2020高中生物 第四章 基因的表達 1 基因指導蛋白質的合成學案 新人教版必修2

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1、第1節(jié)　基因指導蛋白質的合成 [學習目標]　1.掌握DNA和RNA分子的異同。2.描述遺傳信息的轉錄和翻譯的過程。(重、難點)3.理解遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別。(重點) 知識點1　遺傳信息的轉錄 請仔細閱讀教材第62～63頁，完成下面的問題。 1．RNA的組成及種類 (1)基本單位及組成 (2)結構：一般是單鏈，且比DNA短。 (3)RNA的種類及功能 2.DNA和RNA的比較 3.轉錄 (2)過程 知識點2　遺傳信息的翻譯 請仔細閱讀教材第64～67頁，完成下面的問題。 1．概念：游離在細胞質中的各種氨基酸以mRNA為模板合成具有一

2、定氨基酸順序的蛋白質的過程，叫作翻譯。 2．密碼子 (1)含義：mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。 (3)密碼子與氨基酸對應關系 ①一種密碼子決定1種氨基酸。 ②1種氨基酸可能對應一種或多種密碼子。 (4)特性 ①通用性：地球上幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。 ②簡并性：一種氨基酸可能有幾個密碼子。 3．tRNA (1)結構：類似三葉草的葉形，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基能和mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子。 (2)功能：攜帶、轉運氨基酸，識別密碼子。 (3)種類：61種。 (4)與氨基酸對應關系 ①一種tRNA只能運輸一種氨基酸。

3、 ②一種氨基酸可由一種或幾種tRNA運輸。 4．翻譯過程 (1)場所：核糖體。 (2)原料：氨基酸。 (3)模板：mRNA。 (4)轉運工具：tRNA。 (5)原則：堿基互補配對原則。 (6)產物：蛋白質。 5．多聚核糖體的作用 通常，一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質。 要點一　DNA與RNA的比較 【典例1】　下列關于圖中①②兩種分子的說法正確的是(　　) A．①為DNA，在正常情況下復制后形成兩個相同的DNA B．②為tRNA，一種tRNA可攜

4、帶不同的氨基酸 C．遺傳信息位于①上，密碼子位于②上 D．①和②共有的堿基是A、C、G、T [解析]?、贋镈NA，復制時兩條鏈都作為模板，形成兩個相同的DNA；②為tRNA，一種tRNA只能攜帶一種氨基酸；遺傳信息位于DNA上，密碼子位于mRNA上；DNA和tRNA共有的堿基為A、C、G。 [答案]　A [針對訓練1]　下列有關DNA和RNA的敘述正確的是(　　) A．DNA和RNA是同一物質在不同時期的兩種形態(tài) B．DNA和RNA的基本組成單位是一樣的 C．細胞核和細胞質內的遺傳物質分別是DNA和RNA D．由堿基A、C和T可以組成5種核苷酸 [解析]　DNA和RNA是兩

5、類不同的核酸，A錯誤；DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，B錯誤；細胞核和細胞質內的遺傳物質都是DNA，C錯誤；堿基T為DNA的特有堿基，堿基A可組成2種核苷酸，堿基C也可組成2種核苷酸，而堿基T只能組成1種脫氧核苷酸，D正確。 [答案]　D 要點二　DNA復制、轉錄、翻譯的區(qū)別與聯(lián)系 1.區(qū)別 [特別提醒]　(1)復制、轉錄、翻譯的場所 ① ②原核細胞：DNA復制、轉錄、翻譯都在細胞質內。 ③病毒：遺傳物質的復制、轉錄、翻譯都在宿主細胞內。 (2)真核生物先轉錄再翻譯。原核生物轉錄和翻譯在細胞同一空間進行，兩個過程緊密偶聯(lián)，

6、可同時進行。 (3)翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。轉錄和翻譯過程中的堿基配對不是A—T，而是A—U。 2．聯(lián)系 【典例2】　下列有關如圖所示的生理過程的描述，錯誤的是(　　) A．甲、乙、丙三個過程均有氫鍵的破壞也有氫鍵的形成 B．能在胰島B細胞的細胞核內進行的是甲、丙過程 C．圖乙表示翻譯，通過多個核糖體的工作，細胞可在短時間內合成多條肽鏈 D．圖甲表示DNA的復制，通過增加復制起點，細胞可在短時間內完成該DNA的復制 [解析]　題圖甲表示DNA的復制，乙表示翻譯，丙表示轉錄，三個過程均有氫鍵的破壞也有氫鍵的形成，A正確

7、；胰島B細胞不能增殖，細胞核內不能進行DNA的復制，B錯誤；圖乙表示翻譯，通過多個核糖體的工作，細胞可在短時間內合成多條肽鏈，C正確；圖甲表示DNA的復制，通過增加復制起點，細胞可在短時間內完成該DNA的復制，D正確。 [答案]　B [針對訓練2]　如圖為細胞中某些生理過程的示意圖。下列敘述正確的是(　　) A．①③過程的模板相同 B．①③過程的酶相同 C．②過程中遺傳信息由mRNA流向tRNA D．③過程中的母鏈與子鏈反向平行 [解析]　讀圖知①為轉錄，③為DNA的復制過程，其模板不相同；①過程所需酶為RNA聚合酶，③過程所需酶有DNA解旋酶、DNA聚合酶及DNA連接酶等；

8、②過程中遺傳信息由mRNA流向蛋白質；③過程中的母鏈與子鏈反向平行。 [答案]　D 要點三　基因表達中的對應關系及有關的計算1.遺傳信息、密碼子和反密碼子的關系 項目 遺傳信息 密碼子 反密碼子 作用 控制生物的性狀 直接決定蛋白質中的氨基酸序列 識別密碼子，轉運氨基酸 種類 多樣性 64種 61種 圖解 2.密碼子、反密碼子及氨基酸數(shù)量的對應關系 由圖可得出如下結論 (1)由①⑥可知：除終止密碼子外，一種密碼子對應一種反密碼子。 (2)由④⑤可知：一種氨基酸對應一種或多種密碼子(或反密碼子)。 (3)由②③可知：一種密碼子(或反密碼子)只對應一

9、種氨基酸。 3．轉錄、翻譯中的有關計算 (1)基因中堿基、RNA中堿基和氨基酸的數(shù)量關系 ①轉錄時只以DNA的一條鏈為模板，因此轉錄形成的mRNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。 ②翻譯過程中，mRNA中每3個堿基決定1個氨基酸，所以經翻譯合成的蛋白質分子中氨基酸數(shù)目是mRNA中堿基數(shù)目的1/3。 (2)基因控制蛋白質合成過程中的相關數(shù)量關系 基因中堿基數(shù)∶mRNA中堿基數(shù)∶蛋白質中氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。 4．蛋白質的有關計算 (1)蛋白質中氨基酸的數(shù)目＝肽鍵數(shù)＋肽鏈數(shù)。 (2)蛋白質平均相對分子質量＝氨基酸的平均相對分子質量×氨基酸數(shù)－(肽鍵數(shù)×18)。 (3)

10、若基因中有n個堿基，氨基酸的平均相對分子質量為a，則合成含m條多肽鏈的蛋白質的相對分子質量＝a－18。若將基因中有n個堿基改為有n個堿基對，則公式為a－18。 [特別提醒]　(1)轉錄實際上是DNA分子上部分片段(基因)控制合成RNA的過程。轉錄產生的RNA的長度明顯小于模板DNA。 (2)由于終止密碼子的存在，準確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些?；蛏系膲A基數(shù)目比氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。在回答有關問題時，應加上“最多”或“至少”等字。 【典例3】　一個mRNA分子有m個堿基，其中(G＋C)有n個；由該mRNA指導合成的蛋白質有兩條肽鏈。則控制該mRN

11、A合成的DNA分子至少含有的(A＋T)數(shù)、合成蛋白質時最多脫去的水分子數(shù)分別是(　　) A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2 C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2 [解析]　由題意知，mRNA分子有m個堿基且G＋C的數(shù)目為n，則此mRNA分子中A＋U的數(shù)目為m－n，控制其合成的DNA分子模板鏈中A＋T的數(shù)目至少為m－n，整個雙鏈DNA分子中A＋T的數(shù)目至少為2(m－n)；由mRNA分子有m個堿基可知，以其為翻譯模板可合成最多含m/3個氨基酸的蛋白質分子，題干中給出此蛋白質分子有兩條肽鏈，脫去的水分子數(shù)最多應為(m/3)－2。 [答案]　D

12、[針對訓練3]　假設一段mRNA上有60個堿基，其中A有15個，G有25個，那么轉錄該mRNA的DNA分子區(qū)段中，C和T的個數(shù)之和及該mRNA翻譯成的多肽中肽鍵數(shù)最多分別為(　　) A．15、20 B．60、18 C．40、19 D．60、19 [解析]　一段mRNA上有60個堿基，則轉錄成該mRNA的DNA中應有120個堿基。DNA是雙螺旋結構，按照堿基互補配對原則，有A＝T、G＝C，則在雙鏈DNA分子中A＋G＝C＋T＝(1/2)×120＝60。mRNA有60個堿基，不考慮終止密碼子，據關系式mRNA中堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)＝3∶1可知，合成的多肽中有20個氨基酸，肽鍵數(shù)最多為19。

13、 [答案]　D 課堂歸納小結 [網絡構建] 自我校對：遺傳信息　tRNA　密碼子　細胞核　一　核糖　mRNA　氨基酸 [拓展閱讀] 龍之九子 中國民間有“一龍生九子，九子各不同”的說法。古代傳說有一位龍母，生了九個兒子，而這九個兒子長相、脾氣和愛好各不相同。《天祿識余·龍種》中記載：“一曰贔屃(bì xì)，形似龜，好負重，今石碑下龜趺是也；二曰螭(鴟)吻(chī wěn)，形似曾，性好望，今屋上獸頭是也；三曰蒲牢，形似龍而小，性好叫吼，今鐘上級星也；四曰狴犴(bì'àn)，似虎有威力，故立于獄門；五曰饕餮(tāo tiè)，好飲食，故立于鼎蓋；六曰趴蝮(bā fù)，性好水

14、，故立于橋柱；七曰睚眥(yá zì)，性好殺，故立于刀環(huán)；八曰狻猊(suān ní)，形似獅，似好煙火，故立于香爐；九曰椒圖，形似螺蚌，性好閉，故立于門鋪。” 性狀表達包括哪些過程？ 提示：基因的轉錄、翻譯過程。 [學業(yè)水平合格測試] 1．下列有關DNA和RNA的敘述中，正確的是(　　) A．DNA和RNA不能同時存在于一個細胞中 B．DNA和RNA的基本組成單位的組成成分完全不同 C．—AGCTGA—既可能是DNA的堿基序列，也可能是RNA的堿基序列 D．mRNA的堿基序列，取決于DNA的堿基序列，同時又決定蛋白質中氨基酸的序列 [解析]　DNA和RNA可以同時存在于

15、一個細胞中，A錯誤；DNA的基本組成單位是脫氧核苷酸，RNA的基本組成單位是核糖核苷酸，兩者中都含有磷酸，并且含氮堿基都有A、G、C三種，B錯誤；T為DNA的特有堿基，所以含有T的核苷酸序列只能是DNA，不可能是RNA，C錯誤；DNA上的遺傳信息通過轉錄轉移到mRNA上，mRNA通過翻譯指導蛋白質的合成，D正確。 [答案]　D 2．對于下列圖解，正確的說法是(　　) DNA…—A—T—G—C… RNA…—U—A—C—G… ①表示DNA復制過程?、诒硎綝NA轉錄過程?、酃灿?種堿基?、芄灿?種核苷酸?、莨灿?種核苷酸?、轆均代表同一種核苷酸 A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③④ D．

16、①③⑤ [解析]　由圖可知，此過程是DNA的轉錄過程，整個過程涉及到A、T、G、C、U這5種堿基，但由于組成DNA鏈的是4種脫氧核糖核苷酸(簡稱脫氧核苷酸)，組成RNA鏈的是4種核糖核苷酸，因此圖解中共有8種核苷酸。 [答案]　C 3．下列關于真核生物的轉錄過程的敘述，正確的是(　　) A．轉錄以DNA的兩條鏈為模板 B．轉錄可發(fā)生在細胞核和細胞質中 C．轉錄需要DNA聚合酶參與 D．轉錄的產物與DNA的長度相等 [解析]　轉錄以DNA的一條鏈為模板；真核細胞的轉錄主要發(fā)生在細胞核中，但在線粒體和葉綠體中也可發(fā)生該過程；轉錄過程需要的酶是RNA聚合酶；轉錄產生的mRNA是DNA

17、上基因選擇性表達的產物，因此其長度應小于DNA。 [答案]　B [學業(yè)水平等級測試] 4．下圖表示細胞核中所完成的mRNA的形成過程示意圖，有關敘述正確的是(　　) 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雙螺旋解開需要解旋酶的參與，同時消耗能量 [解析]　依圖示可知，RNA聚合酶的移動方向是從左向右；圖中RNA與a鏈上堿基除U與T不同外，其他堿基相同，不能互補；圖示中RNA－DNA雜交區(qū)域中DNA上的A與RNA上的U配對；RNA聚合酶本身具有解旋功能，轉錄不需要解旋酶的參與。 [答案]　A 5．有關蛋白質合成的敘述，不正確的是(　　) A．終止密碼子不能編碼氨基酸 B．每種tRNA只轉運一種氨基酸 C．tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息 D．核糖體可在mRNA上移動 [解析]　64種密碼子中有3種是終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。每種tRNA只轉運一種氨基酸，但一種氨基酸可被一種或多種tRNA轉運。決定氨基酸序列的遺傳信息通常在DNA分子上。 [答案]　C 19