2024高中生物第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教案新人教版必修2

PAGE13-第1节基因指导蛋白质的合成[学习目标]1.简述DNA与RNA的主要区分。2.概述遗传信息的转录与翻译过程。3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。学问点一遗传信息的转录学问梳理1.基因的表达：基因通过eq\o(□,\s\up3(01))指导蛋白质的合成来限制生物性状，这一过程称为基因的表达。2．DNA与RNA的比较3．RNA的种类4．遗传信息的转录(1)概念：在细胞核中，以eq\o(□,\s\up3(18))DNA的一条链为模板，依据eq\o(□,\s\up3(19))碱基互补配对原则，合成eq\o(□,\s\up3(20))RNA的过程，叫做转录。(3)过程第1步：DNA双链解开，DNA双链的eq\o(□,\s\up3(33))碱基得以暴露。第2步：游离的eq\o(□,\s\up3(34))核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基eq\o(□,\s\up3(35))互补时，两者以eq\o(□,\s\up3(36))氢键结合。第3步：在eq\o(□,\s\up3(37))RNA聚合酶的作用下，新结合的eq\o(□,\s\up3(38))核糖核苷酸连接到正在合成的eq\o(□,\s\up3(39))mRNA分子上。第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链eq\o(□,\s\up3(40))复原。1.为什么RNA适于作DNA的信使呢？提示：①RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。2．转录的场所肯定是细胞核吗？产物肯定是mRNA吗？提示：不肯定，含有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录。产物有mRNA、tRNA、rRNA等。3．转录时是以DNA的一条整链做模板吗？提示：不是。4．除了mRNA、tRNA、rRNA，还有没有具备其他功能的RNA?提示：有。有的RNA具有催化功能(少数酶是RNA)；有的RNA可作遗传物质(RNA病毒)。典题精析[例1]下列叙述正确的是()A．胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中B．核糖存在于RNA中而不存在于DNA中C．mRNA合成于细胞核并在细胞核中传递遗传信息D．DNA是双螺旋结构而RNA是单链结构解题分析胞嘧啶是组成核苷酸的基本组成成分之一，在RNA和DNA中都存在，A错误；核糖是构成核糖核苷酸的五碳糖，而构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，B正确；一般状况下，mRNA在细胞核中合成，并在细胞质中发挥作用，C错误；结构上，DNA一般为双螺旋结构，RNA通常为单链结构，D错误。答案B[例2]下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是()A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右B．图中RNA与a链碱基互补C．图示RNA­DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对D．DNA双螺旋解开须要解旋酶的参加，同时消耗能量解题分析依图示可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右，A正确；图中RNA与b链碱基互补，B错误；图示中RNA­DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对，C错误；RNA聚合酶本身具有解旋功能，转录不须要解旋酶的参加，D错误。答案A技法提升1.DNA与RNA的快速判定2．转录过程的易错点(1)转录仅以DNA的一条链为模板。(2)转录只须要RNA聚合酶，不须要解旋酶。(3)mRNA中无碱基T，转录时以碱基U与DNA分子中碱基A配对，即A—U，T—A，G—C，C—G。(4)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(5)在真核细胞中，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。学问点二遗传信息的翻译学问梳理1.概念：游离在细胞质中的eq\o(□,\s\up3(01))各种氨基酸以eq\o(□,\s\up3(02))mRNA为模板合成具有肯定氨基酸依次的蛋白质的过程，叫做翻译。2．密码子(1)含义：mRNA上确定1个氨基酸的eq\o(□,\s\up3(03))3个eq\o(□,\s\up3(04))相邻碱基。eq\a\vs4\al\co1(2种类：\o(□,\s\up3(05))64种)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(编码氨基酸：\o(□,\s\up3(06))61种,不编码氨基酸：\o(□,\s\up3(07))3种，,即UAA、UGA、UAG))(3)密码子与氨基酸对应关系①一种密码子确定eq\o(□,\s\up3(08))1个氨基酸，终止密码子不确定氨基酸。②1个氨基酸可能对应eq\o(□,\s\up3(09))一种或多种密码子。(4)特性①eq\o(□,\s\up3(10))通用性：地球上几乎全部的生物体都共用一套密码子。②eq\o(□,\s\up3(11))简并性：一个氨基酸可能有几个密码子。3．tRNA(1)结构：类似eq\o(□,\s\up3(12))三叶草的叶形，一端是携带eq\o(□,\s\up3(13))氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫eq\o(□,\s\up3(14))反密码子。(2)功能：携带、转运氨基酸，eq\o(□,\s\up3(15))识别密码子。(3)种类：eq\o(□,\s\up3(16))61种。(4)与氨基酸对应关系①一种tRNAeq\o(□,\s\up3(17))只能运输一种氨基酸。②一种氨基酸可由eq\o(□,\s\up3(18))一种或几种tRNA运输。4．翻译过程(1)场所：eq\o(□,\s\up3(32))核糖体。(2)原料：eq\o(□,\s\up3(33))氨基酸。(3)模板：eq\o(□,\s\up3(34))mRNA。(4)转运工具：eq\o(□,\s\up3(35))tRNA。(5)原则：eq\o(□,\s\up3(36))碱基互补配对原则。(6)产物：eq\o(□,\s\up3(37))蛋白质。5．多聚核糖体的作用通常，一个mRNA分子上可以相继结合eq\o(□,\s\up3(38))多个核糖体，同时进行eq\o(□,\s\up3(39))多条肽链的合成，因此，eq\o(□,\s\up3(40))少量的mRNA分子就可以快速合成eq\o(□,\s\up3(41))大量的蛋白质。6．mRNA中碱基数、DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸数的关系(1)翻译时，mRNA上的终止密码子不确定氨基酸，因此精确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。(2)基因或DNA上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。(3)在回答有关问题时，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至少有2n个碱基(基因中有的片段不转录)，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。7．总结：DNA复制、转录、翻译的区分与联系1.翻译能精确地进行，推想缘由是什么？提示：①mRNA为翻译供应了精确的模板；②通过碱基互补配对(mRNA和tRNA)，保证了翻译能够精确地进行。2．依据mRNA中碱基的排列依次能否精确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列依次，为什么？提示：能。不能，因为有一种或几种密码子确定同一种氨基酸的状况。3．如何依据合成的多肽链推断翻译的方向？提示：翻译的过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动，进而阅读下一个密码子，故核糖体移动的方向就是翻译的方向。可以依据肽链的长度推断翻译进行的方向，越长的肽链，翻译起先的时间越早。4．多聚核糖体上合成的多条肽链是否相同？提示：相同，因为模板链mRNA相同。5．真原核细胞的转录、翻译过程是否相同，并说明缘由。提示：不同。真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。典题精析[例1]如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B．mRNA上确定甘氨酸的密码子都是GGUC．图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—TD．图示过程的正常进行须要ATP和RNA聚合酶解题分析该过程为基因表达中的翻译过程，核糖体上结合两个tRNA，左边肽链正在延长，说明核糖体移动的方向是从左向右，所以mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧，A正确；密码子具有简并性，甘氨酸对应的密码子除了图示的GGU还有GGC、GGA、GGG，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有A—U、C—G、U—A、G—C，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。答案A[例2]下列相关叙述正确的是()A．密码子有64种，每个密码子都与一个反密码子相对应B．反密码子位于mRNA上，密码子位于tRNA上C．一个密码子最多只能对应一个氨基酸D．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸解题分析密码子有64种，三个终止密码子不编码氨基酸，故终止密码子不都与反密码子相对应，A错误；反密码子位于tRNA上，密码子位于mRNA上，B错误；一个密码子最多只能对应一个氨基酸，C正确；由于密码子的简并性，所以每种氨基酸可以对应多种tRNA，但是每个tRNA只可以对应一种氨基酸，D错误。答案C[例3]一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多须要的tRNA个数，依次为()A．33,11B．36,12C．12,36D．11,36解题分析由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3＝36(个)，对应DNA上的碱基数目至少为12×6＝72(个)，而12个氨基酸最多须要12个tRNA来转运。答案B当堂检测——查漏补缺巩固提升1．下列哪项是DNA和RNA共同具有的()A．双螺旋结构 B．脱氧核糖C．尿嘧啶 D．腺嘌呤答案D解析具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有，A错误；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖，B错误；尿嘧啶是RNA中特有的碱基，C错误；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基，D正确。2．下列关于RNA的叙述，错误的是()A．有些生物中的RNA具有催化功能B．tRNA上的碱基只有三个C．mRNA与tRNA在核糖体上发生配对D．RNA也可以作为某些生物的遗传物质答案B解析tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，大约由70～80个核糖核苷酸构成并非只有三个碱基，tRNA的平面形态如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子在核糖体上可以发生配对，称为反密码子。3．在蛋白质合成过程中，少量的mRNA分子就可以指导快速合成出大量的蛋白质。其主要缘由是()A．一种氨基酸可能由多种密码子来确定B．一种氨基酸可以由多种tRNA携带到核糖体中C．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽链的合成D．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成答案D解析一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而实现少量的mRNA分子指导快速合成出大量的蛋白质，D正确。4．下图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是()A．转录结束后①和②重新形成双螺旋结构B．③不肯定是mRNAC．④是游离的脱氧核苷酸D．该过程中存在T与A的碱基配对方式答案C解析转录结束后①和②重新形成双螺旋结构，A正确；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，B正确；④是形成RNA的原料，是4种游离的核糖核苷酸，C错误；该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，D正确。5．依据蛋白质合成中遗传信息的传递过程，在表格中的空白处填入相应的字母并回答问题。(1)________链为转录的模板链，是储存遗传信息的链，密码子位于________链上。(2)丙氨酸的密码子是________，确定编码该氨基酸的密码子的碱基是a链上的________。(3)其次个氨基酸应是________。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)](4)在限制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中，至少含有________个脱氧核苷酸。答案(1)ac(2)GCACGT(3)半胱氨酸(4)306解析首先依据mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子碱基互