2019-2020年高中生物 第四节遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成辅导教案 浙科版.doc

2019-2020年高中生物 第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成辅导教案 浙科版导学诱思 思考：生命现象丰富多彩，是什么物质直接体现生命现象？又是由什么物质来决定这些生命现象的体现？ 提示：蛋白质是一切生命现象的承担者。蛋白质的合成是由遗传物质控制的。 一、DNA的功能 1.携带遗传信息和表达遗传信息。 2.能够复制保持遗传信息的稳定性。 3.根据贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 二、遗传信息的转录 1.转录 转录是在细胞核内进行的，是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 2.过程 第一步：DNA双链解开，碱基暴露出来。 第二步：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。 第三步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA上。 第四步：合成的RNA从DNA上释放，而后DNA双链恢复。合成的RNA经加工成为mRNA。 3.条件 模板（DNA的一条链），原料（四种核糖核苷酸），ATP，酶（解旋酶、RNA聚合酶等）。 4.RNA的种类和功能 （1）mRNA：行使传达DNA上遗传信息的功能。 （2）tRNA：翻译的工具，把氨基酸运送到核糖体上，使之按照mRNA的信息指令连接起来，形成蛋白质。 （3）rRNA：参与核糖体的形成。 三、遗传信息的翻译 1.翻译：游离在细胞质中的氨基酸，在核糖体上以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫翻译。 2.实质是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 四、中心法则的提出及其发展 （1）克里克提出“中心法则”，其要点是：遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定蛋白质的特异性。蛋白质是生物体性状的体现者。 （2）中心法则的发展 科学家在RNA肿瘤病毒里发现RNA能够复制；在致癌的RNA病毒中发现，能以RNA为模板合成DNA。所以中心法则可表示为： 包括遗传信息从DNA流向DNA（DNA的自我复制）、从DNA流向RNA进而流向蛋白质（转录和翻译）、从RNA流向RNA（RNA的复制）和从RNA流向DNA（逆转录）。 名师解惑 探究1：复制、转录、翻译的区别复制转录翻译时间细胞分裂间期生物生长发育过程中场所细胞核细胞核核糖体原料A、T、C、G四种脱氧核苷酸A、U、C、G四种核糖核苷酸约20种氨基酸产物两个子代DNA分子一个信使RNA分子合成多肽链，再形成蛋白质产物去向传递到子细胞离开细胞核进入细胞质组成细胞结构蛋白和功能蛋白 探究2：染色体、DNA、基因、遗传信息、遗传密码、性状之间的关系 （1）染色体由DNA和蛋白质组成，由于在叶绿体、线粒体、原核生物和病毒中的DNA并不位于染色体上，所以说染色体是DNA的主要载体。 （2）基因是DNA上有遗传效应的片段，是控制生物性状的结构和功能单位，每个DNA上有成百上千个基因，基因位于DNA上，也位于染色体上，并在染色体上呈线性排列，并随染色体移动而移动。 （3）遗传信息是基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，并不是DNA分子上所有的脱氧核苷酸排列顺序叫遗传信息（基因间区不含遗传信息）。基因所在的DNA片段的两条链，只有一条链携带遗传信息（信息链），DNA双链中的一条链对某个基因来说是信息链，而对另一个基因来说可能是非信息链。 （4）遗传密码是转录过程中形成的mRNA单链上的碱基排列顺序，遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫密码子（也叫三联体密码），密码子是连续的，中间无其他碱基隔开，无论是病毒，还是原核生物和真核生物都通用密码子。 （5）性状是指生物的形态或生理特征，是遗传和环境相互作用的结果，主要由蛋白质来体现，生物的一切遗传性状受基因控制。 探究3：基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系 （1）转录时，组成基因的两条链只有一条具有转录功能，称反义链或模板链，另一条链则不能转录。因此，转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。在转录时，基因模板链中的AT（或GC）与RNA分子中的UA（或CG）相等。 （2）翻译过程中，信使RNA中每3个连续的碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的1/3。 总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数（指双链）、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为631。参考下面图解： 探究4：遗传信息的转录、翻译 （1）转录 DNA解旋：不是整个DNA双螺旋完全解开，而是以基因为单位的某段DNA双链解开。 模板：DNA双链中的一条，另一条不作为模板。 完成转录的其他条件：RNA聚合酶、游离的核糖核苷酸和ATP。 转录成的mRNA与相应的DNA双链的关系： a.mRNA的碱基序列与作为模板的DNA单链上的碱基序列是互补配对关系；与DNA双链间碱基互补配对不同的是RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是T。 b.mRNA的碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，只是对应DNA链上T的位置，在RNA链上是U。 （2）翻译 核糖体与mRNA的结合部位有两个tRNA结合位点。 参与翻译的密码子可分为三类： a.起始密码：AUG、GUG，此类密码子也编码氨基酸。 b.终止密码：UAA、UGA、UAG，此类密码子不编码氨基酸，只起终止信号的作用。 c.其他密码子：共59个，只起编码氨基酸的作用。 tRNA：氨基酸的运载工具，像三叶草的叶形，其上有反密码子。 一个mRNA分子上可同时结合多个核糖体，合成多条肽链。 题例领悟 【例题1】xx上海高考，2 密码子存在于（ ） A.DNA B. mRNA C.tRNA D.核糖体 解析：DNA分子中碱基对（脱氧核苷酸）的排列顺序代表着遗传信息；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做一个“密码子”；tRNA上只能识别并转运氨基酸，作为运载工具能通过3个碱基（反密码子）与mRNA上密码子的三个碱基互补配对，决定氨基酸的种类，核糖体是进行翻译的场所。 答案：B 领悟 密码子只存在于mRNA上，反密码子只存在于tRNA上，遗传信息只存在于DNA上。 【例题2】 牛胰岛素由两条肽链构成，共有51个氨基酸。则牛胰岛素含有的肽链数以及控制其合成的基因至少含有的脱氧核苷酸数目依次是（ ） A.49，306 B.49，153 C.51，306 D.51，153 解析：牛为真核生物，其基因中有外显子和内含子之分，即氨基酸与基因中的脱氧核苷酸数并不成一定的比例关系，但题目中加了“至少”两字后做了限定，相当于不存在内含子的计算，所以“至少”含有的核苷酸数为651306，该蛋白质失去的水分子数氨基酸数肽链条数51249。 答案：A 领悟 在转录和翻译过程中，基因中的碱基数（指双链）、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为631。 【例题3】 细胞分裂间期是DNA复制和蛋白质合成等物质积累的过程。 （1）在DNA的复制过程中，DNA在_的作用下，双螺旋链解开成为两条单链，并以每一条单链为模板，采用_复制方式合成子代DNA分子。 （2）某基因中的一段序列为TATGAGCTCGAGTAT。据下表提供的遗传密码推测其编码的氨基酸序列：_。密码子CACUAUAUACUCGUGUCCGAG氨基酸组氨酸酪氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸丝氨酸谷氨酸 （3）真核生物的细胞分裂从间期进入前期，除了核膜、核仁消失外，在显微镜下还可观察到_和_的出现。 解析：DNA复制过程中，通过解旋酶的作用打开碱基对之间的氢键，双螺旋链解开成为两条单链。并以每一条单链为模板，采用半保留复制方式合成子代DNA分子。由题中基因的碱基序列知转录形成的mRNA的碱基序列是AUACUCGAGCUCAUA，所以该基因编码的氨基酸序列为：异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酸、亮氨酸、异亮氨酸。 答案：（1）解旋酶 半保留 （2）异亮氨酸、亮氨酸、谷氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 （3）染色体 纺锤体 领悟 DNA复制需要解旋酶打开碱基对之间的氢键，需要DNA聚合酶把脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链。基因上的遗传信息通过转录把遗传信息传递到信使RNA上，变成了信使RNA上的密码子序列，然后翻译成蛋白质的氨基酸序列。 课堂反馈 1.已知一个蛋白质分子由2条肽链组成，连接蛋白质分子的氨基酸的肽键共有198个，翻译成这个蛋白质分子的mRNA中A和G共200个，则转录成信使RNA的DNA分子中，最少应有C和T的个数为（ ） A.400 B.200 C.600 D.800 解析：考查基因控制蛋白质合成。DNA控制蛋白质合成中，DNA碱基数量与氨基酸数量之间的关系可表示为m6a（m是DNA碱基数量，a是氨基酸数量），由题意知：合成的蛋白质中氨基酸的数量a1982200个，则知DNA碱基数m6a6200个1 200个。在DNA分子中AT，GC，所以，AGTC，所以TC有1 2001/2600个。 答案：C 2.在遗传信息的翻译过程中，翻译者是（ ） A.基因 B.信使RNA C.转运RNA D.遗传密码 解析：转运RNA既能识别特定的氨基酸，又能与特定的mRNA上的碱基“三联体”配对，从而准确地为氨基酸定位。 答案：C 3.研究转录和翻译过程最好的时期是细胞的（ ） A.有丝分裂间期 B.有丝分裂后期 C.四分体时期 D.减数第二次分裂间期 解析：转录和翻译过程是蛋白质的合成过程，在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期都要有蛋白质的合成过程。 答案：A 4.xx河北衡水一中期中 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 A. B. C. D. 解析：由图可知，此过程是DNA的转录过程，整个过程共涉及5种碱基：A、T、G、C、U，但由于组成DNA和RNA的五碳糖不同，故分别有4种核苷酸，共8种。 答案：C