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《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。
生物基因指导蛋白质的合成知识点细胞是生命系统结构层次的基石，离开细胞，就没有神奇的生命乐章，更没有地球上那瑰丽的生命画卷。
下面是小编整理的生物基因指导蛋白质的合成知识点，仅供参考希望能够帮助到大家。
生物基因指导蛋白质的合成知识点一、RNA的结构：1、组成元素：C、H、O、N、P2、基本单位：核糖核苷酸(4种)3、结构：一般为单链二、基因：是具有遗传效应的DNA片段，主要在染色体上。
三、基因控制蛋白质合成：1、转录：(1)概念：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。
【注】叶绿体、线粒体也有转录(2)过程：①解旋②配对③连接④释放(3)模板：DNA的一条链(模板链)原料：4种核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA聚合酶等(4)原则：碱基互补配对原则(A—U、T—A、G—C、C—G)(5)产物：信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)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。
【注】叶绿体、线粒体也有翻译(2)模板：mRNA原料：氨基酸(20种)能量：ATP酶：多种酶搬运工具：tRNA装配机器：核糖体(4)原则：碱基互补配对原则(5)产物：多肽链3、与基因表达有关的计算：基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数= 6：3：14、密码子①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。
每3个这样的碱基又称为1个密码子②特点：专一性、简并性、通用性③起始密码：AUG、GUG(64个)终止密码：UAA、UAG、UGA【注】决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。
学习生物的方法在记住了基本的名词、术语和概念之后，同学们就要把主要精力放在学习生物学规律上来了。
这时大家要着重理解生物体各种结构、群体之间的联系，也就是注意知识体系中纵向和横向两个方面的线索。
如：关于DNA，我们会分别在“绪论”、“组成生物体的化合物”和“生物的遗传和变异”这三个地方学到，但教材中在三个地方的论述各有侧重，同学们要前后联系起来思考，既所谓“瞻前顾后”。
第四章遗传的分子基础【课题】第3节基因控制蛋白质的合成【教学目标】1、DNA与RNA的异同；3、染色体、DNA和基因三者之间的关系，以及基因的本质；4、基因控制蛋白质合成的过程和原理；5、遗传信息和“密码子”的概念；6、中心法则及其发展；7、人类基因组计划。
【教学重点】基因控制蛋白质合成的过程和原理【教学难点】基因控制蛋白质合成的过程和原理【教学媒体】PPT课件、Flash动画【教学方法】问题教学法、讲解法相结合【课时安排】3课时【教学过程】第1课时导言：同学们知道，自然界的生物绚丽多彩、千姿百态…(举例)…为什么生物的性状各不相同呢？这和决定性状的蛋白质密切相关。
那么，蛋白质是怎样产生出来的呢？是由基因控制合成的。
板书：第三节基因控制蛋白质的合成问：什么是基因? 主要位于细胞的什么部位？(生答：是DNA分子上具有遗传效应的片段，主要位于细胞核中。
)问：那么蛋白质的合成发生在细胞的什么部位？（生答：细胞质中，核糖体上）问：细胞核中的基因怎么控制细胞质中的蛋白质合成呢？（稍作停顿后，自答：此过程需要通过一种媒介，即某种RNA来执行。
）问：大家还记得RNA吗？它与DNA有什么相同之处和不同之处？投影呈现两者异同的比较表格，请同学回答：DNA与RNA的比较讲述：了解了RNA，那么作为媒介的RNA怎么形成的呢？它需要通过转录产生。
（由此进入有关“转录”内容的学习）（板书）一、转录问：什么是转录呢？（播放flash动画后，再引导学生阅读书本思考）（生答：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的过程称为转录。
）教师对转录概念从发生场所、模板、原则、产物等方面作剖解强调，并与DNA复制的相关方面做比较，帮助学生深刻理解。
讲述：转录产生的RNA又分为不同的种类，主要有信使RNA（RNA）、核糖体RNA（rRNA）和转运RNA(rRNA)等。
问：转录有什么意义？（答：通过转录，DNA分子把遗传信息传递到mRNA上。
《基因指导蛋白质的合成》知识清单在生命的微观世界里，基因就如同神秘的密码本，而蛋白质则是执行各种生命活动的工具。
基因指导蛋白质合成的过程，是生命活动中至关重要的一环。
接下来，让我们一同揭开这一神秘过程的面纱。
一、遗传信息的转录1、概念转录是指在细胞核中，以 DNA 的一条链为模板合成 RNA 的过程。
2、场所主要在细胞核中进行。
3、条件（1）模板：DNA 分子的一条链。
（2）原料：4 种游离的核糖核苷酸。
（3）酶：RNA 聚合酶等。
（4）能量：ATP 提供。
4、过程（1）RNA 聚合酶与 DNA 分子的特定部位结合，DNA 双链解开，暴露出碱基。
（2）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 链上的碱基互补时，两者以氢键结合。
（3）新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 RNA 分子上。
（4）合成的 RNA 从 DNA 链上释放，而后 DNA 双链恢复。
5、产物RNA 主要有三种类型，分别是信使 RNA（mRNA）、转运 RNA （tRNA）和核糖体 RNA（rRNA）。
（1）mRNA：携带遗传信息，是蛋白质合成的直接模板。
（2）tRNA：转运氨基酸，其一端的反密码子能与 mRNA 上的密码子互补配对。
（3）rRNA：参与核糖体的构成。
二、遗传信息的翻译1、概念翻译是指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。
2、场所细胞质中的核糖体。
3、条件（1）模板：mRNA。
（2）原料：20 种游离的氨基酸。
（3）搬运工具：tRNA。
（4）核糖体。
4、过程（1）起始阶段：mRNA 与核糖体结合，tRNA 携带特定的氨基酸，通过反密码子与mRNA 上的密码子互补配对，进入核糖体的特定位置。
（2）延伸阶段：核糖体沿着 mRNA 移动，读取下一个密码子，新的 tRNA 携带相应的氨基酸进入核糖体，与前一个氨基酸形成肽键。
（3）终止阶段：当核糖体读取到 mRNA 上的终止密码子时，翻译过程结束，多肽链被释放。
生物基因指导蛋白质的合成知识点
1. 转录和翻译：生物基因编码了DNA分子中的信息，通过转录过程将DNA信息转录
成为RNA分子，然后通过翻译过程将RNA信息翻译成为蛋白质。
2. RNA剪接：一些基因会产生多个不同的转录本，通过剪接过程将RNA前体分子中的一些片段剪掉，并将剩余片段连接起来，生成成熟的mRNA。
3. 起始密码子和终止密码子：起始密码子是指mRNA序列上的特定三个核苷酸序列，它确定了翻译机器开始翻译的位置。
终止密码子是指mRNA上的特定三个核苷酸序列，它指示翻译机器停止翻译。
4. 翻译机器和核糖体：核糖体是一个由RNA和蛋白质组成的复合物，它负责将mRNA 上的信息翻译成为蛋白质。
翻译机器由核糖体及其辅助蛋白质组成。
5. 氨基酸序列和蛋白结构：蛋白质的氨基酸序列由mRNA上的三个核苷酸密码子决定。
不同的氨基酸序列会导致蛋白质具有不同的结构和功能。
6. 翻译后修饰：蛋白质在合成后可能会经历一系列后续修饰过程，如切割、磷酸化、
乙酰化等。
这些修饰可以改变蛋白质的功能和稳定性。
7. 蛋白质定位和运输：合成的蛋白质需要被定位到细胞的特定位置才能发挥功能。
细
胞内存在着多种蛋白质运输机制，包括内质网、高尔基体和高尔基体等。
8. 蛋白质折叠和结构：蛋白质合成后需要正确地折叠为其功能性结构。
错误的折叠可
能导致蛋白质失去功能或形成非正常的聚集体，引发疾病。
9. 蛋白质降解：合成后的蛋白质需要及时降解，以清除无用或损坏的蛋白质。
细胞内
存在着多种蛋白质降解机制，如泛素-蛋白酶体和自噬等。
第三节基因控制蛋白质的合成知识梳理一、从基因到蛋白质1.基因是具有遗传效应的DNA片段；遗传信息是指碱基排列顺序。
基因遗传信息的表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。
2.转录场所：细胞核。
模板：DNA的一条链。
原料：4种核糖核苷酸。
产物：mRNA。
遵循碱基互补配对原则。
注意转录时U代替T与A配对。
特点：边解旋边转录。
3.遗传密码遗传学上把决定1种氨基酸的3个相连的碱基叫做一个“密码子”。
通过密码子表了解：所有生物共用一套密码子；每种氨基酸可对应1种或多种密码子，而每种密码子只决定1种氨基酸；共有64种密码子，决定氨基酸的为61种。
基因突变，生物性状一定改变吗？不一定。
4.翻译场所：蛋白质。
模板：mRNA。
原料氨基酸。
产物：多肽。
翻译过程分为起始、延伸、终止等阶段，信使RNA合成后，从核孔进入细胞质与核糖体结合；氨基酸到达核糖体通过tRNA运输。
tRNA组成：一端携带氨基酸，另一端有3个碱基。
tRNA与氨基酸的关系：一种tRNA只能转运一种氨基酸、一种氨基酸可以被多种tRNA转运。
二、基因对性状的控制基因作为遗传物质，其主要功能是把遗传信息转变为有特定氨基酸，按一定顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物的性状。
三、人类基因组计划（1）主要内容：完成人体24条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图和全部碱基序列测定。
（2）后续研究与开发：主要是开展与重大疾病、重要生理功能相关的基因和蛋白质，以及重要病原菌功能基因组的研究与开发。
知识导学1.对遗传信息的遗传和表达我们可以参照图形理解：五条线路均遵循碱基互补配对原则：①DNA→DNA：以DNA作为遗传物质的生物的自我复制。
②RNA→RNA：以RNA作为遗传物质的生物的自我复制。
③DNA→RNA：遗传信息从DNA流向RNA的转录过程。
④RNA→蛋白质：细胞质核糖体上的翻译过程。
⑤RNA→DNA：在逆转录酶作用下以RNA为模板合成DNA的过程。
注意：科学家发现了疯牛病的病原体——朊病毒，其化学成分是蛋白质。
朊病毒是有感染性的错误折叠的结构异常蛋白质，能促使与其有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样错误折叠，朊病毒的发现对现代遗传理论有一定的补充作用。
2.基因对性状的控制有两种情况：一是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。
另一情况是通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。
疑难突破1.如何理解转录的过程？剖析：转录是在细胞核内进行的，是以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
第一步：DNA双链解开，DNA双链的碱基暴露出来。
第二步：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。
第三步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA上。
第四步：合成的mRNA从DNA上释放。
而后，DNA双链恢复。
2.翻译的实质及过程是什么？剖析：（1）翻译的定义和实质在细胞质中的核糖体上以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程是翻译。
实质是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
（2）碱基与氨基酸之间的对应关系mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个这样的碱基称作一个密码子。
密码子共64个，决定氨基酸的密码子为61个，因为其中的UAA、UAG、UGA为终止密码子，不决定氨基酸。
遗传密码子的特点是：①不间断性mRNA的三联体密码是连续排列的，相邻密码之间无核苷酸间隔。
②不重叠性对于特定的三联体密码而言，其中的每个核苷酸都具有不重叠性。
③兼并性绝大多数氨基酸具有两个以上不同的密码子，这一现象称作兼并性。
④通用性除线粒体的个别密码外，生物界通用一套遗传密码，细菌、动物和植物等不同物种之间，蛋白质合成机制及其mRNA都是可以互换的。
⑤起始密码和终止密码UAA、UAG、UGA为终止密码，它们不为任何氨基酸编码，而代表蛋白质翻译的终止。
AUG是甲硫氨酸的密码，同时又是起始密码。
（3）翻译的过程第一步：mRNA进入细胞质与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA，通过与密码子AUG 配对，进入位点1。
第二步：携带另一种氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
第三步：甲硫氨酸与另一种氨基酸形成肽键而转移到位点2上。
第四步：核糖体移动到下一个密码子，原来占据位点1的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
重复步骤2、3、4，直到核糖体读取mRNA的终止密码，合成才停止。
肽链合成后，被运送到各自的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质，承担各项职责。
3.如何理解转录和翻译？剖析：对转录和翻译部分内容的学习可采用列表比较的方法，可以从以下几个方面来比较两个过程的异同，场所、模板、原料、条件、碱基配对方式、遗传信息的传递方向、过程特点、产物、发生时间等。
基因控制蛋白质的合成分为转录和翻译两个阶段。
两阶段的实质性联系见下图：由DNA的基本功能而归纳的中心法则中，有关计算是难点内容，同时也联系到蛋白质分子中其肽键数（或失去水分子数）和肽链数的一些问题。
由上述分析可知：①信使RNA 上每三个相邻的碱基决定一个氨基酸，蛋白质中氨基酸数与信使RNA 上的碱基数存在着1∶3的对应关系；②信使RNA 是以DNA 分子的一条链为模板转录而得的，基因（DNA ）中的碱基数目与mRNA 的碱基数目存在1∶2的对应关系。
由①②可推知，蛋白质中的氨基酸数与基因中的碱基数存在1∶6的对应关系。
③在蛋白质中，有如下的对应关系：一条肽链 x 条肽链 氨基酸数n N-x 肽键数n-1 N-x 脱去水分子数n-1 至少x 个 氨基 至少1个 至少x 个 羧基 至少1个 至少x 个说明：N 个氨基酸连接成一条肽链，由于不能是环形连接，因而有肽键n-1个。
如果N 个氨基酸连接成x 条肽链，则可设每条肽链的氨基酸数为S 1，S 2，……，S x ，有S 1＋S 2＋……＋S x =N ，每条肽链的肽键数为S 1-1，S 2-1，…，S x -1，则总的肽键数为（S 1-1）＋（S 2-1）＋……＋（S x -1）=N-x 。
总结以上3个方面，可写成关系式：蛋白质中氨基酸数目=蛋白质中肽链数+肽键数（或脱下的水分子数）=31信使RNA 的碱基数（或核糖核苷酸数）=61基因中碱基数（或脱氧核苷酸数）。
4.人类基因组计划主要包括哪些内容？剖析：通常情况下，人类基因组一般是指核基因组，而人类体细胞的细胞核中含有46条染色体（23对同源染色体），对二倍体生物来说，一个染色体组所含有的基因就构成基因组，但人类属于XY 型性别决定类型，而X 、Y 为异型的同源染色体，其上所含的遗传信息有所不同，所以人类基因组计划研究的是24条染色体，即22条常染色体和X 、Y 性染色体，而不是46条或23条。
人类基因组计划的目标就是绘制四张图，每张图均涉及人类的一套染色体的常染色体和性染色体。
遗传图示指基因或DNA 标记（如多肽性遗传标记）在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称为连锁图。
通过遗传图可以大致了解各个基因或DNA 片段之间的相对距离与方向；物理图表示DNA 序列上DNA 标记之间实际距离的图，该距离以DNA 上核苷酸数目的多少（kb,表示千碱基对，或Mb,1Mb=1 000 kb ）来表示，物理图是进行DNA 序列分析和基因组织结构研究的基础；序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图；转录图是指DNA 分子中可进行转录的基因图谱，在整个人类基因组中，大约有3万～3.5万个基因，其中能够编码蛋白质的可转录序列仅占3%。
5.基因与脱氧核苷酸、DNA 、染色体和生物性状之间的关系如何？剖析：（1）基因与脱氧核苷酸的关系：基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。
其中的脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息。
（2）基因与DNA 的关系：基因是有遗传效应的DNA 片段，每个DNA 分子上有很多个基因。
（3）基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体。
（4）基因与生物性状的关系：基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，从而使后代表现出与亲代相似的性状，遗传学上把这一过程叫做基因的表达。
6.何理解遗传信息、密码子、反密码子之间的区别与联系？剖析：遗传信息是指DNA 分子中基因上的脱氧核苷（碱基）排列顺序，密码子是指信使RNA 上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序，反密码子是指转运RNA 上的一端的三个碱基排列顺序。
其联系是：DNA（基因）的遗传信息通过转录传递到信使RNA上，转运RNA一端携带氨基酸，另一端反密码子与信使RNA上的密码子（碱基）配对。
构成RNA的碱基有四种，每三个碱基决定一个氨基酸。
从理论上分析碱基的组合有43=64种，64种碱基组合即64种密码子。
怎样决定20种氨基酸呢？仔细分析课本中20种氨基酸的密码子表，就可以发现，同一种氨基酸可以由几个不同的密码子来决定，另外还有UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定任何氨基酸，是蛋白质合成的终止密码子。
