2018版高中生物 第四章 遗传的分子基础 第三节 第1课时 从基因到蛋白质教学案 苏教版必修2.doc

第1课时从基因到蛋白质1.基因的表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。2转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配 对原则合成RNA的过程。3mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基叫做一个遗 传密码子。4翻译是指以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序 蛋白质的过程。5tRNA的一端的3个特定碱基，能专一性地与mRNA 上相对应的遗传密码子配对，称为反密码子。6一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，并同 时进行多条肽链的合成。一、转录1概念解读转录2过程填图3意义通过转录，DNA分子把遗传信息传递到mRNA上。4遗传密码子(1)概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。(2)种类：64种。(3)功能：有61个密码子负责20种氨基酸的编码，剩余3个是终止密码子(UAA、UAG、UGA)，不编码任何氨基酸。AUG是真核细胞唯一的起始密码子，同时还编码甲硫氨酸。二、翻译1概念：在细胞中，游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列蛋白质的过程。2场所：细胞质中的核糖体上。3条件：mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与，消耗能量。4过程填图5结果：合成具有一定氨基酸序列的肽链。肽链从核糖体上脱离，再经过加工形成一定的空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。1判断下列说法的正误(1)转录和翻译主要发生在细胞核()(2)转录只需要RNA聚合酶()(3)转录的原料是四种游离的脱氧核糖核苷酸()(4)在一条mRNA上有64个密码子()(5)转录和翻译都遵循碱基互补配对原则()(6)翻译是指在核糖体上形成具有空间结构的蛋白质过程()2细胞核中的DNA不能直接到细胞质中指导蛋白质的合成，在DNA和蛋白质之间充当信使的物质是()AATPBmRNAC氨基酸解析：选BmRNA能在DNA和蛋白质之间充当信使，ATP、氨基酸等其他物质则不能。3DNA模板链的一段碱基序列为TACAGACGA，正好决定一个三肽。与此对应的mRNA的碱基顺序为()AAUGUCUGCUBTACCGAAGACUACAGACGA解析：选A在转录的过程，遵循碱基互补配对原则，但是A只能与U配对，T只能与A配对，C和G配对。4. 关于密码子的叙述错误的是()A能决定氨基酸的密码子为64个B一种氨基酸可有多种对应的密码子CCTA肯定不是密码子解析：选A密码子表中一共有64种密码子，其中有3个终止密码子不能决定氨基酸，因此能决定氨基酸的密码子为61个；决定氨基酸的密码子有61种，而氨基酸一共有20种，因此一种氨基酸可有多种对应的密码子；密码子是指mRNA上的三个相邻的碱基，因此不含T碱基。5一个tRNA一端的三个碱基为CGA，它运载的氨基酸是()A精氨酸(密码CGA)B丙氨酸(密码GCU)C酪氨酸(密码UAU)解析：选B一个tRNA的一端三个碱基为CGA，则其对应的密码子是GCU，编码的氨基酸是丙氨酸。6DNA决定mRNA的序列是通过()AmRNA的密码子BtRNA的转运C碱基互补配对解析：选CDNA决定RNA的序列是通过碱基互补配对实现的。7基因表达过程中转录和翻译的模板分别是()ADNA、DNABDNA、mRNACDNA、tRNA解析：选B基因表达过程中转录是以DNA分子的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料，合成mRNA的过程；翻译是以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，以氨基酸为原料，在核糖体中合成多肽的过程。1基本单位核糖核苷酸(1)元素种类：C、H、O、N、P。核糖的组成元素是C、H、O；磷酸的特征元素是P；碱基的特征元素是N。(2)碱基四种，分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。其中U是RNA特有的碱基，其他三种与DNA共有。2RNA的结构及特点(1)一般是单链，结构没有双螺旋的DNA稳定。(2)一个细胞中RNA种类和数量都比DNA多。(3)能通过核孔从细胞核进入细胞质中。(4)完成使命的RNA迅速降解，保证生命活动的有序进行。3RNA的种类和功能mRNAtRNArRNA结构单链具有密码子三叶草形，具有反密码子无特点携带从DNA转录来的遗传信息一端携带特定的氨基酸，另一端与特定密码子进行碱基互补配对来自核仁功能翻译的直接模板转运特定的氨基酸，识别密码子参与核糖体构成分布细胞核、细胞质中(常与核糖体结合)细胞质中核糖体共性主要在细胞核中转录产生，基本单位都是核糖核苷酸，在翻译过程中共同发挥作用名师点拨基因与DNA、染色体的关系(1)基因是具有遗传效应的DNA片段，因此一个DNA分子上具有许多基因。(2)脱氧核苷酸排列顺序的特异性和多样性决定了基因的特异性和多样性。(3)由于基因的选择性表达，因此转录的模板不是DNA分子完整的一条链，而是基因中的一条脱氧核苷酸链，所以mRNA的种类和数量要多于DNA的种类和数量。(4)基因的主要载体是染色体，且在染色体上呈线性排列。真核细胞中基因的其他载体有线粒体和叶绿体。思考探究1(1)从化学成分上比较，DNA和RNA有什么不同？提示：DNA特有的成分是脱氧核糖和胸腺嘧啶(T)；RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶(U)。(2)根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子对应一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种密码子。题组冲关1.右图为tRNA的结构示意图，相关叙述正确的是()A碱基T是合成RNA的原料B每种tRNA在a处可以携带多种氨基酸CtRNA主要在细胞质中发挥作用Dc处表示密码子，可以与mRNA上的碱基互补配对解析：选C碱基T是构成DNA的组分，不是构成RNA的组分；每种tRNA只能转运一种氨基酸，故每种tRNA在a处只可以携带一种氨基酸；tRNA参与翻译过程，翻译主要在细胞质中的核糖体进行，tRNA主要在细胞质中发挥作用，还有叶绿体和线粒体内也可发生翻译过程，故少量tRNA在线粒体和叶绿体中发挥作用；c处表示反密码子，可以与mRNA上的碱基互补配对。2同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同，其原因是参与这两种蛋白质合成的()AtRNA种类不同BmRNA碱基序列不同C核糖体成分不同D同一密码子所决定的氨基酸不同解析：选B两种蛋白质的各种氨基酸的排列顺序是由控制合成多肽的模板mRNA的碱基排列顺序决定的，mRNA的碱基排列顺序不同，其控制合成的蛋白质中的氨基酸排列顺序不同。1转录、翻译与DNA复制的比较项目DNA复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核主要是细胞质中的核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中产物2个相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)有一定氨基酸排列顺序的蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA仍保留1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度碱基配对AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遗传信息流向DNADNADNARNAmRNA蛋白质意义储存和传递遗传信息表达遗传信息，使生物表现出各种性状2遗传信息、密码子与反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子存在位置在DNA上，是基因中脱氧核苷酸的排列顺序在RNA上，是mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基在tRNA上，是与密码子互补配对的3个碱基作用决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序与mRNA上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置对应关系名师点拨遗传密码子的特性(1)特殊性：一种密码子只决定一种特定的氨基酸。(2)简并性：一种氨基酸可能有几种密码子。这一方面能在一定程度上防止由于碱基的改变而导致氨基酸种类的改变，有利于遗传性状的稳定即增强容错性；另一方面，可提高翻译速度。(3)通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子。(4)64个密码子中有61个密码子能够编码20种氨基酸，也就是说这61个密码子有互补的反密码子。(5)64个密码子中有3个终止密码子没有对应的氨基酸，也没有互补的反密码子，这恰恰是肽链合成终止的信号。思考探究2(1)翻译的时候是核糖体移动还是mRNA移动？提示：翻译时核糖体沿mRNA移动，读取密码子，而mRNA不移动。(2)翻译时一条mRNA上只能结合一个核糖体吗？提示：一条mRNA上可以结合多个核糖体，并同时进行多条相同肽链的合成。(3)如何判断核糖体移动的方向？提示：与RNA聚合酶的移动方向相同。具有多个核糖体时，由肽链最短的指向肽链最长的方向。(4)一种tRNA能够转运几种氨基酸？提示：一种tRNA只能转运一种氨基酸。(5)复制、转录和翻译都遵循碱基互补配对原则，三者有什么不同？提示：复制时A与T配对；而转录时A与U、T与A配对，翻译时A与U配对。(6)复制、转录和翻译都需要模板，其模板分别是什么？提示：复制时，DNA的两条链都作为模板；转录是以DNA的一条链为模板；翻译是以mRNA为模板。题组冲关3.tRNA具有转运氨基酸的功能，如图tRNA携带的氨基酸是(各选项括号中内容为相应氨基酸的密码子)()A精氨酸(CGC)B丙氨酸(GCG)C甘氨酸(GGC)D脯氨酸(CCG)解析：选BtRNA的反密码子都与mRNA上的碱基互补配对，根据图解tRNA上反密码子是CGC，则密码子是GCG，决定丙氨酸。4如图为核糖体的组成及功能图，据图判断下列叙述错误的是()A核糖体是由a和b两部分组成的，肽链合成前后，两部分是分离的Bc是mRNA，核糖体沿c向右侧移动Cd是多聚核糖体，它的形成可提高mRNA的利用率De是有完全功能的蛋白质解析：选D 由图可知，核糖体是由a和b两部分组成的，肽链合成前后，两部分是分离的；c是mRNA，根据多肽链的长度可知，核糖体沿c向右侧移动；d是多聚核糖体，它的形成可提高mRNA的利用率；e为多肽链，经过内质网和高尔基体的加工后才是有完全功能的蛋白质。5假设有一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，“CT”的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数分别是(不考虑终止密码子)()A60、20 B80、40C40、20 D40、30解析：选A该mRNA上有60个碱基，则转录该mRNA的DNA分子区段中有120个碱基。根据碱基互补配对原则，在双链DNA中，AT、CG，所以CT占了全部碱基的一半；mRNA上相邻的三个碱基编码一个氨基酸，所以该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数60/320(个)。方法规律基因表达过程中的相关数量计算(1)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数目的1/2。(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。(3)计算中“最多”和“最少”的分析：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。一、选择题1下列叙述不正确的是()A基因是DNA上具有遗传效应的片段B基因在染色体上呈线性排列C染色体是基因的主要载体D染色体是由脱氧核苷酸组成的解析：选D染色体是由DNA和蛋白质组成的，DNA是由脱氧核苷酸组成的。2关于染色体、DNA、基因关系的叙述，正确的是()ADNA是染色体的唯一成分B一个DNA分子上只有一个基因CDNA分子上的基因不都同时表达D三者的基本结构单位都是脱氧核苷酸解析：选C染色体由DNA和蛋白质组成；一个DNA分子上含有许多个基因；基因的表达具有选择性，即在某一时刻DNA分子上的基因，有的表达有的不表达；染色体由DNA和蛋白质组成，DNA的基本组成单位是脱氧核糖核苷酸，蛋白质的基本组成单位是氨基酸。3下列关于密码子和反密码子的叙述，正确的是()A密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上B密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上C密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上D密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上解析：选A密码子是指mRNA上能决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。反密码子是指tRNA的一端的3个相邻的碱基，能与mRNA上的密码子互补配对。4蛋白质最终是由基因编码的。要表达出基因所编码的蛋白质，关键是()ADNA的合成 BDNA的复制C染色体的形成 D转录和翻译解析：选D基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段，因此要表达出基因所编码的蛋白质，关键是转录和翻译过程。5下列有关核糖体的叙述，不正确的是()A核糖体是合成多肽的场所B核糖体RNA的合成需要RNA聚合酶C一个mRNA上可结合多个核糖体D核糖体的形成一定与核仁有关解析：选D核糖体能与mRNA结合，是合成多肽的场所；核糖体RNA的合成是DNA转录产生的，在转录过程中需要RNA聚合酶催化；一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链，这样就大大加快了蛋白质的合成速度；真核细胞中核糖体的形成与核仁有关，原核细胞中没有核仁，也能形成核糖体。6.右图为真核细胞中发生的一项生理过程示意图，相关叙述正确的是()A该过程表示转录B该过程表示翻译C图中是细胞核D图中表示肽链解析：选B图示是以mRNA为模板合成蛋白质的翻译过程。图中是核糖体，是肽链，是tRNA，是mRNA。7如图是蛋白质合成的示意图，a、b、c表示相应物质，和表示相应过程，下列叙述错误的是()Ab从细胞核转移到核糖体上需通过核孔B要完成过程，核糖体必须沿着b移动C一种c物质可以转运多种氨基酸D过程必须有RNA聚合酶的催化解析：选Cb是mRNA分子，从细胞核转移到核糖体上需通过核孔；由于蛋白质的合成需要以mRNA分子为模板在核糖体上进行，所以要完成过程，核糖体必须沿着b移动；一种c物质即tRNA分子只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可由几种tRNA分子转运；过程表示转录，必须有RNA聚合酶的催化才能正常进行。8细胞中的核糖体通常不是单独执行功能，而是构成多聚核糖体。研究表明，动物卵裂期细胞中多聚核糖体的百分比明显增高。下列有关叙述不正确的是()A核糖体的功能是合成蛋白质B分裂旺盛的细胞，需要合成大量蛋白质C多聚核糖体的形成可以大大缩短每条肽链的合成时间D多聚核糖体中的核糖体数目与mRNA的长度有关解析：选C 多聚核糖体只是让很多核糖体可以一起工作，以增加蛋白质的合成效率，每个肽链还是只能由一个核糖体来完成，而且所用时间并没有缩短。9关于图示生理过程的说法，不正确的是()A该图所示的转录和翻译过程是同时进行的，最可能发生在原核细胞内BmRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子C该图表示的是转录和翻译，需要多种酶D该图所示的生理过程所需的能量不可能来源于线粒体解析：选BmRNA上的终止密码子不编码氨基酸，在tRNA上不能找到相对应的反密码子。二、非选择题10如图为蛋白质合成的部分过程示意图，据图回答：(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为_。(2)图中的结构名称是_，图中是_。(3)在物质合成过程中，与DNA模板链上碱基A相配对的碱基是_。如果图中的甲为甲硫氨酸，则其密码子是_。(4)若合成的蛋白质分子中有60个氨基酸，则中至少含_个碱基(不考虑终止密码子)。解析：(1)图示为蛋白质合成的翻译过程。(2)图中是核糖体，是tRNA。(3)物质是mRNA，其合成过程称为转录，转录是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，该过程中与DNA模板链上碱基A相配对的碱基是U。图中甲的反密码子是UAC，其对应的密码子为AUG。(4)DNA(或基因)中碱基数mRNA上碱基数氨基酸个数631，若合成的蛋白质分子中有60个氨基酸，则mRNA中至少含603180个碱基(不考虑终止密码子)。答案：(1)翻译(2)核糖体tRNA(3)UAUG(4)180一、选择题1下列有关基因的说法，错误的一项是()A每个基因都是DNA分子上的一个片段BDNA分子上的每一个片段都是基因C基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位D基因位于染色体上，在染色体上呈线性排列解析：选B每个基因都是DNA分子上的一个片段；基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段；在染色体上呈线性排列。2决定某一个氨基酸的密码子是()ADNA上的3个相邻的碱基B转运RNA的3个相邻的碱基C基因上的3个相邻的碱基D信使RNA上的3个相邻的碱基解析：选D密码子是指mRNA上能决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。3下表所示为遗传信息表达的过程。分析可知()基因mRNAtRNA肽链TATATAUAUAUA酪氨酸A整个过程共有3种核苷酸参与B整个过程在核糖体上完成C基因和mRNA有相同的密码子DAUA是反密码子解析：选D整个过程既有DNA又有RNA参与，其中A参与2种核苷酸的构成，T和U分别只参与1种核苷酸的构成，因此共有4种核苷酸参与；转录过程在细胞核中完成，只有翻译过程在核糖体上完成；只有mRNA上有密码子。4细胞分裂和分化过程中都能发生的是()A复制、转录、翻译B染色质高度螺旋化形成染色体C转录和翻译D着丝点分裂解析：选C细胞有丝分裂过程：间期会发生DNA的复制和有关蛋白质的合成，即有复制、转录和翻译过程；细胞分化的实质是基因的选择性表达，即通过转录和翻译形成蛋白质。5某mRNA分子的序列为“ACGUACAUU”，根据下表推测，由该mRNA分子编码肽链的氨基酸顺序是()密码子AUUACGUAC编码的氨基酸异亮氨酸苏氨酸酪氨酸A异亮氨酸苏氨酸酪氨酸B酪氨酸苏氨酸异亮氨酸C苏氨酸异亮氨酸酪氨酸D苏氨酸酪氨酸异亮氨酸解析：选DmRNA分子上相邻的3个碱基构成一个密码子，一个密码子决定一个氨基酸。据图可知，该mRNA分子的密码子依次为ACG、UAC、AUU，编码的氨基酸依次为苏氨酸、酪氨酸、异亮氨酸。6下面是人体某一条染色体上的色盲基因S示意图，相关叙述正确的是()A基因S片段中，含有成百上千个核糖核苷酸B基因S是有遗传效应的脱氧核苷酸序列C基因S控制的性状在遗传时，与性别无关联D基因S片段中的4种碱基对随机排列解析：选B组成基因的基本单位是脱氧核苷酸，一个基因含有很多个脱氧核苷酸；基因是指有遗传效应的DNA片段；根据题中信息无法判断基因S控制的性状与性别是否有关联；某种基因中碱基对的排列顺序是确定的，而不是随机排列的。7(江苏高考)为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶，通过基因改造，将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA，由此发生的变化有(多选)()A植酸酶氨基酸序列改变B植酸酶mRNA序列改变C编码植酸酶的DNA热稳定性降低D配对的反密码子为UCU解析：选BCD改变后的密码子仍然对应精氨酸，氨基酸的种类和序列没有改变；由于密码子改变，植酸酶mRNA序列改变；由于密码子改变后C(G)比例下降，DNA热稳定性降低；反密码子与密码子互补配对，为UCU。8如图为RNA的形成过程示意图，有关叙述错误的是()Ac是游离的核糖核苷酸Ba是编码链，b是模板链C图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右D转录完成后解开的双螺旋不再重新形成解析：选D转录完成后DNA双螺旋结构恢复。9下列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聚合酶是在细胞核内合成的C反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成解析：选D一种tRNA只能携带一种氨基酸；DNA聚合酶属于蛋白质，在细胞质的核糖体上合成；反密码子位于tRNA上。二、非选择题10操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式。如图表示大肠杆菌细胞中组成核糖体蛋白质(简称RP)的合成及调控过程，图中和表示相关的生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。核酶最早是在大肠杆菌中发现的，其化学本质是RNA。请回答下列问题：(1)发生过程时，场所是_，启动子是_识别、结合的部位。(2)大肠杆菌细胞中RNA的功能有_(从ae中选)。a作为遗传物质b传递遗传信息c转运氨基酸d构成核糖体e催化化学反应过程合成的RP1的多肽有一段氨基酸序列为“丝氨酸组氨酸谷氨酸”，若它们的密码子依次为UCG、CAU、CAG，则基因1模板链中决定这三个氨基酸的碱基序列为_。(3)核酶可用于治疗由DNA病毒引起的肝炎，研究表明，核酶通过切断靶RNA(病毒mRNA)特定部位上两个相邻核糖核苷酸之间的_来裂解靶RNA，阻止_过程，抑制病毒复制。(4)大豆中有一种成分“染料木黄酮”因能抑制rRNA形成而成为抗癌药物的成分，其抗癌的机理是该物质能抑制rRNA的形成，使细胞中_，造成mRNA上的RBS被封闭，导致RP1等合成终止，进而_，抑制癌细胞的生长和增殖。解析：(1)图中为转录过程，发生在拟核中。启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位。(2)大肠杆菌细胞中：mRNA可以传递遗传信息；tRNA可以识别密码子并转运相应的氨基酸；rRNA是组成核糖体的重要成分；核酶(化学本质是RNA)能催化化学反应。RP1的多肽有一段氨基酸序列为“丝氨酸组氨酸谷氨酸”，它们的密码子依次为UCG、CAU、CAG，根据碱基互补配对原则，基因1模板链中决定这三个氨基酸的碱基序列为AGC、GTA、GTC。(3)mRNA是翻译的模板，核酶通过切断靶RNA(病毒mRNA)特定部位上两个相邻核糖核苷酸之间的磷酸二酯键来裂解靶RNA，从而阻止翻译过程，抑制病毒复制。(4)染料木黄酮能抑制rRNA形成，使细胞中缺乏rRNA，导致RP1与mRNA分子上的RBS位点结合从而终止核糖体蛋白的合成，进而减少细胞中核糖体的数量，降低蛋白质合成的速率，抑制癌细胞的生长和增殖。答案：(1)拟核RNA聚合酶(2)bcdeAGC GTA GTC(3)磷酸二酯键翻译(或蛋白质的合成或基因的表达)(4)缺乏rRNA减少细胞中核糖体的数量，降低蛋白质合成的速率