2024高中生物第4章基因的表達第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成教案新人教版必修2

PAGE13-第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.簡述DNA與RNA的主要區(qū)分。2.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯過程。3.說明密碼子、反密碼子、遺傳信息之間的關(guān)系。學(xué)問點一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄學(xué)問梳理1.基因的表達：基因通過eq\o(□,\s\up3(01))指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來限制生物性狀，這一過程稱為基因的表達。2．DNA與RNA的比較3．RNA的種類4．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念：在細胞核中，以eq\o(□,\s\up3(18))DNA的一條鏈為模板，依據(jù)eq\o(□,\s\up3(19))堿基互補配對原則，合成eq\o(□,\s\up3(20))RNA的過程，叫做轉(zhuǎn)錄。(3)過程第1步：DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的eq\o(□,\s\up3(33))堿基得以暴露。第2步：游離的eq\o(□,\s\up3(34))核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞，當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基eq\o(□,\s\up3(35))互補時，兩者以eq\o(□,\s\up3(36))氫鍵結(jié)合。第3步：在eq\o(□,\s\up3(37))RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的eq\o(□,\s\up3(38))核糖核苷酸連接到正在合成的eq\o(□,\s\up3(39))mRNA分子上。第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈eq\o(□,\s\up3(40))復(fù)原。1.為什么RNA適于作DNA的信使呢？提示：①RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，含有4種堿基，可以儲存遺傳信息；②RNA一般是單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細胞核進入細胞質(zhì)；③組成RNA的堿基也嚴(yán)格遵循堿基互補配對原則。2．轉(zhuǎn)錄的場所肯定是細胞核嗎？產(chǎn)物肯定是mRNA嗎？提示：不肯定，含有DNA的部位(細胞核、線粒體、葉綠體、擬核、質(zhì)粒)均可轉(zhuǎn)錄。產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA等。3．轉(zhuǎn)錄時是以DNA的一條整鏈做模板嗎？提示：不是。4．除了mRNA、tRNA、rRNA，還有沒有具備其他功能的RNA?提示：有。有的RNA具有催化功能(少數(shù)酶是RNA)；有的RNA可作遺傳物質(zhì)(RNA病毒)。典題精析[例1]下列敘述正確的是()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合成于細胞核并在細胞核中傳遞遺傳信息D．DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)而RNA是單鏈結(jié)構(gòu)解題分析胞嘧啶是組成核苷酸的基本組成成分之一，在RNA和DNA中都存在，A錯誤；核糖是構(gòu)成核糖核苷酸的五碳糖，而構(gòu)成DNA的五碳糖是脫氧核糖，B正確；一般狀況下，mRNA在細胞核中合成，并在細胞質(zhì)中發(fā)揮作用，C錯誤；結(jié)構(gòu)上，DNA一般為雙螺旋結(jié)構(gòu)，RNA通常為單鏈結(jié)構(gòu)，D錯誤。答案B[例2]下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是()A．圖中RNA聚合酶的移動方向是從左向右B．圖中RNA與a鏈堿基互補C．圖示RNA-DNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的T配對D．DNA雙螺旋解開須要解旋酶的參加，同時消耗能量解題分析依圖示可知，RNA聚合酶的移動方向是從左向右，A正確；圖中RNA與b鏈堿基互補，B錯誤；圖示中RNA-DNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的U配對，C錯誤；RNA聚合酶本身具有解旋功能，轉(zhuǎn)錄不須要解旋酶的參加，D錯誤。答案A技法提升1.DNA與RNA的快速判定2．轉(zhuǎn)錄過程的易錯點(1)轉(zhuǎn)錄僅以DNA的一條鏈為模板。(2)轉(zhuǎn)錄只須要RNA聚合酶，不須要解旋酶。(3)mRNA中無堿基T，轉(zhuǎn)錄時以堿基U與DNA分子中堿基A配對，即A—U，T—A，G—C，C—G。(4)轉(zhuǎn)錄的基本單位是基因，而不是整個DNA。(5)在真核細胞中，轉(zhuǎn)錄出來的RNA需經(jīng)過加工才具有生物活性。學(xué)問點二遺傳信息的翻譯學(xué)問梳理1.概念：游離在細胞質(zhì)中的eq\o(□,\s\up3(01))各種氨基酸以eq\o(□,\s\up3(02))mRNA為模板合成具有肯定氨基酸依次的蛋白質(zhì)的過程，叫做翻譯。2．密碼子(1)含義：mRNA上確定1個氨基酸的eq\o(□,\s\up3(03))3個eq\o(□,\s\up3(04))相鄰堿基。eq\a\vs4\al\co1(2種類：\o(□,\s\up3(05))64種)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(編碼氨基酸：\o(□,\s\up3(06))61種,不編碼氨基酸：\o(□,\s\up3(07))3種，,即UAA、UGA、UAG))(3)密碼子與氨基酸對應(yīng)關(guān)系①一種密碼子確定eq\o(□,\s\up3(08))1個氨基酸，終止密碼子不確定氨基酸。②1個氨基酸可能對應(yīng)eq\o(□,\s\up3(09))一種或多種密碼子。(4)特性①eq\o(□,\s\up3(10))通用性：地球上幾乎全部的生物體都共用一套密碼子。②eq\o(□,\s\up3(11))簡并性：一個氨基酸可能有幾個密碼子。3．tRNA(1)結(jié)構(gòu)：類似eq\o(□,\s\up3(12))三葉草的葉形，一端是攜帶eq\o(□,\s\up3(13))氨基酸的部位，另一端有3個堿基能和mRNA上的密碼子互補配對，叫eq\o(□,\s\up3(14))反密碼子。(2)功能：攜帶、轉(zhuǎn)運氨基酸，eq\o(□,\s\up3(15))識別密碼子。(3)種類：eq\o(□,\s\up3(16))61種。(4)與氨基酸對應(yīng)關(guān)系①一種tRNAeq\o(□,\s\up3(17))只能運輸一種氨基酸。②一種氨基酸可由eq\o(□,\s\up3(18))一種或幾種tRNA運輸。4．翻譯過程(1)場所：eq\o(□,\s\up3(32))核糖體。(2)原料：eq\o(□,\s\up3(33))氨基酸。(3)模板：eq\o(□,\s\up3(34))mRNA。(4)轉(zhuǎn)運工具：eq\o(□,\s\up3(35))tRNA。(5)原則：eq\o(□,\s\up3(36))堿基互補配對原則。(6)產(chǎn)物：eq\o(□,\s\up3(37))蛋白質(zhì)。5．多聚核糖體的作用通常，一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合eq\o(□,\s\up3(38))多個核糖體，同時進行eq\o(□,\s\up3(39))多條肽鏈的合成，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))大量的蛋白質(zhì)。6．mRNA中堿基數(shù)、DNA上的堿基數(shù)目與蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)的關(guān)系(1)翻譯時，mRNA上的終止密碼子不確定氨基酸，因此精確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(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)加上最多或最少等字。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(基因中有的片段不轉(zhuǎn)錄)，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有n/3個氨基酸。7．總結(jié)：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)分與聯(lián)系1.翻譯能精確地進行，推想緣由是什么？提示：①mRNA為翻譯供應(yīng)了精確的模板；②通過堿基互補配對(mRNA和tRNA)，保證了翻譯能夠精確地進行。2．依據(jù)mRNA中堿基的排列依次能否精確寫出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否確定mRNA中的堿基排列依次，為什么？提示：能。不能，因為有一種或幾種密碼子確定同一種氨基酸的狀況。3．如何依據(jù)合成的多肽鏈推斷翻譯的方向？提示：翻譯的過程中，mRNA相對靜止，核糖體沿著mRNA移動，進而閱讀下一個密碼子，故核糖體移動的方向就是翻譯的方向。可以依據(jù)肽鏈的長度推斷翻譯進行的方向，越長的肽鏈，翻譯起先的時間越早。4．多聚核糖體上合成的多條肽鏈?zhǔn)欠裣嗤?？提示：相同，因為模板鏈mRNA相同。5．真原核細胞的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程是否相同，并說明緣由。提示：不同。真核細胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細胞核中，翻譯發(fā)生在細胞質(zhì)中，在空間和時間上被分隔開進行，而原核細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔，可以同時進行，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。典題精析[例1]如圖表示真核細胞中某基因表達過程的一部分，下列分析正確的是()A．圖示mRNA中起始密碼子位于RNA鏈上的左側(cè)B．mRNA上確定甘氨酸的密碼子都是GGUC．圖中堿基的配對方式有A—U、C—G、A—TD．圖示過程的正常進行須要ATP和RNA聚合酶解題分析該過程為基因表達中的翻譯過程，核糖體上結(jié)合兩個tRNA，左邊肽鏈正在延長，說明核糖體移動的方向是從左向右，所以mRNA中起始密碼子位于RNA鏈上的左側(cè)，A正確；密碼子具有簡并性，甘氨酸對應(yīng)的密碼子除了圖示的GGU還有GGC、GGA、GGG，B錯誤；題圖表示翻譯過程，堿基的配對方式有A—U、C—G、U—A、G—C，C錯誤；RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄過程中起作用，D錯誤。答案A[例2]下列相關(guān)敘述正確的是()A．密碼子有64種，每個密碼子都與一個反密碼子相對應(yīng)B．反密碼子位于mRNA上，密碼子位于tRNA上C．一個密碼子最多只能對應(yīng)一個氨基酸D．每種氨基酸可以對應(yīng)多種tRNA，每個tRNA也可以對應(yīng)多種氨基酸解題分析密碼子有64種，三個終止密碼子不編碼氨基酸，故終止密碼子不都與反密碼子相對應(yīng)，A錯誤；反密碼子位于tRNA上，密碼子位于mRNA上，B錯誤；一個密碼子最多只能對應(yīng)一個氨基酸，C正確；由于密碼子的簡并性，所以每種氨基酸可以對應(yīng)多種tRNA，但是每個tRNA只可以對應(yīng)一種氨基酸，D錯誤。答案C[例3]一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽最多須要的tRNA個數(shù)，依次為()A．33,11B．36,12C．12,36D．11,36解題分析由題干知此多肽有11個肽鍵，可推知此多肽應(yīng)由12個氨基酸脫水縮合而成，對應(yīng)mRNA上的堿基數(shù)目至少應(yīng)為12×3＝36(個)，對應(yīng)DNA上的堿基數(shù)目至少為12×6＝72(個)，而12個氨基酸最多須要12個tRNA來轉(zhuǎn)運。答案B當(dāng)堂檢測——查漏補缺鞏固提升1．下列哪項是DNA和RNA共同具有的()A．雙螺旋結(jié)構(gòu) B．脫氧核糖C．尿嘧啶 D．腺嘌呤答案D解析具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的是DNA，RNA不具有，A錯誤；脫氧核糖是DNA中特有的五碳糖，B錯誤；尿嘧啶是RNA中特有的堿基，C錯誤；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的堿基，D正確。2．下列關(guān)于RNA的敘述，錯誤的是()A．有些生物中的RNA具有催化功能B．tRNA上的堿基只有三個C．mRNA與tRNA在核糖體上發(fā)生配對D．RNA也可以作為某些生物的遺傳物質(zhì)答案B解析tRNA是運載氨基酸的工具，是RNA中的一種，大約由70～80個核糖核苷酸構(gòu)成并非只有三個堿基，tRNA的平面形態(tài)如三葉草的葉形，其中有三個堿基與mRNA上的密碼子在核糖體上可以發(fā)生配對，稱為反密碼子。3．在蛋白質(zhì)合成過程中，少量的mRNA分子就可以指導(dǎo)快速合成出大量的蛋白質(zhì)。其主要緣由是()A．一種氨基酸可能由多種密碼子來確定B．一種氨基酸可以由多種tRNA攜帶到核糖體中C．一個核糖體可同時與多條mRNA結(jié)合，同時進行多條肽鏈的合成D．一個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成答案D解析一個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，從而實現(xiàn)少量的mRNA分子指導(dǎo)快速合成出大量的蛋白質(zhì)，D正確。4．下圖表示真核細胞某基因的轉(zhuǎn)錄過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．轉(zhuǎn)錄結(jié)束后①和②重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)B．③不肯定是mRNAC．④是游離的脫氧核苷酸D．該過程中存在T與A的堿基配對方式答案C解析轉(zhuǎn)錄結(jié)束后①和②重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，A正確；轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA等，B正確；④是形成RNA的原料，是4種游離的核糖核苷酸，C錯誤；該過程中DNA中的T可以與RNA中的A配對，D正確。5．依據(jù)蛋白質(zhì)合成中遺傳信息的傳遞過程，在表格中的空白處填入相應(yīng)的字母并回答問題。(1)________鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，是儲存遺傳信息的鏈，密碼子位于________鏈上。(2)丙氨酸的密碼子是________，確定編碼該氨基酸的密碼子的堿基是a鏈上的________。(3)其次個氨基酸應(yīng)是________。[半胱氨酸(UGC)、絲氨酸(UCC)、蘇氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)](4)在限制合成胰島素(含51個氨基酸)的基因中，至少含有________個脫氧核苷酸。答案(1)ac(2)GCACGT(3)半胱氨酸(4)306解析首先依據(jù)mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子堿基互