第1节基因指导蛋白质的合成[学习目标] 1.掌握DNA和RNA分子的异同。
2.描述遗传信息的转录和翻译的过程。
3.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。
一、RNA的组成及分类1．基本单位：核糖核苷酸。
2．组成成分3．结构：一般是单链，且比DNA短。
4．分类种类作用信使RNA(mRNA) 蛋白质合成的直接模板转运RNA(tRNA) 运载氨基酸核糖体RNA(rRNA) 核糖体的组成成分归纳总结DNA和RNA的比较种类DNA RNA基本单位脱氧核糖核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)五碳糖脱氧核糖核糖特有碱基T U共有碱基A、G、C空间结构规则的双螺旋结构多呈单链结构真核生物中的分布主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中例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是某些病毒的遗传物质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。
例2对比RNA和DNA的化学成分，RNA特有的是( )A．核糖和尿嘧啶B．脱氧核糖和尿嘧啶C．核糖和胸腺嘧啶D．脱氧核糖和胸腺嘧啶答案 A解析DNA与RNA两种核酸化学成分的区别是五碳糖不同，碱基不完全相同。
RNA的五碳糖是核糖，特有的碱基是尿嘧啶。
规律方法DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类来判定：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类来判定：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基含量比较来判定：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
二、遗传信息的转录1．概念：是指在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
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mRNA分子上。
第4步：合成的mRNA 从DNA 链上释放，DNA双链恢复。
归纳总结1．转录不是转录整个DNA ，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA 的种类和数量不同，但tRNA 和rRNA 的种类没有差异。
2．细胞核中转录形成的RNA 通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
3．完成正常使命的RNA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
4．质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。
例3 下列关于转录的叙述，不正确的是( ) A ．多数发生在细胞核中 B ．以核糖核苷酸为原料C ．转录时，DNA 的两条链都可作模板D ．边解旋边转录 答案 C解析 转录时，DNA 的两条链中只有其中一条链可作为模板。
例4 如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )A ．①链的碱基A 与②链的碱基T 互补配对B ．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C ．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA 聚合酶D ．转录完成后，②需穿过两层生物膜才能与核糖体结合 答案 B解析 ①链为模板链，②链为RNA ，①链中的碱基A 与②链中的碱基U 互补配对；③表示RNA 聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。
三、遗传信息的翻译1．概念⎩⎪⎨⎪⎧场所：细胞质的核糖体上模板：mRNA原料：20种氨基酸产物：一定氨基酸顺序的蛋白质2．密码子和反密码子(1)密码子：位于mRNA 上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，有64种。
(2)反密码子：位于tRNA 上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
特别提醒 密码子的特性(1)简并性①当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。
②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速率。
(2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
3．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，合成终止↓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分子4．翻译能精确进行的原因(1)mRNA为翻译提供了精确的模板。
(2)通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。
5．翻译能高效进行的原因：1个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。
归纳总结1．密码子、反密码子、氨基酸数量的对应关系2．遗传信息与密码子和反密码子的关系3．原核生物和真核生物基因的转录和翻译真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
例5如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－TD．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶答案 A解析由图可知，核糖体移动的方向是从左向右，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，决定甘氨酸的密码子有GGU、GGC、GGA、GGG，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有A－U、C－G，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。
例6(2018·曲阜师大高一检测)关于密码子和反密码子的叙述，正确的是( )A．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上B．密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上C．密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上D．密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上答案 A解析mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，这样相邻的三个碱基称为密码子；每个tRNA 上有三个碱基与密码子相配对，这样的三个碱基称为反密码子，即密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上，A项正确，B、C、D项错误。
1．判断正误(1)DNA和RNA都含有核糖( )(2)转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料( )(3)DNA是蛋白质合成的直接模板( )(4)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子( )(5)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质( )(6)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸( )答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×2．在烟草叶肉细胞的核糖体中，核苷酸共有( )A．4种B．5种C．7种D．8种答案 A解析核糖体的成分为rRNA和蛋白质，构成RNA的核苷酸有4种。
3．下列有关DNA和RNA的叙述，不正确的是( )A．RNA中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖B．DNA和RNA都可以分布于真核生物的细胞核和细胞质中C．RNA中不含氢键，DNA中含有氢键D．RNA和DNA都可以作为遗传物质答案 C解析DNA是脱氧核糖核酸，含脱氧核糖，主要分布于真核细胞的细胞核中，少量分布于细胞质中。
RNA是核糖核酸，含核糖，主要分布于真核细胞的细胞质中，少量分布于细胞核中，A、B正确；tRNA中有双链区域，遵循碱基互补配对原则，含氢键，C错误；有细胞结构的生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，D正确。
4．下图表示某细胞中的转录过程，相关叙述不正确的是( )A．①表示DNA B．②表示RNAC．③表示解旋酶D．图中可有5种碱基答案 C解析题图表示转录过程，①是双链，已部分解旋，表示DNA；②是以DNA的一条链为模板合成的，表示RNA；③表示的是RNA聚合酶，不是解旋酶；图中既有DNA，又有RNA，所以含有A、T、C、G、U共5种碱基。
5．下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答下列问题：(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为____________，图中④的结构名称是________，该过程的模板是________。
(2)由图中信息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为______________________。
(3)根据图并参考下表分析：[①]________上携带的氨基酸是______________。
氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子GCA ACU CGU UGG GCG ACC CGCGCC ACA CGAGCU ACG CGG答案(1)翻译核糖体③(或mRNA)(2)ACCCGATTTCGC (3)tRNA 丙氨酸解析(1)图中所示过程是发生于核糖体中的“翻译”，④的名称为核糖体，翻译的模板是[③]mRNA。
(2)由mRNA上的碱基序列为UGGGCUAAAGCG，据碱基互补配对原则可写出DNA模板链上的碱基序列为ACCCGATTTCGC。
(3)由mRNA中密码子为GCU并查得密码子表，可知[①]tRNA上携带的氨基酸为丙氨酸。
[对点训练]题组一RNA的组成及分类1．关于RNA的叙述，错误的是( )A．少数RNA具有生物催化作用B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸答案 B解析真核细胞内mRNA和tRNA主要在细胞核中合成。
2．(2018·北京师大附中)下列关于RNA的叙述，正确的是( )A．线粒体中含有mRNA、tRNA和rRNA3种RNAB．在翻译时，mRNA上有多少个密码子就有多少个tRNA与之对应C．mRNA和tRNA的种类都是64种D．由基因转录形成的mRNA经加工后部分形成tRNA和rRNA答案 A解析线粒体中含有少量DNA、RNA和核糖体，DNA转录生成mRNA、tRNA和rRNA，参与蛋白质合成，A正确；mRNA的终止密码子不决定氨基酸，无tRNA与之对应，B错误；mRNA的种类不确定，mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，没有与之相对应的tRNA，故tRNA的种类是61种，C错误；基因转录形成的mRNA经加工后形成成熟mRNA，D错误。
3．如图为生物体内转运氨基酸m的tRNA，对此叙述正确的是( )A．该tRNA还能识别并转运其他氨基酸B．氨基酸m只能由该tRNA转运C．氨基酸m的密码子是UUAD．tRNA是由许多个核糖核苷酸构成的答案 D解析一种tRNA只能转运一种氨基酸，A错误；一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运，B 错误；氨基酸m的反密码子为UUA，密码子为AAU，C错误；tRNA是由许多个核糖核苷酸连接而成的，D正确。