高中生物 第四章 遗传的分子基础 第三节 基因控制蛋白质的合成课件 苏教版必修2

第第四四章章理解理解教材教材新知新知把握把握热点热点考向考向知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二 应用创新演练应用创新演练随堂基随堂基础巩固础巩固课时跟课时跟踪训练踪训练第三节考向三考向三 1以以DNA的一条链为模板，按照碱的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成基互补配对原则合成RNA的过程称的过程称转录。转录。2转录产生的转录产生的RNA有信使有信使RNA(mRNA)、核糖体、核糖体RNA(rRNA)和转运和转运RNA(tRNA)等。通过转录，等。通过转录，DNA分子把遗传信息传递到分子把遗传信息传递到mRNA上。上。3mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个个相邻碱基叫做一个遗传密码子，在相邻碱基叫做一个遗传密码子，在全部全部64个密码子中，有个密码子中，有61个密码子负个密码子负责责20种氨基酸的编码，其余种氨基酸的编码，其余3个为终个为终止密码子，不编码任何氨基酸。止密码子，不编码任何氨基酸。4细胞中的蛋白质合成是一个严细胞中的蛋白质合成是一个严格按照格按照mRNA上密码子的信息指导氨上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程，该基酸分子合成为多肽链的过程，该过程称为翻译，是在细胞质中进行过程称为翻译，是在细胞质中进行的。的。5tRNA的一端携带一个氨基酸，的一端携带一个氨基酸，另一端有相对应的另一端有相对应的3个特定碱基，个特定碱基，这这3个碱基只能专一性地与个碱基只能专一性地与mRNA上相对应的上相对应的3个碱基配对。个碱基配对。6基因的主要功能是把遗传信息基因的主要功能是把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。决定生物体的性状。7生物体的基因组成生物体的基因组成(基因型基因型)是性是性状表现必须具备的内在因素，生状表现必须具备的内在因素，生物体的一个性状有时受多个基因物体的一个性状有时受多个基因影响，而有些基因还会影响多种影响，而有些基因还会影响多种性状。性状。8人类基因组计划的主要内容是完人类基因组计划的主要内容是完成人体成人体24条染色体上的全部基因条染色体上的全部基因的遗传图、物理图和全部碱基的的遗传图、物理图和全部碱基的序列测定。序列测定。自读教材自读教材夯基础夯基础 1基因的概念基因的概念 判断正误判断正误 (1)基因是基因是DNA分子上任一片段。分子上任一片段。 ( ) (2)真核生物的基因仅位于染色体上。真核生物的基因仅位于染色体上。 ( ) (3)基因遗传的表达是通过基因控制蛋白质的合成基因遗传的表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。来实现的。 ( ) (4)细胞核内的基因所携带的遗传信息传递到细胞细胞核内的基因所携带的遗传信息传递到细胞质中必须以质中必须以RNA作为媒介。作为媒介。 ( ) 2转录和翻译转录和翻译填空填空(1)转录：转录：概念解读：概念解读：主要场所主要场所细胞核细胞核模板模板 原料原料4种游离的种游离的产物产物RNA核糖核苷酸核糖核苷酸DNA的一条链的一条链过程：过程：遗传密码子：遗传密码子：a概念：概念：mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的 。b种类：种类： 。3个相邻的碱基个相邻的碱基64种种 (2)翻译：翻译： 概念：按照概念：按照 上密码子的信息指导氨基酸分子上密码子的信息指导氨基酸分子合成合成 的过程。的过程。 场所：场所： 。 条件：条件： 、 、 、多种、多种 和多种和多种酶的共同参与。酶的共同参与。 过程：过程： 阶段：阶段：mRNA、tRNA与与 相结合。相结合。mRNA多肽链多肽链细胞质细胞质mRNAtRNA核糖体核糖体氨基酸氨基酸起始起始核糖体核糖体 阶段：携带着特定阶段：携带着特定 的的tRNA按照按照 原则，识别并进入第二位置。在酶的原则，识别并进入第二位置。在酶的 作用下，将氨基酸依次连接，形成作用下，将氨基酸依次连接，形成 。延伸延伸氨基酸氨基酸碱基互补碱基互补配对配对多肽链多肽链 阶段：识别阶段：识别 ，多肽链合成终止并被，多肽链合成终止并被释放。释放。遗传信息传递方向：遗传信息传递方向： 。终止终止终止密码子终止密码子mRNA多肽多肽 1DNA、基因、染色体、脱氧核苷酸、蛋白质。你能说出、基因、染色体、脱氧核苷酸、蛋白质。你能说出上述关键词间的内在联系吗？上述关键词间的内在联系吗？ 提示：提示：染色体由染色体由DNA和蛋白质构成，和蛋白质构成，DNA分子上有遗传效分子上有遗传效应的片段即基因，基因可控制蛋白质的合成，脱氧核苷酸是基应的片段即基因，基因可控制蛋白质的合成，脱氧核苷酸是基因和因和DNA的基本组成单位。的基本组成单位。 2密码子与反密码子关系如何？它们分别在什么位置？密码子与反密码子关系如何？它们分别在什么位置？ 提示：提示：密码子与反密码子互补配对。密码子位于密码子与反密码子互补配对。密码子位于mRNA上，上，反密码子位于反密码子位于tRNA上。上。 3根据每种根据每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，能否只能识别并转运一种氨基酸，能否判定判定tRNA与氨基酸之间是一一对应关系？并分析原因。与氨基酸之间是一一对应关系？并分析原因。 提示：提示：不能。虽然一种不能。虽然一种tRNA只能识别并转运一种氨基只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种酸，但一种氨基酸可能被多种tRNA转运。转运。跟随名师跟随名师解疑难解疑难1DNA与与RNA的比较的比较(以真核细胞为例以真核细胞为例)项目项目DNARNA全称全称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸基本单位基本单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸分布分布主要在细胞核中主要在细胞核中 主要在细胞质中主要在细胞质中成分成分碱基碱基T(特有特有)U(特有特有)ACG(共有共有)磷酸磷酸相同相同五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖项目项目DNARNA空间结构空间结构双螺旋结构双螺旋结构通常是单链通常是单链功能功能细胞内的遗细胞内的遗传物质传物质翻译的模板翻译的模板(mRNA)或搬运工或搬运工(tRNA)参与核糖体构成参与核糖体构成(rRNA)少数少数RNA具有催化作用具有催化作用联系联系RNA由由DNA转录而来，转录而来，DNA储存遗传信息，储存遗传信息，RNA传递遗传信息传递遗传信息 特别提醒特别提醒DNA与与RNA的界定的界定 (1)据五碳糖界定：核酸中若有据五碳糖界定：核酸中若有“核糖核糖”，一定为，一定为RNA；若有若有“脱氧核糖脱氧核糖”，一定为，一定为DNA。 (2)据碱基据碱基“种类种类”与与“比率比率”界定：界定：2转录、翻译与转录、翻译与DNA复制的比较复制的比较项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞质主要是细胞质中的核糖体中的核糖体模板模板DNA的两条链的两条链DNA的一条链的一条链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸时间时间细胞分裂间期细胞分裂间期生物生长发育的过程中生物生长发育的过程中产物产物2个相同的个相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)有一定氨基酸有一定氨基酸排列顺序的蛋排列顺序的蛋白质白质项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译特点特点边解旋边复制，边解旋边复制，半保留复制半保留复制边解旋边转录，边解旋边转录，DNA仍保留仍保留1个个mRNA分子可结分子可结合多个核糖体，提合多个核糖体，提高合成蛋白质的速高合成蛋白质的速度度研究研究方法方法可用放射性同位可用放射性同位素标记素标记“T”可用放射性同可用放射性同位素标记位素标记“U”可用放射性同位素可用放射性同位素标记标记“氨基酸氨基酸”项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译联系联系 3遗传密码子的特性遗传密码子的特性 (1)一种密码子只决定一种特定的氨基酸。一种密码子只决定一种特定的氨基酸。 (2)一种氨基酸可能有几个密码子一种氨基酸可能有几个密码子(简并性简并性)。这一方面能。这一方面能在一定程度上防止由于碱基的改变而导致的氨基酸种类的改在一定程度上防止由于碱基的改变而导致的氨基酸种类的改变，有利于遗传性状的稳定即增强容错性；另一方面，可提变，有利于遗传性状的稳定即增强容错性；另一方面，可提高翻译速度。高翻译速度。 (3)有有3个终止密码子没有对应的氨基酸，这恰恰是肽链合个终止密码子没有对应的氨基酸，这恰恰是肽链合成终止的信号成终止的信号(64个密码子中由个密码子中由61个编码个编码20种氨基酸种氨基酸)。 (4)通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。自读教材自读教材夯基础夯基础 2人类基因组计划人类基因组计划 填空填空 (1)启动时间：启动时间： 年。年。 (2)主要内容：完成人体主要内容：完成人体 条染色体上的全部基因条染色体上的全部基因的的 、 和和 测定。测定。 199024遗传图遗传图物理图物理图全部碱基的序列全部碱基的序列 1所有所有RNA病毒的遗传信息传递途径都相同吗？病毒的遗传信息传递途径都相同吗？ 提示：提示：不相同，有的不相同，有的RNA病毒可以进行病毒可以进行RNA的自我复制，的自我复制，遗传信息由遗传信息由RNA流向流向RNA；有的；有的RNA病毒内有逆转录酶，可病毒内有逆转录酶，可以以以以RNA为模板合成为模板合成DNA，即遗传信息由，即遗传信息由RNA流向流向DNA。 2同一株水毛茛，裸露在空气中的叶呈扁平状，浸在同一株水毛茛，裸露在空气中的叶呈扁平状，浸在水中的叶却呈丝状，这表明什么？水中的叶却呈丝状，这表明什么？ 提示：提示：该现象表明表现型是基因型和外界环境共同作用该现象表明表现型是基因型和外界环境共同作用的结果。的结果。 3人体有人体有46条染色体，人类基因组计划为什么只测定条染色体，人类基因组计划为什么只测定24条染色体的碱基序列？条染色体的碱基序列？ 提示：提示：人体有人体有22对常染色体，每对常染色体上相同位置对常染色体，每对常染色体上相同位置的基因控制的是同一种性状。因此只需测出的基因控制的是同一种性状。因此只需测出22条常染色体及条常染色体及2条性染色体即可。条性染色体即可。跟随名师跟随名师解疑难解疑难1基因与基因与DNA和染色体的关系和染色体的关系2中心法则的内容与各种生物的信息传递中心法则的内容与各种生物的信息传递(1)中心法则的内容：中心法则的内容：(2)各种生物的信息传递过程归纳：各种生物的信息传递过程归纳： 3基因对性状的控制基因对性状的控制 (1)基因与生物性状的关系：基因与生物性状的关系： 基因是控制生物性状的功能和结构单位，是性状表基因是控制生物性状的功能和结构单位，是性状表现的内因。现的内因。 基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的。基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的。 生物性状的制约因素：生物性状的制约因素： a有些性状受单基因控制：如人类白化病，豌豆圆粒、有些性状受单基因控制：如人类白化病，豌豆圆粒、皱粒等。皱粒等。 b有些性状受多基因控制：如人类身高。有些性状受多基因控制：如人类身高。 c有些基因可影响多种性状。有些基因可影响多种性状。 d环境因素会影响生物性状：如人类身高不完全取决环境因素会影响生物性状：如人类身高不完全取决于基因，可受后天营养及锻炼状况影响。于基因，可受后天营养及锻炼状况影响。 由此可见，生物性状是由基因和环境共同作用的结果。由此可见，生物性状是由基因和环境共同作用的结果。(2)基因控制性状两种途径的比较：基因控制性状两种途径的比较：直接途径直接途径间接途径间接途径方方式式基因通过控制基因通过控制“蛋白质的蛋白质的结构结构”直接控制生物性状直接控制生物性状基因通过控制基因通过控制“酶或激素酶或激素”的合成进而影响代谢过程的合成进而影响代谢过程而控制生物性状而控制生物性状图图解解 特别提醒特别提醒DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。构的生物所遵循的法则。RNA复制和逆转录只发生在被复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，而在人的正常体细胞中不会发生。病毒寄生的细胞中，而在人的正常体细胞中不会发生。 例例1下图是真核生物中基因控制蛋白质合成的示意下图是真核生物中基因控制蛋白质合成的示意图。请回答下列问题：图。请回答下列问题： () (1)图中图中所示的过程在遗传学上称为所示的过程在遗传学上称为_，该过程主，该过程主要发生在要发生在_中，参与催化的酶是中，参与催化的酶是_。 (2)图中图中所示的过程在遗传学上称为所示的过程在遗传学上称为_，该过程中，该过程中的直接模板是的直接模板是_。 (3)mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做个相邻的碱基叫做_。 (4)图中图中a表示表示_分子，它的作用是分子，它的作用是_。思路点拨思路点拨 精讲精析精讲精析本题考查基因控制蛋白质的合成过程。图中本题考查基因控制蛋白质的合成过程。图中表示转录过程，主要发生在细胞核中，参与催化的酶是表示转录过程，主要发生在细胞核中，参与催化的酶是RNA聚合酶。聚合酶。(2)图中图中过程表示翻译过程，直接模板是过程表示翻译过程，直接模板是mRNA。(3)mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子。个相邻的碱基称为密码子。(4)图中图中a表示表示tRNA，其作用是识别，其作用是识别mRNA上的密码子并转运相应上的密码子并转运相应的氨基酸。的氨基酸。 答案答案(1)转录细胞核转录细胞核RNA聚合酶聚合酶 (2)翻译翻译mRNA(3)密码子密码子 (4)转运转运RNA(tRNA)识别识别mRNA密码子并转运氨基酸密码子并转运氨基酸 (1)存在位置不同：存在位置不同： 遗传信息：遗传信息：DNA上脱氧核苷酸的排列顺序。上脱氧核苷酸的排列顺序。 密码子：是位于密码子：是位于mRNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3个相邻的个相邻的碱基。碱基。 反密码子：在转运反密码子：在转运RNA上，是与密码子互补配对的三个上，是与密码子互补配对的三个碱基。碱基。 (2)作用不同：作用不同： 遗传信息：决定氨基酸的排列顺序，是间接作用。遗传信息：决定氨基酸的排列顺序，是间接作用。 密码子：直接控制氨基酸的排列顺序。密码子：直接控制氨基酸的排列顺序。 反密码子：识别并搬运由信使反密码子：识别并搬运由信使RNA所决定的特定的氨基酸。所决定的特定的氨基酸。例例2结合图表分析，下列有关说法正确的是结合图表分析，下列有关说法正确的是()抗菌药物抗菌药物抗菌机理抗菌机理青霉素青霉素抑制细菌细胞壁的合成抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星环丙沙星抑制细菌抑制细菌DNA解旋酶解旋酶(可促进可促进DNA螺旋化螺旋化)的活性的活性红霉素红霉素能与核糖体结合能与核糖体结合利福平利福平抑制抑制RNA聚合酶的活性聚合酶的活性A可发生在人体健康细胞中可发生在人体健康细胞中B青霉素和利福平能抑制青霉素和利福平能抑制DNA的复制的复制C结核杆菌的结核杆菌的和和都发生在细胞质中都发生在细胞质中D环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和和思路点拨思路点拨 精讲精析精讲精析不同抗菌药物的抗菌机理不同，青霉素能不同抗菌药物的抗菌机理不同，青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，红霉素能抑制翻译过程，中心法则抑制细菌细胞壁的合成，红霉素能抑制翻译过程，中心法则中的中的和和发生在以发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞内为遗传物质的病毒在宿主细胞内的增殖过程中，人体的健康细胞中是不存在该过程的。的增殖过程中，人体的健康细胞中是不存在该过程的。 答案答案D 例例3(2012江苏高考江苏高考)下列关于人类基因组计划的叙述，下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是合理的是 () A该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防 B该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程程 C该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部DNA序序列列 D该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响负面影响思路点拨思路点拨 精讲精析精讲精析A项是人类基因组计划的正面意义；人项是人类基因组计划的正面意义；人类基因组计划是从类基因组计划是从DNA分子水平上研究自身遗传物质；该分子水平上研究自身遗传物质；该计划的目的是测定人类基因组计划的目的是测定人类基因组(22条常染色体和条常染色体和X、Y染色染色体体)的全部的全部DNA序列；而人类一个染色体组只含序列；而人类一个染色体组只含23条染色条染色体；该计划的实施也可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等体；该计划的实施也可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响。负面影响。 答案答案A 由上图可以看出：由上图可以看出：一个染色体组中不含同源染色体；一个染色体组中不含同源染色体；一一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；一个一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。染色体组中含有控制生物性状的一整套基因，但不能重复。对对于有性染色体的生物于有性染色体的生物(二倍体二倍体)，其基因组为常染色体，其基因组为常染色体/2性染色体；性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。1设计实验探究遗传信息传递过程及基因设计实验探究遗传信息传递过程及基因控制性状的途径。控制性状的途径。2利用放射性同位素标记技术追踪利用放射性同位素标记技术追踪DNA或或RNA合成过程及特点或条件。合成过程及特点或条件。典例剖析典例剖析为了研究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验：为了研究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验： (1)实验中应用了实验中应用了_法和法和_技术研究遗传信息技术研究遗传信息的传递途径。的传递途径。 (2)实验设计的关键思路是实验设计的关键思路是_。 (3)从实验可以看出从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的的合成发生在细胞的_部位。部位。 (4)细胞核交换后，细胞核交换后，B组变形虫的细胞质中出现有标记的组变形虫的细胞质中出现有标记的RNA分子的原因是分子的原因是_。 (5)通过实验说明通过实验说明RNA是遗传信息传递的是遗传信息传递的_。 (6)请你模仿艾弗里的实验用加减物质方法，利用变形虫请你模仿艾弗里的实验用加减物质方法，利用变形虫(实实验材料验材料)、酵母菌、酵母菌(提取出所需要的化合物提取出所需要的化合物)设计实验证明蛋白质设计实验证明蛋白质合成直接受合成直接受RNA的影响。的影响。(只写实验设计思路，不要求实验操作只写实验设计思路，不要求实验操作过程，关于蛋白质的鉴定及数量测定的方法及步骤不写过程，关于蛋白质的鉴定及数量测定的方法及步骤不写) 解析解析要研究某物质的作用或转移途径，常用同位素要研究某物质的作用或转移途径，常用同位素示踪法。尿嘧啶是合成示踪法。尿嘧啶是合成RNA特有的物质，在细胞核中合成特有的物质，在细胞核中合成的的RNA分子要进入细胞质起作用。设计实验证明蛋白质合分子要进入细胞质起作用。设计实验证明蛋白质合成直接受成直接受RNA的影响时，可以通过加入的影响时，可以通过加入RNA水解酶的方法水解酶的方法实现无实现无RNA的目的，然后再与正常的进行对照。的目的，然后再与正常的进行对照。 答案答案(1)同位素示踪细胞核移植同位素示踪细胞核移植(2)标记标记RNA特有特有的物质的物质尿嘧啶尿嘧啶(3)细胞核细胞核(4)RNA分子在分子在A组变形虫细组变形虫细胞核内合成，在胞核内合成，在B组变形虫细胞中被释放到细胞质中组变形虫细胞中被释放到细胞质中(5)信信使使(6)用变形虫进行实验，当加入用变形虫进行实验，当加入RNA酶后，细胞中的蛋酶后，细胞中的蛋白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的白质合成就停止了；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，则，则又重新合成了一定数量的蛋白质。又重新合成了一定数量的蛋白质。