基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。蛋白质的合成包括两个阶段——转录和翻译。转录是在细胞核内进行的，是以DNA的一条链（以基因为单位转录）为模板，按照碱基互补配对原则，合成mRNA的过程。翻译是在细胞质中进行的，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。mRNA上3个相邻的碱基编码1个氨基酸，这样的3个碱基又称做密码子。tRNA是氨基酸的运载工具，它能够识别mRNA的密码子。每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸。核糖体是细胞内利用氨基酸合成蛋白质的场所。
RNA的结构与分类、功能
(1)基本单位：核糖核苷酸。
(2)种类及功能
mRNA：蛋白质合成的模板,
tRNA：识别并转运氨基酸,
rRNA：核糖体的组成成分
(3)RNA与DNA的区别
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物质组成 |
结构特点 | ||
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五碳糖 |
特有碱基 | ||
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DNA |
脱氧核糖 |
T(胸腺嘧啶) |
一般是双链 |
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RNA |
核糖 |
U(尿嘧啶) |
通常是单链 |
【技法提炼】DNA和RNA的区分
(1)DNA和RNA的判断
①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；
②含有碱基U或核糖⇒RNA。
(2)单链DNA和双链DNA的判断
①若：⇒双链DNA；
②若：嘌呤数≠嘧啶数⇒单链DNA。
(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。
遗传信息的转录
(1)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
(2)条件
模板：DNA的一条链,
原料：4种核糖核苷酸,
能量：ATP,
酶：RNA聚合酶
(3)过程
(4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。
遗传信息的翻译
1.密码子和氨基酸的对应关系
2.遗传信息的翻译过程
(1)场所或装配机器：核糖体。
(2)条件
模板：mRNA
原料：氨基酸
能量：ATP
酶：多种酶
搬运工具：tRNA
(3)过程
3.翻译时的特点
一条mRNA可结合多个核糖体，其意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
4.原核生物和真核生物转录翻译过程对比
(1)原核生物转录翻译过程
(2)真核生物转录翻译过程
5.复制、转录和翻译的比较
(1)区别
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复制 |
转录 |
翻译 | |
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时间 |
细胞分裂的间期 |
生物个体发育的整个过程 | |
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场所 |
主要在细胞核 |
主要在细胞核 |
核糖体 |
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模板 |
DNA的两条单链 |
DNA的一条链 |
mRNA |
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原料 |
4种脱氧核苷酸 |
4种核糖核苷酸 |
20种氨基酸 |
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条件 |
解旋酶、DNA聚合酶、能量 |
解旋酶、RNA聚合酶、能量 |
酶、ATP、tRNA |
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产物 |
2个双链DNA |
1个单链RNA |
多肽链 |
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模板去向 |
分别进入两个子代DNA分子中 |
恢复原样，重新组成双螺旋结构 |
水解成单个核糖核苷酸 |
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特点 |
边解旋边复制、半保留复制 |
边解旋边转录 |
1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链 |
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遗传信息的传递 |
DNA→DNA |
DNA→mRNA |
mRNA→蛋白质 |
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意义 |
传递遗传信息 |
表达遗传信息，使生物表现出各种性状 | |
(2)联系
(3)复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系
①DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则
a.DNA分子复制时：亲代链与子代链间存在碱基互补配对,
b.DNA分子转录时：模板链与RNA链间存在碱基互补配对,
c.翻译过程中：mRNA中密码子与tRNA中反密码子间存在, 碱基互补配对)
②基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系
6 ： 3 ： 1
即：蛋白质中氨基酸的数目＝1/3mRNA中的碱基数目＝1/6DNA(基因)中的碱基数目。
小题精炼
1．判断下列有关RNA的叙述
(1)一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸( ×)
(2)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( ×)
(3)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键( √)
(4)有些RNA可通过降低化学反应的活化能来提高反应速率( √)
(5)在翻译过程中，tRNA分子的—OH端与相应的氨基酸结合( √)
2．判断下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述
(1)每种氨基酸仅由一种密码子编码( ×)
(2)一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对( √)
(3)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子( ×)
(4)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，则①是β链，完成此过程的场所是细胞核( ×)
3．判断下列有关复制、转录和翻译的相关叙述
(1)DNA复制就是基因表达的过程( ×)
(2)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式( ×)
(3)蛋白质合成旺盛的细胞中，DNA分子较多，转录成的mRNA分子也较多( ×)
(4)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率( ×)
(5)细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成( ×)
(6)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链( ×)
(7)一个DNA只能控制合成一种蛋白质( ×)
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