新课改地区2018-2019学年高中生物第4章基因的表达第1节第1课时转录和翻译的过程学案新人教版必修2 .doc

第1课时转录和翻译的过程学习目标导引核心素养对接关键术语1.阅读教材图文，辨析三种RNA的结构和功能。2.概述遗传信息的转录和翻译。1.生命观念理解遗传信息的表达，认同DNA的遗传物质观；2.科学思维通过分析与综合，理解基因的表达是一个动态、协调与配合的过程；学会分析基因表达过程中碱基数目、氨基酸数目等的关系。转录 翻译|预知概念|一、RNA的组成及种类1.RNA的基本单位及组成磷酸核糖碱基：A、U、G、C核糖核苷酸2.RNA的种类及功能mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA结构单链单链，呈三叶草形单链功能传递遗传信息，蛋白质合成的模板识别密码子，运载氨基酸参与构成核糖体二、遗传信息的转录1.概念理解(1)场所：主要在细胞核中。(2)模板：DNA的一条链。(3)原料：4种游离的核糖核苷酸。(4)配对原则：AU、GC、CG、TA。2.转录过程3.遗传信息的传递方向DNARNA。三、遗传信息的翻译1.密码子与反密码子密码子反密码子种类64种61种位置mRNAtRNA实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基(终止密码子除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基2.翻译(1)概念(对翻译概念的解读连线)：(2)过程：起始：mRNA与核糖体结合。运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置。延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA可以结合多个核糖体)。 终止：当核糖体读取到mRNA上的终止密码子时，合成终止。|过程评价|1.DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同，碱基和磷酸种类均相同()2.少数RNA具有催化作用，且有的RNA 中含有氢键()3.转录的模板是DNA解旋后的每一条链，产物是RNA()4.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上()5.每一个密码子都有一个反密码子与之对应()6.一条mRNA只能与一个核糖体结合()答案1.2.3.4.5.6. |联想质疑|RNA有三种，均来自于DNA的转录翻译过程：核糖体与mRNA结合，读取mRNA上的密码子。真核细胞内DNA的复制和转录均主要发生在细胞核内。密码子的简并性：亮氨酸可由6种密码子决定。一条mRNA上可相继结合多个核糖体。转录和翻译过程都要进行碱基互补配对，这两个过程中的碱基配对方式是否完全相同？提示：不完全相同，转录过程中的碱基配对方式有AU、TA、GC、CG，而翻译过程中的碱基互补配对方式有AU、UA、GC、CG。科学探究1RNA和DNA的比较列表分析RNA和DNA的区别比较项目DNARNA化学组成基本组成单位_碱基A、G、C、_A、G、C、_五碳糖_无机酸磷酸磷酸空间结构规则的_通常呈_结构提示：脱氧核苷酸核糖核苷酸TU脱氧核糖核糖双螺旋结构单链【探究应用】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：_、_、_。项目AGCTU甲60406040乙30202030丙41234428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。答案单链DNA双链DNARNA【一题多变】(1)本题中的三种生物是否具有细胞结构？为什么？提示：不具有，因为这三种生物的核酸只有一种DNA或RNA，而细胞中的核酸有DNA和RNA两种。(2)本题中的三种生物的遗传物质分别是什么？提示：据题分析可知三种生物是非细胞结构的生物(病毒)，故含有的核酸即为遗传物质，分别是单链DNA、双链DNA、RNA。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，则一般认为是双链DNA。科学探究2遗传信息的转录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)转录的模板、原料、产物及所需的酶分别是什么？提示：模板是DNA的一条链，原料是核糖核苷酸，产物是RNA，转录只需RNA聚合酶，RNA聚合酶同时具有解旋酶的作用。(2)转录过程中发生怎样的碱基互补配对？提示：AU，TA，GC，CG。(3)转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合，最终这两条核苷酸链的去向如何？提示：mRNA释放出去，而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢复双链。【探究应用】 如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法错误的是()A.与在组成上相同的化学基团只有磷酸基，不同的基团只有五碳糖B.为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶，移动的方向从右向左C.上述过程还可发生在根尖细胞的线粒体中D.转录完成后，需通过核孔才能与核糖体结合解析与分别是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸，故相同的化学基团是磷酸基团和胞嘧啶，不同的基团只有五碳糖，A错误；为RNA聚合酶，转录方向为从右向左，B正确；根尖细胞的线粒体中有DNA，可发生转录过程，C正确；细胞核内转录出的RNA通过核孔出来与核糖体结合，D正确。答案A【一题多变】(1)产物一定是mRNA吗？提示：不一定；产物有mRNA、tRNA、rRNA。(2)若中A占35%，U占19%，则对应的DNA分子片段中T和C分别占多少？提示：是以DNA的一条链为模板转录来的，若中A35%，U19%，AU54%，则对应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。转录的方向和RNA聚合酶移动的方向一致；DNA中碱基C和脱氧核糖、磷酸一起构成胞嘧啶脱氧核苷酸；RNA中则构成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中转录的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体中也能进行；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA。科学探究3遗传信息的翻译下图是翻译过程的示意图，请据图分析：(1)图甲中、分别是哪种分子或结构？提示：、分别是tRNA、核糖体、多肽链。(2)是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？提示：起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸；终止密码子：UAA，不编码氨基酸。(3)图乙中、分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？提示：、分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。(4)最终合成的多肽链、的氨基酸序列相同吗？为什么？提示：相同；因为它们的模板是同一条mRNA。【探究应用】如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述不正确的是()A.Y为RNA聚合酶B.该图中最多含5种碱基、8种核苷酸C.过程在细胞核内进行，过程在细胞质内进行D.b部位发生的碱基配对方式可能有TA、AU、CG、GC解析分析题图可知，该图表示真核生物转录和翻译过程，故Y为RNA聚合酶，A正确；图中有DNA和RNA分子，因此最多含有5种碱基和8种核苷酸，B正确；过程为转录过程，主要在细胞核内进行，此外在线粒体和叶绿体内也可进行，为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，C错误；b部位发生DNA的转录，因此b部位发生的碱基配对方式可能有TA、AU、CG、GC，D正确。答案C【一题多变】(1)在一个基因表达过程中，过程 是否和DNA的复制一样，DNA的两条链同时都可以作为模板？提示：否，转录时是以DNA的一条链为模板。(2)图中过程的方向是怎样的？提示：从左向右。转录、翻译过程中的四个易错点(1)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。(2)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。(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是AT，而是AU。(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。(5)真核细胞的基因表达过程，转录主要在细胞核中进行，翻译形成的mRNA要通过核孔进入细胞质中与核糖体结合，转录和翻译在时间和空间上均不同。但是，原核细胞的基因表达过程中，转录和翻译可以同时进行，这也是区分原核细胞和真核细胞的基因表达的主要依据。【运用概念】1.下列对蛋白质的翻译过程的说法中，错误的是()A.以细胞质中游离的氨基酸为原料B.以核糖体RNA作为遗传信息模板C.以转运RNA为氨基酸运输工具D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质解析翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，B错误；由于蛋白质的基本组成单位是氨基酸，A、D正确；在翻译过程中，搬运工是tRNA，C正确。答案B2.关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是()A.DNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖C.DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是UD.DNA中的嘧啶和嘌呤相等，但RNA中不一定解析DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。答案B3.下列对mRNA的描述，不正确的是()A.mRNA可作为合成蛋白质的直接模板B.mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸C.mRNA上有四种核糖核苷酸，编码20种氨基酸的密码子有61种D.mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用解析mRNA是合成蛋白质的直接模板，但只有与核糖体结合后才能发挥作用，mRNA上的密码子有64种，其中有3个终止密码子不决定氨基酸，61种密码子决定20种氨基酸。答案B【科学思维】4.如图代表的是某种转运RNA，对此分析正确的是()A.此转运RNA含有五种元素、两种含氮碱基B.该结构参与蛋白质合成中的翻译过程C.合成此转运RNA的场所是核糖体D.若与此转运RNA上的反密码子相对应的密码子中的碱基发生改变，一定会引起蛋白质结构的改变解析此转运RNA含有C、H、O、N、P五种元素，A、C、G、U四种含氮碱基；转运RNA主要在细胞核中合成；由于密码子具有简并性，信使RNA中的碱基发生改变，翻译出的蛋白质结构不一定改变。答案B5.四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，这些抗生素阻断了下列过程中的()A.染色体活动 B.DNA复制过程C.转录过程 D.翻译过程解析抗生素干扰细菌核糖体的形成或者阻止tRNA和mRNA结合，均是阻止翻译过程。答案D6.下图表示以DNA为模板转录形成RNA的过程。请据图分析回答下列问题：(1)在玉米的叶肉细胞中，能够进行该生理过程的细胞结构有_。(2)转录过程中在_的催化作用下，以其中的_链作为模板链，以_为原料，由_提供能量，按照_原则，合成出_。(3)通过转录，DNA分子中的遗传信息被准确地转移到_中。(4)在真核细胞的细胞核中，转录的产物通过_进入细胞质中，与_结合在一起直接指导蛋白质的合成过程。解析玉米叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中都有DNA，可进行DNA的转录；转录时以DNA的一条链为模板，需要ATP供能和RNA聚合酶的催化，以四种游离的核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成RNA，转录的结果是DNA上的遗传信息转移到mRNA上，mRNA从核孔出来进入细胞质中与核糖体结合，直接指导蛋白质的合成。答案(1)细胞核、线粒体、叶绿体(2)4RNA聚合酶甲3四种游离的核糖核苷酸ATP碱基互补配对2RNA(3)信使RNA(4)核孔核糖体课时提升训练(时间：30分钟满分：50分)【运用概念】1.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分子解析3个核酸分子共有5种碱基，说明在这3个核酸分子当中，既有DNA又有RNA，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。答案A2.在人体中由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有()A.2种 B.4种 C.5种 D.8种解析碱基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。答案C3.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C.mRNA与tRNA在核糖体上发生配对D.RNA也可以作为某些生物的遗传物质解析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。答案B4.如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述正确的是()A.遗传信息位于甲上B.乙由三个碱基组成C.甲的合成需要RNA聚合酶的参与D.乙可以转运多种氨基酸解析由图可知，甲为mRNA，遗传信息位于DNA上，A错误；乙为tRNA，tRNA是由一条单链的RNA通过折叠形成的，由多个碱基组成，B错误；mRNA是在RNA聚合酶催化作用下，由DNA分子的一条链为模板转录形成的，C正确；一种tRNA只能转运一种氨基酸，D错误。答案C5.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.若图中进行转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA最多含150个核苷酸D.图中的化学本质相同解析转录过程是以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中碱基最多为300个；图中为脱氧核糖，为核糖。答案A6.如图表示生物细胞中基因的表达过程，下列相关判断不正确的是()A.图示现象不可能发生在人体细胞的核基因表达过程中B.一个基因可在较短时间内合成多条肽链C.一条多肽链的合成需要多个核糖体的共同参与D.图示过程中既有DNARNA之间的碱基配对，也有RNARNA之间的碱基配对解析图示中基因的转录和翻译同时进行，发生在原核细胞基因的表达过程中，真核细胞核基因的转录、翻译分别发生在细胞核、细胞质的核糖体上，不能同时进行，A正确；由图示可以看出，一条RNA上可以结合多个核糖体，可在较短时间内合成多条肽链，B正确；一条多肽链的合成只需一个核糖体，C错误；转录过程中能发生DNARNA之间的碱基配对，翻译过程中，mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子进行碱基配对，D正确。答案C7.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC.图中碱基的配对方式有AU、CG、ATD.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶解析根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有AU、CG，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。答案A8.下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是()A.过程中碱基配对情况相同B.过程发生的场所相同C.过程所需要的酶相同D.过程中核糖体的移动方向是由左向右解析图中过程是DNA的复制，过程是转录，过程是翻译。复制是DNADNA，转录是DNAmRNA，不同的碱基配对方式是AT、AU；核基因的转录场所是细胞核，翻译的场所是细胞质中的核糖体；过程需要解旋酶和DNA聚合酶，过程需要RNA聚合酶；从图可以看出，最右边的一个核糖体上的多肽链最长，其翻译的时间也应该长于左边的两个核糖体，故核糖体的移动方向是由左向右。答案D9.如图表示转录的过程，则此段中含有多少种核苷酸()A.5 B.6 C.8 D.4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。答案B10.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。答案C【科学思维】11.正常情况下，出现肽链合成终止，是因为()A.一个与mRNA链终止密码相对应的tRNA不能携带氨基酸B.细胞内不具有与mRNA链终止密码相对应的反密码子C.mRNA在mRNA链终止密码处停止合成D.tRNA上出现终止密码解析终止密码子不对应反密码子，tRNA上没有终止密码子，终止密码子在mRNA上。答案B12.mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是()A.tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变B.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变C.tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变D.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变解析一种密码子只能对应于一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多个密码子。mRNA上密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变，但有可能改变后的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸，故氨基酸种类不一定改变。答案C13.如图表示某动物细胞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)反映遗传信息表达的是_(填字母)过程，b过程所需的酶是_。加工成熟的场所是_。(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)该DNA片段应有_个游离的磷酸基，氢键有_个，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为_个。解析(1)遗传信息表达包括转录和翻译两个过程，即图中b、c。转录b需要RNA聚合酶，mRNA加工成熟的场所是细胞核。(2)核糖存在于RNA中，是mRNA，是核糖体，由rRNA和蛋白质组成，是tRNA。由中密码子的排列顺序结合题干信息可知氨基酸的排列顺序是“甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸”。(3)DNA有两条链，所以有2个游离的磷酸基，DNA片段转录的RNA中碱基有1个A和6个U，2个G，3个C，在DNA分子中A与T之间有2个氢键，C与G之间有3个氢键，共有29个氢键；第三次复制增加4个DNA分子，每个DNA中有胸腺嘧啶7个，共28个。答案(1)b、c RNA聚合酶细胞核(2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸(3)2292814.下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答下列问题：(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为_，图中的结构名称是_，该过程的模板是_。(2)由图中信息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为_。(3)根据图并参考下表分析：_上携带的氨基酸是_。氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG解析(1)图中所示过程是发生于核糖体中的“翻译”，的名称为核糖体，翻译的模板是mRNA。(2)由mRNA上的碱基序列为UGGGCUAAAGCG，据碱基互补配对原则可写出DNA模板链上的碱基序列为ACCCGATTTCGC。(3)由mRNA中密码子为GCU并查密码子表，可知tRNA上携带的氨基酸为丙氨酸。答案(1)翻译核糖体(或mRNA)(2)ACCCGATTTCGC(3)tRNA丙氨酸【科学探究】15.三名科学家因“对核糖体结构和功能的研究”而获得2009年度诺贝尔化学奖。如图为细胞内核糖体合成某多肽过程示意图(图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸)，请分析回答有关问题：(1)图中是_，其作用是_。(2)由图中可以看出，丙氨酸的密码子是_；连接甲和丙的化学键的结构简式是_。(3)中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%，则可得出与合成有关的DNA分子片段中胞嘧啶占_。(4)下列细胞中不能发生该生理过程的是()A.根毛细胞B.形成层细胞C.人体成熟的红细胞D.大肠杆菌(5)若肽链由n个氨基酸组成，该肽链至少有氧原子的个数是_。解析该细胞内正在进行翻译过程，为tRNA，其作用是携带氨基酸进入核糖体并识别密码子。丙表示丙氨酸，由图可知丙氨酸所对应的密码子是GCU；连接两个氨基酸的化学键叫肽键，其结构式是CONH；mRNA中UA42%，可推出DNA一条链中A1T142%，整个DNA分子中AT42%，AT21%，GC29%；人的成熟红细胞中没有细胞核与核糖体，不能发生翻译过程。若肽链由n个氨基酸组成，则至少有(n1)个肽键，1个COOH，故至少有n1个氧原子。答案(1)tRNA携带氨基酸进入核糖体(2)GCUCONH(3)29%(4)C(5)n1