一基因控制蛋白质的合成
《基因控制蛋白质的合成》 讲义
《基因控制蛋白质的合成》讲义生命是一个极其复杂而又精妙的过程，在这个过程中，基因起着至关重要的作用。
基因就像是生命的蓝图，它们通过控制蛋白质的合成来实现对生物体的调控和塑造。
那么，基因究竟是如何控制蛋白质合成的呢？让我们一起来深入探究这个神奇的过程。
一、基因与 DNA首先，我们要了解基因的本质。
基因是具有遗传效应的DNA 片段。
DNA 是由两条长长的脱氧核苷酸链组成的双螺旋结构。
脱氧核苷酸由磷酸、脱氧核糖和含氮碱基组成，含氮碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
基因中的碱基序列就像是一种密码，决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序。
不同的基因具有不同的碱基序列，从而编码出不同的蛋白质。
二、转录基因控制蛋白质合成的第一步是转录。
转录是指以 DNA 的一条链为模板，合成 RNA 的过程。
在细胞核中，RNA 聚合酶与 DNA 上的特定区域（启动子）结合，解开 DNA 双螺旋，暴露出碱基。
然后，以其中一条链为模板，按照碱基互补配对原则（A U、T A、G C、C G），合成一条 RNA 链。
合成的 RNA 叫做信使 RNA（mRNA），它携带了从 DNA 上转录来的遗传信息。
三、mRNA 的加工刚合成的 mRNA 还不能直接用于蛋白质的合成，需要经过一系列的加工。
比如，在 mRNA 的两端会添加特殊的结构：5'端加上一个特殊的“帽子”结构（7-甲基鸟嘌呤三磷酸核苷），3'端加上一段多聚腺苷酸尾巴（poly(A) tail）。
此外，还会对mRNA 进行剪接。
真核生物的基因通常是断裂基因，即编码序列（外显子）被不编码的序列（内含子）隔开。
在加工过程中，内含子会被切除，外显子拼接在一起，形成成熟的 mRNA。
四、翻译mRNA 从细胞核出来，通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，开始翻译过程。
翻译是指以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
在细胞质中，tRNA（转运 RNA）起着重要的作用。
第1节 基因指导蛋白质的合成
分析案例归纳基因表达产物 与性状的关系 分析资料明确细胞分化的实 质 分析案例认识表观遗传,明确 基因表达与性状的关系
1.对比分析、归纳DNA与RNA的主要区别;分析图解、构建遗传信息通过转录和翻 译的传递过程模型,从存在位置、作用等方面探讨密码子、反密码子和遗传信息之 间的关系,达成结构与功能观、模型构建等素养的提升。
(3)转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合,最终这两条核苷酸链的去向如 何? 【提示】mRNA释放出去,而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢 复双链。
(4)转录的场所一定是细胞核吗?
【提示】不一定,含有DNA的部位(线粒体、叶绿体、拟核、质粒等)均可 发生转录。
1.三种RNA的比较
4.通过了解基因与性状之间关系的复杂性,认同生物学中因果关系的复杂性,学习和研 究生物学需要摒弃简单机械的线性决定论的思维模式,尝试对复杂事物进行多角度、 多元素的分析,提高生命观念、科学思维等素养。
任务 1.探究遗传信息的转录 过程 2.探究遗传信息的翻译 过程
3.探讨中心法则
4.探究基因表达产物与 性状的关系 5.探讨基因的选择性表 达与细胞的分化
(3)地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实,你能想到什么? 【提示】地球上的生物有或近或远的亲缘关系(或有共同的祖先);体现了 生物界的统一性等。
(4)一种氨基酸可能有几个密码子,这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的 简并对生物体的生存发展有什么意义? 【提示】密码子的简并增强了基因表达的容错性,也可提高翻译的速率。
2.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实,阐明生物界的统一性,认 同当今生物可能有着共同的起源,从分子水平阐述生命的延续性。
4-1 基因指导蛋白质的合成(第2课时)-高一生物同步备课课件(人教版2019必修2)
4.遗传密码子的破译
肽链
除去DNA和mRNA的细胞提取液 人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
实验结论： 1.与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。 2.在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并 编制出密码子表。
二 遗传信息的翻译
5.密码子
称 为
科学家经过不断的推测与实验得知：
半胱氨酸
C
终止、硒代半胱氨酸
A
亮氨酸
丝氨酸
终止
色氨酸
G
亮氨酸终止密码子脯：氨酸UAA 、UG组A氨（酸 硒代半胱精氨氨_酸_酸）、_U_A_G_U
C
种类
亮氨酸
脯氨酸
亮氨酸起始密码子：脯氨酸
AUG
组氨酸
精氨酸
（谷氨甲酰硫胺 氨酸）、精氨酸
C A
（ 64 种）亮氨酸
脯氨酸__G_U_G_（谷氨缬酰氨胺 酸、甲硫精氨氨酸酸） G
产物 蛋白质 酶 肽酰转移酶
3.mRNA碱基与氨基酸之间的对应关系
决定一个氨基酸的 碱基个数
决定氨基酸种类
AUCG
1个
4
2个
42＝16
AUCG
图示
4
氨基酸
44
氨基酸
AUCG
AUCG
3个
43＝64
AUCG 4 4 4 AUCG
氨基酸
4.遗传密码子的破译
1961年蛋白质的体外合成实验 科学家：尼伦伯格、马太 实验技术：蛋白质的体外合成技术 实验过程： ①在每个试管中分别加入1种氨基酸；②在每个试管中加 入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；③在每个试管中 加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸（mRNA）。 实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨 酸的肽链。
高一下学期 人教版高中生物必修二第四章第1节 基因指导蛋白质的合成(翻译) 教案
基因控制蛋白质的合成（翻译）教学设计一、设计思路必修二为遗传与变异，涉及到分子水平比较抽象，学生理解困难，将整节课的目标分为几个问题串提出问题，带动学生自己思考，然后教师进行评价与总结，整体偏重讲授，但是在课堂中适当加入了多媒体演示、学生活动等增强学生的理解与兴趣。
本节课主要需要让学生对翻译的过程有清晰的认识，但是需要将细节知识点讲透作为铺垫，所以采取先将小点再讲过程的方式，能够形成具有整体感的课堂。
二、教材分析本节课是必修2第4章《基因表达》的开篇，是第四章的学习基础，也是教学的难点。
本教学设计为第二课时，主干知识是遗传信息的翻译过程，侧枝内容是tRNA、密码子与反密码子的认识与区分。
本节内容抽象复杂，涉及的物质种类也比较多，且这些物质为翻译过程的铺垫，所以首先让学生了解这些物质才能将翻译过程理解透彻。
本节教材中插图比较多，用于帮助学生理解密码子与反密码子、tRNA以及翻译过程具有一定的帮助，并且可以从图中找到一定的知识内容，所以需要结合图来提炼学生需要掌握的知识并且锻炼学生从图中提炼信息的能力。
除此之外，本节内容还需要与DNA复制和转录进行比较记忆，区分易错点。
三、学情分析学生在学习了DNA复制以及转录的知识后，对于核苷酸之间碱基互补配对以及连接过程具有了一定的认识，并且对于DNA控制性状这一过程有一定的探索欲望，而本节内容可以结合动画、课堂活动等增强趣味性，所以学生的热情会比较高涨，也具有了一定分析此类问题的能力。
而学生的归纳总结对比能力比较弱，所以在讲解类似知识点时需要进行强调，在最后需要进行对比。
四、教学目标（1）知识目标1.概述遗传信息翻译的过程2.理解密码子与反密码子的概念（2）能力目标1.运用数学方法，分析碱基与氨基酸之间的对应关系，培养学生分析综合能力。
2.利用多媒体和教材插图培养学生读图和分析推理能力（3）情感态度与价值观1. 体验基因表达原理的逻辑美、简约美。
2. 培养用生物学观点以及从分子水平认识和分析生物体生命活动的基本规律。
高考生物专题复习《基因的表达》真题汇编含答案
高考生物专题复习《基因的表达》真题汇编2023年1、（2023·湖北）科学家破解了遗传密码，得知mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
每3个这样的碱基叫作1个密码子，科学家将密码子编制成了密码子表，表中共有多少个密码子（）A．21B．61C．62D．64【答案】D【分析】有关密码子，可从以下几方面把握：1、概念：密码子是mRNA上相邻的3个碱基。
2、种类：64种，其中有3种是终止密码子，不编码氨基酸。
3、特点：（1）一种密码子只能编码一种氨基酸，但一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码；（2）密码子具有通用性，即自然界所有的生物共用一套遗传密码。
【详解】ABCD、遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个“遗传密码子”，共有64种，D正确，ABC错误。
故选D。
2、（2023·湖北）T2噬菌体侵染大肠杆菌后，会在宿主细胞内合成自身的外壳蛋白。
该过程中，遗传信息的流向是（）A．DNA→蛋白质B．DNA→mRNA→蛋白质C．DNA→mRNA→tRNA→蛋白质D．RNA→mRNA→tRNA→蛋白质【答案】B【分析】噬菌体属于DNA病毒，在繁殖时只会提供模板DNA，其余的原料、酶以及能量均由大肠杆菌提供。
【详解】噬菌体属于DNA病毒，在繁殖时提供模板DNA，在大肠杆菌体内，通过转录、翻译的过程合成自身的外壳蛋白，故该过程中，遗传信息的流向是DNA→mRNA→蛋白质，B正确，ACD错误。
故选B。
3、（2023·湖北）某种小鼠的黄色体毛遗传与A vy基因的表达直接相关。
研究发现，小鼠A vy基因的碱基序列不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而导致小鼠毛色发生改变。
这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
该现象属于（）A．表观遗传B．伴性遗传C．显性遗传D．常染色体遗传【答案】A【分析】表观遗传是生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，常见的修饰有甲基化和组蛋白乙酷化等。
《基因控制蛋白质的合成》 讲义
《基因控制蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里，基因如同神秘的指挥官，掌控着蛋白质合成这一至关重要的过程。
这一过程就像是一场精心编排的舞蹈，每个步骤都精准有序，共同演绎着生命的奇妙旋律。
基因，它是具有遗传效应的 DNA 片段。
DNA 就像一座巨大的遗传信息图书馆，而基因则是其中的一本本珍贵藏书。
这些基因蕴含着制造蛋白质的密码。
那基因是如何控制蛋白质合成的呢？这得从转录说起。
转录，简单来说，就是以 DNA 的一条链为模板合成 RNA 的过程。
就好像是按照一份蓝图来复制出一份新的设计图。
在细胞核内，RNA聚合酶这个“小工匠”会与 DNA 结合。
它沿着 DNA 链移动，将 DNA上的碱基序列读取出来，并合成与之互补的 RNA 链。
这个新合成的RNA 被称为信使 RNA（mRNA），它就像是一份携带了制造蛋白质指令的“信件”。
在转录过程中，DNA 上的碱基 A、T、G、C 与 RNA 上的碱基 A、U、G、C 相互配对。
比如，DNA 上的碱基 A 会对应 RNA 上的碱基 U，DNA 上的碱基 T 会对应 RNA 上的碱基 A。
转录完成后，mRNA 会从细胞核的核孔中出来，进入细胞质。
接下来，就轮到翻译登场了。
翻译，是指以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
这就好比是根据一封“信件”的内容来制造出一个特定的产品。
在细胞质中，存在着一种叫做核糖体的结构，它是翻译的“工厂”。
tRNA 则是运输氨基酸的“小车”。
tRNA 一端携带特定的氨基酸，另一端具有与 mRNA 上的密码子互补配对的反密码子。
mRNA 上每三个相邻的碱基构成一个密码子，每个密码子对应一种特定的氨基酸。
当 mRNA 与核糖体结合后，tRNA 就会根据密码子的指示，将对应的氨基酸运送到核糖体上，并与正在合成的肽链相连。
就这样，一个个氨基酸依次连接，形成了多肽链。
多肽链经过一系列的加工和折叠，最终形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
高中生物第二册 4 1 1 基因指导蛋白质的合成 练习(含答案)
4.11 基因指导蛋白质的合成练习1.下列关于RNA的叙述，正确的是()A．mRNA上相邻核苷酸之间以氢键相连B．RNA为单链结构，无碱基互补配对现象C．密码子只位于mRNA上，它与反密码子之间是完全的一一对应关系D．tRNA与mRNA的碱基互补配对现象发生在核糖体上【答案】D【解析】mRNA上相邻核苷酸之间以磷酸二酯键相连，A错误；tRNA分子中，部分碱基序列间存在碱基互补配对现象，B错误；mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基为一个密码子，由于终止密码的存在，它与反密码子之间并不完全是一一对应关系，C错误；tRNA 上有反密码子，能识别mRNA上的密码子，而这一过程发生在翻译过程中，即tRNA与mRNA 上的碱基互补配对现象发生在核糖体上，D正确。
2.核糖体RNA即rRNA，是三类RNA(tRNA、mRNA、rRNA)中相对分子质量最大的一类，rRNA单独存在时不执行其功能，它可与多种蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质生物合成的“装配机”。
核糖体中催化肽键合成的是rRNA，蛋白质只是维持rRNA的构象，起辅助作用。
下列相关叙述错误的是()A．rRNA的合成需要以DNA的一条链作为模板B．合成肽链时，rRNA可降低氨基酸间脱水缩合所需要的活化能C．在真核细胞中，rRNA的合成与核仁有关D．翻译时，rRNA上的碱基与tRNA上的碱基互补配对【答案】D【解析】rRNA是以DNA的一条链为模板转录合成的，A正确；rRNA能催化肽键的合成，可见其具有催化功能，可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能，B正确；真核细胞中，核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关，C正确；翻译时，mRNA的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，D错误。
3.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是一种遗传物质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。
《基因控制蛋白质的合成》 讲义
《基因控制蛋白质的合成》讲义在生命的微观世界里，基因就像是一位神秘的“指挥官”，它掌控着细胞内蛋白质的合成。
这一过程复杂而精妙，对于生命的维持和发展起着至关重要的作用。
基因，简单来说，是具有遗传效应的 DNA 片段。
它承载着生物体生长、发育、繁殖等一系列生命活动的“指令”。
而蛋白质，则是生命活动的主要承担者，具有多种多样的功能，如催化化学反应、运输物质、构成细胞结构、免疫防御等。
那么，基因是如何控制蛋白质的合成呢？这一过程主要包括转录和翻译两个阶段。
转录，是指以 DNA 的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成 RNA 的过程。
在细胞核中，DNA 双螺旋解开，其中的一条链作为模板。
RNA 聚合酶与 DNA 上的特定区域结合，开始合成 RNA。
合成的 RNA 主要有三种类型：信使 RNA（mRNA）、转运 RNA（tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
其中，mRNA 携带了遗传信息，是蛋白质合成的模板。
在转录过程中，碱基互补配对原则发挥着关键作用。
DNA 中的腺嘌呤（A）与RNA 中的尿嘧啶（U）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对。
通过这样的配对，保证了遗传信息从 DNA 准确地传递到 mRNA 上。
转录完成后，mRNA 从细胞核通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，开始翻译过程。
翻译，就是把 mRNA 上的碱基序列转化为多肽链的过程。
在细胞质中，tRNA 发挥着重要作用。
tRNA 一端携带特定的氨基酸，另一端有三个碱基，称为反密码子。
反密码子能够与 mRNA 上的密码子互补配对。
mRNA 上每三个相邻的碱基组成一个密码子，决定一个氨基酸。
在翻译过程中，核糖体沿着 mRNA 移动，tRNA 携带相应的氨基酸依次与之配对，形成肽链。
多个氨基酸通过肽键连接形成多肽链，多肽链经过进一步的折叠、修饰等加工，最终形成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
基因控制蛋白质合成的过程受到严密的调控。
细胞会根据自身的需求和外界环境的变化，调节基因的表达，从而控制蛋白质的合成量和种类。
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资料4： 耶洛夫斯基在研究大肠杆菌某种酶的时候， 发现控制这种蛋白质的DNA大约有1000多个 核苷酸的长度，转录形成的mRNA也具有 1000个碱基，但最终这种酶的氨基酸只有 280个。
பைடு நூலகம்
资料5： 1961年克里克用T4噬菌体做实验时，分别加入 或减少1个、2个、3个碱基。结果发现，加入 和减少1个或2个碱基时会引起氨基酸序列的改 变，只有加入或减少3个碱基时增加或减少了1 个氨基酸，原氨基酸的序列并未改变。
1956Hall.B.D和Spiegeman.S，将T2噬菌体感染E.coli 后立即产生的RNA分离出来，分别与T2噬菌体和E.coli 的DNA进行分子杂交，结果发现这种RNA只能和T2噬 菌体的DNA杂交形成“杂种”链，而不能和E.coli的 DNA进行杂交。表明T2噬菌体产生的这种RNA（即 mRNA）至少和T2噬菌体的DNA中的一条链是互补的。
活动： 以小组为单位，尝试利用所提供的纸板 （分别代表核糖核苷酸的碱基和不同种类 的氨基酸），尝试找出四种核糖核苷酸的 决定氨基酸种类的组合方式。
资料3：当时已经具备的技术手段 ①提供适宜的外界条件，可以人工合成特定核糖核 苷酸序列的mRNA，并且可以增添或删减mRNA 上的碱基 ②提供适宜的外界条件，可以在无细胞结构的基础 上，利用人工合成的特定核糖核苷酸序列的mRNA 指导形成肽链 ③借助特定仪器可以对多肽链上的氨基酸进行测序
基因的表达
资料2 1955年Brachet进行了实验；若加入RNA酶降解细胞中 的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入提取的RNA， 则又可以重新合成一些蛋白质。
同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫的RNA前体， 发现标记的RNA都在核内。在标记追踪实验中，用短脉 冲标记RNA前体，然后将细胞核转移到未标记的变形虫 中。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中， 这就表明RNA在核中合成，然后转移到细胞质内，而蛋 白质就在细胞质中合成。