人教版(2019)高中生物必修二學(xué)案 4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。

2.運用數(shù)學(xué)方法，分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。

【課前預(yù)習(xí)案】

一、RNA的組成及分類

1.RNA的基本組成單位是o

2.化學(xué)組成：］分子、］分子、］分子o

3.結(jié)構(gòu)一般是,而且比DNA_,能通過從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。

4.種類：、、______三種。

二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1.概念：在______中，以的一條鏈為模板合成的過程。

2.過程:

主要場所

模板

原料

產(chǎn)物

配對方式、G一C、C一G、

三、遺傳信息的翻譯

1.概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種,以為模板，合成具有

_________________________的過程。

2.過程:

場所

模板

原料

產(chǎn)物

運載工具

配對方式________、G-C^C—G>_______

3.密碼子與反密碼子

密碼子反密碼子

位置mRNAtRNA

種類_種一種

決定一個氨基酸的—

與密碼子發(fā)生堿基互補配

實質(zhì)_（終止密碼子

對的3個相鄰的堿基

除外）

【課堂探究案】

一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1.DNA與RNA的比較

核酸

DNARNA

分布主要存在于________中主要存在于_______中

基本組成單位

化堿基

學(xué)五碳糖

成

磷酸

分

空間結(jié)構(gòu)

分類通常只有一種—

攜帶，控制mRNA：

功能______、______和tRNA：____________

rRNA：

2.轉(zhuǎn)錄過程

思考回答：（1）三種RNA都能攜帶遺傳信息嗎？RNA還有什么功能?

（2）DNA的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的主要區(qū)別有哪些？

。遷移?應(yīng)用

下列關(guān)于RNA的敘述，不正確的是（）。

A.RNA可分為mRNA、tRNA、rRNA

B.mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯都是在細(xì)胞核中進(jìn)行的

C.RNA可以作為某些生物的遺傳物質(zhì)

D.mRNA直接決定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序

電師點津?一

1.DNA轉(zhuǎn)錄的場所主要在細(xì)胞核，葉綠體、線粒體中也有DNA,也可以發(fā)生轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。

2.DNA的功能是儲存、傳遞和表達(dá)遺傳信息，其堿基排列順序代表遺傳信息；DNA可以

復(fù)制得到兩份完全相同的DNA,進(jìn)而通過細(xì)胞分裂均分到子代，實現(xiàn)遺傳信息的傳遞；DNA

可以在細(xì)胞內(nèi)通過轉(zhuǎn)錄與翻譯控制蛋白質(zhì)的合成，從而表達(dá)遺傳信息。

3.RNA不僅僅只有mRNA、tRNA、rRNA三種，還可以作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)，有些RNA

還具有催化功能。

4.轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物不僅有mRNA,還有tRNA和rRNA。

二、遺傳信息的翻譯

1.密碼子與反密碼子

（1）所有密碼子在蛋白質(zhì)合成過程中都決定氨基酸嗎？起始密碼子是什么？終止密碼

子是什么？

（2）在人體中，氨基酸、tRNA和密碼子是一一對應(yīng)的關(guān)系嗎？

（3）密碼子的簡并對于生物體的生存發(fā)展有什么意義？

2.翻譯過程

（1）mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與結(jié)合一（2）tRNA與mRNA,將氨基

酸運到特定位置一（3）氨基酸之間發(fā)生_________形成肽鏈一（4）肽鏈從核糖體上脫離，

經(jīng)盤曲折疊形成成熟的。

思考回答：翻譯時是核糖體沿著mRNA移動，還是mRNA沿著核糖體移動？

?！劐?座用.........

（2012?江蘇蘇州高二模擬）一個轉(zhuǎn)運RNA的一端堿基為GUA,此轉(zhuǎn)運RNA所運載的氨

基酸是（

A.GUA（綴氨酸）B.CAU（組氨酸）

C.UAC（酪氨酸）D.AUG（甲硫氨酸）

電師點津??.密碼子是mRNA上相鄰的3個堿基。

2.mRNA上的堿基和DNA模板鏈上的堿基互補配對。

3.mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子互補配對。

三、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較

，活動與探究

1.區(qū)別

DNA傳遞遺傳表達(dá)遺傳信息

功能信息（復(fù)制）轉(zhuǎn)錄翻譯

有絲分裂間期；減I間

時間生長發(fā)育的連續(xù)過程中

期

真核細(xì)胞主要在

真核細(xì)胞主要在細(xì)胞細(xì)胞核，部分在線

場所細(xì)胞質(zhì)

核，原核細(xì)胞在擬核粒體和葉綠體；原

核細(xì)胞在擬核

原料4種脫氧核甘酸4種核糖核甘酸20種氨基酸

模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈mRNA

條件/特定的酶和ATP

以mRNA為模板，

DNA解旋，以一條tRNA一端的堿基

DNA邊解旋邊以兩條鏈鏈為模板，按堿基與mRNA上的密碼

為模板，按堿基互補配互補配對原則形子配對，另一端攜

過程

對原則，合成兩條子鏈，成mRNA（單鏈），帶相應(yīng)氨基酸，在

子鏈與對應(yīng)母鏈螺旋化mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)核糖體合成有一

與核糖體結(jié)合定氨基酸序列的

蛋白質(zhì)

恢復(fù)原樣，與非模

模板分別進(jìn)入兩個子代DNA分解成單個核背

板鏈重新形成雙

去向分子中酸

螺旋結(jié)構(gòu)

一個mRNA上可連

邊解旋邊復(fù)制；半保留邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，續(xù)結(jié)合多個核糖

特點

復(fù)制DNA雙鏈全保留體，依次合成多肽

鏈

產(chǎn)物兩個雙鏈DNA分子mRNA等蛋白質(zhì)

復(fù)制遺傳信息，使遺傳表達(dá)遺傳信息，使生物體表現(xiàn)出各種遺

意義

信息從親代傳給子代傳性狀

。遷移?應(yīng)用

關(guān)于右圖所示生理過程的描述中，最合理的是（）。

RNA聚合酶

mRNA

A.可能發(fā)生于硝化細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)

B,表示酵母菌的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程

C.人體細(xì)胞都可以發(fā)生圖中現(xiàn)象

D.圖中兩核糖體合成的蛋白質(zhì)不同

師點津???遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較

(1)遺傳信息是基因中脫氧核甘酸的排列順序，通過轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA

的核糖核甘酸的排列順序上。

(2)mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子則起到識別密

碼子的作用。

四、基因的表達(dá)中的相關(guān)計算

?活劫與探究

DNA與mRNA中的堿基、蛋白質(zhì)中的氨基酸的數(shù)量關(guān)系：

DNA轉(zhuǎn)錄-mRNA翻譯-蛋白質(zhì)

1II

DNA中堿mRNA中堿蛋白質(zhì)中氨基

基數(shù)為W基數(shù)為____酸數(shù)為

上匕例：：

思考回答：如果DNA分子有2N個堿基，那么在形成一條肽鏈的蛋白質(zhì)時最多形成多少

個肽鍵？最多失去多少分子的水？

。遷移會應(yīng)用

由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均分子量為

a,則該蛋白質(zhì)的分子量最大為()o

A.na/6B.na/3—18(n/3—1)

C.na—18(n—1)D.na/6—18(n/6—1)

（6師點津???計算中“最多”和“最少”的分析

（1）翻譯時，mRNA上的終止密碼不決定氨基酸，因此mRNA上的堿基數(shù)目是蛋白質(zhì)中

氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。

（2）基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。

（3）在回答有關(guān)問題時，應(yīng)加上“最多”或“至少”等字。

如：mRNA上有n個堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中至少有2n個堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的

蛋白質(zhì)中最多有?個氨基酸。

【課后鞏固案】

1.下列關(guān)于RNA的敘述不正確的是（）。

A.RNA可以催化細(xì)胞內(nèi)的某些代謝反應(yīng)

B.RNA的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與DNA不同，但鏈長與DNA分子相差不大

C.一條mRNA上可結(jié)合多個核糖體，每個核糖體都可合成一條完整的肽鏈

D.RNA也可作為遺傳物質(zhì)

2.（2012?福建惠安模擬）下列有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的敘述，正確的是（）。

A.一個密碼子只決定一種氨基酸，一種氨基酸只由一種tRNA轉(zhuǎn)運

B.該過程需要有三個高能磷酸鍵的ATP提供能量

C.該過程一定遵循堿基互補配對原則，即A一定與T配對，G一定與C配對

D.DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是核糖核甘酸和氨基酸

3.DNA分子的解旋（）。

A.只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄過程中

B.只發(fā)生在翻譯過程中

C.發(fā)生在復(fù)制和翻譯過程中

D.發(fā)生在復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程中

4.（2012?北京豐臺模擬）下圖是真核生物信使RNA的合成過程圖，請據(jù)圖判斷下列說

法正確的是（）?

A.染色質(zhì)高度螺旋化時不能發(fā)生此過程

B.圖中②是以4種脫氧核甘酸為原料合成的

C.RNA聚合酶遇到起始密碼子才能開始轉(zhuǎn)錄

D.圖中②合成后，通過胞吐進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，在核糖體上合成蛋白質(zhì)

5.（2012?河南三校聯(lián)考）人的血紅蛋白含有四條多肽鏈，由574個氨基酸構(gòu)成。下列

有關(guān)血紅蛋白的說法，正確的是（

A.血紅蛋白合成過程中需要574種tRNA

B.轉(zhuǎn)錄合成血紅蛋白所需要的模板時，需要8種脫氧核甘酸

C.由于人的成熟紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，不存在DNA,無法轉(zhuǎn)錄形成mRNA,所以人的血紅

蛋白的合成不需要模板

D.人的成熟紅細(xì)胞中沒有血紅蛋白基因

6.（2015?成都高一檢測）下圖表示細(xì)胞內(nèi)遺傳信息表達(dá)的過程，根據(jù)所學(xué)的生物學(xué)知

識回答：

圖1

圖2

（1）圖1中方框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)是的一部分，它主要在.中合成，其基本組

成單位是,可以用圖1方框中（數(shù)字）表示。

（2）圖2中以④為模板合成⑤物質(zhì)的過程稱為「進(jìn)行的主要場所是

[⑥],所需要的原料是。

（3）圖2中RNA的形成是以為模板形成的，密碼子存在于一

上。

（4）若圖2①所示的分子中有1000個堿基對，則由它所控制形成的信使RNA中含有的

密碼子個數(shù)和合成的蛋白質(zhì)中氨基酸種類最多不超過（）

A.166和55B.166和20

C.333和111D.333和20

7.如圖為蛋白質(zhì)合成的一個過程，據(jù)圖分析并回答問題:

氨基酸丙氨酸蘇氨酸精氨酸色氨酸

GCAACUCGUUGG

GCGACCCGC

密碼子

GCCACACGA

GCUACGCGG

(1)圖示屬于蛋白質(zhì)合成過程中的步驟，該過程的模板是

[]?

(2)由圖中信息可推知DNA模板鏈上對應(yīng)的堿基序列為?

(3)根據(jù)圖并參考上表分析：[1]上攜帶的氨基酸是,這個

氨基酸與前接的氨基酸是通過反應(yīng)連接在一起的.

8.下圖表示真核細(xì)胞內(nèi)合成某種分泌蛋白過程中由DNA到蛋白質(zhì)的信息流動過程，①

②③④表示相關(guān)過程。請據(jù)圖回答下列問題：

(1)①過程的產(chǎn)物是DNA,則①過程發(fā)生在___________________________________期,

催化②過程的酶是。

(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是AUG、UAC,某tRNA一端的三個堿基是UAC,

該tRNA所攜帶的氨基酸是。

(3)a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動方向是。④過程進(jìn)行的場所

有.

(4)一個mRNA上連接多個核糖體叫做多聚核糖體，多聚核糖體形成的意義是

從原核細(xì)胞中分離的多聚核糖體常與DNA結(jié)合在一起，這說

明o

(5)胰島素共含51個氨基酸，控制其合成的基因上至少含有脫氧核昔酸個。

9.如圖是基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖。請回答下列問題：

DNA

(1)圖中①所示的過程在遺傳學(xué)上稱為，該過程主要發(fā)生在中。

(2)圖中②所示的過程在遺傳學(xué)上稱為________,該過程的場所是.

(3)mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基叫作。

(4)a表示——分子，它的作用是一

(5)真核生物的遺傳物質(zhì)主要分布在中，也有一部分分布在________中。

答案

【課前預(yù)習(xí)案】

一、1.核糖核甘酸

2.一分子核糖、一分子含氮堿基、一分子磷酸

3.單鏈短核孔

4.mRNAtRNArRNA

二、1.細(xì)胞核DNARNA

2.細(xì)胞核DNA的一條鏈四種游離的核糖核甘酸RNAA-UT-A

三、1.氨基酸mRNA一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)

2.核糖體mRNA20種游離的氨基酸蛋白質(zhì)tRNAA—UU—A

3.64613個相鄰的堿基

【課堂探究案】

一、活動與探究：

1.細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)脫氧核甘酸核糖核甘酸A、G、C、TA、G、C、U脫氧核糖

核糖磷酸一般為雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈結(jié)構(gòu)一mRNA、tRNA、rRNA遺傳信息遺

傳變異蛋白質(zhì)合成

傳遞遺傳信息運輸氨基酸構(gòu)成核糖體

2.DNARNA聚合酶解旋酶DNA雙鏈的堿基堿基互補配對一條鏈核糖核甘酸

RNA聚合酶mRNADNADNA鏈雙螺旋

思考回答：(1)答案：只有mRNA可以攜帶遺傳信息；RNA除去前述功能還具有催化和

作為某些生物遺傳物質(zhì)的功能。

(2)答案：DNA復(fù)制以兩條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄僅以一條鏈為模板；復(fù)制的原料是脫氧核

昔酸,轉(zhuǎn)錄是核糖核甘酸；復(fù)制的產(chǎn)物是DNA,轉(zhuǎn)錄是RNA等。

遷移與應(yīng)用：B解析：真核生物轉(zhuǎn)錄的場所是細(xì)胞核，翻譯的場所是細(xì)胞質(zhì)，原核生

物轉(zhuǎn)錄的場所是擬核。部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。

二、活動與探究：

1.(1)答案：不是，只有61種密碼子對應(yīng)氨基酸。起始密碼子有AUG、GUG,終止密

碼子有UAA、UAG、UGA,終止密碼子不決定氨基酸。

(2)答案：密碼子有64種，tRNA有61種，氨基酸有20種，說明部分氨基酸可能對

應(yīng)多種tRNA,但每種tRNA都對應(yīng)特定的密碼子，只有3種終止密碼子不對應(yīng)tRNA。

(3)答案：從密碼子的使用頻率看，密碼子的簡并可以保證翻譯的速率；而且，密碼

子的簡并可以在一定程度上防止基因突變對生物性狀的影響。

2.(1)核糖體堿基互補配對脫水縮合蛋白質(zhì)

思考回答：答案：翻譯時是核糖體沿著mRNA移動。

遷移與應(yīng)用：B解析：轉(zhuǎn)運RNA中的反密碼子為GUA,根據(jù)堿基互補配對原則，推知

位于mRNA上的密碼子為CAU,決定的氨基酸為組氨酸。

三、遷移與應(yīng)用：A解析：由圖可以看出，轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時進(jìn)行的，表示的是原核

細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成過程。

四、活動與探究：

NN/3631

思考回答：答案：N/3-1,N/3-k

遷移與應(yīng)用：D解析：基因上的堿基數(shù)與其控制的蛋白質(zhì)上的氨基酸數(shù)的比值為6:1,

所以氨基酸數(shù)為n/6,這些氨基酸形成多肽時脫去(n/6-l)個水。解題