高中生物第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教学案新人教版必修2.docx

高中生物第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教学案新人教版必修2.docx

《高中生物第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教学案新人教版必修2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教学案新人教版必修2.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中生物第四章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成教学案新人教版必修2

第1节　基因指导蛋白质的合成

[学习导航]　1.阅读教材图文，辨析三种RNA的结构和功能。

2.结合教材图4－4、4－6，概述转录、翻译的过程和特点。

3.理解密码子的概念并熟练查阅密码子表，分析碱基和氨基酸之间的对应关系。

[重难点击]　转录、翻译的过程及特点。

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”。

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，所以，我们推测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。

一、遗传信息的转录

1.DNA与RNA的比较

种类

DNA

RNA

基本单位

脱氧核糖

核苷酸（4种）

核糖核苷酸（4种）

五碳糖

脱氧核糖

核糖

特有碱基

T

U

共有碱基

A、G、C

空间结构

规则的双螺旋结构

多呈单链结构

真核生物中的分布

主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中

主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中

2.遗传信息的转录

（1）概念：

是指在细胞核中，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。

（2）过程

第1步：

DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。

第2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3步：

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。

第4步：

合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复。

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．请思考图中DNA的转录方向为←（用“→”或“←”表示）。

2．a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶。

3．b和c的名称分别是什么？

答案　b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。

4．在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里？

答案　细胞核、线粒体。

5．产物d一定是mRNA吗？

答案　不一定。

产物有mRNA、tRNA、rRNA。

6．若d中A占35%，U占19%，则d对应的DNA分子片段中T和C分别占27%、23%。

分析　d是以DNA的一条链为模板转录来的，若d中A＝35%，U＝19%，A＋U＝54%，则对应的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝27%，G＝C＝23%。

知识整合　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。

1．下列关于RNA的叙述，错误的是（　　）

A．有些RNA可催化细胞内的某些生化反应

B．RNA是一种遗传物质

C．RNA参与构成核糖体

D．RNA参与构成细胞膜

答案　D

解析　有些酶是RNA，RNA是某些病毒的遗传物质，rRNA参与构成核糖体。

2．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

C．DNA的两条链都可作模板D．边解旋边转录

答案　C

解析　DNA的两条链中只有其中一条链可作为模板。

3．下图表示真核细胞某基因的转录过程。

有关叙述错误的是（　　）

A．转录结束后①和②重新形成双螺旋结构

B．③不一定是mRNA

C．④是游离的脱氧核苷酸

D．该过程中存在T与A的碱基配对方式

答案　C

解析　转录结束后①和②重新形成双螺旋结构，故A正确。

转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正确。

④是形成RNA的原料，是游离的核糖核苷酸，故C错误。

该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，故D正确。

二、遗传信息的翻译

1．翻译

条件

2．密码子和反密码子

（1）密码子：

位于mRNA上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，有64种。

（2）反密码子：

位于tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。

3．翻译过程

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：

当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止

↓

脱离：

肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质

4．翻译能精确进行的原因

（1）mRNA为翻译提供了精确的模板。

（2）通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。

5.翻译能高效进行的原因：

1个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。

下图是翻译过程的示意图，请据图分析：

1．图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？

答案　Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。

2．Ⅲ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？

答案　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．密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，那么编码的氨基酸还是丙氨酸，这一现象称做密码的简并性。

这种特性对生物体的生存发展有什么意义？

答案　一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性。

4．遗传密码具有通用性，即地球上几乎所有的生物都共用这一套遗传密码，这说明了什么？

答案　这说明所有生物可能有着共同的起源。

5．图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？

核糖体移动的方向是怎样的？

答案　①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。

6．最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？

为什么？

答案　相同；因为它们的模板是同一条mRNA。

知识整合　起始密码子有AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。

终止密码子有UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸；密码子具有简并性，一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性；遗传密码具有通用性说明所有生物可能有着共同的起源。

4．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

答案　B

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，故A、D正确；在翻译过程中，搬运工是tRNA，C正确。

5．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GGU

C．图中碱基的配对方式有A－U、C－G、A－T

D．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶

答案　A

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A－U、C－G，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。

6．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．①②过程中碱基配对情况相同

B．②③过程发生的场所相同

C．①②过程所需要的酶相同

D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右

答案　D

解析　图中①过程是DNA的复制，②过程是转录，③过程是翻译。

复制是DNA→DNA，转录是DNA→mRNA，不同的碱基配对方式是A—T、A—U；核基因的转录场所是细胞核，翻译的场所是细胞质；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；从图③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。

易混辨析　真核生物DNA复制、转录和翻译的辨析

DNA

功能

传递遗传

信息（复制）

表达遗传信息

转录

翻译

场所

主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体

主要在细胞核

核糖体

原料

四种脱氧核苷酸

四种核糖核苷酸

20种氨基酸

模板

DNA的两条链

DNA的一条链

mRNA

条件

解旋酶、DNA聚合酶、能量

RNA聚合酶、能量

酶、ATP、tRNA、能量

碱基

配对

A－T、T－A、

C－G、G－C

A－U、T－A、

C－G、G－C

A－U、U－A、

C－G、G－C

特点

边解旋边复制；半保留复制

边解旋边转录

一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链

产物

两个双链DNA分子

一条单链mRNA

蛋白质

1．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．tRNA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

答案　B

解析　tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，与其他种类的RNA一样，是单链结构，属于生物大分子。

tRNA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。

2．下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

答案　B

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。

3．四环素、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

答案　D

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。

4．真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是（　　）

A．细胞核、细胞核、核糖体

B．细胞核、细胞质、核糖体

C．细胞核、细胞核、高尔基体

D．细胞核、细胞质、内质网

答案　A

解析　DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的主要场所是细胞核；翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。

5．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