏈原料：4種核糖核苷酸能量：由細(xì)胞呼吸提供酶：RNA聚合酶等場所：真核：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體 原核：細(xì)胞質(zhì)中
溫故知新：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程
個體生長發(fā)育的整個過程
A－U、T－A、G－C、C－G
RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備
問題1:轉(zhuǎn)錄得到的mRNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)，那么，mRNA上的遺傳信息如何傳遞到蛋白質(zhì)上呢？
合作探究一：請同學(xué)們自主閱讀教材P66-68，小組合作思考討論完成問題。
1. mRNA的4種堿基如何對應(yīng)蛋白質(zhì)的21種氨基酸？2.根據(jù)遺傳密碼的閱讀方式，圖中mRNA上共有幾個密碼子？分為幾類？有何特性？3.mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？4. 游離氨基酸是怎樣被運送到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上？5.什么是翻譯？場所？模板？原料？條件？6.請簡述翻譯的過程？7.翻譯合成的肽鏈的氨基酸序列是怎樣的？
堿基4種：A、U、C、G
組成蛋白質(zhì)氨基酸：21種
問題2:4種堿基如何決定21種氨基酸?
mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基
密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3',相鄰的密碼子無間隔、不重疊
后來科學(xué)家又通過一步步的推測和實驗，證明了確實是mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，最終破解了64個遺傳密碼子。
21種氨基酸的密碼子表
一般情況下3個終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不決定氨基酸，特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸。一般情況下，決定氨基酸的密碼子61種。特殊情況下62種。
一種密碼子只決定一種氨基酸
一種氨基酸可由一種或多種密碼子決定，可以減少有害突變。簡并性使得那些由于基因突變造成的使密碼子中堿基被改變，仍然能編碼原來氨基酸的可能性大為提高。
地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子。
問題3: 根據(jù)密碼子的通用性這一事實，你能想到什么？
說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。
1．密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指 （ ） A．基因上3個相鄰的堿基 B．DNA上3個相鄰的堿基 C．tRNA上3個相鄰的堿基 D．mRNA上3個相鄰的堿基
2.“密碼子”是指( ) A.核酸上特定排列順序的堿基 B. DNA特定排列順序的堿基 C.mRNA上決定1個氨基酸的三個相鄰的堿基 D.tRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基
問題4: mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，合成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”，那么游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？
問題5: mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，合成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”，那么游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何運到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？
2.運輸氨基酸的工具 ——tRNA
比mRNA小，RNA單鏈經(jīng)過折疊形成4環(huán)4臂，環(huán)的部分沒有堿基互補(bǔ)配對，臂的部分由于堿基互補(bǔ)配對形成氫鍵。
RNA鏈經(jīng)過折疊，形成三葉草形
①識別氨基酸 ②轉(zhuǎn)運氨基酸
①一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸②一種氨基酸可以由多種tRNA轉(zhuǎn)運
問題4: 氨基酸與tRNA是否是一一對應(yīng)的關(guān)系呢？
位于tRNA上，其實質(zhì)是與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的3個相鄰的堿基，有61或62種。
第1步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對進(jìn)入P位點。
第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進(jìn)入A位點。
第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到占據(jù)A位點的tRNA上。
第4步：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子，合成肽鏈。
直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。
肽鏈釋放后，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。
3.如圖表示真核細(xì)胞中某基因表達(dá)過程的一部分，下列分析正確的是( )
A．圖示mRNA中起始密碼子位于RNA鏈上的左側(cè)B．mRNA上決定甘氨酸的密碼子都是GGUC．圖中堿基的配對方式有A－U、C－G、A－TD．圖示過程的正常進(jìn)行需要ATP和RNA聚合酶
4.下圖為基因表達(dá)過程的示意圖，下列敘述正確的是( )。
5.下列關(guān)于DNA和RNA的敘述，錯誤的是（ ） A.一個DNA可轉(zhuǎn)錄出多種mRNA B.同一個體的不同細(xì)胞中可合成出相同的mRNA C.一個tRNA中只含有一個反密碼子 D.RNA病毒的遺傳信息傳遞途徑都相同
如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？
意義是什么？翻譯的方向如何？
合作探究二：請同學(xué)們自主閱讀教材P69，小組合作思考討論完成問題。
翻譯能夠精確進(jìn)行的原因是什么？翻譯合成的肽鏈就具有相應(yīng)的生物學(xué)功能嗎？
多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？
問題6: 如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？
一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進(jìn)行多條肽鏈的合成。
問題7: 多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？
相同，因為其模板相同。
問題8: 翻譯能夠精確進(jìn)行的原因是什么？
①mRNA為翻譯提供了精確的模板；②通過mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子的堿基互補(bǔ)配對，保證了翻譯能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行。
問題9: 翻譯合成的肽鏈就具有相應(yīng)的生物學(xué)功能嗎？
問題10: 意義是什么？
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)
問題11: 翻譯的方向？
由肽鏈_____→肽鏈_____的方向進(jìn)行
6.下圖為真核細(xì)胞中多聚核糖體合成蛋白質(zhì)的示意圖，下列說法不正確的是（ ） A.核糖體相對于①的移動方向是右→左 B.最終合成的肽鏈②③④⑤的結(jié)構(gòu)相同 C.合成①的場所主要在細(xì)胞核，合成②的場所在細(xì)胞質(zhì) D.①上相繼結(jié)合多個核糖體導(dǎo)致合成一條多肽鏈的時間變短
A—C—U—G—G—A—U—C —U
UGA CCU AGA
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
ACU GGA UCU
A—C—T—G—G—A—T—C —TT—G—A—C—C—T—A—G—A
肽鍵 肽鍵
三、基因控制蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計算
問題12: 基因控制蛋白質(zhì)合成的過程中，DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？
DNA的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6n:3n:n=6:3:1
說明：因為DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA;轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應(yīng)氨基酸，所以實際上基因（DNA）上所含有的堿基數(shù)要大于6n,或氨基酸數(shù)目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。
7. 某基因中含有1200個堿基，則由它控制合成的一條肽鏈的最多含有肽鍵的個數(shù)是 ( 　 ) A．198個 B．199個 C．200個 D．201個
8.一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該多肽的模板信使RNA和用來轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子分別至少要有堿基多少個？（ ） A．3000個和3000個? B．1000個和2000個? C．3000個和6000個? D．2000個和4000個
四、真核細(xì)胞中復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較
9．研究發(fā)現(xiàn)，去除大鼠肝癌細(xì)胞系培養(yǎng)液的氨基酸后，大量tRNA由細(xì)胞質(zhì)逆行運回細(xì)胞核，重新供給氨基酸后，細(xì)胞核中的tRNA重新進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。下列分析合理的是（ ） A．tRNA從細(xì)胞質(zhì)逆行運回細(xì)胞核會穿過4層磷脂分子 B．tRNA在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)間穿梭會直接影響轉(zhuǎn)錄過程 C．tRNA逆行運回細(xì)胞核能降低細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成速率 D．細(xì)胞內(nèi)tRNA與其搬運的氨基酸的種類是一一對應(yīng)的
10．下列關(guān)于真核生物中遺傳信息的傳遞和表達(dá)的敘述，正確的是（ ） A．解旋酶和DNA聚合酶不屬于基因表達(dá)產(chǎn)物 B．RNA是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中以DNA為模板合成的 C．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯均需RNA聚合酶的參與 D．一個mRNA上可以結(jié)合多個核糖體同時進(jìn)行翻譯
11．2022年2月10日，我國科學(xué)家建立蛋白質(zhì)設(shè)計新方法的相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》?；蛑笇?dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，下列敘述正確的是（ ）A．多個核糖體可結(jié)合在一個mRNA分子上共同合成一條多肽鏈B．?dāng)y帶氨基酸的tRNA都與核糖體的同一個tRNA結(jié)合位點結(jié)合C．染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子D．所有生物基因表達(dá)過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼
12．許多抗腫瘤藥物是通過干擾腫瘤細(xì)胞DNA功能或代謝過程而發(fā)揮療效的，如丹參酮能抑制DNA聚合酶活性、羥基脲能阻止脫氧核糖核苷酸的合成、放線菌素D能抑制DNA的模板功能等。據(jù)此信息分析，下列敘述錯誤的是（ ）A．丹參酮處理后，腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸B．羥基脲處理后，腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都出現(xiàn)原料匱乏C．放線菌素D處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都受到抑制D．將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可減弱它們對正常細(xì)胞的不利影響
13．如圖為真核細(xì)胞中發(fā)生的某些生理和生化反應(yīng)過程，圖中a為核糖體，由r-蛋白和rRNA組成。下列相關(guān)敘述錯誤的是（　?。?br/> A．過程①為翻譯，形成的r-蛋白可通過核孔進(jìn)入細(xì)胞核B．過程②為轉(zhuǎn)錄，形成的rRNA參與核糖體的構(gòu)成C．核糖體的大、小亞基在細(xì)胞質(zhì)中形成并參與翻譯過程D．過量的r-蛋白可與b結(jié)合，使r-蛋白的合成減少
14．圖1和圖2表示某些生物體內(nèi)的物質(zhì)合成過程示意圖，下列對此分析正確的是（ ）
A．圖中甲和丙表示RNA，乙和丁表示核糖體B．圖1中乙的移動方向為從右向左C．圖1合成的多肽鏈的氨基酸排列順序各不相同D．圖1和圖2所示過程使得少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)
15．DNA可以控制蛋白質(zhì)的合成，其過程包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯，圖是起始甲硫氨酸和相鄰的另一種氨基酸形成肽鍵的示意圖，下列敘述正確的是（ ）
A．DNA轉(zhuǎn)錄出的RNA均可編碼多肽B．甲硫氨酸處于圖中②的位置C．圖中tRNA分子由兩條鏈組成，分子中含有一定數(shù)量的氫鍵D．核糖體沿著mRNA移動以便合成肽鏈，移動的方向是從左到右
16．核糖體由大亞基和小亞基組成，下圖為真核細(xì)胞核糖體大亞基和小亞基的合成、裝配及運輸示意圖。下列分析不正確的是（ ）
A．核仁能合成rRNA，核糖體亞基在核仁內(nèi)裝配后經(jīng)核孔運出B．核糖體經(jīng)蛋白酶處理后仍能催化肽鍵形成，說明起催化作用是rRNAC．若rDNA發(fā)生堿基對的替換，可能會導(dǎo)致核糖體結(jié)構(gòu)和功能異常D．rDNA不具有遺傳效應(yīng)，因為rDNA沒有指導(dǎo)合成出特定的蛋白質(zhì)
17．大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)調(diào)控核糖體形成的兩種狀態(tài)如圖所示，其中a～d代表過程，狀態(tài)一表示細(xì)胞中缺乏足夠的rRNA分子。下列敘述錯誤的是（ ）
A．大腸桿菌細(xì)胞中，基因表達(dá)的產(chǎn)物包括RNA和蛋白質(zhì)B．過程a、c中都有T與A堿基互補(bǔ)配對方式，且伴隨氫鍵的形成和斷裂C．過程b中核糖體沿mRNA的5′→3′方向移動至終止子，隨即脫落進(jìn)入下一循環(huán)D．rRNA和mRNA爭奪與r蛋白結(jié)合，且狀態(tài)二時rRNA的結(jié)合力強(qiáng)于mRNA
18．下圖表示人體基因Y的表達(dá)，①?④表示過程。下列敘述錯誤的是（ ）
A．進(jìn)行過程①時，需要RNA聚合酶B．過程④在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進(jìn)行，需要ATP參與C．過程①與過程③發(fā)生的場所分別是細(xì)胞核與核糖體D．含有基因Y的細(xì)胞不一定進(jìn)行①?④過程

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第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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