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学案新人教版必修2.docx

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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．掌握DNA和RNA分子的异同。

　2.描述遗传信息的转录和翻译的过程。

　3.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。

一、RNA的组成及分类（阅读教材P62～P63）

1．基本单位：

核糖核苷酸。

2．组成成分

3．结构：

一般是单链，且比DNA短。

4．分类

种类

作用

信使RNA（mRNA）

蛋白质合成的直接模板

转运RNA（tRNA）

运载氨基酸

核糖体RNA（rRNA）

核糖体的组成成分

二、遗传信息的转录（阅读教材P63）

1．概念

（1）场所（主要）：

细胞核。

（2）模板：

DNA的一条链。

（3）产物：

mRNA。

（4）原料：

核糖核苷酸。

2．过程

三、遗传信息的翻译（阅读教材P64～P67）

1．概念

（1）场所：

细胞质（或核糖体）。

（2）模板：

mRNA。

（3）原料：

游离的各种氨基酸。

（4）产物：

具有一定氨基酸顺序的蛋白质。

2．密码子

（1）位置：

mRNA上。

（2）实质：

决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。

（3）种类：

64种。

3．工具

（1）“装配机器”——核糖体。

（2）“搬运工”——转运RNA。

⊙点拨　①密码子共64种，tRNA为61种；

②mRNA、rRNA、tRNA都是以DNA为模板转录来的。

4．过程

1．连线

2．判断

（1）DNA和RNA都含有核糖。

（×）

分析：

DNA中含脱氧核糖。

（2）转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。

（×）

分析：

对于真核生物而言，RNA主要是在细胞核中以4种核糖核苷酸为原料、以DNA的一条链作为模板合成的，除细胞核外，叶绿体和线粒体内也能合成RNA。

原核生物中RNA是在细胞质中合成的。

（3）DNA是蛋白质合成的直接模板。

（×）

分析：

DNA把携带的遗传信息传递给mRNA后，由mRNA作为合成蛋白质的直接模板。

（4）密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子。

（√）

（5）mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。

（×）

分析：

核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。

（6）每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸。

（×）

分析：

每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

主题一　DNA与RNA的比较

观察分析下图，完善下表：

mRNA

项目

DNA

RNA

全称

脱氧核糖核酸

核糖核酸

基本单位

脱氧核糖核苷酸

核糖核苷酸

分布

主要存在于细胞核中

主要存在于细胞质中

成

分

碱基

A、G、C、T

A、G、C、U

磷酸

相同

五碳糖

脱氧核糖

核糖

空间结构

双螺旋结构

通常为单链

功能

具有细胞结构的生物和部分病毒的遗传物质

①翻译的模板（mRNA）或搬运工（tRNA）　

②参与核糖体构成（rRNA）

③少数RNA具有催化作用

④部分病毒的遗传物质

联系

RNA由DNA转录而来，DNA储存遗传信息，RNA传递遗传信息

　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A≠T、G≠C或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA；若A＝T，G＝C，A＋G＝T＋C，则认为是双链DNA。

1．下列有关DNA和RNA的叙述中，正确的是（　　）

A．DNA和RNA是同一物质在不同时期的两种形态

B．DNA和RNA的基本组成单位是一样的

C．AGCTGA既可能是DNA的碱基序列，也可能是RNA的碱基序列

D．mRNA的碱基序列，取决于DNA的碱基序列，同时又决定蛋白质中氨基酸的序列

解析：

选D。

DNA和RNA是两类不同的核酸，A错误；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，B错误；T为DNA的特有碱基，所以含有T的核苷酸序列只能是DNA，不可能是RNA，C错误；DNA上的遗传信息通过转录转移到mRNA上，mRNA通过翻译指导蛋白质的合成，D正确。

2．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型。

现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该（　　）

A．分析碱基类型，确定碱基比率

B．分析碱基类型，分析核糖类型

C．分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型

D．分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型

解析：

选A。

确定DNA或RNA，可分析碱基和五碳糖（有U或核糖者为RNA；有T或脱氧核糖者为DNA）；确定单链或双链可分析其中各种碱基所占的比率：

若A与T或U相等，C与G相等，则为双链（当然也有可能是单链）；若不相等则为单链。

如果分析氨基酸组成，则不能区分核酸类型。

主题二　遗传信息的转录和翻译

结合下面基因表达的过程图解，完成以下问题：

1．完善DNA复制、转录和翻译之间的关系：

2．完善遗传信息、密码子、反密码子的区别及氨基酸的关系

项目

遗传信息

密码子

反密码子

概念

基因中脱氧核苷酸的排列顺序

mRNA中决定1个氨基酸的3个相邻碱基

tRNA中与密码子互补配对的3个碱基

位置

主要在DNA中

mRNA

tRNA

作用

控制生物的性状

直接决定蛋白质中的氨基酸序列

识别密码子，转运氨基酸

种类

多样性

64种

61种

图解

小组讨论

1在遗传信息的表达中，哪些过程需要DNA解旋酶参与？

提示：

DNA复制。

DNA复制时，在DNA解旋酶的作用下打开双螺旋，分别以两条链为模板进行复制。

2从模板角度思考DNA复制和转录的场所主要都在细胞核的原因。

提示：

DNA复制和转录的模板都是DNA，DNA主要存在于细胞核中。

1．密码子的特性

（1）简并性：

①当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。

②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速度。

（2）通用性：

说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。

2．基因表达过程中相关数量的计算

比较

数目（个）

DNA中的碱基数（脱氧核苷酸数）

6n

RNA中的碱基数（核糖核苷酸数）

3n

蛋白质中的氨基酸数

n

参与转运氨基酸的tRNA数

n

蛋白质中的肽链数

m

蛋白质中的肽键数（脱水数）

n－m

3．（2015·高考江苏卷）右图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．图中结构含有核糖体RNA

B．甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置

C．密码子位于tRNA的环状结构上

D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类

解析：

选A。

A项，分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA（rRNA）。

B项，甲硫氨酸是起始氨基酸，图中ⓐ位置对应的氨基酸明显位于第2位。

C项，密码子位于mRNA上，而不是tRNA上。

D项，由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化，D项错误。

4．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（　　）

DNA双链

T

G

mRNA（密码子）

tRNA（反密码子）

A

氨基酸

苏氨酸

A.TGUB．UGA

C．ACUD．UCU

解析：

选C。

本题考查转录和翻译过程的碱基配对关系。

密码子为mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；由DNA链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C或U和G，再结合选项可知苏氨酸的密码子为ACU。

5．某八十肽在形成过程中指导其合成的mRNA中密码子的个数以及模板基因中碱基的个数最少为（　　）

A．80、480B．80、240

C．240、240D．240、480

解析：

选A。

八十肽中含有80个氨基酸，所以在合成时，mRNA中至少要有80个密码子与之相对应（每个氨基酸对应一个密码子）；而控制其合成的模板基因有两条链，碱基总数是氨基酸数目的6倍。

方法技巧

　DNA、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系及计算

（1）数量关系（不考虑终止密码）。

DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。

（2）计算中“最多”和“最少”的分析。

①mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

②DNA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。

————————————[核心知识小结]————————————

[网络构建]

[关键语句]

1．RNA有三种：

信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。

2．转录的主要场所是细胞核，条件是模板（DNA的一条链）、原料（4种核糖核苷酸）、酶（RNA聚合酶）和能量。

3．翻译的场所是核糖体，条件是模板（mRNA）、原料（20种氨基酸）、酶和能量。

4．密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。

5．一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子只对应一种氨基酸。

6．每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。

[随堂检测]

知识点一　DNA和RNA的比较

1．下列关于RNA的叙述，错误的是（　　）

A．RNA可作为核糖体的组成成分

B．mRNA是翻译的直接模板

C．mRNA是转运氨基酸的工具

D．RNA分子中不含碱基T

解析：

选C。

在合成蛋白质时，需要tRNA作为运载氨基酸的工具，每个tRNA每次只能运载一个特定的氨基酸。

2．如图所示的转录、翻译过程中，所涉及的碱基种类和核苷酸种类分别有（　　）

A．5种、2种B．6种、2种

C．5种、7种D．5种、5种

解析：

选C。

据图可知，DNA中有C、T、A3种碱基，3种脱氧核苷酸；mRNA和tRNA中有A、G、C、U4种碱基，4种核糖核苷酸，所以共有5种碱基，7种核苷酸。

知识点二　转录和翻译

3．下图为蛋白质的合成过程示意图。

下列相关叙述中，正确的是（多选）（　　）

A．a过程是转录，b过程是翻译

B．a过程和b过程都需要模板

C．a过程主要在细胞核中进行，b过程在核糖体上进行

D．Ⅰ为氨基酸，其上的三个碱基是反密码子

解析：

选ABC。

a图的模板是DNA的一条链，所以该过程为转录；b图的模板是mRNA，且场所是核糖体，所以该过程为翻译。

转录的主要场所是细胞核（线粒体和叶绿体中也可以进行），翻译的场所是核糖体。

b图中的Ⅰ为转运RNA，氨基酸只存在于该RNA的一端，另一端的三个碱基组成反密码子。

4．DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则图所示tRNA所携带的氨基酸是（　　）

GCA

CGT

ACG

TGC

精氨酸

丙氨酸

半胱氨酸

苏氨酸

A.精氨酸B．丙氨酸

C．半胱氨酸D．苏氨酸

解析：

选B。

转运RNA上的反密码子为CGU，则与之配对的信使RNA上的碱基是GCA，而DNA上与之配对的碱基为CGT，与表格中的信息相对照，所以该转运RNA携带的氨基酸是丙氨酸，故选B项。