学年人教版必修二基因指导蛋白质的合成教案.docx

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学年人教版必修二基因指导蛋白质的合成教案

第1节　基因指导蛋白质的合成

课程标准要求

核心素养对接

学业质量水平

概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。

1.生命观念——结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子通过转录和翻译等过程表达遗传信息；理解多聚核糖体现象的本质，利用结构与功能观，认识到其对提高翻译效率的意义。

水平二

2.科学思维——利用分析与综合的方法，比较归纳转录和翻译在时间、场所、模板、产物、原料、酶、能量、过程、碱基互补配对方式及特点等方面的相同与不同。

水平二

3.科学思维——通过分析相关资料，利用物质与能量观，分析原核生物、真核生物、DNA病毒和RNA病毒遗传信息流动的规律，归纳出遗传信息流动的中心法则。

水平二

4.社会责任——利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。

水平一

RNA的组成及种类

———————————————自主梳理———————————————

1.RNA的基本单位及组成

①磷酸　②核糖　③碱基：

A、U、G、C　④核糖核苷酸

2.RNA的种类及功能

mRNA

tRNA

rRNA

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

[典例1]（2019·长春九校联盟期中）下列叙述中，不属于RNA功能的是（　　）

A.细胞质中的遗传物质B.作为某些病毒的遗传物质

C.具有生物催化作用D.参与核糖体的组成

解析　真核生物、原核生物和DNA病毒的遗传物质都是DNA，RNA病毒的遗传物质为RNA，A错误、B正确；少数酶的化学本质为RNA，C正确；rRNA参与核糖体的组成，D正确。

答案　A

[对点练1]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

甲

乙

丙

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DNA　RNA

【归纳总结】　RNA和DNA的区别

比较项目

DNA

RNA

化学组成

基本组成元素

均只含有C、H、O、N、P五种元素

基本组成单位

脱氧核苷酸

核糖核苷酸

碱基

A、G、C、T

A、G、C、U

五碳糖

脱氧核糖

核糖

无机酸

磷酸

空间结构

规则的双螺旋结构

通常呈单链结构

联想质疑

【归纳】　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，则一般认为是双链DNA。

遗传信息的转录

———————————————自主梳理———————————————

（1）转录时，需要解旋吗？

需要解旋酶吗？

为什么？

提示　需要解旋，因为DNA双链只有解开螺旋才能为转录提供模板；不需要解旋酶，因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。

（2）转录时，RNA子链的延伸方向如何？

与RNA聚合酶的移动方向一致吗？

提示　5′端→3′端；一致。

（3）转录时，RNA子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式共有几种？

分别是什么？

所形成的碱基对共有几种？

分别是什么？

提示　3种，A与U、T与A、G与C；4种，A－U、T－A、G－C和C－G。

（4）转录只能形成mRNA一种RNA吗？

转录形成的RNA中一定没有氢键吗？

提示　转录可以形成mRNA、tRNA和rRNA等；不一定，转录形成的tRNA中含有氢键。

[典例2]（2016·10月浙江选考）遗传信息表达的过程中，mRNA的三个碱基是5′—UAC—3′，则DNA模板链上对应的三碱基是（　　）

A.5′—GTA—3′B.5′—CAT—3′

C.5′—CUT—3′D.5′—GUA—3′

解析　mRNA的三个碱基是5′—UAC—3′，而mRNA与转录的模板DNA单链是方向相反、碱基互补的，所以DNA模板链上对应的三个碱基是5′—GTA—3′。

答案　A

[对点练2]（2019·南菁中学期中）（多选）如图是真核生物mRNA合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是（　　）

A.R表示的节段①正处于解旋状态，形成这种状态需要RNA聚合酶而非解旋酶

B.图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的

C.如果图中③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶

D.图中的②合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成

解析　R表示的节段①正处于解旋状态，形成这种状态不需要解旋酶，只需要RNA聚合酶，A正确；图中②是RNA分子，以4种核糖核苷酸为原料合成的，B错误；如果图中③表示酶分子，它能催化转录，则它的名称是RNA聚合酶，C正确；图中的②是mRNA，合成后从细胞核出来，与核糖体结合并控制蛋白质的合成，D错误。

答案　AC

联想质疑

★真核细胞内DNA的复制和转录均主要发生在细胞核内。

遗传信息的翻译

———————————————自主梳理———————————————

1.翻译的概念

2.密码子与反密码子

（1）密码子与反密码子的比较

密码子

反密码子

种类

64种

目前发现有很多种

位置

mRNA上

tRNA一端

实质

决定一个氨基酸的3个相邻的碱基

与mRNA密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基

①在正常情况下，UGA是终止密码子；但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。

②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。

（2）密码子两种特性

①简并性：

绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。

②通用性：

地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。

3.翻译的过程

4.翻译能精确进行的2种原因

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，同时进行多条相同肽链的合成。

（1）翻译时，蛋白质的合成通常是从mRNA的哪里开始，到哪里结束？

提示　从起始密码子开始，到终止密码子结束。

（2）翻译时，核糖体的移动方向如何？

提示　从mRNA的5′端向3′端移动。

（3）翻译时，携带氨基酸的tRNA都与核糖体上同一个tRNA结合位点结合吗？

提示　不是，与起始密码子对应的tRNA结合在核糖体上的一个tRNA结合位点上，后续的tRNA结合在另外一个位点上。

（4）携带肽链的tRNA会先后占据核糖体上的几个tRNA结合位点？

提示　2个。

[典例3]（2019·华师大一附中期末）抗生素P能有效抑制细胞内蛋白质的合成，原因是具有与tRNA结构中“结合氨基酸部位”类似的结构。

在进行试管内翻译时，将足量抗生素P加到反应试管内，可能会观察到的现象是（　　）

A.试管内翻译的最终产物为不完整蛋白质

B.携带氨基酸的tRNA无法与mRNA进行碱基互补配对

C.mRNA无法与核糖体结合

D.抗生素P与游离的核糖核苷酸结合

解析　分析题意可知，抗生素P会与tRNA抢氨基酸，因此会抑制蛋白质合成，导致合成的蛋白质不完整，A正确；由题意可知，该抗生素不会影响tRNA与mRNA中的位点结合，B错误；抗生素P并不影响核糖体与mRNA的结合，C错误；抗生素P不能与游离的核糖核苷酸结合，D错误。

答案　A

[对点练3]（多选）如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示具有某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述正确的是（　　）

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Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行

D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C

解析　分析题图可知，过程Ⅰ和过程Ⅱ分别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Ⅰ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，Ⅱ为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，C错误；b部位发生转录，因此b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C，D正确。

答案　ABD

联想质疑

★RNA有三种，均来自于DNA的转录

翻译时，mRNA与tRNA局部反向平行，密码子与反密码子碱基互补配对，碱基配对的方式有两种，即A与U配对，G与C配对。

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效率。

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。

★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。

【归纳总结】

（1）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA等，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）转录和翻译过程中的碱基配对不是A－T，而是A－U。

（3）并不是所有的密码子都决定氨基酸，如终止密码子UAA和UAG。

（4）真核细胞的核基因表达过程，转录在细胞核中进行，转录形成的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，表现为先转录后翻译。

（5）原核细胞的基因表达过程中，由于没有核膜的阻挡，转录和翻译可以同时进行，表现为边转录边翻译。

中心法则

———————————————自主梳理———————————————

1.提出者　克里克。

2.内容

①DNA复制：

遗传信息从DNA流向DNA。

②转录：

遗传信息从DNA流向RNA。

③翻译：

遗传信息从RNA流向蛋白质。

3.发展

发展内容

信息流动

举例

RNA自我复制

遗传信息从RNA流向RNA

烟草花叶病毒

RNA逆转录

遗传信息从RNA流向DNA

HIV

完善后的中心法则，用图解表示为：

4.生命是物质、能量和信息的统一体

在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。

[典例4]（2019·浙南名校联盟期末）某病毒的遗传物质是单链RNA（－RNA），宿主细胞内病毒的增殖过程如图，－RNA和＋RNA的碱基序列是互补的。

下列叙述正确的是（　　）

A.－RNA和＋RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板

B.据图推测，只有－RNA上有RNA聚合酶的结合位点

C.过程①所需的嘌呤数和过程③所需的嘧啶数相同

D.过程②需要的tRNA来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供

解析　由图示可得，只有＋RNA可与核糖体结合作为翻译的模板，A错误；图中既能以－RNA为模板合成＋RNA，也能以＋RNA为模板合成－RNA，说明－RNA和＋RNA均有RNA聚合酶的结合位点，B错误；由于－RNA和＋RNA的碱基是互补配对的，所以过程①所需嘌呤数量与过程③所需嘧啶数量相同，C正确；②为翻译过程，该过程需要的tRNA、原料及场所都由宿主细胞提供，D错误。

答案　C

[对点练4]在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。

下列叙述正确的是（　　）

A.若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录病毒

B.若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸

C.若X是RNA，Y是DNA，则Z是RNA复制酶

D.若X是mRNA，Y是核糖体上合成的生物大分子，则Z是氨基酸

解析　以DNA为模板合成RNA，属于转录过程，需要RNA聚合酶的催化，需要消耗核糖核苷酸，A、B错误；以RNA为模板，合成DNA，属于逆转录过程，需要逆转录酶催化，需要消耗脱氧核苷酸，C错误；以mRNA为模板合成蛋白质，属于翻译过程，需要消耗氨基酸，D正确。

答案　D

【规律方法】　“三看”法判断中心法则的各个过程

“一看”模板

“二看”原料

“三看”产物

过程

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