【同步导学】2024-2025学年高中生物高一下册（人教版·2019必修2）学案：4.1 基因指导蛋白质的合成 （教师版）

第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成导学案★学习目标与核心素养1.生命观念：概述遗传信息的转录和翻译过程；阐明中心法则的具体内容，认同科学是不断发展的。2.科学思维：计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。3.社会责任：基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，认同当今生物可能有着共同的起源。★学习重点难点教学重点：1.遗传信息的转录和翻译过程；2.中心法则的具体内容。教学难点：遗传信息的转录和翻译过程。★学习过程基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。基因指导蛋白质合成的过程，可分为两个步骤：第一步是基因的遗传信息传递给RNA，此步可称为“转录”；第二步是RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达遗传信息，此步可称为“翻译”。一、遗传信息的转录1.RNA和DNA的主要区别：比较项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基ATCGAUCG结构多为双链结构多为单链结构主要存在部位细胞核细胞质【思考】为什么RNA适合做DNA的信使呢？RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。2.RNA的种类、结构及功能种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能翻译的直接模板翻译时运载氨基酸组成核糖体结构单链单链，部分碱基配对形成三叶草形结构单链示意图共同点①都是转录的产物；②基本单位相同；③都与翻译过程有关。3.转录的基本过程（1）转录：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫做转录。（2）转录小结：转录的场所：细胞核（主要）、线粒体和叶绿体。转录的条件：①模板：DNA特定的一条链（模板链）；②原料：四种游离的核糖核苷酸；③能量：ATP；④酶：RNA聚合酶。转录的产物：mRNA、tRNA和rRNA。转录时的碱基互补配对：A—U，T—A，C—G，G—C。转录时的信息流向：DNA→mRNA。【思考·讨论·遗传信息的转录过程】1.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？转录与DNA复制都需要模板、都需要ATP提供能量、都遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链（非模板链）的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。二、遗传信息的翻译1.翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2.碱基与氨基酸的对应关系如果1个碱基决定1个氨基酸→决定4种氨基酸（即41种）；如果2个碱基决定1个氨基酸→决定16种氨基酸（即42种）；如果3个碱基决定1个氨基酸→决定64种氨基酸（即43种）；密码子：又叫遗传密码，mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。3.密码子表及密码子的特点（1）密码子的特点：①专一性：一种密码子只决定一种氨基酸；②简并性：一种氨基酸可对应一种或多种密码子；③通用性：地球上几乎所有生物都共用一套密码子（遗传密码）。（2）特殊密码子：①3个终止密码：UAA、UAG、UGA；②2个起始密码：AUG、GUG。密码子共有64种，其中3个终止密码不决定氨基酸（特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸），2个起始密码决定氨基酸（在原核生物中，GUG也可以作起始密码子编码甲硫氨酸），能决定氨基酸的遗传密码子只有61或62种。【思考·讨论·分析密码子的特点】1.从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？（1）增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；（2）密码子的使用频率。当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？说明当今生物可能有着共同的起源，或生物在本质上是统一的。4.tRNA和反密码子（1）反密码子：tRNA中与mRNA上的密码子互补配对的三个碱基。（2）决定氨基酸的密码子有61或62种，所以tRNA有61或62种，反密码子也有61或62种。（3）一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由一种或多种tRNA携带。5.翻译小结翻译的场所：核糖体。翻译的条件：①模板：mRNA；②原料：组成细胞中蛋白质的21种氨基酸；③能量：ATP；④酶：氨基酸脱水缩合所需要的酶。翻译的工具：tRNA。翻译的产物：有一定氨基酸顺序的肽链。翻译时的碱基互补配对：A—U，U—A，C—G，G—C。翻译时的信息流向：mRNA→肽链（蛋白质）。6.核糖体移动方向的判断核糖体在mRNA上的移动方向根据多肽链的长短进行判断：由多肽链短的一端向多肽链长的一端移动。7.基因表达过程中的数量关系基因表达过程中DNA（或基因）碱基数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数＝6n：3n：n＝6：3：18.真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间细胞分裂间期生长发育过程生长发育过程场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板DNA的两条链基因特定的一条链mRNA原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸21种氨基酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶氨基酸脱水缩合需要的酶能量ATPATPATP原则A-T，T-A，C-G，G-CA-U，T-A，G-C，C-GA-U，U-A，G-C，C-G特点半保留复制边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA可结合多个核糖体同时翻译多条肽链产物子代DNA分子信使RNA特定氨基酸顺序的肽链信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质三、中心法则1957年克里克提出中心法则：请绘出相应过程。（图略）★课堂作业1.下列哪项是DNA和RNA共同具有的（

D）A.规则的双螺旋结构B.脱氧核糖C.尿嘧啶D.鸟嘌呤2.已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该（A）A.分析碱基类型，确定碱基比率B.分析碱基类型，分析核糖类型C.分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D.分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型3.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（C）A.两种过程都可在细胞核中发生B.两种过程都有酶参与反应C.两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料D.两种过程都以DNA为模板4.有关蛋白质合成的叙述，正确的是（D）A.DNA是蛋白质合成的直接模板B.每种氨基酸仅有一种密码子编码C.翻译的起点和终点识别的密码子都决定了一种氨基酸D.密码子位于mRN