课程解读

一、学习目标：

1. 概述遗传信息的转录和翻译，理解密码子、反密码子、氨基酸之间的对应关系。

2. 掌握遗传信息的传递过程遵循的是中心法则。

3. 举例说明基因与性状的关系。

二、重点、难点：

重点：遗传信息转录和翻译的过程；基因、蛋白质与性状的关系。

难点：遗传信息的翻译过程；基因决定性状的方式。

三、考点分析：

内容	要求
基因指导蛋白质的合成	Ⅱ
中心法则的提出和发展	Ⅱ
基因、蛋白质、性状之间的关系	Ⅱ

考查的内容集中在DNA分子的复制、转录、翻译，逆转录的区别、联系和应用；基因表达过程中有关碱基数目的计算等方面。真核生物与原核生物遗传信息传递过程的区别，尤其是原核生物的翻译过程的特点：原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。这部分内容在高考中越来越受到重视。

知识梳理

一、基因指导蛋白质的合成

1. 转录：以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。

模板：DNA的一条链 原料：4种游离的核糖核苷酸 能量：ATP

酶：RNA聚合酶等

碱基配对：A—U、C—G、G—C、T—A。

项目		DNA	RNA
全称		脱氧核糖核酸	核糖核酸
组成 成分	碱基	A、T、G、C	A、U、G、C
	磷酸	磷酸	磷酸
	五碳糖	脱氧核糖	核糖
基本单位		脱氧核苷酸	核糖核苷酸
空间结构		规则的双螺旋结构	通常是单链结构
分布		主要在细胞核中	主要在细胞质中
功能		主要的遗传物质	①生物体内无DNA时，RNA是遗传物质；②参与蛋白质 的合成，即翻译工作；③少数RNA有催化作用
联系		RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA。

2. 翻译：游离在细胞质中的氨基酸以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。

场所：细胞质的核糖体中

运载工具：tRNA

碱基配对原则：A—U、U—A、C—G、G—C。

密码子：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。

一种密码子只能决定一种氨基酸（终止密码子除外），但一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。

反密码子：tRNA上与mRNA上的碱基互补配对的3个碱基。

功能 区别 项 目	遗传信息的传递	遗传信息的表达
过程	复制	转录	翻译
时间	有丝分裂间期，减数第一次分裂间期	生长发育的整个过程中
场所	主要在细胞核中，小部分在线粒体、叶绿体中	主要在细胞核中		核糖体中
原料	4种脱氧核苷酸	4种核糖核苷酸		20种氨基酸
模板	DNA的两条链	DNA的一条链		mRNA
过程	DNA解旋，分别以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与模板链盘旋成双螺旋结构	DNA解旋，以其中一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA		以mRNA为模板，合成具一定氨基酸序列的多肽链
特点	边解旋边复制，半保留复制	边解旋边转录，单链转录		一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链
产物	两个双链DNA分子	mRNA		蛋白质（多肽链）和水
信息传递方向	亲代DNA→子代DNA	DNA→mRNA		mRNA→蛋白质
意义	复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代	表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状

二、基因对性状的控制

1. 中心法则的提出及发展——中心法则表示遗传信息的传递过程

2. 基因、蛋白质与性状的关系

基因对性状控制的两种途径

A：基因通过控制酶或激素的合成来控制细胞代谢过程，从而控制生物性状，如豌豆的圆粒与皱粒、白化病和侏儒症等。

B：基因通过控制结构蛋白的合成，从而直接控制生物性状，如囊性纤维病、镰刀型贫血症等。

典型例题

知识点一：遗传信息传递过程中的概念

例1：下列对于图示的说法，不正确的是

①表示DNA的复制过程 ②一定需要逆转录酶 ③共有5种碱基 ④共有6种核苷酸

⑤遵循碱基互补配对原则 ⑥A均代表同一种核苷酸

A. ①②③ B. ④⑤⑥ C. ①②⑥ D. ③⑤⑥

思路分析：

①表示DNA复制过程——以DNA的一条链为模板合成RNA的过程叫做转录；

②一定需要逆转录酶——转录过程不需要逆转录酶，而是需要RNA聚合酶等；

③共有5种碱基——有A、T、G、U、C 5种碱基；

④共有6种核苷酸——有A、T、G三种脱氧核苷酸，A、U、C三种核糖核苷酸；

⑤遵循碱基互补配对原则 ——遵循；

⑥A均代表同一种核苷酸——在DNA中A代表腺嘌呤脱氧核苷酸，在RNA中A代表腺嘌呤核糖核苷酸。

答案：C

解题后的思考：①以DNA的一条链为模板合成的核酸是RNA；②DNA单链片段中有A、T、G三种碱基，RNA单链片段中有A、U、C三种碱基；③DNA上的碱基与RNA上的碱基的配对关系为A—U、T—A、G—C。

例2：下列图示可模拟遗传信息的传递，其中模拟逆转录过程的是

思路分析：逆转录是以RNA为模板，以脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程，此过程还需要逆转录酶、DNA聚合酶、能量等条件。

答案：D

解题后的思考：某些以RNA为遗传物质的病毒具有逆转录功能。

例3：如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法不正确的是

A. 该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质

B. 该过程的模板是tRNA

C. 最终合成的肽链②③④⑤的结构相同

D. 合成①的场所主要在细胞核，合成②的场所主要在细胞质

思路分析：该过程属于翻译过程，模板是mRNA，场所是核糖体，其中，②③④⑤是以同一条mRNA为模板合成的多肽链，所以最终结构相同。这种合成方式，可以使一条mRNA迅速合成出大量多肽。

答案：B

解题后的思考：在真核生物的翻译过程中，一条mRNA可以同时结合多个核糖体，从而加快物质的合成速率。

小结：生物体遗传信息的传递过程，表示为中心法则。不同的具体传递实例体现了法则的不同阶段。例如真核生物的遗传信息传递过程主要体现了复制、转录、翻译，而部分病毒则具有逆转录等能力。

知识点二：基因表达过程中的碱基数目计算

例1：一个mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子中的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是（ ）

A、m、m/3－1 B、m、m/3－2

C、2（m－n）、m/3－1 D、2（m－n）、m/3－2

思路分析：mRNA有m个碱基——DNA有2m个碱基；

mRNA 中G＋C有n个——DNA一条链G₁＋C₁＝n；

根据G₁与另一条链中C₂互补配对，所以，全部的C＝C₁＋C₂＝n个；

推出：DNA分子中的A＋T＝2m－G－C＝2（m－n）；

根据DNA碱基数：信使RNA碱基数：蛋白质氨基酸数＝6：3：1，推出氨基酸数＝m/3 脱去的水分子数＝氨基酸数－肽链数。

答案：D

解题后的思考：蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA（或基因）碱基数目。

例2：已知AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。某信使RNA的碱基排序如下：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的个数为

A. 20个 B. 15个 C. 16个 D. 18个

思路分析：解题关键为：1. 寻找起始密码，这是转录的开始点：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……；2. 终止密码是转录的终止点，……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U；3. 信使RNA上共有（51－3密码子上的碱基＝48）48个碱基决定48/3＝16个氨基酸

答案：C

解题后的思考：任意的RNA片段，只能从起始密码开始翻译，在终止密码处结束，且终止密码不决定氨基酸的数量。

小结：基因表达过程中碱基数目的计算原则涉及：6：3：1＝DNA上碱基：RNA上碱基：氨基酸，同时还可以与蛋白质的相关计算原则相联系。

知识点三：基因与性状的关系

例：人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的

A. DNA碱基排列顺序不同 B. 核糖体不同

C. 转运RNA不同 D. 信使RNA不同

思路分析：

1. 同一个体的体细胞含有的核DNA相同，都来自受精卵的有丝分裂；

2. 不同细胞内的基因选择性表达，转录出不同的RNA合成不同的蛋白质。

答案：D

解题后的思考：基因的选择性表达，使细胞表现出不同性状，发生分化。

小结：基因通过控制蛋白质的合成，直接或间接控制生物的性状。在不同的细胞内，合成的蛋白质种类可能不同。

提分技巧

（一）基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系：基因的一条链转录，另一条链则不能转录。因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。

（二）mRNA中碱基数与氨基酸数的关系：翻译过程中，信使RNA中每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目是信使RNA碱基数目的1/3。

综上可知：蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA（或基因）碱基数目。

（三）在碱基数的计算中，对“最多”和“最少”的分析

1、翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸数目，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

2、基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。

3、在回答有关问题时，应加上“最（至）多”或“最（至）少”等字样。如：mRNA上有n个碱基，转录产生的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。

预习导学

一、预习新知

基因突变及其他变异

二、预习点拨

探究任务一：基因突变的原因的是什么？实质及结果如何？

探究任务二：染色体结构变异的类型有哪些？各自具有什么遗传效应？

如何确定染色体组数？如何区分二倍体、单倍体、多倍体？

人类常见的遗传病有哪些？遗传病就是先天性疾病吗？

同步练习

（答题时间：45分钟）

1、组成DNA和RNA的核苷酸种类有 （ ）

A. 2种 B. 4种 C. 5种 D. 8种

2、下列说法正确的是 （ ）

A. DNA和RNA是同一物质在不同时期的两种形态

B. 一个DNA包括两个RNA

C. 一般来说，DNA是两条链，RNA是单链

D. DNA和RNA的基本组成单位是一样的

3、转运RNA的功能是 （ ）

A. 决定信使RNA的碱基排列顺序

B. 完全取代DNA

C. 合成特定的氨基酸

D. 运输氨基酸，识别信使RNA的遗传密码

4、真核生物染色体DNA遗传信息的传递与表达过程，在细胞质中进行的是 （ ）

A. 复制 B. 转录 C. 翻译 D. 转录和翻译

*5、如下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是 （ ）

A. ①② B. ③④⑥ C. ⑤⑥ D. ②④

6、一个信使RNA上可以相继结合核糖体的数目为 （ ）

A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 多个

*7、人的胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于 （ ）

A. 体细胞、胰岛细胞中 B. 胰岛细胞、体细胞中

C. 均位于胰岛细胞中 D. 体细胞、肾小管细胞中

8、碱基互补配对发生在 （ ）

A. DNA的复制过程 B. 转录过程

C. 翻译过程 D. 以上三者

9、信使RNA上的三个相邻的碱基为AUG，那么此密码子决定的氨基酸是 （ ）

A. GUA（络氨酸） B. CAU（组氨酸）

C. UAC（缬氨酸） D. AUG（甲硫氨酸）

10、下列各项过程中，遵循“碱基互补配对原则”的有 （ ）

①DNA复制 ②RNA复制 ③转录 ④翻译 ⑤逆转录

A. ①②③④⑤ B. ①②③④ C. ①②③⑤ D. ①③④⑤

11、在大豆体细胞内，遗传信息在生物大分子之间转移通常不发生 （ ）

A. 从DNA→DNA的复制过程 B. 从DNA→RNA的转录过程

C. 从RNA→蛋白质的翻译过程 D. 从RNA→RNA及RNA→DNA的过程

12、中心法则包括下列遗传信息的转变过程，其中揭示生物遗传实质的是 （ ）

A. 从DNA→DNA的复制过程 B. 从DNA→RNA的转录过程

C. 从RNA→蛋白质的翻译过程 D. 从RNA→DNA的逆转录过程

*13、由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为 （ ）

A. na/6 B. na/3－18（n/3－1）

C. na－18（n－1） D. na/6－18（n/6－1）

14、在蛋白质合成过程中，信使RNA能够行使直接模板功能的结构基础是 （ ）

A. 以DNA信息链为模板转录而成

B. 转录遵循碱基互补配对原则

C. 以三联体密码形式携带遗传信息

D. 进入细胞质后同核糖体结合

15、遗传信息、遗传密码、遗传的基本单位分别是指 （ ）

①信使RNA上核苷酸的排列顺序 ②基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ④信使RNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基 ⑤转运RNA上一端的3个碱基 ⑥有遗传效应的DNA片段

A. ①③⑤ B. ②④⑥ C. ①②⑤ D. ③④⑥

16、基因控制生物体性状的方式是 （ ）

A. 通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状

B. 通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

C. 基因通过控制激素的合成控制生物体的性状

D. 包括A和B两种方式

17、下图为表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答：

（1）在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为 ，图中①的结构名称是 。

（2）决定②的密码子是 ，连接②与③的化学键称为 。

（3）在物质④合成过程中，与其DNA模板链上碱基A相配对的碱基是 。

（4） 按从左到右的顺序写出④所对应的DNA模板链上的碱基排列顺序____________。

（5）在蜘蛛的丝腺细胞中，与蛛丝蛋白加工、分泌有关的细胞器是 。

（6）该过程不可能发生在 （ ）

A. 神经细胞 B. 肝细胞 C. 成熟的红细胞 D. 脂肪细胞

18. 下图为真核生物DNA分子控制蛋白质合成过程中的某一阶段，请据图回答：

（1）该图所示DNA分子正在进行 过程，此过程所需要的条件是 、原料、能量和酶。

（2）图中Ⅰ是以 为原料，按照 原则合成的。合成后的mRNA进入细胞质，与 结合， 继续进行合成蛋白质的 过程。

19. 已知有甲、乙、丙三种病毒，它们的遗传信息传递和表达过程如图所示，请据图回答下面的问题。

（1）这三种病毒的遗传物质依次是：

甲_________________；乙_______________；丙______________。

（2）过程3、10表示_______________；过程6表示_________________；过程2、5、9表示_________；过程1、8、11表示__________________；过程7表示_________________，此过程需要有________________的作用。

（3）用简略图表示甲、丙两种病毒中遗传信息的传递和表达过程：甲______________，丙_____________________，甲的这些过程发生在_______内。

试题答案

1. D 2. C 3. D 4. C

5. B 解析：正常情况下，逆转录（③）、RNA的自我复制（④）在动植物细胞中不能发生。以蛋白质为模板合成RNA（⑥），可以人工进行，一般也不会发生在动植物细胞内。

6. D

7. A 解析：①同一体细胞内含有的核基因都一样 ②细胞的分化在于基因的选择性表达

8. D 9. D 10. A 11. D 12. A

13. D 解析：蛋白质的合成过程：DNA分子中碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸个数＝6∶3∶1。已知该基因中有n个碱基，则对应的氨基酸为n/6，氨基酸经脱水缩合形成蛋白质，脱去的水分子数为氨基酸总数减去1，水的相对分子质量为18，形成该蛋白质脱去的水分子的量为18（n/6－1），又氨基酸的平均分子量为a，所以该蛋白质的分子量最大为na/6－18（n/6－1）。

14. C 15. B 16. D

17. ⑴ 翻译 核糖体 ⑵ UCU 肽键 ⑶ U

⑷A－C－C－A－G－A－T－T－T－G－G－C

⑸内质网和高尔基体 ⑹C

18.（1）转录 模板（此空填DNA不给分）

（2）核糖核苷酸（四种） 碱基互补配对 核糖体 翻译

19. （1）DNA RNA RNA （2）DNA复制 RNA复制 翻译 转录 逆转录 逆转录酶

（3）

寄主细胞