2-4-1基因的表达20160914 (1)
人教版高中生物必修2 1：4-1 基因指导蛋白质的合成优质课件
6、条件： 1）、模板：mRNA 2）、原料：游离的20种氨基酸 3) 、能量：ATP 4)、 酶： 蛋白质合成酶 5)、工具： tRNA 7、产物： 多肽链（蛋白质）
2、场所： 主要__细__胞__核_______ 其次_线__粒__体__和__叶__绿__体_
3、过程：
第一步：解旋
第二步：互补配对
第三步：RNA合成
第四步：释放
DNA片段（基因）
RNA
RNA 聚 合 酶
解旋酶
4、条件：
(1)、模板：DNA分子的一条链（不同基因的模板链 可能不同）
(2)、原料： 四种核糖核苷酸 (3)、能量：ATP (4)、酶： RNA聚合酶
5、产物： RNA（三种）
三、遗传信息的翻译
1、定义：以mRNA为模板，合成具有一定的氨基酸 顺序，形成多肽链（蛋白质）的过程。 2、场所：_核__糖__体____
3、密码子 思考： 组成蛋白质的氨基酸： 20种 信使RNA的碱基： 4种 4种碱基如何决定蛋白质的20种氨基酸呢？
如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定_4__种，即
4.比较DNA与RNA的异同
比较项目 基本单位
DNA 脱氧核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
含氮碱基
AT C G
结构
多为双链结构
主要存在部位
细胞核
RNA 核糖核苷酸
核糖 AUCG 多为单链结构
细胞质
问题：
1、什么叫转录？转录的单位是什么？在哪进行？ 2、DNA的两条链都能转录吗？转录需要哪些条件？ 3、DNA链完全解开吗？在转录过程中碱基互补配 对原 则有什么特殊情况？ 4、 DNA→RNA如何转录，特点是什么？结果 如何？
(人教版)高中生物必修二课件：单元高效整合ppt课件
复制n次，则后代中含15N的单链占全部DNA单链的比例和含有
15N的DNA分子占全部DNA分子的比例依次是(
)
A．1/2n,1/2n
B．1/2n,1/2n－1
C．1/2n,1/2n＋1
解析：
D．1/2n－Biblioteka ,1/2n将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养
基中复制n次，可形成2n个DNA分子，2n＋1条单链，含15N的单 链为2条，含15N的DNA分子为2个。故后代中含15N的单链占全 部 DNA 单链的比例为 2/2n ＋ 1 ＝ 1/2n ，含 15N 的 DNA 分子占全部
生物 必修2
第4章 基因的表达
(2)在双链 DNA 分子中，不能配对的碱基(A 和 G 或 C，T 和 G 或 C)和之比在两条链上互为倒数，在双链中恒等于 1，即 “不配不等”。 A1＋C1 A2＋C2 1 A＋C ＝ m， ＝ ， ＝1 T1＋G1 T2＋G2 m T＋G 2．DNA 复制所需碱基的计算 已知某 DNA 分子中含有某种脱氧核苷酸的数目为 a，该 DNA 分子经过 n 次复制以后， 所需的该种游离脱氧核苷酸的数 目为 a· (2n－1)。
＝ (Aγ ＋ Uγ) 占 γ 链的碱基比率＝ (A ＋ T) 占整个 DNA 分子中 (A ＋
T)的碱基比率。 同理， (Gα＋Cα)(Gβ＋ Cβ)、 (Gγ＋ Cγ)、(G＋ C)具有同样关 系。
生物 必修2
第4章 基因的表达
1．某一DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤二者共占碱基总量 的46%，其中一条链上腺嘌呤占此链碱基量的 28%，则另一条 链上腺嘌呤占此链碱基量的百分比为( A．46% B．26% )
C．54%
解析：
D．24%
基因的表达——精选推荐
12 基因的表达1.右图表示细胞中蛋白质合成示意图，下列叙述正确的是A．核糖体沿着mRNA移动的方向是从右向左B．RNA聚合酶可与起始密码子结合启动翻译C．图中编码天冬氨酸的密码子是GACD．该过程中存在A—U、T—A的碱基配对方式2.中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。
下列有关中心法则的说法错误的是A．上述过程合成的蛋白质可直接或间接地影响生物的性状B．c过程中，mRNA上所含有的密码子不一定能在tRNA上找到与其对应的反密码子C．d、e、c过程表示原核生物的遗传信息流动方向D．a过程主要发生在细胞分裂的间期，b和c在细胞的整个生命历程中都能发生3.微小RNA是一类内源性的非编码单链RNA，能够绑定目标mRNA上互补序列，从而对基因表达进行调控。
下列说法错误的是A．组成微小RNA的元素有C、H、O、N、PB．微小RNA与DNA相比特有的碱基是UC．微小RNA通过阻断转录过程来进行基因表达调控D．微小RNA调控基因表达是细胞分化调控的方式之一4.2014年6月5日《自然》杂志刊登我国科学家的研究成果“人类葡萄糖转运蛋白GLUTI的晶体结构”，在国内乃至世界引起高度关注，GLUTI位于细胞膜上，其在协助葡萄糖进入红细胞过程中发挥重要作用。
同时研究证实GLUTI与糖尿病、癌症、抑郁症等疾病有密切的关系。
下列相关说法中错误的是A．红细胞吸收葡萄糖需要借助GLUTI B．癌细胞需要大量葡萄糖，其细胞膜上GLUTI多于正常细胞C．GLUTI相关基因结构异常可能导致血糖异常D．相关基因指导GLUTI合成需要DNA聚合酶参与5.亨丁顿舞蹈症的病因如下，有关说法正确的是A．该病的根本原因是染色体片段重复B．密码子重复的多少决定了进化的方向C．密码子共有64种，与氨基酸一一对应的D．图示过程需3中RNA才能完成5题图6题图6.科研人员将离体的植物细胞用一定浓度的生长素类似物处理，测得细胞内DNA、RNA、蛋白质三者物质含量比值的变化如图。
基因的表达(课堂比赛)
石林县第一中学 段学锟
生物的性状是由蛋白质来体
现的，但是生物体无法将它特有 的蛋白质传递给后代，犹如父母 并不能把他们的眼睛、鼻子、嘴 唇直接传给子女一样。在这一具 有决定性意义的传递过程中，谁 起着关键性作用呢？
基本单位：脱氧核苷酸
磷酸
脱氧 核糖
碱酸
非编码区 编码区上游
编码区
非编码区 编码区下游
与 RNA聚 调控遗传信息的表达 合酶结合位 点
非编码区
编码区上游
编码区
非编码区
编码区下游
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
基因控制蛋白质的合成：
一.转录 二.翻译
基本单位－核糖核苷酸
磷酸 核 糖
碱基
A
腺嘌呤核糖核苷酸
G
鸟嘌呤核糖核苷酸
C
胞嘧啶核糖核苷酸
U
尿嘧啶核糖核苷酸
中心法则
转录 DNA(基因）
逆转录
RNA
翻译
蛋白质（性状）
G
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系
染色体
染色体是DNA的主要载 体
一条染色体上有一个 DNA 分 子 每个 DNA 分子含有许多基 因
DNA
基 因
基 因 是 有 遗 传 效 应 的 DNA 片段
基因中脱氧核苷酸排列顺 每个基因中含有许多脱氧核 序代表着遗传信息，是基 苷酸 因的基本组成单位 脱氧核苷酸
基因定位的表示方法
基因定位的表示方法
基因定位呢，就像是给基因这个小调皮在染色体这个大地图上找个家。
那它的表示方法还挺有趣的呢。
咱先说最常见的一种，就是用染色体的编号加上臂的符号还有区和带的数字来表示。
比如说，1p36，这里的“1”就是指1号染色体啦，“p”呢，就像是染色体的左臂，36就是指这个基因在左臂上的特定位置，就好像是左臂上第36号小房子住着这个基因。
这就像是给基因写了个详细的家庭住址，邮递员（科学家们）就能准确地找到它啦。
还有一种表示方法是和基因连锁来表示。
如果一个基因和另一个已知位置的基因总是一起出现，就像两个形影不离的小伙伴。
那我们就可以通过这个已知基因的位置来大致推断出未知基因的位置。
这就好比你知道小明家在哪，而小红总是和小明一起玩，那你大概也能猜到小红家就在小明家附近啦。
在基因定位表示的时候啊，有时候还会用到一些特殊的符号或者缩写呢。
这就像是基因之间的小暗号。
这些符号可以告诉我们更多关于这个基因的信息，比如它是显性还是隐性啦，它在遗传过程中的一些特殊情况之类的。
2-4-1基因指导蛋白质的合成
§4—1
·遗传信息的转录
基因指导蛋白质的合成
脱氧核糖 磷酸 核糖
＊为什么RNA适于作DNA的信使呢：
⑴RNA也可以储存遗传信息： ⑵RNA与DNA的区别：
DNA RNA 五碳糖 脱氧核糖 核糖 碱基 A、T、G、C A、U、G、C 核苷酸链 双链，较长 单链，较短
核 糖 核 酸 (RNA)
DNA
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 胞嘧啶(C)
§4—1
·遗传信息的转录 ·遗传信息的翻译
基因指导蛋白质的合成
思考与讨论
1.图4-6中所示的是前3个 ＊翻译： 氨基酸的连接过程，请你画图 ＊碱基与氨基酸之间的对应关系： 表示第4、第5个氨基酸连接到 ＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA： 肽链上的过程。与同学讨论， 怎样将示意图画得正确清晰？ ＊蛋白质的合成过程：
§4—1
基因指导蛋白质的合成
【拓展1】假设编码亮氨酸的密码子CUA中的一个碱基发生了改 变，可能的变化是：第1个碱基C变成了U、A或G；或第2个碱基U变 成了C、A或G；或第3个碱基A变成了U、C或G。请分析在这9种可能 的变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化。通过这个实例，你 认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
§4—1
基因指导蛋白质的合成
【问题探讨】复活的恐龙
美国科幻电影《侏罗纪公园》曾轰动一时。在侏罗纪公 园中，生活着各种各样的恐龙，它们在原野中飞奔、相互争 斗，给观众留下了极为深刻的印象。影片说，复活的恐龙是 科学家利用提取出的恐龙的DNA分子培育繁殖而来的。
讨论： 利用已经灭绝的生物的 DNA 分子， 真的能够使灭绝 的生物复活吗？
基因指导蛋白质的合成
＊翻译： ＊碱基与氨基酸之间的对应关系： ＊运送氨基酸的“搬运工”——tRNA： ＊蛋白质的合成过程：
4-2 基因表达与性状的关系
答案:B
解析:同一个体不同的体细胞所含的基因相同,但表达的 基因不同。
学以致用 同一生物体内的不同组织细胞之间,不同的是( ) A.染色体上的基因 B.细胞质中的tRNA C.遗传密码的种类 D.细胞质中的mRNA 答案:D 解析:同一生物体内的不同组织细胞中选择性表达的基因不 同,因此细胞质中的mRNA不同。
(7)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态,不可逆 转。( √ )
(8)生物体内所有的细胞都要发生细胞分化。( × ) (9)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变,因此不会 遗传给下一代。( × )
微训练 黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交,产生的 F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明,不同体色的 小鼠A基因的碱基序列相同,但A基因上二核苷酸(CpG)的 胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现(如下图所示),甲基 化不影响DNA的复制。下列有关分析错误的是( )
3.表观遗传类型:除了DNA甲基化,构成染色体的组蛋白发 生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
4.吸烟与人体健康的关系 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高,对染色体 上的组蛋白也会产生影响。
四、基因与性状的关系 1.基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状,细胞内 的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。
(2)牵牛花的颜色只由一对基因控制吗? 提示:不是。牵牛花的颜色由多对基因共同控制。 (3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关,这说明什么? 提示:生物体的性状也受环境影响。
典例剖析 下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。据图判 断,下列叙述错误的是( )
A.图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而 控制生物体的性状
基因表达谱的分析和解读
基因表达谱的分析和解读基因表达谱是指生物体内基因在特定环境或状态下的表达情况的记录，是基因组学、分子生物学和计算生物学的交叉学科。
目前，随着高通量测序技术和计算能力的迅猛发展，基因表达谱分析逐渐成为生命科学研究的重要领域。
一、基因表达谱的分析1、测定基因表达谱基因表达谱的测定主要有两种方法：芯片技术和转录组测序。
芯片技术是通过制备特定的DNA探针，然后将其固定到芯片表面，用于检测样品中的RNA，可以同时检测几百万个基因。
转录组测序则是通过高通量测序技术，对RNA进行测序，可以获取到全基因组的表达信息。
两种方法具有互补性，可以提供更为全面的基因表达谱信息。
2、处理基因表达谱数据分析基因表达谱数据的主要任务是将大量的原始数据转化为可解释和可视化的结果。
常用的数据处理方法包括以下几个步骤：（1）数据归一化：由于样品之间的RNA浓度和RNA种类的差异，需要进行数据归一化，以消除这些技术差异。
（2）差异分析：根据生物实验的目的，选择适宜的分析方法，比较不同样品在基因表达水平上的差异。
（3）聚类分析：聚类分析可以将相似的基因表达谱分为一组，便于发掘潜在的基因功能和作用途径。
二、基因表达谱的解读1、生物信息学分析基因表达谱数据的解析和生物信息学密切相关。
常见的生物信息学分析包括基因富集分析、通路富集分析和功能注释分析。
基因富集分析是通过将基因表达谱中显著性差异的基因与特定的基因功能数据库相比较，来鉴定具有显著富集的通路和生物过程。
通路富集分析则是将差异基因与已知通路或生物过程相匹配，以确定哪些通路或过程与表型变化相关。
2、机器学习方法机器学习是一种人工智能的分析方法，目的是从数据中挖掘模式和规律。
基于机器学习的基因表达谱分类方法可以将样本分为不同的亚型或状态，以进一步理解基因表达谱的生物学意义。
常见的机器学习方法包括支持向量机、随机森林和人工神经网络等。
机器学习方法通常需要多个数据集的共同验证，以确保分析的稳健性和可靠性。
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苏氨酸
U
:
G
:
C 反密码子
:
A
C
G
密码子
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
提供蛋白质合成开始的信号 起始码 编码氨基酸 d.种 类 AUG-甲硫氨酸(1种) 提供蛋白质合成终止的信号 不编码氨基酸
终止码 (64种） 3种(UAA 、UAG、 UGA)
普通码
只编码氨基酸（60种）
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
变式2 某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该 图相符的是( )
A
A．在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开 B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对 C．mRNA翻译只能得到一条肽链 D．该过程发生在真核细胞中
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考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
例4 (2014· 江苏)研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携 带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。 依据中心法则(下图)，下列相关叙述错误的是（ ）
A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④ ②③环节 B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体 DNA上 D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗 29 艾滋病
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考点5 基因对性状的控制
（1）、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控 制生物的性状。如；酪氨酸酶与白化病。
苯丙氨酸羟化酶
酪氨酸酶
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（2）、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状
(2)联系
核糖核苷酸
氨基酸
遗传密码
遗传性状
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基因表达过程中的相关计算 1.转录、翻译过程中DNA(基因)的碱基数∶mRNA的碱基数∶多肽 链的氨基酸数＝6∶3∶1，参考图解如下：
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考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
(2)写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的遗传信息传递：
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考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
考点4
中心法则
(3)写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的遗传信息传递：
(4)HIV等逆转录病毒的遗传信息传递：
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考点4 中心法则
考点1 遗传信息的转录
(1)转录的过程
4
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考点1 遗传信息的转录
1.RNA的结构与分类
(1)基本单位及组成(填写图中序号名称)： ①_____ ；④核糖核苷酸 __________。 核糖；③碱基(_____________) A、U、G、 C 磷酸；②_____ (2)结构特点：一般是_____ 单链 。 (3)RNA的种类及功能：
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思考与讨论
1、几乎所有生物都共用一套遗传密码子，你能想到什么？
所有生物有共同的起源或生命在本质上是统一的
2、从密码子表中可见，绝大多数氨基酸的密码子不止一个， 这叫密码的简并。这对于生物的生存发展有什么意义？
增强密码容错性——仅有一个碱基改变时，可能不改变氨基酸种类（多为第三个 碱基改变）。有利于保持生物性状的稳定。
④单链结构，但有配对区域，不能出现“ T”碱基。
（功能）专一性：一种tRNA只能转运一种氨基酸
提醒： tRNA 有很多碱基，不只是 3 个，只是构 成反密码子部分的是 3 个。
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4.mRNA 与核糖体数量、翻译速度的关系图
1、核糖体移动还是mRNA移动？ 2、一条RNA上结合多个核糖体的意义？ 3、翻译的方向是？ 4、四个核糖体合成的肽链相同吗？
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考点2 遗传信息的翻译
(2)翻译 ①概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为 模板，合成 具有一定氨基酸顺序的蛋白质 的过程。 场所 模板 原料 细胞质的核糖体上
mRNA ________
氨基酸 20种________ 氨基酸顺序 的蛋白质 具有一定___________
) C
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变式3 已知一个蛋白质分子由3条肽链组成，连 接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有297个，翻译 成这个蛋白质分子的mRNA中的A和G共400个， 则转录成mRNA的DNA分子中C和T的最少个数 及翻译成蛋白质的过程中共需要tRNA的个数分
考点3 与基因表达有关的计算
例3 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有 11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个 数及合成这段多肽需要的tRNA最多个数，依次为 （ ） A．33 11 B．36 12 C．12 36 D．11 36
解析：一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨 基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个 氨基酸至少有一种转运RNA来转运，因此mRNA 中至少含有36个碱基，需要12个转运RNA来转运。 答案：B
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
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考点2 遗传信息的翻译
例2 下面的甲、乙两图为真核细胞中发生的部分代谢 过程示意图，下列有关说法中，正确的是（ B ）
A．甲图所示过程叫作翻译，多个核糖体共同完成一 条多肽链的合成 B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左 C．乙图所示过程叫作转录，转录产物的作用一定是 作为甲图中的模板 D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且 20 碱基互补配对方式相同
1．DNA复制、转录、翻译过程的模式图
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3.复制、转录和翻译的比较
比较项目
场所 模板 原料 条件 产物
DNA复制
主要在细胞核中 DNA的两条单链 4种脱氧核苷酸 _______________
转录
主要在细胞核中 DNA的一条链 ______________ 4种核糖核苷酸
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①数量关系： 一个 mRNA 可同时结合多个核糖体。 ②目的、意义：少量的 mRNA 分子可以迅速合成 出大量的蛋白质。 ③方向：从左向右(见上图 )，判断依据是根据多肽 链的长短，长的翻译在前。 ④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需 要运送至内质网、 高尔基体等结构中进一步加工。
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变式4 艾滋病病毒(HIV)侵染人体细胞会形成双链DNA分子， 并整合到宿主细胞的染色体DNA中，以它为模板合成mRNA和 子代单链RNA，mRNA做模板合成病毒蛋白。据此分析下列叙 述不正确的是( C ) A．合成RNA—DNA和双链DNA分别需要逆转录酶、DNA聚合 酶等多种酶 B．以RNA为模板合成生物大分子的过程包括逆转录和翻译 C．以mRNA为模板合成的蛋白质只有病毒蛋白质外壳 D．HIV的突变频率较高，原因是RNA单链结构不稳定
翻译
细胞质中的核糖体 ________________ mRNA 20种氨基酸 酶、ATP、tRNA 多肽链 mRNA→蛋白质 _______________
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ATP、酶(DNA解旋酶、 酶(RNA聚合酶)、 DNA聚合酶) ATP 2个双链DNA _____________ 一个单链RNA(mRNA、 tRNA、rRNA)
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考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
2．(2015· 北京市海淀区第二次练习)已知一个蛋白质分子由2 条多肽链组成，共含有 198 个肽键，翻译形成该蛋白质分子 的mRNA中有A和G共200个，则转录形成该mRNA的基因中，
最少应含有C和T的个数是(
A．200 B．400 C．600 D．800
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
2-4-1 基因的表达 1.遗传信息的转录和翻译 (Ⅱ ) 考纲原生态
2.基因与性状的关系(Ⅱ)
1
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
考点1 遗传信息的转录
概念：以 DNA的一条链 为模板，按碱基互补 配对原则合成 RNA 的过程。
提醒:
图示中 4 个核糖体合成的 4 条多肽链因为模板 mRNA 相同， 所以合成了 4 条相同的肽链，而不是 4 个核糖体共同完成一条肽链的 合成，也不是合成出 4 条不同的肽链。
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
mRNA：携带遗传信息，蛋白质合成的模板 氨基酸 ，识别_______ 密码子 RNAtRNA：转运_______ 核糖体 的组成成分 rRNA：_______
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考纲 转录 翻译 相关计算 中心法则 基因控制性状 课堂检测
变式1 (2015· 辽宁师大附中期中)下列有关DNA和RNA 的叙述，正确的是( ) C A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中 B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物 ห้องสมุดไป่ตู้是DNA或RNA C．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于 mRNA上 D．在真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成 RNA，也能以RNA为模板逆 转录形成DNA 解析：遗传信息还可以存在于RNA中，如某些RNA病 毒的遗传信息，A错误；真核生物的遗传物质是DNA， 原核生物的遗传物质也是DNA，B错误；逆转录过程 只存在于少数以RNA为遗传物质的病毒的遗传信息的 6 传递过程中，D错误。