高中生物 第四章 基因的表達 第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件 新人教必修2

1、第第1 1節(jié)節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第四章第四章 基因的表達基因的表達第一篇第一篇 教材同步導(dǎo)學(xué)篇教材同步導(dǎo)學(xué)篇一、知識準備一、知識準備1DNA復(fù)制的特點：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。復(fù)制的特點：邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制。2DNA復(fù)制的條件：復(fù)制的條件：(1)模板：模板：DNA分子的兩條鏈；分子的兩條鏈；(2)原料：四種游離的脫氧核苷酸；原料：四種游離的脫氧核苷酸；(3)酶：酶：DNA聚合酶和解旋聚合酶和解旋酶；酶；(4)能量。能量。3基因基因(1)遺傳信息：蘊藏在遺傳信息：蘊藏在4種堿基的排列順序之中；堿基排種堿基的排列順序之中；堿基排列順序的千變?nèi)f化，構(gòu)成列順序的千變?nèi)f化

2、，構(gòu)成DNA分子的多樣性。分子的多樣性。DNA分子的分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。(2)基因的載體：染色體是基因的主要載體，線粒體、葉基因的載體：染色體是基因的主要載體，線粒體、葉綠體中也含有基因，綠體中也含有基因， (3)基因是有遺傳效應(yīng)的基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。片段。4基因在染色體上呈線性排列?；蛟谌旧w上呈線性排列。二、課標要求二、課標要求1比較比較DNA、RNA的組成、結(jié)構(gòu)。的組成、結(jié)構(gòu)。2掌握遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。掌握遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。3會進行蛋白質(zhì)合成過程中的有關(guān)計算。會進行蛋白質(zhì)合成過程中的有關(guān)計

3、算。一、自主初探一、自主初探1遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(閱讀閱讀P6264)(1)RNA和和DNA的區(qū)別的區(qū)別比較項目DNARNA化學(xué)組成基本組成單位脫氧核苷酸核糖核苷酸堿基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖脫氧核糖核糖無機酸磷酸磷酸空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)(3)轉(zhuǎn)錄的場所、條件、產(chǎn)物及過程轉(zhuǎn)錄的場所、條件、產(chǎn)物及過程場所：主要是場所：主要是_中中條件條件模板DNA的一條鏈原料4種游離的核糖核苷酸能量ATP酶RNA聚合酶細胞核細胞核產(chǎn)物：產(chǎn)物：mRNA、tRNA、rRNA過程：過程：2遺傳信息的翻譯遺傳信息的翻譯(閱讀閱讀P6467)(1)密碼子和反密碼子密碼子和反密碼子屬于

4、密碼子的是屬于密碼子的是_(填序號填序號)，位于，位于_ (填填序號和名稱序號和名稱)上，其實質(zhì)是決定一個氨基酸的上，其實質(zhì)是決定一個氨基酸的_個相鄰的個相鄰的堿基。堿基。屬于反密碼子的是屬于反密碼子的是_(填序號填序號)，位于，位于_(填填序號和名稱序號和名稱)上，其實質(zhì)是與上，其實質(zhì)是與_發(fā)生堿基互補配對發(fā)生堿基互補配對的的_個相鄰的堿基。個相鄰的堿基。密碼子的種類為：密碼子的種類為：_種。種。(2)翻譯的場所、條件、產(chǎn)物及過程翻譯的場所、條件、產(chǎn)物及過程場所：細胞質(zhì)中的場所：細胞質(zhì)中的_上上mRNA3tRNA密碼子密碼子364核糖體核糖體條件條件產(chǎn)物：特定氨基酸序列的多肽鏈產(chǎn)物：特定氨基

5、酸序列的多肽鏈模板mRNA原料20種氨基酸能量ATP酶多種酶過程：過程：探究一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄探究一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄二、疑問探究二、疑問探究1轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都遵循堿基互補配對原則，堿基配對方式有何不轉(zhuǎn)錄和復(fù)制都遵循堿基互補配對原則，堿基配對方式有何不同？同？提示提示復(fù)制時復(fù)制時AT配對，轉(zhuǎn)錄時配對，轉(zhuǎn)錄時AU配對。配對。2在蛋白質(zhì)的合成過程中，在蛋白質(zhì)的合成過程中，mRNA、tRNA各起什么作用？各起什么作用？提示提示mRNA是傳遞遺傳信息，作為合成蛋白質(zhì)的模板；是傳遞遺傳信息，作為合成蛋白質(zhì)的模板；tRNA是轉(zhuǎn)運特定的氨基酸，識別密碼子。是轉(zhuǎn)運特定的氨基酸，識別密碼子。3DNA和和RNA在化學(xué)組成上

6、有什么區(qū)別？在化學(xué)組成上有什么區(qū)別？提示提示(1)DNA的五碳糖是脫氧核糖，的五碳糖是脫氧核糖，RNA的五碳糖是核糖。的五碳糖是核糖。(2)DNA特有的堿基是特有的堿基是T，而，而RNA的特有堿基是的特有堿基是U。三、新知破解三、新知破解1三種三種RNA的比較的比較mRNAtRNArRNA分布部位常與核糖體結(jié)合細胞質(zhì)中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體結(jié)構(gòu)功能翻譯時作模板翻譯時作搬運氨基酸的工具參與核糖體的組成聯(lián)系組成相同：4種核糖核苷酸來源相同：都由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生功能協(xié)同：都與翻譯有關(guān)2.轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(1)堿基互補配對關(guān)系：堿基互補配對關(guān)系：GC、CG、TA、AU。(2)mRNA與與DNA模板鏈堿基互補，但與非模

7、板鏈堿基模板鏈堿基互補，但與非模板鏈堿基序列基本相同，只是用序列基本相同，只是用U代替代替T。(3)轉(zhuǎn)錄的基本單位是基因，而不是整個轉(zhuǎn)錄的基本單位是基因，而不是整個DNA。(4)在真核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄出來的在真核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄出來的RNA需經(jīng)過加工才具有需經(jīng)過加工才具有生物活性。生物活性。二、疑問探究二、疑問探究1遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于哪里？遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于哪里？提示提示遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于遺傳信息、密碼子、反密碼子分別位于DNA、mRNA、tRNA上。上。2密碼子、密碼子、tRNA和氨基酸的種類及它們之間的數(shù)量關(guān)系和氨基酸的種類及它們之間的數(shù)量關(guān)系如何？

8、如何？提示提示(1)密碼子有密碼子有64種，其中包括種，其中包括3種終止密碼子，能編種終止密碼子，能編碼蛋白質(zhì)的密碼子有碼蛋白質(zhì)的密碼子有61種；種；tRNA有有61種；氨基酸有種；氨基酸有20種。種。(2)一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子來決定；一種密碼子一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子來決定；一種密碼子(終終止密碼子除外止密碼子除外)和一種和一種tRNA只能決定一種氨基酸。只能決定一種氨基酸。3若某一多肽鏈片段為若某一多肽鏈片段為“苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸谷谷氨酸氨酸”，請寫出指導(dǎo)該多肽合成的，請寫出指導(dǎo)該多肽合成的mRNA中相應(yīng)堿基中相應(yīng)堿基組成；若某一組成；若某一mRNA片段為片段

9、為“AUG GAA GCA”，請寫出其編碼的氨基酸序列。請寫出其編碼的氨基酸序列。提示提示UUUUGGGAA或或UUCUGGGAA或或UUUUGGGAG或或UUCUGGGAG。甲硫氨酸甲硫氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸。三、新知破解三、新知破解1DNA上遺傳信息與密碼子、反密碼子的對應(yīng)關(guān)系上遺傳信息與密碼子、反密碼子的對應(yīng)關(guān)系(2)密碼子、反密碼子和氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。密碼子、反密碼子和氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子(密碼子簡并性密碼子簡并性)，可由一種或幾種可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運。一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種一種密碼子只能決定一種氨

10、基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。運一種氨基酸。轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA是由許多是由許多(而不是只有而不是只有3個個)核糖核苷酸構(gòu)成核糖核苷酸構(gòu)成的的“三葉草三葉草”形，形，RNA分子其一端有三個堿基可與信使分子其一端有三個堿基可與信使RNA的密碼子配對，我們稱之為的密碼子配對，我們稱之為“反密碼子反密碼子”。2DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較DNA功能傳遞遺傳信息(復(fù)制)表達遺傳信息轉(zhuǎn)錄翻譯時間有絲分裂間期；減前的間期生長發(fā)育的連續(xù)過程中場所真核細胞主要在細胞核，原核細胞主要在擬核細胞質(zhì)(核糖體)原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸二十種氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈

11、mRNA條件特定的酶和ATP過程DNA邊解旋邊以兩條鏈為模板，按堿基互補配對原則，合成兩條子鏈，子鏈與對應(yīng)母鏈螺旋化DNA解旋，以一條鏈為模板，按堿基互補配對原則形成mRNA，進入細胞質(zhì)與核糖體結(jié)合以mRNA為模板，tRNA一端的堿基與mRNA上的密碼子配對，另一端攜帶相應(yīng)氨基酸，在核糖體合成有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)模板去向分別進入兩個子代DNA分子中恢復(fù)原樣，重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個核苷酸特點邊解旋邊復(fù)制；半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，DNA雙鏈全保留一個mRNA上可連續(xù)結(jié)合多個核糖體，依次合成多肽鏈產(chǎn)物兩個雙鏈DNA分子一個單鏈RNA蛋白質(zhì)考向一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄考向一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄例例1下圖甲

12、、乙是真核生物遺傳信息傳遞過程中的某兩下圖甲、乙是真核生物遺傳信息傳遞過程中的某兩個階段的示意圖，圖丙為圖乙中部分片段的放大示意圖。下個階段的示意圖，圖丙為圖乙中部分片段的放大示意圖。下列分析合理的是列分析合理的是()A甲過程發(fā)生在細胞核內(nèi)，乙過程發(fā)生在細胞質(zhì)內(nèi)甲過程發(fā)生在細胞核內(nèi)，乙過程發(fā)生在細胞質(zhì)內(nèi)B催化甲、乙兩過程的酶催化甲、乙兩過程的酶1、酶、酶2、酶、酶3是相同的是相同的C一個細胞周期中，甲所示過程在每個起點只起始一一個細胞周期中，甲所示過程在每個起點只起始一次，乙可起始多次次，乙可起始多次D甲、乙過程中的堿基互補配對方式完全相同甲、乙過程中的堿基互補配對方式完全相同思路點撥思路點撥

13、解析解析圖甲表示圖甲表示DNA分子的復(fù)制過程，圖乙表示轉(zhuǎn)錄分子的復(fù)制過程，圖乙表示轉(zhuǎn)錄過程，乙的產(chǎn)物是單鏈的過程，乙的產(chǎn)物是單鏈的mRNA分子；甲、乙過程都主分子；甲、乙過程都主要在細胞核中進行；參與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的酶種類不同；在要在細胞核中進行；參與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的酶種類不同；在一個細胞周期中，核中一個細胞周期中，核中DNA分子只復(fù)制一次，而轉(zhuǎn)錄可分子只復(fù)制一次，而轉(zhuǎn)錄可以進行多次。甲、乙中堿基配對方式不完全相同，甲中以進行多次。甲、乙中堿基配對方式不完全相同，甲中是是AT配對，乙中是配對，乙中是AU配對。配對。 答案答案C【方法規(guī)律方法規(guī)律】DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄復(fù)制與轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄場所主要在細胞核

14、中，也可發(fā)生在線粒體、葉綠體中。模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈原料脫氧核苷酸核糖核苷酸能量ATPATP酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶DNADNA分子RNA考向二遺傳信息的翻譯考向二遺傳信息的翻譯例例2下圖為細胞中多聚核糖體合成蛋白質(zhì)的示意圖，下圖為細胞中多聚核糖體合成蛋白質(zhì)的示意圖，下列說法正確的是下列說法正確的是()A該過程表明生物體內(nèi)少量的該過程表明生物體內(nèi)少量的mRNA可以迅速合成出可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)大量的蛋白質(zhì)B該過程的模板是核糖核苷酸，原料是該過程的模板是核糖核苷酸，原料是20種游離的氨種游離的氨基酸基酸C該過程表明一個基因在短時間內(nèi)可表達出多種多肽該過程表明一個基因在

15、短時間內(nèi)可表達出多種多肽鏈鏈D該過程中幾條多肽鏈中氨基酸的順序不一定相同該過程中幾條多肽鏈中氨基酸的順序不一定相同思路點撥思路點撥解析解析一個一個mRNA上結(jié)合多個核糖體，各核糖體分別進上結(jié)合多個核糖體，各核糖體分別進行翻譯，可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。翻譯過程的模板行翻譯，可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。翻譯過程的模板是是mRNA(核糖核酸核糖核酸)。圖中各多肽鏈都是同一。圖中各多肽鏈都是同一mRNA作模作模板翻譯的產(chǎn)物，表達的是同一種多肽鏈，這些多肽鏈中氨板翻譯的產(chǎn)物，表達的是同一種多肽鏈，這些多肽鏈中氨基酸的順序相同。基酸的順序相同。答案答案A【方法規(guī)律方法規(guī)律】(1)翻譯時，一個翻譯時，一

16、個mRNA分子可結(jié)合多個核糖體，同時合分子可結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈。成多條肽鏈。(2)密碼子在生物界是通用的，說明生物是由共同的祖先密碼子在生物界是通用的，說明生物是由共同的祖先進化來的，彼此之間有著或遠或近的親緣關(guān)系。進化來的，彼此之間有著或遠或近的親緣關(guān)系。(3)原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在空間上沒有分開，可以在原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在空間上沒有分開，可以在mRNA形成過程中就進行翻譯。真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在空形成過程中就進行翻譯。真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯在空間上分開，轉(zhuǎn)錄在細胞核內(nèi)進行，翻譯在細胞質(zhì)內(nèi)進行。間上分開，轉(zhuǎn)錄在細胞核內(nèi)進行，翻譯在細胞質(zhì)內(nèi)進行。1RNA有有mRNA、tRNA、rRNA三

17、種，都是轉(zhuǎn)錄形成三種，都是轉(zhuǎn)錄形成的。的。mRNA傳遞遺傳信息，是合成蛋白質(zhì)的模傳遞遺傳信息，是合成蛋白質(zhì)的模板；板；tRNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運特定運特定的的氨氨基酸，識別密碼子；基酸，識別密碼子；rRNA組成核糖體。組成核糖體。2轉(zhuǎn)錄是轉(zhuǎn)錄是在細胞核中以在細胞核中以DNA的一條鏈為模板合成的一條鏈為模板合成RNA的過程。的過程。轉(zhuǎn)錄的主轉(zhuǎn)錄的主要要場所是場所是細胞細胞核，條件是模核，條件是模板板(DNA的一的一條鏈條鏈)、原料原料(4種種核核糖核苷酸糖核苷酸)、酶、酶(RNA聚合酶聚合酶)和能量。和能量。3翻譯是以翻譯是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過

18、程。翻譯的場所是核糖體，條件是模板質(zhì)的過程。翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬搬運工運工”(tRNA)、原料、原料(20種氨基酸種氨基酸)、酶和能量。、酶和能量。4密碼子是指密碼子是指mRNA上決定上決定1個氨基酸的個氨基酸的3個相鄰的堿基。個相鄰的堿基。密碼子共有密碼子共有64種，其中種，其中3種終止密碼子不決定氨基酸。一種氨基種終止密碼子不決定氨基酸。一種氨基酸對應(yīng)一種或多種密碼子。酸對應(yīng)一種或多種密碼子。5每種每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸，一種氨基酸可由只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種一種或多種tRNA識別和轉(zhuǎn)運。識別和轉(zhuǎn)運。6轉(zhuǎn)錄時堿基轉(zhuǎn)錄時堿基

19、AU、TA、GC、CG配對，翻譯時配對，翻譯時AU、UA、GC、CG配對。配對。1下列關(guān)于下列關(guān)于RNA的敘述，錯誤的是的敘述，錯誤的是()A有些生物中的有些生物中的RNA具有催化功能具有催化功能B轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運RNA上的堿基只有三個上的堿基只有三個CmRNA與與tRNA在核糖體上發(fā)生配對在核糖體上發(fā)生配對DRNA也可以作為某些生物的遺傳物質(zhì)也可以作為某些生物的遺傳物質(zhì)BtRNA是運載氨基酸的工具，是是運載氨基酸的工具，是RNA中的一種，與其他中的一種，與其他種類種類RNA一樣，是單鏈結(jié)構(gòu)，屬于生物大分子，并非只有三個一樣，是單鏈結(jié)構(gòu)，屬于生物大分子，并非只有三個堿基，堿基，tRNA在某些部分配對并

20、扭曲成雙螺旋狀，它的平面形狀在某些部分配對并扭曲成雙螺旋狀，它的平面形狀如三葉草的葉形，其中有三個堿基與如三葉草的葉形，其中有三個堿基與mRNA上的密碼子配對，上的密碼子配對，稱為反密碼子。稱為反密碼子。2下圖中甲、乙兩圖為真核細胞中發(fā)生的代謝過程示下圖中甲、乙兩圖為真核細胞中發(fā)生的代謝過程示意圖，有關(guān)說法正確的是意圖，有關(guān)說法正確的是()A甲圖所示過程叫做翻譯，多個核糖體共同完成一條多肽甲圖所示過程叫做翻譯，多個核糖體共同完成一條多肽鏈的合成鏈的合成B甲圖所示過程中核糖體移動的方向是從右到左甲圖所示過程中核糖體移動的方向是從右到左C乙圖所示過程叫做轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的作用一定是作為甲乙圖所示過程

21、叫做轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的作用一定是作為甲圖中的模板圖中的模板D甲圖和乙圖所示過程中都發(fā)生了堿基配對，并且堿基互甲圖和乙圖所示過程中都發(fā)生了堿基配對，并且堿基互補配對方式相同補配對方式相同B翻譯過程中一條多肽鏈的合成由一個核糖體完成；轉(zhuǎn)錄翻譯過程中一條多肽鏈的合成由一個核糖體完成；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有信使產(chǎn)物有信使RNA、轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)運RNA和核糖體和核糖體RNA三種；轉(zhuǎn)錄和翻譯過三種；轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中都發(fā)生了堿基配對，但堿基互補配對方式不完全相同，如程中都發(fā)生了堿基配對，但堿基互補配對方式不完全相同，如轉(zhuǎn)錄過程中有轉(zhuǎn)錄過程中有T和和A的配對，翻譯過程中則沒有。的配對，翻譯過程中則沒有。3某生物基因表達過程如圖所

22、示。下列敘述與該圖相某生物基因表達過程如圖所示。下列敘述與該圖相符的是符的是()A在在RNA聚合酶作用下聚合酶作用下DNA雙螺旋解開雙螺旋解開BDNARNA雜交區(qū)域中雜交區(qū)域中A應(yīng)與應(yīng)與T配對配對CmRNA翻譯只能得到一條肽鏈翻譯只能得到一條肽鏈D該過程發(fā)生在真核細胞中該過程發(fā)生在真核細胞中A圖示過程為圖示過程為DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，RNA聚合酶具有解聚合酶具有解旋功能，在旋功能，在RNA聚合酶的作用下聚合酶的作用下DNA雙螺旋解開，同時開始雙螺旋解開，同時開始mRNA的延伸，的延伸，A項正確；項正確；DNARNA雜交區(qū)域中，雜交區(qū)域中，DNA鏈上鏈上的堿基的堿基A與與RNA鏈上的堿基鏈上的堿基U配對，配對，B項錯誤；由圖可知，多個項錯誤；由圖可知，多個核糖體結(jié)合在該核糖體結(jié)合在該mRNA上，翻譯能得到多條相同的肽鏈，上，翻譯能得到多條相同的肽鏈，C項錯項錯誤；根據(jù)圖示，轉(zhuǎn)錄和翻