第4章 基因的表达(教案)

第4章基因的表达

第1节基因指导蛋白质的合成

【课标定位】

1.简述DNA分子与RNA分子的主要区别。

2.掌握遗传信息的转录和翻译过程及其异同。

【教材回归】

二、基因指导蛋白质的合成

基因指导蛋白质的合成过程包括两个阶段——“转录”和“翻译”。

特别提示：

①由于RNA没有胸腺嘧啶（T），而含有尿嘧啶（U）。因此，在以DNA的一条链为模板转录形成RNA时，需要以U代替T与A互补配对。

②mRNA在细胞核中合成以后，就通过核膜上的核孔进入细胞质中参与蛋白质的合成。

绵阳外国语学校高中生物备课组

（二）遗传信息的翻译

1.翻译的概念

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种类、数量和排列顺序的蛋白质的过程。

2.翻译的实质

翻译实质上是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。

3.翻译的场所

翻译主要是在细胞质中的核糖体上进行的，此外还有线粒体和叶绿体。

4.密码子

mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个密码子。

5.氨基酸的转运工具——转运RNA（tRNA）

tRNA的分子结构呈三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA一端的3个碱基均可与mRNA上的密码子互补配对，因而叫做反密码子。tRNA的种类很多（61种），但每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

6.翻译的过程

第1步：mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体结合起来，在结合部位形成2个tRNA的结合位点。此时，反密码子为UAC或CAC的tRNA携带着相应的氨基酸，通过与mRNA上的密码子互补配对，进入位点1。

第2步：携带着另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。

第3步：位点1处的氨基酸（甲硫氨酸或缬氨酸）通过与位点2处的氨基酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。

第4步：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体又去转运下一个相应的氨基酸，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。上述步骤2、3、4沿mRNA链不断进行，直至核糖体读取到mRNA上的终止密码，合成才告终止。

特别提示：

①在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在37℃时，细菌细胞内合成肽链的速度约为每秒连接15个氨基酸。在通常情况下，一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白质。

②肽链合成以后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离开来，经过一系列步骤被运送到各自的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。

【要点突破】

一、RNA与DNA的比较

1.DNA与RNA的判定：若含有脱氧核糖则是DNA，若含有核糖则是RNA；若含有胸腺嘧啶（T）则是DNA，若含有尿嘧啶（U）则是RNA。

2.DNA（RNA）单双链的判定：若含氮碱基A与T（U）的数量以及含氮碱基G与C的数量均相等，则可能是单链DNA（RNA），也可能是双链DNA（RNA），但最可能是双链DNA（RNA）；若含氮碱基A的数量与T（U）的数量不相等或含氮碱基C的数量与G的数量不相等或嘌呤的数量不等于嘧啶的数量，则一定是单链DNA（RNA）。

高考生物第一轮复习资料（教案） §2-4《基因的表达》

三、遗传信息、密码子、反密码子的对应关系

1.密码子 （1）密码子的种类

①起始密码子：2种（AUG 、GUG ），既是翻译的起始信号，也能编码氨基酸。 ②普遍密码子：59种，只能编码氨基酸。

③终止密码子：3种（UAA 、UGA 、UAG ），不能编码氨基酸，只是翻译的终止信号。 （2）密码子与氨基酸的对应关系

①在64种密码子中仅61种能够决定20种氨基酸；②一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定（密码的简并）；③一种密码子只能决定一种氨基酸。 （3）密码子的特性

①简并性：当密码子中一个碱基改变后，不一定改变其对应的氨基酸种类，从而减少了变异发生的频率；当某种氨基酸的使用频率较高时，可能会有几种不同的密码子同时编码同一种氨基酸，从而保证了翻译的速率。

②通用性：所有生物共用一套密码子，这说明各种生物之间有着或远或近的亲缘关系。 2.反密码子 （1）反密码子的种类

转运RNA 一端的三个碱基（反密码子）共有61种。 （2）与氨基酸的对应关系

①一种tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，因为每种tRNA 一端的反密码子都只能专一地与mRNA 上特定的3个相邻的碱基（密码子）互补配对；②一种氨基酸可由一种或几种tRNA 来转运，因为有的氨基酸有一种或几种密码子。

G A A T T C

C T T A A G

αβ DNA

G A A U U C

mRNA （密码子） tRNA （反密码子）

以β链为模板 赖氨酸

绵阳外国语学校 高中生物备课组

（3）反密码子的特点

反密码子的三个碱基与相应的DNA 分子模板链上对应的碱基基本相同，只是DNA 分子模板链中的“T ”对应tRNA 中的“U ”。

特别提示：

①tRNA 含有的碱基数：每一个tRNA 都含有若干个碱基。

②密码子、反密码子和遗传信息的存在位置：密码子存在于mRNA 分子中，反密码子存在于tRNA 分子的一端，遗传信息存在于基因中。

四、有关基因表达过程的计算

1.DNA （基因）与mRNA 之间的碱基数量关系 （1）图示

（2）等量关系

①α链碱基数=β链碱基数=γ链碱基数=DNA （基因）分子碱基数×1/2。 ②A α+T α=T β+A β=A γ+U γ；G α+C α=C β+G β=G γ+G γ。 2.碱基与氨基酸之间的数量关系

（1）转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链不能转录。因此，转录形成的mRNA 碱基数是基因碱基数的1/2。

（2）在翻译过程中，mRNA 每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数是mRNA 碱基数的1/3。

总之，在转录和翻译过程中，DNA 碱基数：mRNA 碱基数：蛋白质中氨基酸数：参与转运的tRNA 数可以有条件地看作为6：3：1：1。实际上，mRNA 的碱基数比相应蛋白质中氨基酸数的3倍要多；DNA 碱基数比相应蛋白质中氨基酸数的6倍要多。

〖达标自测〗

1. 已知病毒的核酸有双链DNA 、单链DNA 、双链RNA 和单链RNA 四种。某科研人员发

现了一种新病毒，若要确定其核酸属于上述哪一类型，你认为应该分析其 （ A ）

A .碱基类型和碱基比率

B .碱基类型和核糖类型

C .氨基酸组成和碱基类型

D .氨基酸组成和核糖类型

2. 假若需要在实验室模拟生物体内RNA 的转录过程，则必需的条件是

（ D ）

①相关的酶 ②游离的4种核糖核苷酸 ③ATP ④DNA 分子 ⑤信使RNA ⑥转运

RNA ⑦适宜的温度 ⑧适宜的酸碱度 A .①②④⑤⑦

B .②③④⑤⑥

C .①③⑥⑦⑧

D .①②③④⑦⑧ 3. 已知某mRNA 分子共含有30个碱基，其中A 和G 共12个，则转录形成该mRNA 分子

的DNA 分子中C 和T 共有

（ D ）

A .12个

B .24个

C .18个

D .30个

以β链为模板转录

T

C G A A

G C T

A

G

C

U DNA （基因）

γ链

α链

β链 转录

翻译

DNA （基因）

mRNA

蛋白质

核糖核苷酸

遗传信息

密码子

氨基酸的排列顺序

6n 个碱基

3n 个碱基

n 个氨基酸