2023人教版高中生物必修2 遺傳與進化 第4章 基因的表達 第1節(jié) 基因指導蛋白質(zhì)的合成

第1節(jié)基因指導蛋白質(zhì)的合成

1.RNA適于作DNA的信使(1)RNA與DNA的分子組成相似,具備準確傳遞遺傳信息的可能。與DNA不同的

是,組成RNA的五碳糖為核糖而不是脫氧核糖,RNA的堿基組成中沒有T而含

有U。(2)RNA一般為單鏈,而且比DNA短,能夠通過核孔從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。2.RNA的種類:mRNA、tRNA、rRNA等。其中rRNA是核糖體的組成成分之一。3.轉(zhuǎn)錄(1)概念:通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。1|遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(2)過程

特別提醒

(1)轉(zhuǎn)錄過程中DNA的解旋是在RNA聚合酶的作用下進行的,不需要解旋酶。(2)RNA聚合酶的作用是破壞氫鍵(解旋)和催化形成磷酸二酯鍵。(3)mRNA、tRNA、rRNA都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。1.mRNA與密碼子、tRNA與反密碼子

(1)mRNA與密碼子:mRNA為翻譯的模板,位于mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰

的堿基稱為密碼子,如圖中b。(2)tRNA與反密碼子:每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸,其一端(3'端)是攜帶

氨基酸的部位,另一端有可以與mRNA上的密碼子互補的反密碼子,如圖中a。2|遺傳信息的翻譯(3)密碼子的種類:密碼子共有64個,其中終止密碼子有3個,分別為UAA、UGA、UAG,終止密碼子不編碼任何氨基酸,是翻譯終止的信號;特殊情況下,UGA可編碼

硒代半胱氨酸。起始密碼子為AUG,它編碼甲硫氨酸,是翻譯開始的信號;原核生

物中,GUG也可作起始密碼子,此時它編碼甲硫氨酸。特別提醒

(1)真核生物中,除終止密碼子外,1種密碼子決定1種氨基酸;1種氨基酸可由1種或

多種密碼子決定。1種氨基酸由多種密碼子決定的現(xiàn)象叫作密碼子的簡并性;地

球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼(密碼子的通用性)。(2)1種tRNA識別并轉(zhuǎn)運1種氨基酸,而1種氨基酸可由1種或多種tRNA轉(zhuǎn)運。(3)tRNA并非只含三個堿基,其含多個堿基,且局部可進行堿基互補配對,即tRNA

中含有氫鍵。2.翻譯(1)概念:游離在細胞質(zhì)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(zhì)的過程。

肽鏈合成后,從核糖體與mRNA的復合物上脫離,通常經(jīng)過一系列步驟,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。(2)過程特別提醒

(1)1個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體,同時進行多條肽鏈的合成,少量的

mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。

(2)核糖體在mRNA上的移動方向為5'→3',上圖4個核糖體以同一mRNA為模板進

行翻譯,合成的蛋白質(zhì)相同。(3)翻譯過程實際是氨基酸脫水縮合的過程。(4)翻譯過程需要三種RNA的參與,即mRNA作模板、tRNA作為轉(zhuǎn)運氨基酸的工

具、rRNA作為核糖體的組成成分。1.中心法則圖解在遺傳信息的流動過程中,DNA、RNA是信息的載體,蛋白質(zhì)是信息的表達

產(chǎn)物,ATP為信息的流動提供能量,可見,生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。3|中心法則(1)并不是所有的生物都能進行中心法則的所有過程,RNA的復制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)

生在某些RNA病毒中。(2)一種RNA病毒只能進行逆轉(zhuǎn)錄、RNA復制中的一個過程,逆轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄

酶,RNA復制需要RNA復制酶。(3)高度分化的細胞不再進行細胞分裂,因而不能發(fā)生DNA復制過程。(4)遺傳信息的傳遞過程都發(fā)生在細胞內(nèi),病毒的遺傳信息傳遞過程發(fā)生在宿主細胞內(nèi)。

2.不同類型生物的遺傳信息傳遞過程3.“三看法”判斷中心法則的具體過程

知識辨析1.放線菌素D(一種抗癌藥物)可嵌入DNA雙螺旋的小溝中,與DNA形成復合體,阻

礙RNA聚合酶的功能。由此可推知該藥物直接影響翻譯過程,這種說法正確嗎?不正確。RNA聚合酶催化遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,因此阻礙RNA聚合酶的功能,直接影

響的是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程,翻譯過程不需要RNA聚合酶。2.奧密克戎(Omicron)是新冠病毒變異株,傳播速度快,是一種單股正鏈RNA病

毒。奧密克戎進行翻譯所需rRNA、tRNA均由病毒+RNA復制形成,這種說法正

確嗎?不正確。奧密克戎的翻譯在宿主細胞內(nèi)進行,所需rRNA、tRNA均由宿主細胞的

DNA轉(zhuǎn)錄形成。3.基因轉(zhuǎn)錄最初形成的是核內(nèi)不成熟的RNA(hnRNA),其在細胞核內(nèi)經(jīng)加工成為

成熟的mRNA。hnRNA的生成過程中不需要解旋酶的參與,這種說法正確嗎?正確。hnRNA由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生,轉(zhuǎn)錄過程不需要解旋酶,RNA聚合酶具有解旋功能。4.科學家通過相關實驗成功發(fā)現(xiàn)了大鼠感覺神經(jīng)元細胞膜上的辣椒素受體trpv1,

則依據(jù)trpv1中的氨基酸序列,可以準確推出控制合成該蛋白質(zhì)的基因中堿基的排

列順序,這種說法正確嗎?不正確?；虮磉_包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程,基因中部分堿基序列不會進行轉(zhuǎn)

錄,mRNA中的部分序列不編碼氨基酸,且密碼子具有簡并性,因此依據(jù)trpv1中的

氨基酸序列,不能準確推出控制合成該蛋白質(zhì)的基因中堿基的排列順序。

1.比較DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯1基因表達的過程?項目DNA復制基因表達轉(zhuǎn)錄翻譯時間分裂間期個體生長發(fā)育的整個過程場所主要是細胞核主要是細胞核細胞質(zhì)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸21種氨基酸產(chǎn)物與親本相同的DNARNA(mRNA、tRNA、

rRNA等)具有一定氨基酸順序

的蛋白質(zhì)堿基配對A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C特點半保留復制,邊解旋邊

復制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA上結(jié)合多個

核糖體,同時合成多條

相同肽鏈遺傳信息的流動DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白質(zhì)研究方法可用放射性同位素標

記“T”可用放射性同位素標記“U”可用放射性同位素標

記某個氨基酸2.原核生物與真核生物基因表達的區(qū)別(1)原核生物細胞沒有核膜包被的細胞核,轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束,就已經(jīng)有核糖體結(jié)合到

正在形成的mRNA上進行翻譯,如圖所示。

(2)真核細胞的核基因轉(zhuǎn)錄生成mRNA發(fā)生在細胞核中,但核糖體在細胞質(zhì)中,核

質(zhì)之間有核膜這道“屏障”,因而真核生物的核基因無法“邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯”。(3)可以通過圖示細胞中核膜的有無和是否“邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯”來判斷是真核細胞

還是原核細胞。1.理論上基因堿基數(shù)、mRNA堿基數(shù)與氨基酸數(shù)的關系(1)圖示(2)計算公式:蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)=1/3mRNA