学年新教材高中生物第4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第二册.docx

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学年新教材高中生物第4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第二册

第1节　基因指导蛋白质的合成

1．说出RNA的类型和作用。

（生命观念）　2.概述转录和翻译的过程，感知基因表达的多层次、动态、相互协调与配合的过程。

（科学思维）　3.记住中心法则的主要内容。

（生命观念）

一、遗传信息的转录

1．RNA的组成及分类

（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）mRNA、tRNA、rRNA的比较

项目

mRNA

tRNA

rRNA

结构

分布

常与核糖体结合

细胞质中

与蛋白质结合形成核糖体

功能

翻译时作

模板

翻译时作搬运氨基酸的工具

参与核糖体的组成

联系

①组成相同：

都含有4种核糖核苷酸；

②来源相同：

都由转录产生；

③功能协同：

都与翻译有关

2.转录

（1）概念

（2）过程（以转录成mRNA为例说明）

二、遗传信息的翻译

1．概念

2．密码子和反密码子

（1）属于密码子的是②（填序号），位于[④]mRNA（填名称）上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。

（2）属于反密码子的是①（填序号），位于[③]tRNA（填名称）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）密码子有64种，在真核生物中，正常情况下反密码子有61种。

3．过程

三、中心法则

提出者：

克里克。

内容

（1）DNA的复制：

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。

发展及补充

内容

信息流动

举例

RNA自我复制

遗传信息从RNA流向RNA

少数生物（如烟草花叶病毒）

RNA逆转录

遗传信息从RNA流向DNA

少数生物（如HIV）

完善后的中心法则，用图解表示为

（1）DNA、RNA是信息的载体。

（2）蛋白质是信息的表达产物。

（3）ATP为信息的流动提供能量，即生命是物质、能量和信息的统一体。

知识点一　遗传信息的转录和翻译过程

1．遗传信息的转录和翻译的比较

项目

转录

翻译

场所

主要在细胞核

核糖体

模板

DNA的一条链

mRNA

原料

4种核糖核苷酸

21种氨基酸

条件

酶（RNA聚合酶等）、ATP

酶、ATP、tRNA

产物

一条单链RNA

多肽链

特点

边解旋边转录

一个mRNA上结合多个核糖体，同时合成多条肽链

碱基配对

A—U、T—A、C—G、G—C

A—U、U—A、C—G、G—C

遗传信息传递

DNA→RNA

mRNA→蛋白质

意义

表达遗传信息，使生物表现出各种性状

　关于转录、翻译过程中的“两点提醒”

（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）转录和翻译的场所

①真核细胞

②原核细胞：

细胞质（DNA复制、转录、翻译）。

③病毒：

寄主细胞内（遗传物质的复制、转录、翻译）。

2．遗传信息、密码子、反密码子的比较

项目

遗传信息

密码子

反密码子

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

图解

1．对于下列图解的说法，正确的有（　　）

①表示DNA复制过程　②表示DNA转录过程

③共有5种碱基　④共有8种核苷酸

⑤共有5种核苷酸　⑥A均代表同一种核苷酸

A．①②③　　　　　B．④⑤⑥

C．②③④D．①③⑤

解析：

选C。

由题图可知，此过程是遗传信息的转录过程，整个过程涉及5种碱基——A、T、G、C、U，但由于组成DNA链的是4种脱氧核苷酸，组成RNA链的是4种核糖核苷酸，因此题图中共有8种核苷酸。

2．下图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是（　　）

A．图示过程为转录

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DNA聚合酶

D．图中的②只能是mRNA

解析：

选A。

分析题图可知，根据产物为单链可判断此过程为转录。

图中②代表RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的。

图中③是RNA聚合酶。

转录的产物包括mRNA、tRNA、rRNA3种。

3．以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．此过程有水生成，主要发生在细胞核中

B．①上面所有的碱基都可以和③上相应的碱基配对

C．①上通常可以相继结合多个②

D．④形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞

解析：

选C。

图示为翻译过程，发生在细胞质中。

mRNA上的终止密码没有反密码子对应。

一个mRNA上可以同时结合多个核糖体，能明显提高翻译速率。

多肽链第一加工场所是内质网，然后进入高尔基体内再加工。

知识点二　基因表达过程中的数量关系

1．转录、翻译过程中DNA（基因）碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。

2．图解

以上关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：

（1）DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。

（2）转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。

　基因表达计算中的三个“看清楚”

（1）看清楚DNA上的碱基单位，是“对”数还是“个”数。

（2）看清楚是mRNA上“密码子”的个数，还是“碱基”个数。

（3）看清楚是合成蛋白质所需的“氨基酸”的个数，还是“种类数”。

4．（2019·嘉峪关高一检测）一条多肽链中有500个氨基酸，则作为合成该多肽链的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子至少有碱基多少个（　　）

A．1500个和1500个B．500个和1000个

C．1000个和2000个D．1500个和3000个

解析：

选D。

DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1；mRNA上每三个相邻碱基编码一个氨基酸，称为密码子。

该条多肽链中有500个氨基酸，因此作为模板的mRNA中至少含有3×500＝1500（个）碱基，用来转录mRNA的DNA分子具有两条链，因此至少含有2×1500＝3000（个）碱基。

5．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是（　　）

A．m、（m/3）－1B．m、（m/3）－2

C．2（m－n）、（m/3）－1D．2（m－n）、（m/3）－2

解析：

选D。

DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，所以相应DNA中A＋T＝2（m－n）；RNA中有m个碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是（m/3）－2。

知识点三　中心法则

1．不同生物中心法则的体现

生物种类

举例

遗传信息的传递过程

DNA病毒

T2噬菌体

RNA病毒

不含逆转录酶

烟草花叶病毒

含逆转录酶

艾滋病病毒

细胞生物

动物、植物、真菌、细菌等

2.解决中心法则问题的技巧

（1）从模板分析

①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。

②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译、RNA复制或RNA逆转录。

（2）从原料分析

①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA。

②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA。

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质。

（3）从生物种类分析

①如果是细胞生物，能进行DNA复制、转录和翻译过程。

②如果是RNA病毒，分两种情况

a．RNA自我复制和翻译。

b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。

6．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列说法不正确的是（　　）

A．a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是DNA的复制、转录、翻译、逆转录

B．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是c，需要逆转录酶参与的过程是d

C．a、b、c过程只发生在真核细胞中，d、e过程只发生在原核细胞和一些病毒中

D．在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所相同，但需要的关键酶种类不同

解析：

选C。

图解中a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。

c过程进行的场所是核糖体，在合成蛋白质时需要tRNA运载氨基酸，d过程需要逆转录酶；a、b、c在细胞生物中均能发生，d、e只发生在RNA病毒的寄主细胞中。

在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所都是细胞核，但所需的关键酶不同，前者需要DNA聚合酶和解旋酶等，后者需要RNA聚合酶。

7．（2019·辽宁省实验中学期末）下图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述中不正确的是（　　）

A．图中的“能量”直接来源于ATP水解

B．若X、Y均表示DNA，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶

C．若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“原料”为氨基酸

D．若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶

解析：

选C。

ATP是生命活动的直接能源物质，图中的“能量”直接来源于ATP水解，A正确；若X、Y均表示DNA，该过程为DNA的复制过程，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若X是RNA，则Y可能是蛋白质、RNA或DNA，该过程为翻译、RNA的复制或逆转录过程，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则此过程是转录过程，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶，D正确。

核心知识小结

[要点回眸]

[规范答题]

RNA有三种：

信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。

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。

翻译的场所是核糖体，条件是模板（mRNA）、原料（21种氨基酸）、酶和能量。

密码子共有64种。

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。

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。

生物遗传信息流动表示为

逆转录和RNA复制只发生在某些RNA病毒中。

[随堂检测]

1．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：

选C。

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。

2．（2019·武汉外国语学校期末）下图为某果蝇染色体上相关基因转录的过程示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A．由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上

B．图示过程与mRNA翻译的过程碱基互补配对现象一致

C．图中mRNA可直接与核糖体结合边转录边翻译以提高效率

D．果蝇细胞质中一个核糖体上可结合多个mRNA以提高效率

解析：

选A。

由题图可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上，A项正确；图示过程与mRNA翻译的过程相比，存在T与A配对，B项错误；图中mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质，才能与核糖体结合，C项错误；果蝇细胞质中一个mR