2020高中生物 第四章 基因的表达 1 基因指导蛋白质的合成学案 新人教版必修2

第1节基因指导蛋白质的合成学习目标1.掌握DNA和RNA分子的异同。2.描述遗传信息的转录和翻译的过程。(重、难点)3.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。(重点)知识点1遗传信息的转录请仔细阅读教材第6263页，完成下面的问题。1RNA的组成及种类(1)基本单位及组成(2)结构：一般是单链，且比DNA短。(3)RNA的种类及功能2.DNA和RNA的比较3.转录 (2)过程知识点2遗传信息的翻译请仔细阅读教材第6467页，完成下面的问题。1概念：游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，叫作翻译。2密码子(1)含义：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。(3)密码子与氨基酸对应关系一种密码子决定1种氨基酸。1种氨基酸可能对应一种或多种密码子。(4)特性通用性：地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。简并性：一种氨基酸可能有几个密码子。3tRNA(1)结构：类似三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫反密码子。(2)功能：携带、转运氨基酸，识别密码子。(3)种类：61种。(4)与氨基酸对应关系一种tRNA只能运输一种氨基酸。一种氨基酸可由一种或几种tRNA运输。4翻译过程(1)场所：核糖体。(2)原料：氨基酸。(3)模板：mRNA。(4)转运工具：tRNA。(5)原则：碱基互补配对原则。(6)产物：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多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。要点一DNA与RNA的比较【典例1】下列关于图中两种分子的说法正确的是()A为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNAB为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸C遗传信息位于上，密码子位于上D和共有的碱基是A、C、G、T解析为DNA，复制时两条链都作为模板，形成两个相同的DNA；为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上；DNA和tRNA共有的碱基为A、C、G。答案A针对训练1下列有关DNA和RNA的叙述正确的是()ADNA和RNA是同一物质在不同时期的两种形态BDNA和RNA的基本组成单位是一样的C细胞核和细胞质内的遗传物质分别是DNA和RNAD由碱基A、C和T可以组成5种核苷酸解析DNA和RNA是两类不同的核酸，A错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，B错误；细胞核和细胞质内的遗传物质都是DNA，C错误；碱基T为DNA的特有碱基，碱基A可组成2种核苷酸，碱基C也可组成2种核苷酸，而碱基T只能组成1种脱氧核苷酸，D正确。答案D要点二DNA复制、转录、翻译的区别与联系1.区别特别提醒(1)复制、转录、翻译的场所原核细胞：DNA复制、转录、翻译都在细胞质内。病毒：遗传物质的复制、转录、翻译都在宿主细胞内。(2)真核生物先转录再翻译。原核生物转录和翻译在细胞同一空间进行，两个过程紧密偶联，可同时进行。(3)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。转录和翻译过程中的碱基配对不是AT，而是AU。2联系【典例2】下列有关如图所示的生理过程的描述，错误的是()A甲、乙、丙三个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成B能在胰岛B细胞的细胞核内进行的是甲、丙过程C图乙表示翻译，通过多个核糖体的工作，细胞可在短时间内合成多条肽链D图甲表示DNA的复制，通过增加复制起点，细胞可在短时间内完成该DNA的复制解析题图甲表示DNA的复制，乙表示翻译，丙表示转录，三个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成，A正确；胰岛B细胞不能增殖，细胞核内不能进行DNA的复制，B错误；图乙表示翻译，通过多个核糖体的工作，细胞可在短时间内合成多条肽链，C正确；图甲表示DNA的复制，通过增加复制起点，细胞可在短时间内完成该DNA的复制，D正确。答案B针对训练2如图为细胞中某些生理过程的示意图。下列叙述正确的是()A过程的模板相同B过程的酶相同C过程中遗传信息由mRNA流向tRNAD过程中的母链与子链反向平行解析读图知为转录，为DNA的复制过程，其模板不相同；过程所需酶为RNA聚合酶，过程所需酶有DNA解旋酶、DNA聚合酶及DNA连接酶等；过程中遗传信息由mRNA流向蛋白质；过程中的母链与子链反向平行。答案D要点三基因表达中的对应关系及有关的计算1.遗传信息、密码子和反密码子的关系项目遗传信息密码子反密码子作用控制生物的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类多样性64种61种图解2.密码子、反密码子及氨基酸数量的对应关系由图可得出如下结论(1)由可知：除终止密码子外，一种密码子对应一种反密码子。(2)由可知：一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子)。(3)由可知：一种密码子(或反密码子)只对应一种氨基酸。3转录、翻译中的有关计算(1)基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2。翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3。(2)基因控制蛋白质合成过程中的相关数量关系基因中碱基数mRNA中碱基数蛋白质中氨基酸数631。4蛋白质的有关计算(1)蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数。(2)蛋白质平均相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数(肽键数18)。(3)若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，则合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量a18。若将基因中有n个碱基改为有n个碱基对，则公式为a18。特别提醒(1)转录实际上是DNA分子上部分片段(基因)控制合成RNA的过程。转录产生的RNA的长度明显小于模板DNA。(2)由于终止密码子的存在，准确地说，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。基因上的碱基数目比氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。【典例3】一个mRNA分子有m个碱基，其中(GC)有n个；由该mRNA指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该mRNA合成的DNA分子至少含有的(AT)数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()Am、(m/3)1Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1D2(mn)、(m/3)2解析由题意知，mRNA分子有m个碱基且GC的数目为n，则此mRNA分子中AU的数目为mn，控制其合成的DNA分子模板链中AT的数目至少为mn，整个双链DNA分子中AT的数目至少为2(mn)；由mRNA分子有m个碱基可知，以其为翻译模板可合成最多含m/3个氨基酸的蛋白质分子，题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为(m/3)2。答案D针对训练3假设一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，C和T的个数之和及该mRNA翻译成的多肽中肽键数最多分别为()A15、20 B60、18C40、19 D60、19解析一段mRNA上有60个碱基，则转录成该mRNA的DNA中应有120个碱基。DNA是双螺旋结构，按照碱基互补配对原则，有AT、GC，则在双链DNA分子中AGCT(1/2)12060。mRNA有60个碱基，不考虑终止密码子，据关系式mRNA中碱基数氨基酸数31可知，合成的多肽中有20个氨基酸，肽键数最多为19。答案D课堂归纳小结网络构建自我校对：遗传信息tRNA密码子细胞核一核糖mRNA氨基酸拓展阅读龙之九子中国民间有“一龙生九子，九子各不同”的说法。古代传说有一位龙母，生了九个儿子，而这九个儿子长相、脾气和爱好各不相同。天禄识余龙种中记载：“一曰贔屃(b x)，形似龟，好负重，今石碑下龟趺是也；二曰螭(鸱)吻(ch wn)，形似曾，性好望，今屋上兽头是也；三曰蒲牢，形似龙而小，性好叫吼，今钟上级星也；四曰狴犴(bn)，似虎有威力，故立于狱门；五曰饕餮(to ti)，好饮食，故立于鼎盖；六曰趴蝮(b f)，性好水，故立于桥柱；七曰睚眦(y z)，性好杀，故立于刀环；八曰狻猊(sun n)，形似狮，似好烟火，故立于香炉；九曰椒图，形似螺蚌，性好闭，故立于门铺。”性状表达包括哪些过程？提示：基因的转录、翻译过程。 学业水平合格测试1下列有关DNA和RNA的叙述中，正确的是()ADNA和RNA不能同时存在于一个细胞中BDNA和RNA的基本组成单位的组成成分完全不同CAGCTGA既可能是DNA的碱基序列，也可能是RNA的碱基序列DmRNA的碱基序列，取决于DNA的碱基序列，同时又决定蛋白质中氨基酸的序列解析DNA和RNA可以同时存在于一个细胞中，A错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，两者中都含有磷酸，并且含氮碱基都有A、G、C三种，B错误；T为DNA的特有碱基，所以含有T的核苷酸序列只能是DNA，不可能是RNA，C错误；DNA上的遗传信息通过转录转移到mRNA上，mRNA通过翻译指导蛋白质的合成，D正确。答案D2对于下列图解，正确的说法是()DNAATGCRNAUACG表示DNA复制过程表示DNA转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸ABCD解析由图可知，此过程是DNA的转录过程，整个过程涉及到A、T、G、C、U这5种碱基，但由于组成DNA链的是4种脱氧核糖核苷酸(简称脱氧核苷酸)，组成RNA链的是4种核糖核苷酸，因此图解中共有8种核苷酸。答案C3下列关于真核生物的转录过程的叙述，正确的是()A转录以DNA的两条链为模板B转录可发生在细胞核和细胞质中C转录需要DNA聚合酶参与D转录的产物与DNA的长度相等解析转录以DNA的一条链为模板；真核细胞的转录主要发生在细胞核中，但在线粒体和叶绿体中也可发生该过程；转录过程需要的酶是RNA聚合酶；转录产生的mRNA是DNA上基因选择性表达的产物，因此其长度应小于DNA。答案B学业水平等级测试4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DDNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量解析依图示可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右；图中RNA与a链上碱基除U与T不同外，其他碱基相同，不能互补；图示中RNADNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对；RNA聚合酶本身具有解旋功能，转录不需要解旋酶的参与。答案A5有关蛋白质合成的叙述，不正确的是()A终止密码子不能编码氨基酸B每种tRNA只转运一种氨基酸CtRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D核糖体可在mRNA上移动解析64种密码子中有3种是终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。每种tRNA只转运一种氨基酸，但一种氨基酸可被一种或多种tRNA转运。决定氨基酸序列的遗传信息通常在DNA分子上。答案C19