1、第19課時基因指導蛋白質的合成()目標導讀1.閱讀教材P64相關內容，推測堿基和氨基酸之間的對應關系。2.閱讀教材P65表41，進一步理解堿基與氨基酸之間的對應關系，分析密碼子的特點。3.結合圖46及教材相關內容，理解轉錄過程，歸納轉錄的條件。4.結合教材P67相關內容，分析翻譯的特點及過程。重難點擊1.密碼子的概念。2.遺傳信息翻譯的過程和特點。1遺傳信息的轉錄(1)場所：主要是細胞核。真核生物轉錄的場所還有葉綠體和線粒體。(2)模板：DNA轉錄的模板與DNA復制不同，是DNA的一條鏈，而且是DNA的某一片段(基因)，不是整條鏈。(3)條件：RNA聚合酶、提供能量的ATP，而酶的活性的發揮需

2、要適宜的溫度和pH等外界條件。(4)原料：核糖核苷酸。(5)過程：解旋：DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露。配對：游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞，當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結合。連接：在RNA聚合酶的作用下，依次連接，形成一個RNA分子。脫離：合成的RNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙鏈恢復。(6)配對：AU、GC、TA、CG。(7)結果：形成三種RNA，其中mRNA攜帶遺傳信息。2多肽鏈是在核糖體上合成的，一條或者幾條多肽鏈盤曲折疊形成具有一定空間結構的蛋白質。3蛋白質多樣性的原因有：構成蛋白質的氨基酸的種類、數目、排列順序不同，多肽鏈的空間結構不同。

3、4蛋白質中：肽鍵數脫水數氨基酸數目肽鏈數。課堂導入上一節咱們學習了基因的轉錄過程，DNA在細胞核中以DNA的一條鏈為模板，利用RNA聚合酶，將游離的核糖核苷酸合成RNA。經過轉錄過程DNA中攜帶的遺傳信息被傳遞到RNA中，RNA進入細胞質，將以怎樣的方式將其攜帶的遺傳信息翻譯為蛋白質呢？這一節我們來學習基因的翻譯過程。探究點一堿基和氨基酸的對應關系閱讀教材，討論翻譯的概念以及堿基和氨基酸的對應關系。1翻譯的概念游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質，這一過程稱為翻譯。2堿基和氨基酸的對應關系(1)DNA和RNA都只含有4種堿基，組成生物體的蛋白質的氨基酸有2

4、0種，mRNA上的4種堿基怎樣決定蛋白質中的20種氨基酸呢？請分析：若1個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定4(41)種氨基酸；若2個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定16(42)種氨基酸；若3個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基能決定64(43)種氨基酸；因此，mRNA上決定一個氨基酸的堿基至少是3個。(2)密碼子(見課本P65密碼子表)概念：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基稱為一個密碼子，密碼子共有64種。種類：起始密碼子：AUG、GUG，分別編碼甲硫氨酸和纈氨酸。終止密碼子：UAA、UAG、UGA，它們不編碼氨基酸。普通密碼子：59種。對應關系：a決定20種氨基酸的密碼子共有

5、61種。b1種密碼子只能決定1種氨基酸(終止密碼子除外)。密碼子CGU只編碼精氨酸。c1種氨基酸可由1種或多種密碼子決定。編碼精氨酸的密碼子有CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG。特點：a.通用性：研究表明，地球上幾乎所有的生物都共用這一套遺傳密碼，這說明所有生物可能有著共同的起源。b簡并性：密碼子GCU編碼丙氨酸，如果由于某種原因使mRNA中該密碼子的第三個堿基由U變為了C，那么編碼的氨基酸是丙氨酸，這一現象稱做密碼的簡并。這種特性對生物體的生存發展的意義是：當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并，可能并不會改變其對應的氨基酸，不會影響生物體的性狀。密碼子的已知一段mRNA的堿

6、基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，請寫出對應的氨基酸序列：甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸半胱氨酸脯氨酸絲氨酸賴氨酸脯氨酸。(3)tRNA結構：三葉草形結構，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基能和mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子。種類：共有61種。反密碼子與決定61種氨基酸的密碼子對應。功能：攜帶氨基酸進入核糖體。1種tRNA能攜帶1種氨基酸，1種氨基酸可由1種或多種tRNA攜帶。歸納提煉遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子的區分活學活用1下列對mRNA的描述，不正確的是()AmRNA可作為合成蛋白質的直接模板BmRNA上的每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸CmRNA上有

7、四種核糖核苷酸，編碼20種氨基酸的密碼子有61種DmRNA只有與核糖體結合后才能發揮作用問題導析(1)在細胞核中經轉錄產生的mRNA，經加工后由核孔進入細胞質，與核糖體結合可翻譯產生蛋白質。(2)除終止密碼外，mRNA上每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸。(3)密碼子共有64種，決定氨基酸的密碼子只有61種。(4)蛋白質合成的場所為核糖體。答案B解析mRNA是合成蛋白質的直接模板，但只有與核糖體結合后才能發揮作用，mRNA上的密碼子有64種，其中有3個終止密碼子不決定氨基酸，61種密碼子決定20種氨基酸。探究點二遺傳信息的翻譯過程如圖是遺傳信息翻譯的過程，逆時針觀察該圖，完成下列探究內容。1翻譯概

8、述(1)條件(2)場所B核糖體。(3)產物C具有一定氨基酸順序的肽鏈。2翻譯的過程(1)起始階段：利用ATP供能，攜帶甲硫氨酸的tRNA識別位于核糖體位點1上的mRNA上的起始密碼子AUG，mRNA、tRNA與核糖體三者相結合，翻譯開始。(2)延伸階段進位：攜帶著特定氨基酸的tRNA按堿基互補配對原則識別并進入位點2。轉肽：兩個氨基酸通過脫水縮合形成肽鍵而轉移到占據位點2的tRNA上。移位：核糖體讀取下一個密碼子，原占據位點1的tRNA離開，占據位點2的tRNA進入位點1，新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續肽鏈的合成。重復：以后依次重復這三個步驟，直到讀取到mRNA上的終止密碼。小貼士(

9、1)翻譯可以快速進行的原因一個mRNA可同時結合多個核糖體。這樣少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。(2)原核生物由于沒有核膜，核糖體可以靠近核DNA分子，因此原核生物具有邊轉錄邊翻譯的特點，如圖：歸納提煉轉錄與翻譯的不同點比較轉錄翻譯場所細胞核細胞質原料核糖核苷酸氨基酸堿基配對原則DNA mRNAAUTACGGCmRNA tRNAAUUACGGC信息傳遞DNAmRNAmRNA蛋白質時間生物生長發育的過程中產物mRNA有一定氨基酸排列順序的蛋白質活學活用2判斷下列關于翻譯過程的描述的正誤。(1)終止密碼子沒有和其對應的tRNA，不能編碼氨基酸()(2)真核生物翻譯的場所主要在細胞核(

10、)(3)三種RNA都與翻譯過程有關()(4)翻譯的過程有水生成()(5)翻譯需要的20種氨基酸都可以在人體內合成()問題導析(1)終止密碼沒有對應的反密碼子，沒有對應的tRNA，不編碼氨基酸。(2)生物翻譯的場所都是核糖體，細胞核是真核生物轉錄的主要場所。(3)在翻譯過程中mRNA作為模板，tRNA攜帶氨基酸，作為場所的核糖體由rRNA和蛋白質組成。(4)翻譯過程中氨基酸脫水縮合產生水。(5)組成生物體的20種氨基酸中，有12種人體能夠合成的稱為非必需氨基酸，有8種(嬰兒為9種)為人體必須從食物中獲取的，人體不能合成的稱為必需氨基酸。答案(1)(2)×(3)(4)(5)×解

11、析(2)翻譯的場所是核糖體。(5)人體內能合成的氨基酸只有非必需氨基酸。探究點三基因表達中相關數量的計算氨基酸是構成蛋白質的基本單位，有關氨基酸縮合的計算在前面已講過。在本節知識中，蛋白質的合成受基因控制，那么基因、mRNA以及蛋白質中氨基酸之間有什么關系呢？結合下圖分析。1轉錄時，組成基因的兩條鏈中只有一條鏈能轉錄，另一條鏈則不能轉錄?；驗殡p鏈結構而RNA為單鏈結構，因此轉錄形成的mRNA分子中堿基數目是基因中堿基數目的1/2。2mRNA中堿基數與氨基酸的關系：翻譯過程中，mRNA中每3個相鄰的堿基決定一個氨基酸，每個氨基酸需要一個tRNA轉運，所以經翻譯合成的蛋白質分子中的氨基酸數目是m

12、RNA堿基數目的1/3。3綜上可知：基因中堿基數目mRNA堿基數目tRNA數目蛋白質中氨基酸數目6311。圖解如下：歸納提煉基因表達過程中相關數量的計算比較數目(個)DNA中的堿基數(脫氧核苷酸數)6nRNA中的堿基數(核糖核苷酸數)3n蛋白質中的氨基酸數n參與轉運氨基酸的tRNA數n蛋白質中的肽鏈數m蛋白質中的肽鍵數(脫水數)nm活學活用3一種動物體內的某種酶是由2條多肽鏈構成的，含有150個肽鍵，則控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數至少是()A912個 B456個C450個 D906個問題導析(1)該酶由2條肽鏈，150個肽鍵組成，所以組成該酶的氨基酸數為152個。(2)DNARNA：氨

13、基酸631，因此基因中核苷酸數最少為912個。答案A解析首先根據縮合的概念及肽鏈條數計算出酶具有的氨基酸數等于1502152 (個)，再根據其中的關系求出控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數至少是152×6912 (個)。1如圖所示為真核細胞蛋白質合成過程中必需的兩種物質(甲、乙)，下列有關敘述正確的是()A遺傳信息位于甲上B乙由三個堿基組成C甲的合成需要RNA聚合酶的參與D乙可以轉運多種氨基酸答案C解析由圖可知，甲為mRNA，遺傳信息位于DNA上，A項錯誤；乙為tRNA，tRNA是由一條單鏈的RNA通過折疊形成的，由多個堿基組成，B項錯誤；mRNA是在RNA聚合酶催化作用下，由DN

14、A分子的一條鏈為模板轉錄形成的，C項正確；一種tRNA只能轉運一種氨基酸，D項錯誤。2由表可推知決定絲氨酸密碼子的是()DNAGCG信使RNA轉運RNAU氨基酸絲氨酸A.TCG BUCGCUGC DAGC答案D解析轉運RNA上具有反密碼子，與信使RNA上的密碼子可以堿基互補配對，由轉運RNA的第一個堿基可知，絲氨酸的密碼子第一個堿基應是A，所以選D。3DNA通過復制傳遞遺傳信息，通過轉錄和翻譯表達遺傳信息，下列關于復制、轉錄和翻譯的說法正確的是()A三個過程所需酶的種類相同B三個過程發生的場所都是細胞質C三個過程都要通過堿基互補配對來完成D復制和轉錄的模板相同，與翻譯的模板不同答案C解析復制需

15、要解旋酶和DNA聚合酶，而轉錄需要解旋酶和RNA聚合酶。復制和轉錄的主要場所是細胞核，而翻譯在核糖體上進行，復制時以DNA的兩條鏈為模板，而轉錄只以DNA的一條鏈為模板，翻譯的模板為mRNA。4下圖為人體蛋白質合成的一個過程，請據圖分析并回答下列問題。(1)圖中所示屬于基因控制蛋白質合成過程中的_步驟，該步驟發生在細胞的_部分。(2)圖中是_。按從左到右的次序寫出_內mRNA區段所對應的DNA模板鏈上堿基的排列順序_。答案(1)翻譯細胞質(或核糖體)(2)tRNA(轉運RNA)核糖體TTCGAA解析圖示為翻譯過程，以mRNA為模板，以tRNA為運載工具，按照堿基互補配對原則，形成具有一定氨基酸

16、排列順序的多肽。基礎過關知識點一堿基和氨基酸的對應關系1DNA分子模板鏈上的堿基序列攜帶的遺傳信息最終翻譯的氨基酸的相應密碼子如下表，則tRNA(UGC)所攜帶的氨基酸是()GCACGUUGCACG丙氨酸精氨酸半胱氨酸蘇氨酸A.賴氨酸 B丙氨酸C半胱氨酸 D蘇氨酸答案D解析轉運RNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子之間遵循堿基互補配對原則，即tRNA(UGC)所攜帶的氨基酸的密碼子是ACG(蘇氨酸)。2基因、遺傳信息和密碼子分別是指()信使RNA上核苷酸的排列順序基因中脫氧核苷酸的排列順序DNA上決定氨基酸的三個相鄰的堿基信使RNA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基轉運RNA上一端的3個堿基有遺傳效

17、應的DNA片段A BC D答案B3正常情況下，出現肽鏈合成終止，是因為()A一個與mRNA鏈終止密碼相對應的tRNA不能攜帶氨基酸B細胞內不具有與mRNA鏈終止密碼相對應的反密碼子CmRNA在mRNA鏈終止密碼處停止合成DtRNA上出現終止密碼答案B解析終止密碼子不對應反密碼子。tRNA上沒有終止密碼子，終止密碼子在mRNA上。知識點二遺傳信息的翻譯過程4如圖代表人體胰島細胞中發生的某一過程(AA代表氨基酸)，下列敘述正確的是()A直接給該過程提供遺傳信息的是DNAB該過程合成的產物一定是酶或激素C有多少個密碼子，就有多少個反密碼子與之對應D該過程有水產生答案D解析翻譯的直接模板是mRNA而不

18、是DNA；翻譯的產物是多肽，經過加工后形成蛋白質，而蛋白質不全是酶與激素；終止密碼子不與氨基酸對應，所以沒有與終止密碼子對應的反密碼子；氨基酸脫水縮合形成多肽時，此過程有水的生成。5一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數及合成這段多肽最多需要的tRNA個數，依次為()A33,11 B36,12C12,36 D11,36答案B解析由題干知此多肽有11個肽鍵，可推知此多肽應由12個氨基酸脫水縮合而成，對應mRNA上的堿基數目至少應為12×336 (個)，對應DNA上的堿基數目至少為12×672 (個)，而12個氨基酸最多

19、需要12個tRNA來轉運。6如圖表示a、b、c三個核糖體相繼結合到一個mRNA分子上，并沿著mRNA移動合成肽鏈的過程。下列敘述錯誤的是()A最早與mRNA結合的核糖體是aB核糖體沿箭頭方向移動C圖示過程有水的生成D圖示過程堿基的配對方式為AU、GC答案A解析由題圖可知，核糖體c上合成的肽鏈最長，與mRNA結合得最早。翻譯時核糖體沿著方向在mRNA上移動。多肽鏈是由氨基酸經過脫水縮合形成的，因此圖示過程有水生成。翻譯時，mRNA與tRNA的堿基配對方式有AU、GC。知識點三基因表達中相關數量的計算7由n個堿基對組成的基因，控制合成由m條多肽鏈組成的蛋白質，氨基酸的平均相對分子質量為a，則該蛋白

20、質的相對分子質量最大為()A. B.18(m)Cna18(nm) D.18(m)答案D解析基因中有n個堿基對，則由此基因轉錄形成的mRNA中有n個堿基，指導合成的蛋白質中最多有個氨基酸，該蛋白質分子由m條肽鏈組成，其分子量為：(m)·18。8一個mRNA分子有m個堿基，其中(GC)有n個；由該mRNA合成的蛋白質有兩條肽鏈。則其模板DNA分子的(AT)數、合成蛋白質時脫去的水分子數分別是()Am、m/31 Bm、m/32C2(mn)、m/31 D2(mn)、m/32答案D解析由題意知，mRNA分子有m個堿基且GCn，此mRNA分子中AUmn，控制其合成的DNA分子模板鏈中ATmn(個

21、)，模板DNA分子中AT2(mn)個；由mRNA分子有m個堿基可知，其模板DNA分子中有2m個堿基，能控制合成含2m/6個氨基酸的蛋白質分子。題干中給出此蛋白質分子有兩條肽鏈，脫去的水分子數應為m/32。能力提升9mRNA上決定氨基酸的一個密碼子的一個堿基發生替換，對識別該密碼子的tRNA種類及轉運的氨基酸種類將會產生的影響是()AtRNA種類一定改變，氨基酸種類一定改變BtRNA種類不一定改變，氨基酸種類不一定改變CtRNA種類一定改變，氨基酸種類不一定改變DtRNA種類不一定改變，氨基酸種類一定改變答案C解析一種密碼子只能對應于一種氨基酸，而一種氨基酸可以有多個密碼子。mRNA上密碼子的一

22、個堿基發生替換，則識別該密碼子的tRNA(一端有反密碼子)種類也肯定發生改變。但有可能改變后的密碼子與原密碼子決定的是同一種氨基酸，故氨基酸種類不一定改變。10在蛋白質合成過程中，少量的mRNA分子就可以指導迅速合成出大量的蛋白質，其主要原因是()A一種氨基酸可以由多種密碼子來決定B一種氨基酸可以由多種轉運RNA攜帶到核糖體中C一個核糖體可同時與多條mRNA結合，同時進行多條肽鏈的合成D一個mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成答案D解析由于一條信使RNA可以同時與多個核糖體結合，所以可以同時合成多條肽鏈，大大提高了基因表達的效率。11某條多肽的相對分子質量為2 778，若

23、氨基酸的平均相對分子質量為110，若考慮終止密碼，則編碼該多肽的基因長度至少是()A75對堿基 B78對堿基C90對堿基 D93對堿基答案D解析設該多肽由n個氨基酸構成，根據題意可以列方程110n18(n1)2 778，解得n30，即該多肽由30個氨基酸組成，若考慮終止密碼子則應為30個密碼子再加上終止密碼應為31，編碼多肽的基因堿基為31×6186,93對堿基。12下圖是化學合成的兩種mRNA分子。以它們為模板合成的兩種多肽中存在的氨基酸種類最多為()多肽M的模板AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAG多肽N的模板AUCGAUCGAUCGAUCGAUCGAUCG多肽ABCD

24、多肽M1822多肽N4843答案C解析mRNA上每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸。分析多肽M的模板，不管從何處開始翻譯，遺傳密碼只有兩種，即AGA、GAG，決定兩種不同的氨基酸；而多肽N的模板，不管從何處開始翻譯，只有四種密碼子：AUC、GAU、CGA、UCG，決定四種不同的氨基酸。13如圖為原核細胞中轉錄、翻譯的示意圖。據圖判斷，下列敘述中正確的是()A圖中表示4條多肽鏈正在合成B轉錄結束后，翻譯才開始C多個核糖體共同完成一條多肽鏈的翻譯D一個基因在短時間內可表達出多條多肽鏈答案D解析據圖可知，一個DNA分子上正轉錄4條mRNA，而4條mRNA分子上相繼結合了多個核糖體，分別同時進行多條肽鏈的

25、合成。所以一個基因在短時間內可表達出多條肽鏈。轉錄尚未結束，翻譯即已開始了。14三名科學家因“對核糖體結構和功能的研究”而獲得2009年度諾貝爾化學獎。如圖為細胞內核糖體合成某多肽過程示意圖(圖中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸)，請分析回答有關問題：(1)圖中是_，其作用是_。(2)由圖中可以看出，丙氨酸的密碼子是_；連接甲和丙的化學鍵的結構簡式是_。(3)中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%，則可得出與合成有關的DNA分子片段中胞嘧啶占_。(4)下列細胞中不能發生該生理過程的是()A根毛細胞B形成層細胞C人體成熟的紅細胞D大腸桿菌(5)若肽鏈由n個氨基酸組成，該肽鏈至少有氧原子的個數是_。答案(1)t

26、RNA攜帶氨基酸進入核糖體(2)GCUCONH (3)29%(4)C(5)n1解析該細胞內正在進行翻譯過程，為tRNA，其作用是攜帶氨基酸進入核糖體并識別密碼子。丙表示丙氨酸，由圖可知丙氨酸所對應的密碼子是GCU；連接兩個氨基酸的化學鍵叫肽鍵，其結構式是CONH；mRNA中UA42%，可推出DNA一條鏈中A1T142%，整個DNA分子中AT42%，AT21%，GC29%；人的成熟紅細胞中沒有細胞核與核糖體，不能發生翻譯過程。若肽鏈由n個氨基酸組成，則至少有n1個NHCO，1個COOH，故至少有n1個氧原子。15下圖是蛋白質合成示意圖。請據圖回答：(1)轉錄的模板是_中的一條鏈，該鏈的相應區段的堿基序列是_。(2)翻譯的場所是_，