高中生物必修2精品学案411 转录和翻译的过程.docx

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高中生物必修2精品学案411转录和翻译的过程

第1节　基因指导蛋白质的合成

第1课时　转录和翻译的过程

学习目标

1．简述DNA与RNA的主要区别；2.概述遗传信息的转录与翻译过程（重、难点）；3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系（重点）。

|预知概念|

一、RNA的组成及种类

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

二、遗传信息的转录

1．概念理解

（1）场所：

主要在细胞核中。

（2）模板：

DNA的一条链。

（3）原料：

4种游离的核糖核苷酸。

（4）配对原则：

A—U、G—C、C—G、T—A。

2．转录过程

3．遗传信息的传递方向　DNA→RNA。

三、遗传信息的翻译

1．密码子与反密码子

密码子

反密码子

种类

64种

61种

位置

mRNA

tRNA

实质

决定一个氨基酸的3个相邻的碱基（终止密码除外）

与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基

2.翻译

（1）概念（对翻译概念的解读连线）：

（2）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：

当核糖体读取到mRNA上的终止密码时，合成终止。

|过程评价|

1．DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同，碱基和磷酸种类均相同（　　）

2．RNA主要有三种，主要分布于细胞质中（　　）

3．转录的模板是DNA解旋后的每一条链，产物是RNA（　　）

4．密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上（　　）

5．翻译过程发生于核糖体上（　　）

6．一条mRNA只能与一个核糖体结合（　　）

答案　1.×　2.√　3.×　4.√　5.√　6.×

|联想·质疑|

★三种RNA都是转录而来的

★核糖体只含rRNA，没有DNA。

★真核细胞内DNA的复制和转录均主要发生在细胞核内。

★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，同时合成多条肽链，而不是多个核糖体共同完成一条肽链的合成。

转录和翻译过程都要进行碱基互补配对，这两个过程中的碱基配对方式是否完全相同？

提示：

不完全相同，转录过程中的碱基配对方式有A－U、T－A、G－C、C－G，而翻译过程中的碱基互补配对方式有A－U、U－A、G－C、C－G。

科学探究1　RNA和DNA的比较

RNA和DNA的区别（请完善下表）：

比较项目

DNA

RNA

化学

组成

基本组成单位

__________

__________

碱基

A、G、C、____

A、G、C、______

五碳糖

____________

________

无机酸

磷酸

磷酸

空间结构

规则的

__________

通常呈__________结构

提示：

脱氧核苷酸　核糖核苷酸　T　U　脱氧核糖　核糖　双螺旋结构　单链

【探究应用】

1．经测定，甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表，这3种生物的核酸可能分别为：

________、________、________。

项目

A

G

C

T

U

甲

60

40

60

40

乙

30

20

20

30

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，乙最可能是双链DNA。

答案　单链DNA　双链DNA　RNA

2．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断（　　）

A．此生物体内的核酸一定是DNA

B．该生物一定不含DNA而只含RNA

C．若此生物只含DNA，则一定是单链的

D．若此生物含DNA，则一定是双链的

解析　因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。

答案　C

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。

科学探究2　遗传信息的转录

1．转录的模板、原料、产物及所需的酶分别是什么？

提示：

模板是DNA的一条链，原料是核糖核苷酸，产物是RNA，所需的酶是RNA聚合酶。

2．转录过程中发生怎样的碱基互补配对？

提示：

A—U，T—A，G—C，C—G。

3．转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合，最终这两条核苷酸链的去向如何？

提示：

mRNA释放出去，而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢复双链。

科学探究3　遗传信息的翻译

1．什么是密码子？

为什么密码子有64种？

提示：

密码子是mRNA上3个相邻的能决定一个氨基酸的碱基，由于碱基有四种，所以密码子的种类数＝4×4×4＝64（种）。

2．如图为tRNA，请思考下列问题：

（1）图中甲、乙、丙的含义分别是什么？

提示：

甲是结合氨基酸的部位，乙是碱基配对，丙是反密码子。

（2）密码子和反密码子的种类是否相同？

如果不同，请阐述原因。

提示：

不相同，因为三种终止密码子不决定氨基酸，所以也就没有与这三种对应的反密码子。

（3）如图表示翻译过程，翻译的效率为什么较高？

图中的多肽完成合成后是否相同？

为什么？

请在图中标出翻译的方向。

提示：

因为一条mRNA能相继与多个核糖体结合，所以能同时翻译出较多的多肽，从而提高了翻译的效率。

由于这些核糖体所用的模板是同一条mRNA，所以合成的多肽都是相同的。

转录、翻译过程中的四个易错点

（1）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，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）翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。

（3）转录和翻译过程中的碱基配对不是A－T，而是A－U。

（4）并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。

【探究应用】

1．如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述不正确的是（　　）

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，该图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DNA的转录，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　C

真核细胞的基因表达过程，转录主要在细胞核中进行，转录形成的mRNA要通过核孔进入细胞质中与核糖体结合进行翻译过程，转录和翻译在时间和空间上均不同。

但是，原核细胞的基因表达过程中，转录和翻译可以同时进行，这也是区分原核细胞和真核细胞的基因表达的主要依据。

2．如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。

据图判断，下列叙述中正确的是（　　）

A．图中表示4条多肽链正在合成

B．转录结束后，翻译才开始

C．多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译

D．一个基因在短时间内可表达出多条多肽链

解析　据图可知，一个DNA分子上正转录4条mRNA，而4条mRNA分子上相继结合了多个核糖体，分别同时进行多条肽链的合成。

所以一个基因在短时间内可表达出多条肽链。

在原核细胞中转录尚未结束，翻译即已开始了。

答案　D

知识脉络

要点晨背

1.真核细胞的转录过程主要在细胞核中进行，模板是DNA的一条链，原料是核糖核苷酸，所需的酶是RNA聚合酶。

2.翻译在核糖体上进行，模板是mRNA，运输工具是tRNA，原料是20种氨基酸，产物是多肽（蛋白质）。

3.密码子是位于mRNA上的能决定氨基酸的三个相邻的碱基，有64种，其中三种终止密码子仅仅是翻译终止的信号，不能决定氨基酸。

4.反密码子位于tRNA上，有61种。

5.一条mRNA可以相继与多个核糖体结合，能同时翻译出多个相同的肽链。

1．如图表示转录的过程，则此段中含有多少种核苷酸（　　）

A．5B．6

C．8D．4

解析　DNA和RNA中所含有的核苷酸种类不同。

由图可知DNA链上含有3种脱氧核苷酸，RNA链上含有3种核糖核苷酸，故此段图示中共含有6种核苷酸。

答案　B

2．由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后，得到的化学物质是（　　）

A．氨基酸、葡萄糖、碱基B．氨基酸、核苷酸、葡萄糖

C．核糖、碱基、磷酸D．脱氧核糖、碱基、磷酸

解析　DNA的基本结构单位脱氧核苷酸是由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成的，RNA的基本结构单位核糖核苷酸是由核糖、磷酸和含氮碱基组成的，它们是核酸完全水解后形成的最小分子。

答案　C

3．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中的嘧啶和嘌呤相等，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

4．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　mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个这样的碱基又称作1个密码子，所以密码子位于mRNA上；每个tRNA上都有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫做反密码子，A正确，B、C、D错误。

答案　A

5．下列对mRNA的描述，不正确的是（　　）

A．mRNA可作为合成蛋白质的直接模板

B．mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸

C．mRNA上有四种核糖核苷酸，编码20种氨基酸的密码子有61种

D．mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用

解析　mRNA是合成蛋白质的直接模板，但只有与核糖体结合后才能发挥作用，mRNA上的密码子有64种，其中有3个终止密码子不决定氨基酸，61种密码子决定20种氨基酸。

答案　B