2023-2024學(xué)年 人教版 必修二 RNA的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 學(xué)案

第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第1課時RNA的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能。2.概述遺傳信息轉(zhuǎn)錄的過程。一、RNA的結(jié)構(gòu)和功能1．RNA的組成2．DNA和RNA的比較比較項目DNARNA分布主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞質(zhì)基本單位脫氧核苷酸核糖核苷酸化學(xué)組成磷酸一分子磷酸一分子磷酸五碳糖脫氧核糖核糖堿基A、T、G、CA、U、G、C結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈3.RNA的種類和功能種類功能示意圖mRNA作為DNA的信使，是蛋白質(zhì)合成的模板rRNA核糖體的組成成分tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，識別密碼子判斷正誤(1)核糖核酸是組成RNA的基本單位，一共有4種()(2)RNA一般是單鏈，所以RNA都不含有氫鍵()答案(1)×(2)×解析(1)核糖核苷酸是組成RNA的基本單位。(2)tRNA的局部含有氫鍵。任務(wù)一：信使物質(zhì)是RNA的實驗證據(jù)和原因1．信使物質(zhì)是RNA的實驗證據(jù)實驗1：科學(xué)家用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實驗，發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。實驗2：科學(xué)家經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，用噬菌體侵染細(xì)菌，在培養(yǎng)基中添加含14C標(biāo)記的尿嘧啶，培養(yǎng)一段時間后，把細(xì)菌裂解離心，分離出RNA與核糖體。分離出來的RNA有14C標(biāo)記，將分離得到的RNA分別與細(xì)菌的DNA和噬菌體的DNA雜交(雜交的原理是堿基互補(bǔ)配對原則)，發(fā)現(xiàn)RNA只能與噬菌體DNA形成雙鏈雜交分子。(1)根據(jù)實驗1可以得出什么結(jié)論？提示蛋白質(zhì)的合成依賴于RNA。(2)實驗2為什么選擇14C的尿嘧啶作為標(biāo)記物？提示尿嘧啶是RNA特有的堿基，實驗中用14C－U作為標(biāo)記物可以標(biāo)記新合成的RNA。(3)實驗2中分離出的含14C標(biāo)記的RNA，能與噬菌體的DNA分子形成雜交分子，不能與細(xì)菌的DNA結(jié)合，說明什么問題？提示新合成的RNA是以噬菌體的DNA為模板合成的。(4)綜合實驗1和實驗2，嘗試寫出DNA控制蛋白質(zhì)合成的過程？提示DNA→RNA→蛋白質(zhì)。2．為什么RNA適于作DNA的信使？提示(1)RNA的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成的，也能儲存遺傳信息。(2)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。1．下列關(guān)于RNA的敘述，錯誤的是()A．有些RNA可催化細(xì)胞內(nèi)的某些生化反應(yīng)B．RNA的基本單位由磷酸、核糖和含氮堿基組成C．RNA參與構(gòu)成核糖體D．RNA參與構(gòu)成細(xì)胞膜答案D解析有些酶的化學(xué)本質(zhì)為RNA；RNA的基本單位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮堿基組成；rRNA參與構(gòu)成核糖體。2．(2022·河北唐山高一期中)下列關(guān)于DNA和RNA的敘述，錯誤的是()A．DNA和RNA都能攜帶生物的遺傳信息B．真核細(xì)胞中RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中C．原核細(xì)胞中同時含有DNA和RNA分子D．RNA分子徹底水解的產(chǎn)物有5種答案D解析RNA徹底水解的產(chǎn)物是核糖、磷酸和4種含氮堿基，共6種，D錯誤。二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1．概念：RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。2．過程判斷正誤(1)轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)()(2)遺傳信息轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA()(3)轉(zhuǎn)錄以DNA的兩條鏈作為模板，以4種核糖核苷酸為原料()(4)轉(zhuǎn)錄是以DNA完整的一條鏈為模板合成RNA的過程()答案(1)×(2)×(3)×(4)×解析(1)轉(zhuǎn)錄可發(fā)生于細(xì)胞核、線粒體和葉綠體內(nèi)。(2)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有mRNA、tRNA和rRNA。(3)轉(zhuǎn)錄以DNA的一條鏈作為模板。(4)轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程，而基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。任務(wù)二：轉(zhuǎn)錄的過程和轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的比較1．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄如圖表示某真核生物細(xì)胞內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)錄過程，請據(jù)圖分析回答下列問題：(1)圖中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄方向為←(用“→”或“←”表示)；RNA鏈延伸的方向是由5′－端到3′－端。(2)a為啟動上述過程必需的有機(jī)物，其名稱是RNA聚合酶，其作用：①作用于氫鍵，使DNA雙螺旋解開；②催化核糖核苷酸連接到RNA鏈上(形成磷酸二酯鍵)。(3)b和c的名稱分別是胞嘧啶脫氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。(4)此過程中的堿基配對方式為A—U、T—A、C—G、G—C。2．真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄及與DNA復(fù)制的比較(1)轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對遺傳信息的轉(zhuǎn)錄有什么意義？提示轉(zhuǎn)錄與復(fù)制都需要模板、能量、酶，都遵循堿基互補(bǔ)配對原則；這保證了遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄。(2)與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？提示DNA復(fù)制所需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；轉(zhuǎn)錄所需要的原料是4種游離的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。(3)轉(zhuǎn)錄時，DNA的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，可為反意義鏈，與其互補(bǔ)的另一條鏈稱為有意義鏈。如圖表示一個DNA分子的片段，討論相關(guān)問題。5′－TACGCTCCGTACCC－3′非模板鏈(有意義鏈)3′－ATGCGAGGCATGGG－5′模板鏈(反意義鏈)①寫出該片段轉(zhuǎn)錄出的mRNA中的堿基排列順序。提示5′－UACGCUCCGUACCC－3′。②轉(zhuǎn)錄出的mRNA堿基序列與DNA模板鏈的堿基序列有什么關(guān)系？提示轉(zhuǎn)錄出的mRNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補(bǔ)配對的關(guān)系。③轉(zhuǎn)錄出的mRNA堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列有哪些異同？提示轉(zhuǎn)錄出的mRNA堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列基本相同，區(qū)別是RNA鏈上的堿基U，對應(yīng)在非模板鏈上的堿基是T。1．DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較項目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間細(xì)胞分裂前的間期生長發(fā)育過程場所主要在細(xì)胞核或擬核中，少部分在線粒體、葉綠體、質(zhì)粒中解旋完全解旋只解有遺傳效應(yīng)的片段(基因)模板DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈上某片段原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等配對方式A—T、T—A、C—G、G—CA—U、C—G、T—A、G—C特點半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄方向新鏈從5′－端→3′－端延伸產(chǎn)物2個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA意義使遺傳信息從親代傳遞給子代，從而保持了遺傳信息的連續(xù)性遺傳信息從DNA傳遞到RNA(mRNA)上，為翻譯作準(zhǔn)備2．有關(guān)轉(zhuǎn)錄的問題分析(1)轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個DNA，是轉(zhuǎn)錄其中的基因。(2)轉(zhuǎn)錄時不需要解旋酶。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，從而保證生命活動的有序進(jìn)行。(4)線粒體、葉綠體中也可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。(5)細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，穿過0層膜，需要消耗能量。(6)轉(zhuǎn)錄時，邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，單鏈轉(zhuǎn)錄。3．(2023·江蘇南京高一聯(lián)考)如圖為真核生物細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程的示意圖，下列說法不正確的是()A．①鏈的堿基A與②鏈的堿基U互補(bǔ)配對B．②是以4種核糖核苷酸為原料合成的C．如果③表示酶分子，則它的名稱是RNA聚合酶D．轉(zhuǎn)錄完成后，②需要通過兩層生物膜才能與核糖體結(jié)合答案D解析轉(zhuǎn)錄完成后，②mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，穿過0層生物膜。4．(多選)如圖中甲、乙表示真核生物遺傳信息傳遞的兩個過程，丙為其中部分片段的放大示意圖。下列有關(guān)分析不正確的是()A．圖中酶1和酶2是同一種酶B．圖丙中b鏈可能是構(gòu)成核糖體的成分C．圖丙是圖甲的部分片段放大D．圖乙所示過程在高度分化的細(xì)胞中不會發(fā)生答案ACD解析圖甲所示過程是DNA的復(fù)制，其中酶1為DNA聚合酶；圖乙所示過程是(在RNA聚合酶作用下)以DNA的一條鏈為模板，合成RNA的過程，即轉(zhuǎn)錄，其中酶2為RNA聚合酶，A錯誤