2017-2018学年高中生物 第三章 遗传的分子基础 第四节 遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合

第四节遗传信息的表达——RNA和蛋白

质的合成

美国科幻电影《侏罗纪公园》中，科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙，并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”。

我们知道，生物体的性状是由蛋白质体现的，基因能够控制生物体的性状，所以，我们推测基因应该是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。基因是怎样指导蛋白质的合成的

呢？这一节我们一起来学习遗传信息的表达—RNA 和蛋白质的合成过程。

一、DNA 的功能、转录

1．DNA 的功能

(1)携带遗传信息：以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性。 (2)表达遗传信息：根据DNA 所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 2．DNA 与RNA 的比较

3．遗传信息的转录

(1)概念：是指遗传信息由DNA 传递到RNA 上的过程，转录的结果是形成RNA 。 (2)过程

第1步：DNA 双链解开，DNA 双链的碱基得以暴露。

第2步：游离的核糖核苷酸随机地与DNA 链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA 的碱基互补时，两者以氢键结合。

第3步：在RNA 聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA 分子上。

第4步：合成的RNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。

(3)三种转录产物及其功能

①mRNA：传达DNA上的遗传信息。

②tRNA：把氨基酸运送到核糖体上。

③rRNA：核糖体的重要成分。

特别提醒在真核生物中，细胞核内转录产生的RNA产物需要经过加工才能成为成熟的mRNA，转移到细胞质中用于蛋白质的合成。

如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：

1．请思考图中DNA的转录方向(用“→”或“←”表示)。

答案← 。

2．a为启动上述过程必需的有机物，其名称是什么？

答案RNA聚合酶。

3．b和c的名称分别是什么？

答案b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。

4．在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里？

答案细胞核、线粒体。

5．产物d一定是mRNA吗？

答案不一定。产物有mRNA、tRNA、rRNA。

6．若d中A占35%，U占19%，则d对应的DNA分子片段中T和C分别占多少？

分析d是以DNA的一条链为模板转录来的，若d中A＝35%，U＝19%，A＋U＝54%，则对应的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。

答案27%、23%。

知识整合转录的方向和RNA聚合酶移动的方向一致；DNA中碱基C和脱氧核糖、磷酸一起构成胞嘧啶脱氧核苷酸；RNA中则构成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中转录的主要场所是细

胞核，线粒体和叶绿体中也能进行；转录的产物有mRNA 、tRNA 、rRNA 。

1．下列关于RNA 的叙述，错误的是( ) A ．有些RNA 可催化细胞内的某些生化反应 B ．RNA 是一种遗传物质 C ．RNA 参与构成核糖体 D ．RNA 参与构成细胞膜 答案 D

解析 有些酶是RNA ，RNA 是某些病毒的遗传物质，rRNA 参与构成核糖体。 2．下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是(

)

A ．①是编码链

B ．③链加工后可成为成熟的mRNA

C ．④是游离的核糖核酸

D ．该过程中存在T 与A 的碱基配对方式 答案 C

解析 转录过程需要的原料是核糖核苷酸，而不是核糖核酸。

二、翻译

1．翻译

⎩⎪⎨⎪⎧

场所：细胞质的核糖体上

模板：mRNA

原料：20种氨基酸产物：一定氨基酸序列的蛋白质

2．遗传密码

(1)概念：mRNA 上由3个相邻核苷酸排列而成的三联体，决定一种氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子。 (2)特点

①除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的。

②除少数氨基酸只有一种遗传密码外，大多数氨基酸有两个以上的遗传密码。

(3)遗传密码有64种，其中决定氨基酸的有61种，终止密码有3种(UAA、UAG、UGA)。3．反密码子：指tRNA上可以与mRNA上的碱基互补配对的3个碱基。

4．过程

起始：mRNA与核糖体结合

↓

运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置

↓

延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA可以结合多个核糖体)

↓

终止：当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止

↓

脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质

5．特点

多肽链合成时，若干个核糖体串联在一个mRNA上同时进行工作，大大增加了翻译效率。

下图是翻译过程的示意图，请据图分析：

1．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？

答案Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。

2．Ⅲ是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？

答案起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸。终止密码子：UAA，不编码氨基酸。

3．密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，编码的氨基酸仍是丙氨酸，这一现象称做密码的简并性。这种特性对生物体的生存发展有什么意义？

答案一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性。4．遗传密码具有通用性，即地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，这说明了什么？答案这说明所有生物可能有着共同的起源。

5．图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？

答案①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。

6．最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？

答案相同；因为它们的模板是同一条mRNA。

知识整合起始密码子有AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子有UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸；密码子具有简并性，一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性；遗传密码具有通用性说明所有生物可能有着共同的起源。

3．所有生物都用一套基本相同的遗传密码，这一事实说明生物具有( )

A．统一性B．多样性

C．变异性D．特异性

答案 A

解析包括人在内的所有生物都用一套基本相同的遗传密码，说明在生物遗传这个基本过程