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第18课时 基因指导蛋白质的合成目标导读1.阅读教材相关内容，结合图41、42，分析DNA和RNA的区别，RNA适于作DNA的信使的原因。2.阅读教材相关内容，结合图43，掌握RNA的种类。3.结合图44阅读教材相关内容，分析转录的过程，归纳转录的条件和特点。重难点击1.DNA和RNA的区别及RNA适于作DNA的信使的原因。2.转录的过程和特点。1DNA复制的过程(1)DNA分子的双螺旋解开，互补碱基之间的氢键断裂。(2)解开的两条单链作为复制的模板。(3)游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上。(4)新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的一条链。2DNA复制的条件(1)模板：DNA分子的两条链。(2)原料：四种游离的脱氧核苷酸。(3)酶：DNA聚合酶和解旋酶。(4)能量。3基因的含义(1)基因的化学组成：每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。(2)基因不同的实质：不同的基因中，四种脱氧核苷酸的排列顺序不同，但是每个基因都有特定的排列顺序。(3)基因的位置：染色体是基因的主要载体，每条染色体上含有一个DNA分子，每个DNA分子含有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。(4)基因是有遗传效应的DNA片段：遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化，构成DNA分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子的特异性；DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。4真核生物中，DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。课堂导入美国科幻电影侏罗纪公园中，科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙，并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”的故事。我们知道，生物体的性状是由蛋白质体现的，基因能够控制生物体的性状，那么基因应该是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。基因是怎样指导蛋白质的合成的呢？这一节我们一起来学习基因指导蛋白质的合成。 探究点一RNADNA通过指导蛋白质的合成来控制生物体的性状，在DNA和蛋白质之间，有一种重要的中间产物RNA。1RNA和DNA的区别比较项目DNARNA化学组成基本组成单位脱氧核苷酸核糖核苷酸碱基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构(1)构成人体内核酸的碱基共有5种，核苷酸共有8种，病毒体内的碱基共有4种，核苷酸共有4种。(2)DNA中的脱氧核苷酸的排列顺序是遗传信息，RNA中是否也有遗传信息？答案凡是具有细胞结构的生物，其遗传信息就储存在DNA分子中，组成这些生物细胞的RNA没有储存遗传信息的功能。组成细胞的RNA(如信使RNA)，可以说它携带遗传信息，但不能说它储存遗传信息。只有在HIV、SARS病毒等部分病毒中，它们体内不含在DNA，其遗传信息储存在RNA中。(3)RNA适合作为DNA的信使：RNA一般是单链，能通过核孔进入细胞质，去指导蛋白质的合成。2RNA的种类项目信使RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)核糖体RNA(rRNA)图示特点带有从DNA链上转录下来的遗传信息一端能与氨基酸结合，另一端有三个碱基，可以与信使RNA的密码子互补配对由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质功能携带着特定碱基序列的信息，在蛋白质合成中起着模板作用转运特定的氨基酸，识别信使RNA上的遗传密码，在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体结构单链结构类似于三叶草的叶形单链结构归纳提炼DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为RNA；含脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基判定：含T的核酸一定是DNA；含U的核酸一定是RNA。(3)DNA中单、双链的判定：若AT、GC或嘌呤嘧啶，则为单链DNA；若AT，GC，AGTC，则认为是双链DNA。活学活用1经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸分别为：_、 _、_。AGCTU甲60406040乙30202030丙41234428问题导析(1)甲乙中含有碱基T，因此为DNA；在甲中A与T不相等，G与C不相等，因此甲只能为DNA单链。(2)丙中含有碱基U，因此为RNA。答案单链DNA双链DNARNA解析根据碱基种类判断，甲、乙是DNA，丙是RNA，再根据碱基比例判定甲是单链DNA，乙是双链DNA。探究点二遗传信息的转录1概念：在细胞核中，以DNA双链中的一条链为模板，合成mRNA的过程。2条件(1)模板：DNA的一条链。(2)原料：游离的核糖核苷酸。(3)能量：ATP。(4)酶：RNA聚合酶。3场所：主要在细胞核中，在线粒体、叶绿体中也能发生。4产物：mRNA。5过程(1)第1步(解旋)：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。(2)第2步(配对)：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。(3)第3步(连接)：在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。(4)第4步(释放)：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复。小贴士转录不是以DNA的一整条链为模板进行的，实际上转录是以基因为单位进行的，准确地说是以DNA中的某一有遗传效应的片段为单位进行转录的。同一DNA分子上的不同基因转录时的模板链可能不同。归纳提炼DNA复制和转录的比较复制转录时间细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期生长发育过程中场所主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸模板DNA的两条链DNA中的一条链条件解旋酶、DNA聚合酶和ATPRNA聚合酶和ATP特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留产物两个双链DNA分子一条单链mRNA意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译作准备活学活用2如图表示转录的过程，则此段中含有多少种核苷酸()A5 B6 C8 D4问题导析(1)DNA链中含有4种脱氧核苷酸，RNA中含有4种核糖核苷酸。(2)DNA中的A、G、C与RNA中的A、G、C表示的核苷酸是不同(相同、不同)的。答案B解析DNA和RNA中所含有的核苷酸种类不同。由图可知DNA链上含有3种脱氧核苷酸，RNA链上含有3种核糖核苷酸，故此段图示中共含有6种核苷酸。1由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后，得到的化学物质是()A氨基酸、葡萄糖、碱基B氨基酸、核苷酸、葡萄糖C核糖、碱基、磷酸D脱氧核糖、碱基、磷酸答案C解析DNA的基本结构单位脱氧核苷酸是由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成的，RNA的基本结构单位核糖核苷酸是由核糖、磷酸和含氮碱基组成的，它们是核酸水解后形成的最小分子。2关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是()ADNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链BDNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖CDNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是UDDNA中的嘧啶和嘌呤相等，但RNA中不一定答案B解析DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。3信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪项决定的()A转运RNA中核苷酸的排列顺序B蛋白质分子中氨基酸的排列顺序C核糖体RNA中核苷酸的排列顺序DDNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序答案D解析RNA是在细胞核中以DNA一条链为模板合成的，这一过程称为转录。所以信使RNA中核苷酸的排列顺序是由DNA分子中的脱氧核苷酸的排列顺序决定的。4如图为真核细胞基因表达的第一阶段：(1)该阶段叫做_。可以在细胞的_中发生和完成。(2)图中2和5的核苷酸的名称分别是_和_。(3)若在a链上形成e链时，a链的碱基比例为ATGC1234，则e链中碱基的比例是_。答案(1)转录细胞核、线粒体、叶绿体(2)尿嘧啶核糖核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸(3)AUGC2143解析由图示可看出组成DNA分子的两条链局部解开螺旋，并以其中一条链为模板，合成另一条链，此过程为转录过程，e链为新合成的mRNA。该过程发生在真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中。转录过程中A与U配对，T与A配对，G与C、C与G配对。基础过关知识点一RNA1有3个核酸分子，经分析共有5种碱基，8种核苷酸，4条多核苷酸链，它们的组成是()A一个DNA分子，两个RNA分子B两个DNA分子，一个RNA分子C三个DNA分子D三个RNA分子答案A解析3个核酸分子共有5种碱基，这说明在这3个核酸分子当中，既有DNA又有RNA，所以C和D不正确。由题意可知3个核酸分子共有4条多核苷酸链，5种碱基，8种核苷酸，则最多只有一个DNA分子。2在人体中由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有()A2种 B4种C5种 D8种答案C解析碱基A可形成核糖核苷酸和脱氧核苷酸两种，碱基C也可以形成两种核苷酸，T只能形成脱氧核苷酸。所以A、T、C共可参与构成5种核苷酸。3下列关于RNA的叙述，错误的是()A有些生物中的RNA具有催化功能B转运RNA上的碱基只有三个CmRNA与tRNA在核糖体上发生配对DRNA也可以作为某些生物的遗传物质答案B解析 tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，与其他种类RNA一样，是单链结构，属于生物大分子，并非只有三个碱基，tRNA在某些部分配对并扭曲成双螺旋状，它的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。4如图为生物体内转运亮氨酸的转运RNA，对此叙述正确的是()A该转运RNA还能识别并转运其他氨基酸B亮氨酸只能由该转运RNA转运C亮氨酸的密码子是AAUD转运RNA是由许多个核糖核苷酸构成答案D解析一种转运RNA只能转运一种相应的氨基酸，而一种氨基酸可以有多种转运RNA转运，因此A项、B项都错误；亮氨酸的密码子应位于mRNA上，与转运RNA上游离的三个碱基互补，因此亮氨酸的密码子应是UUA，故C项错误；转运RNA是由多个核糖核苷酸脱水缩合而成，其中有三个游离的碱基(反密码子)能与信使RNA上的密码子发生碱基互补配对，D项正确。知识点二遗传信息的转录5如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A链的碱基A与链的碱基T互补配对B是以4种核糖核苷酸为原料合成的C如果表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D转录完成后，需通过两层生物膜才能与核糖体结合答案B解析图中链为模板链，链为RNA，链中A与链中U互补配对；表示RNA聚合酶；转录完成后，通过核孔进入细胞质，穿过0层膜。6如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，下列相关叙述正确的是()A图中有5种碱基、8种核苷酸B该过程需要DNA聚合酶催化C若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸D图中、的化学本质相同答案A解析转录过程是以DNA为模板合成mRNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，无需DNA聚合酶；该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸。若转录的基因中含有300个碱基对，则mRNA中碱基为300个。图中为脱氧核糖，为核糖。7一个DNA分子可以转录成的mRNA的种类和个数分别为()A一种，一个 B一种，多个C多种，多个 D无数种，无数个答案C解析转录的单位为基因，而基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上可以有多个基因，但不是无数个；而每个基因都可以转录成相应的mRNA，并且这种转录在反复进行，因此一个DNA分子可以转录成多个mRNA。8有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是()A两种过程都可在细胞核中发生B两种过程都有酶参与反应C两种过程都以脱氧核苷酸为原料D两种过程都以DNA为模板答案C解析复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。能力提升9分别标记U和T的培养基培养蚕豆根尖分生区细胞，观察其有丝分裂周期为20小时，根据这两种碱基被细胞利用的速率，绘制成的曲线如图所示。下列对此结果的分析中，不正确的是()Ab点时刻，细胞正大量合成RNABd点时刻，细胞中DNA含量达到最大值C处于ac阶段的细胞数目较多Dce阶段，细胞内正在进行DNA的复制答案B解析U是构成RNA的碱基，大量利用U的时候是大量合成RNA的过程；T是构成DNA的碱基，大量利用T的时候是大量合成DNA的过程，图中ce段利用T，正在合成DNA，d点合成DNA最多，但不是DNA含量最多的点。10关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是()A一种tRNA可以携带多种氨基酸BDNA聚合酶是在细胞核中合成的C反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成答案D解析一种tRNA只能携带一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种tRNA携带；DNA聚合酶是蛋白质，蛋白质是在核糖体上合成的，核糖体分布在细胞质中；反密码子是位于tRNA上相邻的三个碱基。11对于下列图解，说法不正确的是()A在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”B该过程表示一个DNA分子转录成mRNAC该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质D该图中共有7种核苷酸答案D解析DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接的，A正确；该图示表示DNA转录形成mRNA的过程，B正确；转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中，没有穿过生物膜结构，C正确；该图中共有8种核苷酸，D错误。12下图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法不正确的是()A该过程共涉及5种核苷酸B在不同组织细胞中该过程的产物有差异C该过程需要RNA聚合酶D该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗答案A解析由图可知，是在人体细胞核中发生的转录过程，DNA单链中涉及4种脱氧核苷酸，转录产生的RNA中含4种核糖核苷酸，故该过程涉及8种核苷酸，不同组织细胞表达的基因具有选择性，故转录产生的mRNA有差异。 13在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的()A24%,22% B22%,28%C26%,24% D23%,27%答案A解析由碱基互补配对原则及题干分析知，在DNA分子中，一条链上的鸟嘌呤G和胸腺嘧啶T分别占该核苷酸链碱基的22%和28%，那么，由该链转录出来的信使RNA中的鸟嘌呤G等于该链中的胞嘧啶，即(154%)22%24%，胞嘧啶等于该链的鸟嘌呤，即22%。14如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，请据图回答下列问题：(1)图示两种物质的组成元素有_。(2)该图所示的是遗传信息传递的_过程，该过程发生的主要场所是_。(3)物质是以DNA的哪一条链为模板形成的？_。试写出的碱基序列_。(4)组成物质的基本单位是_，它有_种。(5)如果中A占26%，U占28%，那么，相应的DNA片段中，T占_，C占_。答案(1)C、H、O、N、P(2)转录细胞核(3)CAUGCA(4)核糖核苷酸4(5)27%23%解析在真核生物体内以DNA分子的一条链为模板控制合成mRNA的过程称为转录，主要在细胞核内进行。是以为模板转录来的，若中A26%，U28%，AU54%，则相应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。15如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：(1)在图中方框内用“”或“”标出转录的方向。(2)b与c在结构组成上相同的化学基团为_，不同的基团为_。(3)a为启动上述过程必需的有机物，其名称为_，化学本质是_。(4)在根尖细胞中，上述过程发生在_和_中，若在叶肉细胞中，还可出现在_中。答案(1)(2)磷酸基、碱基五碳糖(b为脱氧核糖，c为核糖)(3)RNA聚合酶蛋白质(4)细胞核线粒体叶绿体解析(1)DNA转录时，已转录好的RNA片段与模板链迅速分离，从核孔进入细胞质中与核糖体结合，开始翻译，而细胞核中继续边解旋边转录，已转录过的模板链与编码链重新恢复双螺旋，所以从图中可知d是已与模板链分离的RNA片段，因此转录方向应向左。(2)b是DNA上的胞嘧啶脱氧核苷酸，c是RNA上的胞嘧啶核糖核苷酸，两者相同的成分是磷酸基、碱基；不同的成分是五碳糖，前者为脱氧核糖，后者为核糖。(3)转录的启动需要RNA聚合酶，其化学本质是蛋白质。(4)根尖细胞中只有细胞核与线粒体中发生转录，而叶肉细胞中还有叶绿体。个性拓展16为了探究遗传信息的传递途径，科学家做了如下变形虫放射性标记实验(如图)：分析讨论：(1)从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的哪一部位？_。(2)细胞交换后，B组变形虫的细胞质为什么会出现有标记的RNA分子？_。(3)实验的设计有何巧妙之处？_。答案(1)放射性首先出现在细胞核，说明细胞核是RNA合成的场所(2)RNA在细胞核合成之后，会通过核孔运输到细胞质中。B组变形虫细胞质中有标记的RNA分子来自移植过来的A组细胞的细胞核(3)将两组细胞的细胞核和细胞质互换，形成了相互对照
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