一、RNA的组成及分类
1．基本单位的组成
2．结构
一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
3．分类
在翻译过程中起模板作用的是mRNA；起转运作用的是tRNA；参与构成核糖体的是rRNA。
二、遗传信息的转录
1．对转录概念的理解
主要场所 | 细胞核 |
模板 | DNA的一条链 |
原料 | 4种游离的核糖核苷酸 |
产物 | RNA |
2．转录过程
三、遗传信息的翻译
1．对翻译概念的理解
场所 | 细胞质的核糖体上 |
模板 | mRNA |
原料 | 20种氨基酸 |
产物 | 具有一定氨基酸顺序的蛋白质 |
2．遗传信息、密码子、反密码子的比较
| 存在位置 | 含义 | 生理作用 |
遗传 信息 | DNA | 脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序 | 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序 |
密码子 | mRNA | mRNA上3个相邻的碱基 | 直接决定氨基酸的排列顺序 |
反密 码子 | _tRNA | 与密码子互补的三个碱基 | 识别密码子 |
3．翻译的过程
(1)mRNA与核糖体结合。
(2)tRNA与mRNA碱基互补配对，将氨基酸置于特定位置。
(3)脱水缩合形成—CO—NH—(写出结构简式)，氨基酸连接形成肽链。
(4)肽链盘曲折叠，形成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
一、遗传信息的转录
1．阅读教材P62～63，分析图4－2、4－3探究下列问题：
结合第3章第2节DNA分子结构的学习，比较DNA和RNA。
比较项目 | DNA | RNA |
分布 | 主要存在于______中 | 主要存在于______中 |
化学组成 | 基本组成单位 | ________ | ________ |
碱基 | 嘌呤 | ________鸟嘌呤(G) | 腺嘌呤(A) ________ |
嘧啶 | 胞嘧啶(C) ________ | 胞嘧啶(C) ________ |
五碳糖 | ________ | ________ |
空间结构 | 规则的双螺旋结构 | 通常呈单链结构 |
提示：细胞核 细胞质 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 脱氧核糖 核糖
2．探究RNA为什么能作为DNA的信使？
提示：①RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；
②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；
③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
3．仔细分析教材P63图4－4，探究下列问题：
如下所示为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，试回答下列问题：
DNA α链：……A T G A T A G G G A A A C……
β链：…… T A C T A T C C C T T T G……
(1)写出对应的mRNA的碱基顺序。
提示：按照碱基互补配对原则，对应的mRNA的碱基顺序为……AUGAUAGGGAAAC……。
(2)转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同？
提示：①转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。
②相同点：a.碱基数目相等；b.都含A、G、C 3种碱基；不同点：RNA中含有U，DNA中含有T。
二、遗传信息的翻译
1．组成生物体的氨基酸有20种，如果mRNA上的1个碱基决定1个氨基酸，能决定多少种氨基酸？2个碱基决定1个氨基酸能决定多少种氨基酸？试推测mRNA上至少几个碱基决定1个氨基酸才能决定20种氨基酸。
提示：①mRNA上的碱基有4种，如果1个碱基决定1个氨基酸，能决定41＝4种氨基酸。
②2个碱基决定1个氨基酸能决定42＝16种氨基酸。
③当由3个碱基决定一个氨基酸时，可以编码43＝64种氨基酸，所以至少需要3个碱基决定1种氨基酸才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。
2．结合教材P65表4－1中20种氨基酸的密码子表思考：
(1)密码子有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？
提示：密码子共有64种，但有3种为终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。
(2)一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称为密码的简并，密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：
①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。
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以保证翻译的速率。
3．结合下面图解，思考：
(1)基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？
提示：基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。
(2)在蛋白质合成过程中，DNA中碱基数、mRNA中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？
提示：不一定。因在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。
4．判断正误
(1)氨基酸与密码子之间具有一一对应的关系。(×)
(2)转录和翻译过程可以出现A－U、U－A、C－G、G－C四种配对关系，不会出现T－A的配对方式。(×)
(3)当密码子中有一个碱基改变时，可能不会改变对应的氨基酸。(√)
5．连线(将左侧的名词与其相对应的概念用线连接起来)
1．转录、翻译与DNA复制的比较
项目 | DNA复制 | 转录 | 翻译 |
场所 | 主要是细胞核 | 主要是细胞核 | 主要是细胞质中的核糖体 |
模板 | DNA的两条链 | DNA的一条链 | mRNA |
原料 | 4种脱氧核苷酸 | 4种核糖核苷酸 | 20种氨基酸 |
时间 | 细胞分裂间期 | 生物生长发育的过程中 |
产物 | 2个相同的DNA | RNA(mRNA、tRNA、rRNA) | 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 |
特点 | 边解旋边复制，半保留复制 | 边解旋边转录，DNA仍保留 | 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度 |
研究方法 | 可用放射性同位素标记“T” | 可用放射性同位素标记“U” | 可用放射性同位素标记“氨基酸” |
联系 | |
| | | | |
[特别提醒]
(1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条，可以同时随着多个核糖体，翻译出多条多肽链。
(2)从核糖体上脱离下来的只是肽链，肽链还要进一步加工，才能成为具有生物活性的蛋白质。
2．遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系
3．转录、翻译中的有关计算
(1)基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系：
①转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基的1/2。
②翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基的1/3。
(2)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系：
基因中碱基数∶mRNA上的碱基数∶蛋白质中氨基酸个数＝6∶3∶1。
[特别提醒]
(1)上述比例关系只是针对基因中的碱基，而不是整个DNA分子。
(2)由于终止密码子的存在，因此mRNA上碱基数目比氨基酸数目的3倍还要多一些，注意题目中是否有限定词，如“最少”等。
[例1] (2012·全国新课标)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的( )
A．tRNA种类不同
B．mRNA碱基序列不同
C．核糖体成分不同
D．同一密码子所决定的氨基酸不同
[解析] 选项A，蛋白质中氨基酸的种类和排列顺序的决定与参与蛋白质合成的tRNA种类没有关系。选项B，这两种分泌蛋白氨基酸排列顺序不同的直接原因是mRNA的碱基序列不同。选项C，核糖体都是由rRNA和蛋白质组成的。选项D，自然界中几乎所有的生物共用一套遗传密码。
[答案] B