2019_2020學年高中生物第4章第1節(jié)基因指導蛋白質的合成教案新人教版必修220190927187

1、第1節(jié)基因指導蛋白質的合成學 習 目 標核 心 素 養(yǎng)1辨析三種RNA的結構和功能。2概述遺傳信息轉錄、翻譯的過程和特點。(重、難點)3說明密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關系。(重點)1利用對比分析，歸納和概括，辨別三種RNA的結構和組成。2通過圖示和列表比較轉錄和翻譯的異同。3從存在位置、作用等方面，探討密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關系，構建知識脈絡。一、RNA的結構與種類1RNA的結構(1)基本單位及組成磷酸；核糖；堿基：A、U、G、C；核糖核苷酸。(2)空間結構：一般是單鏈，且比DNA短。2RNA與DNA的比較 比較項目DNARNA組成單位基本組成單位不同脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖

2、不同脫氧核糖核糖堿基不同特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)結構不同規(guī)則的雙螺旋結構一般為單鏈二、遺傳信息的轉錄1概念2過程三、遺傳信息的翻譯1密碼子與反密碼子密碼子反密碼子種類64種61種位置mRNAtRNA實質決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基(終止密碼除外)與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基2.翻譯(1)概念的理解(2)過程起始：mRNA與核糖體結合運輸：tRNA攜帶氨基酸置于特定位置終止：當核糖體讀取到mRNA上的終止密碼時，合成終止脫離：肽鏈合成后，從核糖體與mRNA的復合物上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子判斷對錯(正確的打“”，錯誤的打“×”)

3、1遺傳信息轉錄的產物只有mRNA。()2轉錄和翻譯都是以mRNA為模板合成生物大分子的過程。()3一個tRNA分子中只有一個反密碼子。()4mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質。()5在蛋白質合成過程中密碼子都決定氨基酸。()提示：1×轉錄合成的RNA有三種類型：mRNA、tRNA、rRNA。2×轉錄的模板是DNA分子的一條單鏈，不是mRNA。34×核糖體在mRNA上移動翻譯出蛋白質。5×密碼子共有64種，有3種終止密碼子，不決定氨基酸，決定氨基酸的密碼子有61種。遺傳信息的轉錄問題探究經測定，甲、乙、丙、丁4種生物的核酸中堿基所占的比例如下表：AGCTU

4、甲60406040乙30202030丙41234428丁32151624131甲、乙含有哪種核酸？二者有什么區(qū)別？提示：甲、乙中含有堿基T，因此為DNA；在甲中A與T不相等，G與C不相等，因此甲只能為單鏈DNA。在乙中A與T相等，G與C相等，最可能是雙鏈DNA。答案：甲、乙中的核酸都是DNA，但甲只能為單鏈DNA，乙最可能是雙鏈DNA。2丙中含有的核酸是哪種？依據是什么？提示：RNA；丙的核酸中含有堿基U，不含堿基T。3丁的核酸中含有幾種核苷酸？提示：丁的核酸既有DNA又有RNA，因此含有8種核苷酸。答案：8種。4RNA為什么適合做DNA的信使？提示：(1)RNA一般為單鏈，比DNA短，可以通

5、過核孔從細胞核進入細胞質。(2)RNA是另一種核酸，也是由四種核苷酸組成的，也可以儲存大量的遺傳信息。(3)RNA與DNA之間也遵循堿基互補配對原則。歸納總結 1核糖核酸種類mRNAtRNArRNA結構單鏈單鏈，呈三葉草形單鏈特點攜帶從DNA上轉錄來的遺傳信息一端攜帶特定的氨基酸，另一端的特定的三個堿基可與mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子核糖體的組成成分功能作為翻譯的模板識別密碼子，轉運特定的氨基酸參與構成核糖體圖示共同點都是經過轉錄產生的，基本單位都相同，都與翻譯的過程有關2.轉錄有關問題分析(1)堿基互補配對關系：GC、CG、TA、AU。(2)mRNA與DNA模板鏈堿基互補，但與非模

6、板鏈堿基序列基本相同，只是用U代替T。(3)轉錄特點：邊解旋邊轉錄，單鏈轉錄。誤區(qū)警示：(1)轉錄不是轉錄整個DNA，是轉錄其中的基因，不同種類的細胞，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數(shù)量不同，但tRNA和rRNA的種類沒有差異。(2)細胞核中轉錄形成的RNA通過核孔進入細胞質，穿過0層膜，需要能量。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，保證生命活動的有序進行。(4)質基因(線粒體和葉綠體中的基因)控制蛋白質合成過程時也進行轉錄。1下列關于DNA和RNA的結構與功能的說法，錯誤的是()A區(qū)分單雙鏈DNA、單雙鏈RNA四種核酸可以依據堿基比率和種類判定B雙鏈DNA分子中堿基G、C含量越高，

7、其結構穩(wěn)定性相對越大C含有DNA的生物，遺傳物質是DNA不是RNAD含有RNA的生物，遺傳物質是RNA不是DNAD組成DNA和RNA的堿基種類不完全相同，且雙鏈DNA和RNA分子中堿基之間的配對遵循堿基互補配對原則，因此區(qū)分單雙鏈DNA、單雙鏈RNA四種核酸可以根據堿基比率和種類判定，A正確；雙鏈DNA分子中，C和G之間有3個氫鍵，A和T之間有2個氫鍵，因此堿基G、C含量越高，其結構穩(wěn)定性相對越大，B正確；含有DNA的生物，遺傳物質是DNA不是RNA，C正確；含有RNA的生物，遺傳物質是RNA或DNA，D錯誤。2下圖為真核生物細胞核內轉錄過程的示意圖，下列說法正確的是()A鏈的堿基A與鏈的堿基

8、T互補配對B是以4種核糖核苷酸為原料合成的C如果表示酶分子，則它的名稱是DNA聚合酶D轉錄完成后，需通過兩層生物膜才能與核糖體結合B本題考查的是轉錄過程，其中鏈為模板鏈，鏈為RNA，鏈中的堿基A與鏈中的堿基U互補配對；表示RNA聚合酶；轉錄完成后，通過核孔進入細胞質，穿過0層生物膜。遺傳信息的翻譯問題探究運輸氨基酸的工具是哪種結構？為什么說它是真正起“翻譯”作用的結構？提示：運輸氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密碼子，能和mRNA上的密碼子相識別，一端能攜帶氨基酸，是真正起“翻譯”作用的結構。歸納總結 1DNA轉錄和翻譯的比較轉錄翻譯時間個體生長發(fā)育的整個過程場所主要在細胞核核糖體模板DNA

9、的一條鏈mRNA原料4種核糖核苷酸20種氨基酸條件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA產物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽鏈特點邊解旋邊轉錄一個mRNA上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈堿基配對AU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遺傳信息傳遞DNARNAmRNA蛋白質意義表達遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀2.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較項目遺傳信息密碼子反密碼子概念DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基tRNA上與密碼子互補的3個堿基作用控制生物的性狀直接決定蛋白質中的氨基酸序列識別密碼子，轉運氨基酸種類多樣性64種61種圖解3

10、.基因表達過程中的相關數(shù)量計算(1)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關系圖示：規(guī)律：蛋白質中氨基酸數(shù)目1/3 mRNA中堿基數(shù)目1/6 DNA(或基因)中堿基數(shù)目。4原核生物與真核生物基因轉錄和翻譯的辨別(1)真核細胞的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，翻譯發(fā)生在細胞質中，在空間和時間上被分隔開進行，即先轉錄后翻譯。(2)原核細胞的轉錄和翻譯沒有分隔，可以同時進行，邊轉錄邊翻譯。過程如右圖所示：圖中是DNA模板鏈，表示正在合成的4條mRNA，每條mRNA上有多個核糖體同時進行翻譯過程，翻譯的方向是從下到上。1一個mRNA分子有m個堿基，其中(GC)有n個；由該mRNA指導合成的蛋白質

11、有兩條肽鏈。則控制該mRNA合成的DNA分子至少含有的(AT)數(shù)、合成蛋白質時最多脫去的水分子數(shù)分別是()Am、(m/3)1Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1D2(mn)、(m/3)2D由題意知，mRNA分子有m個堿基且(GC)的數(shù)目為n，則此mRNA分子中(AU)的數(shù)目為(mn)，控制其合成的DNA分子模板鏈中(AT)的數(shù)目至少為(mn)，整個雙鏈DNA分子中(AT)的數(shù)目至少為2(mn)；由mRNA分子有m個堿基可知，以其為翻譯模板可合成最多含m/3個氨基酸的蛋白質分子，題干中給出此蛋白質分子有兩條肽鏈，脫去的水分子數(shù)最多應為(m/3)2。2(2019·全國卷)用體外實

12、驗的方法可合成多肽鏈。已知苯丙氨酸的密碼子是UUU，若要在體外合成同位素標記的多肽鏈，所需的材料組合是()同位素標記的tRNA蛋白質合成所需的酶同位素標記的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的細胞裂解液ABCDC若要在體外合成同位素標記的多肽鏈，需要原料(同位素標記的苯丙氨酸)、模板(人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸)以及除去了DNA和mRNA的細胞裂解液(含有核糖體、tRNA、酶、能量等，又排除了mRNA及DNA可能轉錄形成mRNA等的干擾)。課堂小結知 識 網 絡 構 建核 心 語 句 歸 納1RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rR

13、NA)。2轉錄的主要場所是細胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬運工”(tRNA)、原料(20種氨基酸)、酶和能量。4密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有61 種，3種終止密碼子不決定氨基酸。5一種氨基酸對應一種或多種密碼子，一種密碼子最多只決定一種氨基酸。1如圖為核苷酸的模式圖，下列相關說法正確的是()ADNA與RNA在核苷酸上只有不同B如果要構成ATP，在位置上加上兩個磷酸基團即可C在人的遺傳物質中只有4種DDNA分子中每個均只與一個相連C分析題圖可知，是磷酸基團，是五碳糖，是含氮堿基

14、。DNA與RNA在核苷酸上的不同點主要有兩點，一是在DNA中為脫氧核糖，在RNA中為核糖；二是在DNA中有A、T、C、G 4種，在RNA中有A、U、C、G 4種，A錯誤。如果要構成ATP，要在位置上加上兩個磷酸基團，應為核糖，應為腺嘌呤，B錯誤。人的遺傳物質是DNA，在DNA中只有4種(A、G、C、T)，C正確。DNA分子的一條脫氧核苷酸鏈中多數(shù)與兩個相連，D錯誤。2對于下列圖解，正確的說法有()表示DNA復制過程 表示DNA轉錄過程共有5種堿基共有8種核苷酸共有5種核苷酸A均代表同一種核苷酸ABCDC由題干信息可知，圖為DNA轉錄過程。因為DNA與RNA的基本單位不同，故相同堿基代表不同核苷

15、酸，所以圖示核苷酸種類為8，堿基種類數(shù)為5。3下列關于如圖所示生理過程的描述中，最合理的是()A該生理過程可能發(fā)生于硝化細菌細胞內B可表示噬菌體的轉錄和翻譯過程C圖中現(xiàn)象也可能出現(xiàn)在人體細胞核基因的表達過程中D圖中兩核糖體合成的肽鏈不同A由圖示可以看出，轉錄和翻譯同時進行。人體細胞核基因轉錄出mRNA后，mRNA通過核孔進入細胞質，與核糖體結合后指導肽鏈的合成，該過程與圖示不符。噬菌體是非細胞結構的生物，不能獨立進行代謝過程。圖中兩核糖體以同一mRNA為模板，合成的肽鏈相同。4如圖為多聚核糖體合成肽鏈的過程，有關該過程的說法正確的是()A圖示為多個核糖體合成一條多肽鏈的過程BmRNA沿著三個核

16、糖體從右向左移動C三條肽鏈在氨基酸排列順序上各不相同D由圖示可推測少量mRNA可以合成大量的蛋白質D圖示為三個核糖體合成三條多肽鏈的過程；翻譯過程中是核糖體沿著mRNA進行移動的，根據肽鏈的長短，可判斷出核糖體沿mRNA的移動方向是從右向左；合成的三條肽鏈是以同一條mRNA為模板的，因此氨基酸的排列順序相同；一條mRNA可以和多個核糖體結合，可在短時間內合成大量的蛋白質。5如圖表示某DNA片段遺傳信息的傳遞過程，表示物質或結構。a、b、c表示生理過程。請據圖回答下列問題。(可能用到的密碼子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG賴氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU絲氨酸、UAC酪氨酸)(1)完成遺傳信

17、息表達的是_(填字母)過程，a過程所需的酶有_。(2)圖中含有核糖的是_(填數(shù)字)；由指導合成的多肽鏈中氨基酸序列是_。(3)該DNA片段第三次復制需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為_個。(4)若在AUG后插入3個核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明_。解析分析圖示過程可知：a為DNA的復制、b為轉錄、c為翻譯。(1)完成遺傳信息表達的是轉錄和翻譯，即圖中的b和c，DNA的復制需要在解旋酶的作用下解開雙鏈，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子鏈。(2)RNA中含有核糖，所以圖中含有核糖的結構包括mRNA、tRNA、rRNA。根據mRNA上的密碼子可知指導合成的多肽鏈中氨基酸的序列：甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸。(3)由圖可知DNA片段含7個T，故第三次復制需要231×728(個)胸腺嘧啶脫氧核苷酸。(4)三個核苷酸對應一個氨基酸，由此證明一個密碼子由三個相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成。答案(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶(2)甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸(3)28(4)一個密碼子由三個相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成教材課后習題(教師用書獨具)一、基礎題1TGCCTAGAAUGCCUAGAA33半胱氨酸、亮氨酸、谷氨酸2C二、拓展題1提示：將變化后的密碼子分別寫出，根據密