2020_2021学年新教材高中生物第二章遗传的分子基础3.1DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成学案苏教版必修220210313227

1、第一课时DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成新课程标准学业质量目标3.1.4概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化的本质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现合格考试1.初步以结构与功能观,理解RNA的结构与功能。(生命观念)2.通过分析与综合,理解遗传信息的转录和翻译过程。(科学思维)等级考试1.结合具体实例,分析说明基因和遗传信息的关系。(科学思维)2.构建转录和翻译的过程模型,深入理解基因指导蛋白质合成的过程。(科学思维)一、遗传信息的转录1.RNA的结构和种类:选一选:下列关于RNA的结构和种类说法正确的有:。RNA 初步水解产物是4种核糖核苷酸R

2、NA彻底水解产物有6种,分别是磷酸、核糖、A、G、C、TRNA有三种,分别是信使RNA、转运RNA、核糖体RNARNA一般是单链,可以通过核孔从细胞核转移到细胞质2.转录的概念:RNA主要是在细胞核中以DNA分子的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成的,这一合成过程称为转录。3.转录的过程:填一填:根据遗传信息的转录过程图解进行填空:4.遗传信息的传递方向:DNARNA。RNA分子中都不存在氢键吗?提示:不是,tRNA呈“三叶草”型,存在氢键。二、遗传信息的翻译1.翻译的场所:核糖体。2.判一判:基于对密码子和反密码子的理解,判断下列说法的正误:(1)密码子是指mRNA上决定氨基酸的3个相邻

3、核苷酸。()(2)密码子的种类有64种,所以对应64种氨基酸。()提示:密码子有64种,但组成蛋白质的氨基酸约20种。(3)反密码子有64种,位于mRNA上。()提示:反密码子有61种,位于tRNA上。(4)一种密码子对应一种氨基酸。()(5)一种氨基酸对应多种密码子。()提示:一种氨基酸对应一种或多种密码子。3.翻译的概念:在细胞中,以mRNA为模板,从一个特定的起始位点开始,按照每三个相邻的核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则,依次合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程。4.翻译的过程:填一填:基于对翻译过程图解的理解进行填空:第1步:mRNA进入细胞质,与核糖体结合,携带甲硫氨酸的tRNA,通过

4、与碱基AUG互补配对,进入第一位置。第2步:携带异亮氨酸的tRNA以同样的方式进入第二位置。第3步:甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据第二位置的tRNA上。第4步:核糖体读取下一个密码子,原来占据第一位置的tRNA离开核糖体,占据第二位置的tRNA进入第一位置,一个新的携带甘氨酸的tRNA进入第二位置,继续肽链的合成。教材二次开发:教材【积极思维】拓展:科学家已经发现密码子有64种,而组成蛋白质的氨基酸约有20种,二者之间有什么样的对应关系?提示:除3种终止密码子外,一种密码子对应一种氨基酸,一种氨基酸对应一种或多种密码子。知识点一 遗传信息的转录和翻译1.相关图解及分析:(1)图解:

5、(2)分析:2.DNA复制、转录和翻译的比较:项目DNA复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞中的核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中产物2个相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)具有一定氨基酸顺序的蛋白质特点边解旋边复制,半保留复制边解旋边转录,DNA仍保留1个mRNA分子可结合多个核糖体,提高合成蛋白质的速度研究方法可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸”3.DNA、RNA、蛋白质的关系:特别提醒:转录时,解开DNA双链的不是解旋酶,而是

6、RNA聚合酶。转录的产物不只是mRNA,还有tRNA和rRNA。翻译时,核糖体沿着mRNA移动,而mRNA不动。一个mRNA可以相继结合多个核糖体,同时进行多条相同肽链的合成。【知识拓展】真核生物的前体mRNA加工过程真核生物RNA前体一般无生物学特性,需要进行加工修饰,RNA加工修饰主要的加工方式是切断和碱基修饰,包括下面几步:加帽:发生在细胞核内,在转录的早期或转录终止前已经形成。加尾:也是在细胞核内完成。剪接:一般需snRNA(一种小核RNA)通过形成套索结构而将内含子切除掉。内部甲基化:对某些碱基进行甲基化处理。DNA携带的遗传信息通过转录和翻译传递到细胞质中指导蛋白质的合成。下列关于

7、DNA复制、转录、翻译的叙述,正确的是()A.RNA聚合酶与DNA分子结合只能使一个基因的双螺旋解开B.DNA复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板,转录以一条核糖核苷酸链为模板C.多个核糖体串联在一个mRNA上,共同完成一条多肽链的合成,提高了翻译效率D.转录时,会形成RNA-DNA杂交区域【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:【解析】选D。RNA聚合酶与DNA分子结合可以使DNA分子上多个基因的双螺旋解开,A错误;DNA复制时,两条脱氧核苷酸链均可作为模板,转录以一条脱氧核苷酸链为模板,B错误;同一条mRNA分子能够同多个核糖体结合,同时合成若干条蛋白质多肽链,从而提高了翻译效率,C错误

8、;转录时,以一条脱氧核苷酸链为模板,会形成RNA-DNA杂交区域,D正确。【审答误区】混淆DNA复制、转录和翻译的模板(1)DNA复制:模板为DNA的两条链。(2)DNA转录:模板为DNA的一条链。(3)翻译:模板为mRNA。【母题追问】(1)RNA聚合酶有什么作用?提示:催化DNA双链解旋,同时催化游离的核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键。(2)人体细胞中的核糖体可以分布在哪些场所?提示:游离在细胞质基质中;附着在内质网上;分布于线粒体中。 如图为基因控制蛋白质合成的示意图,相关分析正确的是()氨基酸丙氨酸苯丙氨酸赖氨酸甲硫氨酸密码子GCAUUUAAAAUGGCGUUCAAGGCCGCUA.真核细

9、胞中a过程只发生在细胞核中,需要RNA聚合酶的催化B.若中共有360个碱基,并考虑结构中终止密码子的情况下,则通过图示过程合成的肽链最多有60个氨基酸C.的形成方式是脱水缩合,脱去的水中的氧只来自羧基D.上携带的氨基酸是赖氨酸【解析】选C。a为转录过程,在真核细胞中主要发生在细胞核中,此外在线粒体和叶绿体中也能发生,A错误;若中共有360个碱基,则结构中的碱基个数最多有180个,密码子最多有60个,若考虑终止密码子,则能够编码氨基酸的密码子最多有59个,因此合成的肽链最多有59个氨基酸,B错误;是多肽链,由氨基酸脱水缩合形成,脱去的水中的氧只来自羧基,C正确;的反密码子是AAG,其对应的密码子

10、是UUC,编码苯丙氨酸,因此上携带的氨基酸是苯丙氨酸,D错误。【补偿训练】如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法中正确的是()A.由图分析可知链应为DNA的链B.DNA形成的过程发生的场所是细胞核C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUAD.图中与配对的过程需要在核糖体上进行【解析】选D。据碱基互补配对原则,可知链是DNA的链,A错误;蓝细菌属于原核生物,没有由核膜包被的细胞核,B错误;tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子,密码子在mRNA上,C错误;图中与配对的过程是翻译,需要在核糖体上进行,D正确。知识点二 转录、翻译过程中概念比较和碱基计算1.遗

11、传信息、密码子、反密码子的比较:项目遗传信息密码子反密码子位置主要在DNA上mRNAtRNA作用控制生物体的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子种类多样性64种61种图解2.基因表达过程中的相关计算:(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。图示:规律:蛋白质中氨基酸数目=1/3 mRNA中碱基数目=1/6 DNA(或基因)中碱基数目。计算公式:蛋白质中肽链数+肽键数=氨基酸数=1/3 mRNA中碱基数=1/6基因中碱基数。(2)计算中“最多”和“最少”的分析。翻译时,mRNA上的终止密码子有的不决定氨基酸,则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍或多于3倍

12、。基因或DNA中存在不编码氨基酸的碱基序列,因此其中的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字,如mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中最少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。特别提醒:由于终止密码子的参与,翻译并不是mRNA上所有碱基都对应氨基酸。蛋白质的相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数-18肽键数。【知识拓展】RNA的功能(1)mRNA蛋白质合成的直接模板。(2)rRNA核糖体的重要组成成分。(3)tRNA氨基酸的转运工具。(4)病毒RNARNA病毒的遗传物质。(5)酶少数酶为RNA,可降低化学

13、反应的活化能,起催化作用。某条多肽的相对分子质量为3 318,若氨基酸的平均相对分子质量为128,如考虑终止密码子,则编码该多肽的基因长度至少是()A.75对碱基B.78对碱基C.90对碱基D.93对碱基【解题思维】解答本题需要突破两个关键点:【解析】选D。蛋白质相对分子质量=氨基酸平均相对分子质量氨基酸个数-水的个数18=128氨基酸个数-(氨基酸个数-1)18=3318,计算可得氨基酸数目为30个。DNA(或基因)中碱基数mRNA上碱基数氨基酸个数=631,该多肽含有30个氨基酸,若考虑终止密码子,则编码该多肽的基因长度至少是(30+1)62=93对。 如图为蛋白质的合成过程示意图,请据图回答有关问题:(1)图中发生在细胞核中的过程是_。(2)图中基因表达的最后阶段是在_上完成的,这一过程中还需要mRNA、氨基酸、_、_和_。(3)图中称为_,在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是_。(4)若中共有碱基120个,则其翻译的多肽链最多由_个氨基酸组成(考虑终止密码子)。【解析】(1)图示细胞核中DNA分子正在进行转录;(2)基因表达的最后阶段为翻译,是在