2023-2024學(xué)年 人教版 必修二 遺傳信息的翻譯、中心法則 學(xué)案

第2課時(shí)遺傳信息的翻譯、中心法則[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述遺傳信息翻譯的過(guò)程。2.概述中心法則的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)。一、遺傳信息的翻譯1．翻譯的概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫作翻譯。2．堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)推測(cè)①如1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定4種氨基酸。②如2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定16種氨基酸。③如3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基能決定64種氨基酸，這種方式能夠滿足組成蛋白質(zhì)的21種氨基酸的需要。(2)密碼子①概念：mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基。②密碼子表a．密碼子種類(lèi)：64種。b．起始密碼子：2種，包括AUG和GUG_，其中后者只在原核生物中作為起始密碼子時(shí)編碼甲硫氨酸，其他情況下編碼纈氨酸。c．終止密碼子：共3種，包括UAA、UAG和UGA；不編碼氨基酸，是翻譯終止的信號(hào)，但在特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸。3．tRNA的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)和功能(2)功能特點(diǎn)：每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。4．翻譯過(guò)程判斷正誤(1)tRNA由3個(gè)堿基構(gòu)成()(2)mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)()(3)每種氨基酸僅由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)()答案(1)×(2)×(3)×解析(1)tRNA上含有多個(gè)堿基，但每個(gè)tRNA上的3個(gè)相鄰堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，這3個(gè)堿基稱(chēng)為反密碼子。(2)核糖體在mRNA上移動(dòng)。(3)一種氨基酸可由一種或多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。任務(wù)一：分析密碼子的特點(diǎn)1．從密碼子表可以看出，一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱(chēng)作密碼子的簡(jiǎn)并。你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸，可以保證遺傳信息的翻譯速度。2．地球上幾乎所有的生物體都共用同一密碼子表。根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？提示說(shuō)明所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。任務(wù)二：翻譯的過(guò)程1．如圖是翻譯過(guò)程的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：(1)判斷圖甲中核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向，并根據(jù)教材中的密碼子表，寫(xiě)出圖甲中翻譯出的氨基酸序列。提示核糖體沿著mRNA從左向右移動(dòng)；圖甲中對(duì)應(yīng)的氨基酸序列為甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸。(2)圖乙中①⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu)？核糖體移動(dòng)的方向是怎樣的？提示①⑥分別是mRNA、核糖體；核糖體移動(dòng)的方向是由右向左。(3)最終合成的多肽鏈②③④⑤的氨基酸序列相同嗎？為什么？提示相同；因?yàn)樗鼈兊哪０迨峭粭lmRNA。(4)圖乙所示的翻譯特點(diǎn)，其意義是什么？提示少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。2．請(qǐng)據(jù)圖概括真核細(xì)胞和原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別。提示真核生物：先轉(zhuǎn)錄，后翻譯；原核生物：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。1．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯的比較項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間分裂前的間期個(gè)體發(fā)育的整個(gè)過(guò)程場(chǎng)所主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸21種氨基酸產(chǎn)物DNARNA肽鏈堿基配對(duì)A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C2.基因表達(dá)的計(jì)算(1)關(guān)系圖(2)說(shuō)明：因?yàn)榛蛑写嬖诓痪幋a蛋白質(zhì)的片段，實(shí)際上基因(DNA)上所含有的堿基數(shù)要大于6n，而mRNA中也存在終止密碼子等片段，所以實(shí)際上mRNA中所含有的堿基數(shù)也要大于3n。因此一般題目中帶有“至少”字樣才能使用這個(gè)比例關(guān)系。1．如圖表示某真核生物基因表達(dá)的部分過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)圖中表示遺傳信息的________過(guò)程，發(fā)生的場(chǎng)所是____________，此過(guò)程除圖中所示條件外，還需要______________等。(2)圖中③表示____________，合成的主要場(chǎng)所是__________，通過(guò)____________運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中。(3)圖中方框內(nèi)的堿基應(yīng)為_(kāi)___________，對(duì)應(yīng)的aa5應(yīng)為_(kāi)_______(賴氨酸的密碼子為AAA，苯丙氨酸的密碼子為UUU)。(4)圖中核糖體的移動(dòng)方向是____________。答案(1)翻譯核糖體酶和能量(2)mRNA細(xì)胞核核孔(3)UUU賴氨酸(4)從左到右解析(1)圖中核糖體上進(jìn)行的是翻譯過(guò)程，此過(guò)程需要的條件是模板、原料、能量和酶等。(2)③為mRNA，主要在細(xì)胞核中合成，通過(guò)核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。(3)密碼子存在于mRNA分子上，與tRNA上的反密碼子進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，故圖中方框內(nèi)的堿基為UUU，對(duì)應(yīng)的密碼子為AAA，相應(yīng)氨基酸是賴氨酸。(4)根據(jù)圖中最后一個(gè)氨基酸的加入位置可知，核糖體的移動(dòng)方向?yàn)閺淖蟮接?。二、中心法則1．提出者：克里克。2．中心法則的內(nèi)容最初內(nèi)容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①DNA的復(fù)制：遺傳信息從DNA流向DNA,②轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從DNA流向RNA,③翻譯：遺傳信息從RNA流向蛋白質(zhì)))補(bǔ)充內(nèi)容eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(④RNA的復(fù)制：遺傳信息從RNA流向RNA,⑤逆轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從RNA流向DNA))3．生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是信息的載體。(2)蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。(3)ATP為信息的流動(dòng)提供能量。判斷正誤(1)線粒體中遺傳信息的傳遞也遵循中心法則()(2)DNA病毒中沒(méi)有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則()(3)遺傳信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA()答案(1)√(2)×(3)×解析(2)DNA病毒中雖沒(méi)有RNA，但其遺傳信息的傳遞遵循中心法則。(3)遺傳信息可以由DNA流向RNA，也可經(jīng)過(guò)逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程由RNA流向DNA。任務(wù)三：中心法則的內(nèi)容中心法則揭示了生物遺傳信息傳遞的規(guī)律，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)②表示轉(zhuǎn)錄過(guò)程，需要RNA聚合酶；④表示逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。(2)正常情況下，在人體細(xì)胞內(nèi)能進(jìn)行的過(guò)程是①②③。(3)圖中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的過(guò)程是①②③④⑤。(4)任意一個(gè)人體細(xì)胞均能發(fā)生①②③過(guò)程嗎？提示高度分化的細(xì)胞不再進(jìn)行細(xì)胞分裂，因而不能發(fā)生①過(guò)程。(5)請(qǐng)寫(xiě)出流感病毒(一種RNA病毒)遺傳信息傳遞的過(guò)程。提示。中心法則各過(guò)程的適用范圍2．中心法則概括了自然界生物的遺傳信息的流動(dòng)途徑，如圖為中心法則的圖解。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．1957年克里克提出的中心法則內(nèi)容只包括圖中的①②③B．圖中③④過(guò)程均有堿基互補(bǔ)配對(duì)，且配對(duì)方式不完全相同C．圖中①⑤過(guò)程的酶是DNA聚合酶，②過(guò)程是RNA聚合酶D．在人體胚胎干細(xì)胞和心肌細(xì)胞中均存在圖中①②③過(guò)程答案A解析1957年克里克提出的中心法則內(nèi)容只包括圖中的①DNA復(fù)制過(guò)程、②轉(zhuǎn)錄過(guò)程和③翻譯過(guò)程，A正確；圖中③過(guò)程是翻譯，④過(guò)程是RNA復(fù)制，堿基配對(duì)方式都是A—U、U—A、G—C、C—G，B錯(cuò)誤；圖中①過(guò)程是DNA復(fù)制，需要DNA聚合酶和解旋酶；⑤過(guò)程是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶；②過(guò)程是轉(zhuǎn)錄，需要RNA聚合酶，C錯(cuò)誤；由于①DNA復(fù)制過(guò)程只能在具有分裂能力的細(xì)胞中才發(fā)生，而人體心肌細(xì)胞已高度分化，不能再分裂增殖，D錯(cuò)誤。3．(多選)下列關(guān)于中心法則的敘述，不正確的是()A．肽鏈的合成一定以rRNA為模板，以