从基因到蛋白质精品学案

基因控制蛋白质的合成

考点聚焦（1）遗传信息的转录和翻译（B级）（2）基因和遗传信息的关系（B级）

学讲过程

活动一 从基因到蛋白质

【自主先学】

先学指导

学生阅读教材77~81页，说出基因控制蛋白质合成中转录和翻译具体过程。

概念梳理

1．遗传信息的转录

（1）转录的概念：在

中，以

为模板合成mRNA的过程。

（2）转录的过程：

①解旋：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。

②配对：细胞中游离的

与DNA链上的碱基互补时，两者以

结合。

③连接：在

作用下，游离的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上。

④脱离：合成的

从DNA链上释放，

DNA

恢复。

（3）转录的结果

①mRNA→将遗传信息从

传递到细胞质中。

②tRNA→

，识别密码子。

③rRNA→

的组成成分。

2．遗传信息的翻译

（1）翻译的概念：游离在

中的各种氨基酸，以

为模板合成具有一定

顺序的蛋白质的过程。

（2）密码子：

①位置：在

上。

②实质：决定一个氨基酸的三个相邻

。

③种类：

种，其中终止密码子

种，起始密码子

种，能决定氨基酸的密码子有

种。

（3）tRNA ①结构：三叶草形，一端是携带

的部位，另一端有3个碱基可以与mRNA上的密码子

，叫

。

②tRNA与氨基酸的关系：一个tRNA一次只能转运

个氨基酸，一种tRNA只能识别并转运

种氨基酸，一种氨基酸可以由

种tRNA来转运。

（4）过程

①mRNA进入细胞质与

结合。

②携带氨基酸的tRNA与mRNA的碱基

，将氨基酸置于特定位置。

③2个氨基酸脱水缩合形成肽键的结构简式为

，多个氨基酸连接成肽链。

④

沿着mRNA移动，读取下一个密码子，直至读取到

，肽链合成终止。

⑤肽链合成后，从核糖体上脱离，经过一系列“加工”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的

。

【合作探究】复制、转录和翻译的区别

复制

转录

翻译

时间

场所

模板

原料

其他

细胞分裂的

期

主要在

。

4种

核苷酸

个体生长发育的整个过程（细胞分裂和分化过程）

主要在

。

4种

核苷酸

1 细胞质的

。

。

20种氨基酸

DNA的

条链。

DNA的一条链。

条件

产物

特点

酶和ATP 2个双链DNA

、

。

A—T，T—A，

G—C，C—G

遗传信息

酶和ATP 一个单链RNA 边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构。

，T—A，

G—C，C—G 酶、ATP和

。

。

翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸。

A—

，

—A，

C—G，G—C 碱基

配对

意义

遗传信息，使生物表现出各种性状

【精讲点拨】

1．密码子相关知识

（1）遗传信息、密码子和反密码子比较

（2）氨基酸与密码子、反密码子的对应关系

一种氨基酸可以由1种或多种

密码子决定，一种密码子只能决定1种

氨基酸；

一种氨基酸可以由1种或多种 tRNA转运，一种tRNA只能转运1种

氨基酸。

2．真核细胞和原核细胞的基因控制蛋白质合成图示比较

图1 图2 真核细胞：细胞核内完成转录后，mRNA穿过核孔，在细胞质中进行翻译。

原核细胞：拟核中转录，mRNA刚开始合成就会与核糖体结合进行蛋白质翻译过程，即边转录边翻译。

【检测反馈】

指导学生完成“巩固练习”1、7。

活动二 基因对性状的控制

【自主先学】

先学指导

学生阅读教材82页，说出基因对生物性状控制的途径。

概念梳理

1．中心法则内容

2．基因对性状的控制途径

（1）间接途径：基因通过控制

的合成来控制

过程，从而控制性状。

实例：白化病是由于控制

的基因异常而引起的。

（2）直接途径：基因通过控制

来直接控制性状。

实例：囊性纤维病是由于编码

的基因缺失3个碱基引起的。

3．基因与性状的关系

（1）生物体的一种性状，有时为

个基因决定，有时受

个基因影响。

（2）某个基因会决定生物

种性状，也会影响

种性状。

【合作探究】

基因控制蛋白质合成过程中的数量关系

（1）氨基酸与碱基的数量关系

2

DNA（基因）中的碱基个数：

mRNA中的碱基个数：氨基酸的个数

＝

。

（2）蛋白质合成中的“最多”和“最少”

因为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)，所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于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。在回答有关问题时，也应加上“最多”或“至少”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

个氨基酸。

（3）基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算

若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，则合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝

；若改为n个碱基对，则合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝

。

【精讲点拨】

用图解表示不同生物遗传信息的传递过程

①大肠杆菌

②禽流感病毒（含RNA复制酶）

③

HIV（含逆转录酶）

【检测反馈】

指导学生完成“巩固练习”9、10。

巩固练习

1．大肠杆菌某生命活动中具有如图所示的碱基配对行为，则下列说法中正确的有

①

表示DNA复制过程

②

图中共有5种碱基、8种核苷酸

③

表示DNA转录过程

④

图示过程需要RNA聚合酶

⑤

图中的A均代表同一种核苷酸

⑥

若X链中的碱基改变，则密码子一定改变

⑦

若Y链中的碱基改变，则氨基酸一定改变

A．③④⑤⑦

B．②③④⑥

C．②③④⑦

D．①③⑤⑥

2．已知AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：A－U－U－C－G－A－U－G－A－C……（40个碱基）……C－U－C－U－A－G－A－U－C－U，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸数最多为

A．20个

B．15个

C．16个

D．18个

3．某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是

A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开

B．DNA—RNA杂交区域中A应与T配对

C．mRNA翻译只能得到一条肽链

D．该过程发生在真核细胞中

4．右图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是

A．图中结构含有核糖体RNA B．甲硫氨酸处于图中a的位置

C．密码子位于tRNA的环状结构上

D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类

5．在其他条件具备情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是

A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶

B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷

C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制性内切酶

3

D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸

6．下图表示真核细胞中遗传信息的传递和表达过程，下列相关叙述正确的是

A．①②过程中碱基配对情况相同

B．③过程中最终合成的物质相同

C．催化①②过程中所需的酶相同

D．②③过程中的原料分别是脱氧核苷酸、氨基酸

7．如图是蛋白质合成的示意图，a、b、c表示相应物质，①和②表示相应过程，下列叙述错误的是

．．A．b从细胞核转移到核糖体上需通过核孔

B．要完成②过程，核糖体必须沿着b运行

C．一种c物质可以转运多种氨基酸

D．①过程必须有RNA聚合酶的催化

8．依据下图中心法则，下列相关叙述正确的是

A．基因突变只可能发生在①过程中

B．②③过程在蓝藻中无法同时完成

C．④⑤过程不可能在真核细胞中完成

D．①～⑤过程均遵循碱基互补配对原则

9．下图为生物体内遗传信息的传递过程，有关叙述错误的是

．．

A．甲可表示垂体细胞中生长激素合成过程中的遗传信息的传递方向

B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息的传递方向

C．甲可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息的传递方向

D．丙可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息的传递方向

10．下列关于遗传信息的说法错误的是

．．A．基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息

B．遗传信息的传递主要是通过染色体上的基因传递的

C．生物体内的遗传信息主要储存在DNA分子上

D．遗传信息即生物体所表现出来的遗传性状

11．下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中错误的是

．．A．生物体的性状完全由基因控制

B．蛋白质的功能可以体现生物性状

C．蛋白质的结构可直接影响生物性状

D．基因与性状不都是简单的线性关系

12．下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：

（1）甲图表示的过程是

，乙图表示的过程是

。

（2）乙过程的模板是[

]________中的________链，进行的场所是

，所需要的原料是

。

（3）甲过程的场所是[

]

，需要的模板是[

]

，运载氨基酸的工具是[

]_____________，以③中已知序列为模板翻译后的产物是________肽，翻译过程中需要________个tRNA来运载。

（4）DNA分子复制需要

酶，转录需要

酶。

4