学年 人教版必修二基因指导蛋白质的合成 教案Word格式.docx
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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
A
G
C
T
U
甲
60
40
乙
30
20
丙
41
23
44
28
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
(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?
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′。
[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
★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
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。
[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
★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
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。
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
相关酶
DNA复制
解旋酶、DNA聚合酶
转录
RNA聚合酶
逆转录
逆转录酶
RNA复制
RNA复制酶
氨基酸
蛋白质(多肽)
翻译
rRNA能够催化氨基酸之间肽键的形成
【归纳总结】 不同生物遗传信息流动的过程
①真核生物、原核生物和DNA病毒(如T2噬菌体)的遗传信息流动过程:
②逆转录病毒(如HIV、劳氏肉瘤病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:
③大部分RNA病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒)在宿主细胞内的遗传信息流动过程:
【拓展】
RNA病毒主要包括两类,即携带RNA复制酶的普通RNA病毒和携带逆转录酶的逆转录病毒。
前者不携带逆转录酶,后者不携带RNA复制酶。
课堂小结
随堂检测
1.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U
D.DNA中的嘧啶数量和嘌呤数量相等,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 B
2.(2019·
漳州质检)DNA决定mRNA的序列是通过( )
A.mRNA的密码B.DNA的自我复制
C.tRNA的转运D.碱基互补配对
解析 mRNA是以四种核糖核苷酸为原料,以DNA分子的一条链为模板,在RNA聚合酶的作用下,按照碱基互补配对原则合成的。
因此DNA决定mRNA的序列是通过碱基互补配对。
3.(2019·
泉州期末)下列对遗传信息翻译过程的说法中,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.翻译时同时需要三种RNA
D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质
解析 翻译的原料是细胞质中游离的氨基酸,A正确;
翻译的模板是信使RNA,B错误;
翻译时同时需要tRNA、mRNA与rRNA三种RNA,C正确;
翻译过程能合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质,D正确。
4.(2019·
兰州一中期末)遗传密码是指( )
A.DNA分子中决定蛋白质合成的碱基排列顺序
B.转运RNA分子一端决定一个氨基酸的三个碱基排列顺序
C.信使RNA上的编码1个氨基酸的3个相邻碱基
D.蛋白质分子的氨基酸排列顺序
解析 密码子是指信使RNA上编码一个氨基酸的3个相邻的碱基,C正确。
5.(2019·
武威十八中期末)DNA分子的复制、转录、翻译分别产生( )
A.DNA、RNA、蛋白质
B.DNA、RNA、氨基酸
C.DNA、RNA、核糖体
D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质
解析 DNA分子复制的产物为DNA,转录的产物为RNA,翻译的产物为蛋白质,A正确。
6.克里克提出的中心法则是指( )
A.遗传信息的转录、翻译过程
B.遗传信息的转录、翻译及表达过程
C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
课时作业