高中生物人教版必修二教學案第四章第1節(jié)基因指導蛋白質的合成

第1節(jié)基因指導蛋白質的合成1.RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。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。1.RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。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，其中打算氨基酸的密碼子有61種，3種終止密碼子不打算氨基酸。5．一種氨基酸對應一種或多種密碼子，一種密碼子最多只能打算一種氨基酸。6．每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種tRNA識別和轉運。一、RNA的結構與種類1．RNA的結構(1)根本單位及組成：[識圖填空]①磷酸；②核糖；③堿基：A、U、G、C;_④核糖核苷酸(2)空間結構：一般是單鏈，且比DNA短。2．RNA與DNA的比擬[填表]比擬工程DNARNA組成單位根本組成單位不同脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖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)那么的雙螺旋結構一般為單鏈3．RNA的種類及其作用[填圖]二、遺傳信息的轉錄1．概念2．過程[填圖]三、遺傳信息的翻譯1．翻譯的概念[填圖]2．密碼子和反密碼子[據(jù)圖填空](1)屬于密碼子的是②(填序號)，位于[④]mRNA(填名稱)上，其實質是打算一個氨基酸的3個相鄰的堿基。(2)屬于反密碼子的是①(填序號)，位于[③]tRNA(填名稱)上，其實質是與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。(3)密碼子的種類為：64種，反密碼子的種類為：61種。3．翻譯過程[填圖]1．推斷以下說法的正誤(1)轉錄是以DNA的兩條鏈作為模板，只發(fā)生在細胞核中，以4種核糖核苷酸為原料(×)(2)DNA是蛋白質合成的直接模板(×)(3)密碼子位于mRNA上，ATC肯定不是密碼子(√)(4)mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質(×)2.右圖表示生物體內(nèi)核苷酸的結構模式圖，以下說法正確的選項是()A．DNA和RNA的不同點只在b方面B．DNA和RNA中的a表示含義不同C．DNA中特有的c為TD．人體內(nèi)的c有4種，b有2種解析：選C圖中a表示磷酸，b為五碳糖，c為含氮堿基。DNA和RNA在核苷酸上的不同是五碳糖不同，堿基不完全相同(DNA特有T，RNA特有U)，區(qū)分既在b方面，也在c方面，但磷酸是相同的。人體內(nèi)的c有5種，b有2種。3．以下關于真核生物的轉錄過程的表達，正確的選項是()A．轉錄以DNA的兩條鏈為模板B．轉錄可發(fā)生在細胞核和細胞質中C．轉錄需要DNA聚合酶參加D．轉錄的產(chǎn)物與DNA的長度相等解析：選B轉錄以DNA的一條鏈為模板；真核細胞的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，但在線粒體和葉綠體中也可發(fā)生該過程；轉錄過程需要的酶是RNA聚合酶；轉錄產(chǎn)生的mRNA是DNA上基因選擇性表達的產(chǎn)物，因此其長度應小于DNA。4．以下關于密碼子的表達，正確的選項是()A．密碼子有64種，都能打算氨基酸B．密碼子GTA的反密碼子是CAUC．密碼子是基因上相鄰的三個堿基D．一種氨基酸可能對應多種密碼子解析：選D密碼子有64種，其中3種終止密碼子不打算氨基酸；T只存在于DNA中，GTA不是密碼子；密碼子在mRNA上；一種氨基酸可能有多種密碼子。5．有關蛋白質合成的表達，不正確的選項是()A．終止密碼子不能編碼氨基酸B．每種tRNA只轉運一種氨基酸C．tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息D．核糖體可在mRNA上移動解析：選C64種密碼子中有3種是終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。每種tRNA只轉運一種氨基酸，但一種氨基酸可被一種或多種tRNA轉運。打算氨基酸序列的遺傳信息通常在DNA分子上。eq\a\vs4\al(核心要點一)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,)))eq\a\vs4\al(遺傳信息的轉錄和翻譯)1．過程(1)過程圖解(2)相關分析2．轉錄與翻譯的比擬[思索探究](1)以下圖是一小段DNA片段，甲鏈是模板鏈，請寫出其轉錄生成的RNA的堿基序列，并分析RNA的堿基序列與DNA兩條鏈堿基序列的關系。提示：①②生成的RNA的堿基序列與模板鏈互補，與非模板鏈堿基序列根本相同(除T和U外)。(2)RNA聚合酶參加什么過程？詳細的作用是什么？提示：RNA聚合酶參加轉錄過程。RNA聚合酶與基因上的RNA聚合酶結合位點結合，啟動轉錄，并把單個核糖核苷酸連接在正在合成的mRNA片段上，同時還有解旋功能。[題組沖關]1．以下圖表示真核細胞中核基因遺傳信息的傳遞和表達過程，以下表達正確的選項是()A．甲、乙兩圖所示生理過程都需要解旋酶和DNA聚合酶B．甲、乙兩圖所示生理過程中，所需模板完全相同C．乙、丙兩圖表示的是核基因遺傳信息的表達過程D．甲、乙、丙三圖所示生理過程中，堿基配對狀況相同解析：選C由題圖可知，甲、乙、丙分別代表DNA復制、轉錄、翻譯過程。DNA復制過程中需要解旋酶和DNA聚合酶，轉錄過程中需要RNA聚合酶。DNA復制以DNA的兩條鏈為模板，而轉錄以DNA的一條鏈為模板。核基因遺傳信息的表達過程分為轉錄、翻譯兩個階段。DNA復制時堿基配對方式為A—T、G—C，轉錄時堿基配對方式為A—U、T—A、G—C，翻譯時堿基配對方式為A—U、G—C。2．以下關于DNA復制、轉錄和翻譯的表達正確的選項是()A．有絲分裂的分裂間期和分裂期都存在轉錄和翻譯過程B．復制、轉錄和翻譯所需模板相同C．轉錄時RNA聚合酶識別mRNA上特定的堿基序列D．翻譯過程需要三種RNA參加解析：選D有絲分裂的分裂間期存在轉錄和翻譯過程，但分裂期由于染色體高度螺旋化，不能解旋，只能依靠間期轉錄出的mRNA為模板進行翻譯過程；復制、轉錄和翻譯所需模板不同；轉錄過程中RNA聚合酶識別的是DNA上特定的堿基序列；翻譯過程是以mRNA為模板、tRNA為運載工具、在核糖體(其結構中有rRNA)上進行的。[歸納拓展]對轉錄和翻譯的深度理解(1)轉錄的產(chǎn)物不只是mRNA，還有tRNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息，3種RNA都參加翻譯過程，只是作用不同。(2)翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。(3)轉錄和翻譯過程中的堿基配對不是A—T，而是A—U。eq\a\vs4\al(核心要點二)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,)))eq\a\vs4\al(密碼子與反密碼子)1．密碼子(1)種類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(①起始密碼子：2種，AUG、GUG，同時編碼氨基酸,②一般密碼子：59種，只編碼氨基酸))\a\vs4\al(61種編碼,氨基酸),③終止密碼子：3種，UAA、UGA、UAG，不編碼氨基酸，只是終止信號))(2)eq\a\vs4\al(對應,關系)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①打算20種氨基酸的密碼子共有61種,②一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子來打算簡并性,③一種密碼子最多只能打算一種氨基酸))2．反密碼子(1)種類：61種。(2)eq\a\vs4\al(對應,關系)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①反密碼子與61種打算氨基酸的密碼子對應,②一種tRNA只能運輸一種氨基酸,③一種氨基酸可由一種或幾種tRNA運輸))(3)特點：反密碼子的三個堿基與相應的DNA模板鏈上對應的堿基相同，只是DNA的“T〞對應tRNA的“U〞。3．遺傳信息與密碼子和反密碼子的關系[題組沖關]3．以下相關表達正確的選項是()A．密碼子有64種，每個密碼子都與一個反密碼子相對應B．反密碼子位于mRNA上，密碼子位于tRNA上C．一個密碼子最多只能對應一個氨基酸D．每種氨基酸可以對應多種tRNA，每個tRNA也可以對應多種氨基酸解析：選C密碼子有64種，終止密碼子不對應氨基酸，故不與反密碼子相對應；密碼子位于mRNA上，反密碼子位于tRNA上；每種氨基酸可以對應多種tRNA，每種tRNA只能攜帶一種氨基酸。4．依據(jù)下表供應的信息，可以確定色氨酸的密碼子是()DNACG信使RNAG轉運RNAA氨基酸色氨酸A．UGG B．TGGC．ACC D．UCG解析：選A密碼子是指信使RNA上打算一個氨基酸的三個相鄰的堿基，由轉運RNA的第一個堿基為A可知，該密碼子的第一個堿基為U，由信使RNA的第三個字母為G，可確定DNA模板鏈上第三個堿基為C及DNA的模板鏈，進而可推知該密碼子其次個堿基為G。5．在試管內(nèi)離體合成多肽時，假設參加假設干堿基序列為“GUGUGUGUGUGUGU…〞的mRNA，合成的多肽中有纈氨酸及半胱氨酸兩種氨基酸。假設參加假設干堿基序列為“GGUGGUGGUGGUGGU…〞的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或纈氨酸或色氨酸。那么纈氨酸的密碼子是()A．GUG B．UGUC．GGU D．UGG解析：選A分析兩種堿基序列，可以發(fā)覺堿基序列為“GUGUGUGUGUGUGU…〞的mRNA中可組合成2種密碼子，分別是GUG、UGU；堿基序列為“GGUGGUGGUGGUGGU…〞的mRNA中組合成的密碼子有3種可能，分別是GGU或GUG或UGG，結合題干中對應的氨基酸分析，可推出纈氨酸的密碼子是GUG。基因表達過程中多聚核糖體解讀及有關數(shù)量的變化規(guī)律一、翻譯過程中多聚核糖體模式圖解讀1．圖形解讀(1)圖1表示真核細胞的翻譯過程，其中①是mRNA，⑥是核糖體，②、③、④、⑤表示正在合成的4條多肽鏈，詳細內(nèi)容分析如下：①數(shù)量關系：一個mRNA可同時結合多個核糖體，形成多聚核糖體。②目的意義：少量的mRNA分子可以快速合成出大量的蛋白質。③方向：從右向左(見圖1)，推斷依據(jù)是多肽鏈的長短，長的翻譯在前。④結果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質往往還需要運送至內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體等結構中進一步加工。⑤形成的多條肽鏈氨基酸序列相同：其緣由是有相同的模板mRNA。(2)圖2表示原核細胞的轉錄和翻譯過程，圖中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4條mRNA在核糖體上同時進行翻譯過程。2．解題技法(1)分析此類問題要正確分清mRNA鏈和多肽鏈的關系。DNA在RNA聚合酶的作用下產(chǎn)生的是mRNA，而在同一條mRNA鏈上結合的多個核糖體，同時合成的是假設干條多肽鏈。(2)解答此類問題還要明確真核細胞的轉錄和翻譯不同時進行，而原核細胞能邊轉錄、邊翻譯。二、基因表達過程中有關數(shù)量變化1．轉錄、翻譯過程中DNA(基因)堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶多肽鏈氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。圖解如下：2．以上關系應理解為：每合成1個氨基酸至少需要mRNA中3個堿基，基因中6個堿基，其緣由如下：(1)DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA。(2)轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以基因或DNA上堿基數(shù)目比蛋白質氨基酸數(shù)目的6倍多。[題組沖關]1．下面甲、乙兩圖為真核細胞中發(fā)生的代謝過程的示意圖，有關說法正確的選項是()A．甲圖所示的過程叫做翻譯，多個核糖體共同完成一條多肽鏈的合成B．乙圖所示過程叫做轉錄，轉錄產(chǎn)物的作用肯定是作為甲圖中的模板C．甲圖所示翻譯過程的方向是從右到左D．甲圖和乙圖中都發(fā)生了堿基互補配對且堿基互補配對方式完全相同解析：選C由甲圖可知，翻譯過程中一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈；轉錄產(chǎn)物有信使RNA、轉運RNA和核糖體RNA三種，而翻譯的模板只是信使RNA；甲圖中多肽鏈②最長，說明合成該多肽鏈的核糖體是最早與mRNA結合的，因此核糖體在mRNA上的移動方向是從右到左；轉錄和翻譯過程中都發(fā)生了堿基互補配對，但堿基互補配對方式不完全相同。2.右圖表示細胞內(nèi)某些重要物質的合成過程，該過程發(fā)生在()A．真核細胞內(nèi)，一個mRNA分子上結合多個核糖體同時合成多條肽鏈B．原核細胞內(nèi)，轉錄促使mRNA在核糖體上移動以便合成肽鏈C．原核細胞內(nèi)，轉錄還未結束便啟動遺傳信息的翻譯D．真核細胞內(nèi)，轉錄的同時核糖體進入細胞核啟動遺傳信息的翻譯解析：選C由圖中信息可知，轉錄沒有結束便啟動遺傳信息的翻譯，所以該過程發(fā)生在原核生物細胞體內(nèi)；核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子。3．某個多肽的相對分子質量為2778，氨基酸的平均相對分子質量為110，假設考慮終止密碼子，那么掌握該多肽合成的基因的長度至少是()A．75對堿基 B．78對堿基C．90對堿基 D．93對堿基解析：選D某個多肽的相對分子質量＝氨基酸的平均相對分子質量×氨基酸的數(shù)量－18×(氨基酸的數(shù)量－1)＝2778，那么該多肽由30個氨基酸組成，假設考慮終止密碼子，那么編碼該多肽的mRNA上應含有31個密碼子，故掌握該多肽合成的基因的堿基數(shù)至少為31×6＝186(個)，即93對堿基。4．一個蛋白質分子由3條不同肽鏈組成，連接蛋白質分子中氨基酸的肽鍵共有297個，