高中生物必修二課件：4-1-2 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較及相關(guān)計(jì)算

第13課時(shí)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別和聯(lián)系(重點(diǎn))；2.掌握基因表達(dá)過程中的相關(guān)計(jì)算(重、難點(diǎn))。比較及相關(guān)計(jì)算|基礎(chǔ)知識(shí)|完成下表中的橫線內(nèi)容細(xì)胞核

遺傳信息的傳遞遺傳信息的表達(dá)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要是_________主要是_________________________模板親代DNA的_____鏈DNA的______鏈__________原料4種游離的______________4種游離的______________20種________模板去向子代DNA分子中DNA鏈重新聚合降解成___________細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體上兩條一條mRNA脫氧核苷酸核糖核苷酸氨基酸核糖核苷酸產(chǎn)物完全相同的兩個(gè)_______分子______________(多肽)堿基配對(duì)A－T、______、C－G、G－CA－U、T－A、C－G、______A－U、_______、C－G、G－C特點(diǎn)①半保留復(fù)制②_____________③多起點(diǎn)復(fù)制邊解旋邊_____,DNA雙鏈全保留一條mRNA上可相繼結(jié)合________核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈信息傳遞DNA→_______DNA→______mRNA→_______DNARNA蛋白質(zhì)T-AG-CU-A邊解旋邊復(fù)制轉(zhuǎn)錄多個(gè)DNARNA蛋白質(zhì)|自查自糾|1.DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯中的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式相同(

)2.DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都主要發(fā)生于細(xì)胞核中(

)3.DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板都是DNA的每一條鏈(

)4.DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是脫氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸(

)5.邊解旋邊復(fù)制、邊解旋邊轉(zhuǎn)錄有利于提高DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的效率(

)6.一條mRNA可以與多個(gè)核糖體結(jié)合，形成多個(gè)相同的蛋白質(zhì)(

)答案

1.×

2.√

3.×

4.√

5.√

6.√|圖解圖說|★DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的關(guān)系。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯在細(xì)胞核以及細(xì)胞質(zhì)中是否都能發(fā)生？提示：細(xì)胞核中只能進(jìn)行DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，但細(xì)胞質(zhì)中由于線粒體和葉綠體中也含有DNA，所以三個(gè)過程都能發(fā)生。探究點(diǎn)一DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較下圖①～③分別表示人體細(xì)胞中的三種生理過程。請(qǐng)據(jù)圖思考下列問題：(1)圖中的①～③分別表示什么過程？提示：①是DNA的復(fù)制，②是轉(zhuǎn)錄，③是翻譯。(2)過程①和②所需的原料和酶分別是什么？提示：過程①：原料是脫氧核苷酸，酶是解旋酶和DNA聚合酶；過程②：原料是核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。(3)如果在過程①中發(fā)生了差錯(cuò)，則形成的產(chǎn)物參與過程②，產(chǎn)物中的密碼子是否一定發(fā)生改變？過程③的產(chǎn)物中氨基酸的序列是否一定發(fā)生改變？提示：過程②的產(chǎn)物中，密碼子一定發(fā)生改變。過程③的產(chǎn)物中氨基酸的序列不一定發(fā)生改變，因?yàn)槊艽a子具有簡并性。(1)圖中的①～③分別表示什么過程？提示：①是DNA的復(fù)制，②是轉(zhuǎn)錄，③是翻譯。(2)過程①和②所需的原料和酶分別是什么？提示：過程①：原料是脫氧核苷酸，酶是解旋酶和DNA聚合酶；過程②：原料是核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。(3)如果在過程①中發(fā)生了差錯(cuò)，則形成的產(chǎn)物參與過程②，產(chǎn)物中的密碼子是否一定發(fā)生改變？過程③的產(chǎn)物中氨基酸的序列是否一定發(fā)生改變？提示：過程②的產(chǎn)物中，密碼子一定發(fā)生改變。過程③的產(chǎn)物中氨基酸的序列不一定發(fā)生改變，因?yàn)槊艽a子具有簡并性。(4)在有絲分裂過程中，哪個(gè)時(shí)期能發(fā)生圖中的三個(gè)過程？為什么？提示：間期，因?yàn)殚g期要完成DNA的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成，其中蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。【典例1】

如圖表示生物體內(nèi)三個(gè)重要的生理活動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：【典例1】

如圖表示生物體內(nèi)三個(gè)重要的生理活動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：(1)甲、乙、丙三圖正在進(jìn)行的生理過程分別是__________。對(duì)于小麥的葉肉細(xì)胞來說，能發(fā)生乙圖所示過程的場(chǎng)所有__________。(2)在正常情況下，甲圖中堿基的排列順序相同的單鏈?zhǔn)莀_________(填字母)。(3)起始密碼子和終止密碼子位于乙圖中__________(填字母)上。(4)丙圖中1徹底水解得到的化合物有__________種。(5)丙圖所示的生理過程是從1的__________端開始的。如果1由351個(gè)基本單位構(gòu)成，則對(duì)應(yīng)合成完整的n鏈最多需要脫掉__________分子的水。嘗試解答________解析

(1)DNA復(fù)制以解旋的兩條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄以解旋后的一條鏈為模板，翻譯以mRNA單鏈為模板。小麥葉肉細(xì)胞的細(xì)胞核、葉綠體、線粒體中都含有DNA，可以進(jìn)行乙圖所示過程。(2)a和d分別是親代DNA分子上的單鏈，二者的堿基序列為互補(bǔ)關(guān)系，因此a和c、b和d上的堿基序列相同。(3)起始密碼子和終止密碼子位于信使RNA(f)上。(4)丙圖中兩個(gè)核糖體都位于1上，說明1為信使RNA，其徹底水解后得到的化合物有6種：核糖、磷酸、4種堿基。(5)從兩條肽鏈m和n的長度可以知道，翻譯從A端開始，1由351個(gè)基本單位構(gòu)成，則最多對(duì)應(yīng)117個(gè)密碼子，這117個(gè)密碼子最多對(duì)應(yīng)117個(gè)氨基酸，形成多肽鏈時(shí)最多脫掉116個(gè)水分子。解析

(1)DNA復(fù)制以解旋的兩條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄以解旋后的一條鏈為模板，翻譯以mRNA單鏈為模板。小麥葉肉細(xì)胞的細(xì)胞核、葉綠體、線粒體中都含有DNA，可以進(jìn)行乙圖所示過程。(2)a和d分別是親代DNA分子上的單鏈，二者的堿基序列為互補(bǔ)關(guān)系，因此a和c、b和d上的堿基序列相同。(3)起始密碼子和終止密碼子位于信使RNA(f)上。(4)丙圖中兩個(gè)核糖體都位于1上，說明1為信使RNA，其徹底水解后得到的化合物有6種：核糖、磷酸、4種堿基。(5)從兩條肽鏈m和n的長度可以知道，翻譯從A端開始，1由351個(gè)基本單位構(gòu)成，則最多對(duì)應(yīng)117個(gè)密碼子，這117個(gè)密碼子最多對(duì)應(yīng)117個(gè)氨基酸，形成多肽鏈時(shí)最多脫掉116個(gè)水分子。答案(1)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯細(xì)胞核、線粒體、葉綠體(2)a和c、b和d

(3)f

(4)6

(5)A

116【跟蹤訓(xùn)練】1.如圖表示某DNA片段中遺傳信息的傳遞過程，①～⑤表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，a、b、c表示生理過程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。(AUG：甲硫氨酸，GCU：丙氨酸，AAG：賴氨酸，UUC：苯丙氨酸，UCU：絲氨酸，UAC：酪氨酸)(1)完成遺傳信息表達(dá)的是__________(填字母)過程，a過程所需的酶有______________。(2)圖中含有核糖的是______________(填數(shù)字序號(hào))；由②指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是__________。(3)若在AUG后插入三個(gè)核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個(gè)氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明：_________________________。(1)完成遺傳信息表達(dá)的是__________(填字母)過程，a過程所需的酶有______________。(2)圖中含有核糖的是______________(填數(shù)字序號(hào))；由②指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是__________。(3)若在AUG后插入三個(gè)核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個(gè)氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明：_________________________。解析分析圖示過程可知：a表示DNA的復(fù)制、b表示轉(zhuǎn)錄、c表示翻譯。(1)完成遺傳信息表達(dá)的是轉(zhuǎn)錄和翻譯，為b和c，DNA的復(fù)制需要在解旋酶的作用下解開雙鏈，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子鏈。(2)RNA中含有核糖，圖中含有核糖的物質(zhì)包括mRNA、tRNA、rRNA。根據(jù)②(mRNA)上的堿基順序可知，由其指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是：甲硫氨酸－丙氨酸－絲氨酸－苯丙氨酸。(3)三個(gè)堿基對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸，由此證明一個(gè)密碼子由三個(gè)相鄰的堿基組成。答案(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶等(2)②③⑤甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸(3)一個(gè)密碼子由三個(gè)相鄰的堿基組成探究點(diǎn)二基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量的計(jì)算1.根據(jù)下圖思考下列問題：(1)圖中的基因中的堿基數(shù)量、mRNA中的堿基數(shù)量、蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)量有何關(guān)系？提示：基因中的堿基數(shù)量∶mRNA中的堿基數(shù)量∶蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)量＝6∶3∶1。(2)如果某基因中有6000個(gè)堿基，則它所表達(dá)出的蛋白質(zhì)中至多有多少個(gè)氨基酸？如果某蛋白質(zhì)中有500個(gè)氨基酸，則它對(duì)應(yīng)的基因中至少有多少個(gè)堿基？提示：1000個(gè)；3000個(gè)。2.已知AUG、GUG為起始密碼，UAA、UGA、UAG為終止密碼。某信使RNA的堿基排列順序如下：AUUCGAUGAC……(40個(gè)堿基)……CUCUAGAUCU，此信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個(gè)數(shù)最可能是多少？提示：由題干中信使RNA的堿基排列順序可知：從起始密碼AUG到終止密碼UAG共有51個(gè)堿基，AUG編碼氨基酸，UAG不編碼氨基酸，所以該信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸最可能為16個(gè)。【典例2】

現(xiàn)代生物工程能夠?qū)崿F(xiàn)通過已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列來人工合成基因?，F(xiàn)已知人體生長激素共含190個(gè)肽鍵(單鏈)，假設(shè)與其對(duì)應(yīng)的mRNA序列中有A和U共313個(gè)，則合成的生長激素基因中G至少有(

)A.130個(gè)

B.260個(gè)

C.313個(gè)

D.無法確定嘗試解答________解析此蛋白質(zhì)由191個(gè)氨基酸縮合而成，控制其合成的mRNA中最少有573個(gè)堿基，又知mRNA中A＋U為313個(gè)，所以mRNA中G＋C為573－313＝260(個(gè))，故DNA的兩條鏈中G＋C共有520個(gè)，即該基因中G至少有260個(gè)。答案B【跟蹤訓(xùn)練】2.由n個(gè)堿基對(duì)組成的基因，控制合成由m條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a，則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量最大為(

)D1.有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過程的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A.兩種過程都可在細(xì)胞核中發(fā)生B.兩種過程都有酶參與反應(yīng)C.兩種過程都以脫氧核苷酸為原料D.兩種過程都以DNA為模板解析復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都主要在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行；都需要酶的參與；復(fù)制的原料是4種脫氧核苷酸，轉(zhuǎn)錄的原料是核糖核苷酸；兩種過程的模板都是DNA，復(fù)制是以DNA的兩條鏈為模板，而轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板。答案C2.下列有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A.轉(zhuǎn)錄和翻譯都可發(fā)生在線粒體內(nèi)B.轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是核糖核苷酸和氨基酸C.一個(gè)密碼子只決定一種氨基酸，一種氨基酸只由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)D.轉(zhuǎn)錄和翻譯的模板分別是DNA的一條鏈和mRNA解析轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料。翻譯則主要發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，以mRNA為模板，以氨基酸為原料，但線粒體內(nèi)有DNA和核糖體，因此轉(zhuǎn)錄和翻譯也可發(fā)生在線粒體內(nèi)；由于密碼子的簡并現(xiàn)象，因此一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多種密碼子，也可由多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。答案C3.對(duì)于下列圖解，說法不正確的是(

)DNA

…—A—T—G—C—C—C—…

|

|

|

|

|

|RNA

…—U—A—C—G—G—G—…A.在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過“脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖”B.該過程表示一個(gè)DNA分子轉(zhuǎn)錄成mRNAC.該圖中的產(chǎn)物穿過0層生物膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)D.該圖中共有7種核苷酸解析DNA單鏈中相鄰的堿基是通過“脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖”連接的，A正確；該圖示表示DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA的過程，B正確；轉(zhuǎn)錄得到的產(chǎn)物mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，沒有穿過生物膜結(jié)構(gòu)，C正確；該圖中共有8種核苷酸，D錯(cuò)誤。答案D4.如圖表示在人體細(xì)胞核中進(jìn)行的某一生命過程，據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.該過程共涉及5種核苷酸B.在不同組織細(xì)胞中該過程的產(chǎn)物有差異C.該過程需要RNA聚合酶D.該過程涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)和ATP的消耗解析由圖可知，該圖是在人體細(xì)胞核中發(fā)生的轉(zhuǎn)錄過程，DNA單鏈中涉及4種脫氧核苷酸，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA中含4種核糖核苷酸，故該過程共涉及8種核苷酸，不同組織細(xì)胞表達(dá)的基因具有選擇性，故轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA有差異。答案A5.某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110，若考慮終止密碼，則編碼該多肽的基因長度至少是(

)A.75對(duì)堿基B.78對(duì)堿基C.90對(duì)堿基 D.93對(duì)堿基解析設(shè)該多肽由n個(gè)氨基酸構(gòu)成，根據(jù)題意可以列方程110n－18(n－1)＝2778，解得n＝30，即該多肽由30個(gè)氨基酸組成，若考慮終止密碼子，則應(yīng)為30個(gè)密碼子再加上終止密碼應(yīng)為31，編碼多肽的基因堿基數(shù)為31×6＝186，93對(duì)堿基。答案D4.如圖表示在人體細(xì)胞核中進(jìn)行的某一生命過程，據(jù)圖分析，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.該過程共涉及5種核苷酸B.在不同組織細(xì)胞中該過程的產(chǎn)物有差異C.該過程需要RNA聚合酶D.該過程涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)和ATP的消耗3.對(duì)于下列圖解，說法不正確的是(

)DNA

…—A—T—G—C—C—C—…

|

|

|

|

|

|RNA

…—U—A—C—G—G—G—…A.在DNA分子的一條單鏈中相鄰的堿基A與T的連接是通過“脫氧核糖－磷酸－脫氧核糖”B.該過程表示一個(gè)DNA分子轉(zhuǎn)錄成mRNAC.該圖中的產(chǎn)物穿過0層生物膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)D.該圖中共有7種核苷酸探究點(diǎn)一DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較下圖①～③分別表示人體細(xì)胞中的三種生理過程。請(qǐng)據(jù)圖思考下列問題：|基礎(chǔ)知識(shí)|完成下表中的橫線內(nèi)容細(xì)胞核

遺傳信息的傳遞遺傳信息的表達(dá)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要是_________主要是_________________________模板親代DNA的_____鏈DNA的______鏈__________原料4種游離的______________4種游離的______________