高中生物 第3章 遗传的分子基础 第4节 遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成（Ⅰ）学案 浙科版必修2

第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成()1列举DNA的功能。2比较DNA和RNA的异同。3概述遗传信息的转录和翻译过程。(重难点)4用遗传密码解释蛋白质的多样性。DNA 的 功 能 与 转 录1DNA的功能(1)携带遗传信息：即以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性。(2)表达遗传信息：即根据DNA所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。2转录(1)含义：指遗传信息由DNA传递到RNA上的过程。(2)结果：形成RNA，通常为单链，其核苷酸中的糖为核糖，含有四种碱基为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)。(3)转录的过程：RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位结合。DNA片段的双螺旋解开。以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则，游离的核糖核苷酸通过磷酸二酯键聚合成与该片段DNA相对应的RNA分子。(4)产物：mRNA、tRNA、rRNA。探讨：转录和复制都遵循碱基互补配对原则，碱基配对方式有何不同？提示：复制时AT配对，转录时AU配对。探讨：现有一核酸片段，欲确定其是DNA还是RNA，你能从哪些方面进行判断？提示：根据五碳糖不同；根据含氮碱基不同；利用甲基绿吡罗红染液进行染色。探讨：下图是一小段DNA片段，链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系？提示：(1)(2)生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。1DNA与RNA的判定2DNA复制与转录的比较模板原料能量酶产物DNA复制DNA的两条链脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶DNA转录DNA的一条链核糖核苷酸ATPRNA聚合酶RNA1已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该()A分析碱基类型，确定碱基比率B分析碱基类型，分析核糖类型C分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型D分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型【解析】确定DNA或RNA，可分析碱基和五碳糖(有U或核糖为RNA；有T或脱氧核糖为DNA)；确定单链或双链可分析其中各种碱基所占的比率：若A与T或U相等，C与G相等，则为双链(当然也有可能是单链)；若不相等则为单链。如果分析氨基酸组成，则不能区分核酸类型。【答案】A2对于下列图解，正确的说法有()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】由题干信息可知，图示DNA转录过程。因为DNA与RNA的基本单位不同，故相同碱基代表不同核苷酸，所以图示核苷酸种类为8，碱基种类数为5。【答案】C遗 传 信 息 的 翻 译 与 遗 传 密 码1遗传信息的翻译(1)场所：核糖体。(2)翻译的过程核糖体沿mRNA运行。核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的遗传密码。tRNA转运相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。核糖体遇到mRNA的终止密码子，多肽合成结束。核糖体脱离mRNA并进入下一个循环。2遗传密码(1)含义：mRNA上决定1种氨基酸的3个相邻的核苷酸排列而成的三联体。(2)种类：64种，其中决定氨基酸的密码子61种，终止密码子3种。(3)特点：一个遗传密码对应一种氨基酸。一种氨基酸可以对应一个或多个遗传密码。所有生物共用一套遗传密码。探讨：若某一多肽链片段为“苯丙氨酸色氨酸谷氨酸”，请写出指导该多肽合成的mRNA中相应碱基组成；若某一 mRNA片段为“AUG GAA GCA”，请写出其编码的氨基酸序列。提示：UUUUGGGAA或UUCUGGGAA或UUUUGGGAG或UUCUGGGAG。甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸。探讨：密码子、tRNA和氨基酸的种类及它们之间的数量关系如何？提示：(1)密码子有64种，其中包括3种终止密码子，能编码蛋白质的密码子有61种；tRNA有61种；氨基酸有20种。(2)一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定；一种密码子(终止密码子除外)和一种tRNA只能决定一种氨基酸。探讨：若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变，其控制合成的氨基酸是否一定发生改变？为什么？提示：不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。探讨：一个mRNA可结合多个核糖体，每个核糖体只合成多肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。1DNA复制、转录、翻译的联系2密码子和反密码子密码子反密码子位置mRNA上tRNA上种类64种61种实质决定一个氨基酸的三个相邻的碱基(终止密码除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基3.遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系4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中碱基的1/3。(2)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系：基因中的碱基数目mRNA中的碱基数目蛋白质中的氨基酸数目631。1.(2015江苏高考)如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是()A图中结构含有核糖体RNAB甲硫氨酸处于图中的位置C密码子位于tRNA的环状结构上DmRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类【解析】分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行脱水缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA(rRNA)，A项正确。甲硫氨酸是起始氨基酸，图中位置对应的氨基酸明显位于第2位，B项错误。密码子位于mRNA上，而不是tRNA上，C项错误。由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化，D项错误。【答案】A2根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNA(密码子)tRNA(反密码子)A氨基酸苏氨酸A.TGUBUGACACUDUCU【解析】本题考查转录和翻译过程的碱基配对关系。密码子为mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；由DNA链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C或U和G，再结合选项可知苏氨酸的密码子为ACU。【答案】C3某八十肽在形成过程中指导其合成的mRNA中密码子的个数以及模板基因中碱基的个数最少为()【导学号：35930026】A80、480B80、240C240、240D240、480【解析】八十肽中含有80个氨基酸，所以在合成时，mRNA中至少要有80个密码子与之相对应(每个氨基酸对应一个密码子)；而控制其合成的模板基因有两条链，碱基总数是氨基酸数目的6倍。【答案】A1下列有关DNA和RNA的叙述中，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；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下列关于转录的叙述，不正确的是()A多数发生在细胞核中B以核糖核苷酸为原料CDNA的两条链都可作模板D边解旋边转录【解析】DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板。【答案】C3下列关于图中、两种分子的说法中，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、U、G【解析】为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA分子；为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于上，密码子位于mRNA上，上具有反密码子；和共有的碱基是A、G、C，DNA中无U。【答案】A4下图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU丝氨酸、UAC酪氨酸)(1)完成遗传信息表达的是 (填字母)过程，a过程所需的酶有 。(2)图中含有核糖的是 (填数字)；由指导合成的多肽链中氨基酸序列是 。(3)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明 。【解析】分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，为b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据mRNA上的碱基顺序组成的密码子，指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸。(3)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。【答案】(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶(2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸(3)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成课堂小结：网络构建核心回扣1.RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。2.转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3.翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。4.密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。5.一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只决定一种氨基酸。6.每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。