《2017-2018学年高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 新人教版必修2(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 新人教版必修2(1)（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章基因的表达 第1节基因指导蛋白质的合成,教师参考,新课导入一:什么是基因的表达? 提示:基因通过指导蛋白质的合成来控制性状,称为基因的表达。 思考:基因(DNA)主要存在于细胞核中,而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的,细胞核中的基因如何控制细胞质中蛋白质的合成呢?导入课题。 新课导入二:荧光小猪是由于体内导入了从荧光水母体内提取的荧光基因,从而能在夜晚呈现出特殊的体色,这是生物学家的杰作。那么,什么是基因呢? 提示:基因是有遗传效应的DNA片段。 我们知道蛋白质是生命活动的体现者和承担者,因此性状的形成离不开蛋白质(特别是酶)的作用。那么基因是怎样指导蛋白质合成的呢?,【学习目标】
2、 1.理解并记忆遗传信息的转录和翻译。2.掌握基因表达过程中有关数量变化。,自主学习,课堂探究,自主学习 读教材学基础,一、RNA与DNA的比较及其种类、作用 阅读教材P62P63,完成以下问题。 1.RNA和DNA的比较,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,脱氧核糖,核糖,胸腺嘧啶(T),尿嘧啶(U),规则的双螺旋结构,单链,2.种类及作用 (1)信使RNA(mRNA):翻译过程中起模板作用。 (2)转运RNA(tRNA):识别密码子,运载氨基酸。 (3)核糖体RNA(rRNA):参与构成核糖体。 选择 下列关于DNA和RNA的说法,正确的是( ) A.DNA中有氢键,RNA中无氢键 B.DNA、RNA
3、中嘌呤数等于嘧啶数 C.DNA中的五碳糖是脱氧核糖,RNA中的五碳糖是核糖 D.DNA只存在于细胞核中,RNA只存在于细胞质中,C,二、遗传信息的转录 阅读教材P63,完成以下问题。 1.概念:在细胞核中,以DNA的一条链为模板,合成 的过程。 2.过程,RNA,碱基,碱基互补配对,一条链,核糖核苷酸,mRNA,DNA,双螺旋,选择 下列有关转录的叙述,错误的是( ) A.以DNA的一条链为模板 B.只能在细胞核中进行 C.原料是4种游离的核糖核苷酸 D.该过程需要酶和能量,B,三、遗传信息的翻译 阅读教材P64P67,完成以下问题。 1.概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以 为模板合成具有
4、一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 2.条件,氨基酸,一定氨基酸顺序,mRNA,核糖体,3.过程,核糖体,tRNA,mRNA,终止密码子,核糖体与mRNA的复合物,判断 (1)转录和翻译过程中碱基配对方式完全相同。( ) (2)一种氨基酸一定由多种tRNA转运。( ) (3)密码子与氨基酸种类一一对应。( ) (4)核糖体沿着mRNA移动读取密码子。( ),探究一,课堂探究 解疑难提能力,遗传信息的表达,教师参考,问题引领:,1.遗传信息、密码子、反密码子的对应关系是怎样的?,2.遗传信息表达与传递过程有哪些不同?,1.DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系,(1)密码子:mRNA上决定一个
5、氨基酸的3个相邻碱基。,(2)反密码子:与mRNA分子中的密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。 种类:61种。,2.转录、翻译与DNA复制的比较,【典例1】 如图表示基因指导蛋白质合成的过程。请分析并回答:,(1)甲过程需以为原料,在的催化下完成。RNA病毒导致的疾病比DNA病毒导致的疾病更难治疗和预防,原因是RNA病毒更容易。,解析:基因指导蛋白质合成过程包括转录和翻译。转录是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程,该过程主要发生在细胞核中;翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程,该过程发生在细胞质中的核糖体上。图中甲表示转录,乙表示翻译,是RNA聚合酶,是核糖核苷酸,是tRNA,是氨
6、基酸,是mRNA。 (1)图中甲过程表示转录,转录是以DNA的一条链为模板,需以核糖核苷酸为原料,在RNA聚合酶的催化下完成。RNA是单链,易发生变异,所以RNA病毒导致的疾病比DNA病毒导致的疾病更难治疗和预防。,答案:(1)核糖核苷酸RNA聚合酶变异,(2)若DNA的一条模板链上碱基序列GCC能指导一个氨基酸,则对应的tRNA上氨基酸是(脯氨酸的密码子为CCG,精氨酸的密码子为CGG,丙氨酸的密码子为GCC,甘氨酸的密码子为GGC)。 (3)该细胞内有密码子种,rRNA的形成与有关,mRNA与核糖体的结合部位有个密码子。上图中含有氢键的化合物有。,解析: (2)若DNA的一条模板链上碱基序
7、列GCC能指导一个氨基酸,根据碱基互补配对原则,其密码子为CGG,对应的tRNA 上氨基酸是精氨酸。 (3)mRNA上能决定氨基酸的相邻的三个碱基构成一个密码子,所以该细胞内有密码子64种;核仁与rRNA的形成有关,mRNA与核糖体的结合部位只有2个密码子,上图中含有氢键的化合物有tRNA和DNA。,答案: (2)精氨酸 (3)64核仁2tRNA和DNA,方法透析 DNA与RNA的快速判定,备选例题,如图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程,表示相关过程。请据图回答下列问题: (1)过程的产物是DNA,则过程发生在 期, 催化过程的酶是 。,解析:(1)据图分析可
8、知,过程指DNA的复制,在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。过程指转录过程,催化DNA转录为RNA的酶为RNA聚合酶。 答案:(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间RNA聚合酶,解析: (2)决定氨基酸的密码子在mRNA上,据tRNA上的反密码子UAC可推知密码子为AUG,AUG决定的氨基酸是甲硫氨酸。 (3)据图可知,越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长,说明越接近b端的核糖体在mRNA上移动的距离越长,由此推出核糖体在mRNA上的移动方向为ab。过程是对蛋白质加工和运输的过程,相应的场所有内质网和高尔基体。,(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC,
9、某tRNA一端的三个碱基是UAC,该tRNA所携带的氨基酸是 。 (3)a、b为mRNA的两端,核糖体在mRNA上的移动方向是 。过程进行的场所有 。,答案:(2)甲硫氨酸 (3)由ab内质网和高尔基体,解析: (4)当一个mRNA上连接多个核糖体以后,可以同时合成多条相同的肽链,提高蛋白质的合成速率。在原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起,说明在原核细胞中边转录边翻译,转录和翻译可同时同地点进行。,(4)一个mRNA上连接多个核糖体叫做多聚核糖体,多聚核糖体形成的意义是 。 从原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起,这说明 。,(4)短时间内能合成较多的蛋白质原核细胞中的转
10、录和翻译是同时同地点进行的,答案:,【题组演练】 1.有关真核细胞DNA复制和转录过程的叙述,错误的是( ) A.DNA复制过程中需DNA聚合酶的参与 B.转录生成的RNA往往在细胞核中需进一步加工成熟 C.转录时RNA聚合酶沿着整条DNA长链进行 D.两种过程都涉及磷酸二酯键的生成,解析:DNA复制合成DNA分子,该过程需要解旋酶和DNA聚合酶;转录合成RNA分子,该过程需要RNA聚合酶;真核生物的基因有内含子和外显子,内含子转录形成的mRNA部分不能翻译,需要在细胞核中剪接和拼接完成RNA的加工;基因是有遗传效应的DNA分子片段,转录是某一基因表达,所以转录不是沿着整条DNA长链进行的;D
11、NA或RNA的形成过程中,都能生成磷酸二酯键。,C,2.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息决定的氨基酸如下表所示。则tRNA(ACG)所携带的氨基酸是( ),A.精氨酸 B.丙氨酸 C.半胱氨酸 D.苏氨酸,解析:mRNA与DNA模板链碱基互补配对,tRNA又与mRNA碱基互补配对,tRNA上的碱基序列与DNA模板链上的碱基序列几乎一样,只是把T换成了U。,C,3.图分别表示人体细胞中3种生物大分子的合成过程。下列说法正确的是( ) A.图中复制起点在一个细胞周期中可起始多次 B.图过程的产物可直接作为过程的模板 C.图过程中碱基配对方式与图过程中有所不同 D.在造血干细胞和效应B细胞
12、中都能发生图过程,解析:在一个细胞周期中DNA只能复制一次,所以图中复制起点在一个细胞周期中只能起始1次;图过程的产物是RNA,经过剪切和修饰后可以作为翻译的模板;图为转录过程,图为翻译过程,两个过程中碱基互补配对方式不完全相同;效应B细胞已经高度分化,不能进行DNA复制过程。,C,探究二,教师参考,问题引领: 1.基因转录和翻译过程中基因的碱基对数与mRNA碱基数及氨基酸个数的对应关系是什么?,基因表达过程中有关数量变化,2.计算时的“至少”或“至多”的含义是什么?,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=631。图解如下:,2.以上关系应理解为:每合成1个氨基
13、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)在基因片段中,有的片段起调控作用,不转录。 (3)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。,【典例2】 (2017宁夏银川月考)由n个碱基组成的基因,控制合成由1条多肽链组成的蛋白质,氨基酸的平均相对分子质量为a,则该蛋白质的相对分子质量最大为(),解析:由n个碱基组成的基因,控制合成的蛋白质最多含氨基酸数目为n/6,所以含一条肽链的蛋白质脱去的水分子数=氨基酸数-肽链数=n/6-1,则该蛋白质的相对分子
14、质量=氨基酸相对分子质量氨基酸个数-水分子的个数18=n/6a-18(n/6-1)。 答案:D,备选例题,(2017广东汕头月考)假设未来发现某种外星生物,其遗传物质的结构模式与作用原理和地球上的生物相似。若这种生物的氨基酸只有14种,其DNA和RNA的碱基组成分别只有A、T及A、U,则该生物的一个密码子最少由几个碱基组成( ) A.3个 B.4个 C.5个 D.6个,解析:外星生物遗传物质是双链DNA,通过转录和翻译控制蛋白质的合成,其密码子存在于mRNA上;如果由mRNA中的2个碱基决定一个氨基酸,则至多形成22=4种氨基酸;如果n个碱基决定一个氨基酸,则至多可形成2n种氨基酸。,B,【题
15、组演练】 1.(2017重庆第十八中学期中)某个多肽的相对分子质量为2 778,氨基酸的平均相对分子质量为110,若考虑终止密码子,则控制该多肽合成的基因的长度至少是( ) A.186个碱基对B.78个碱基对 C.90个碱基对D.93个碱基对,解析:多肽是由氨基酸脱水缩合形成的,根据多肽的相对分子质量=氨基酸数目氨基酸的平均相对分子质量-失去水的数目(氨基酸数目-肽链条数)水的相对分子质量,可知2 778=氨基酸数目110-(氨基酸数目-1)18,故可推出氨基酸数目为30个;再根据基因指导蛋白质的合成,基因上碱基对氨基酸数目=31,可推出基因上碱基对数=303=90对,如考虑终止密码子,则基因
16、上还要加上3个碱基对,共93个碱基对。,D,2.(2017江苏启东期中)已知一段mRNA含有30个碱基,其中A和G有12个,转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是( ) A.12 B.24 C.18 D.30,D,解析:已知mRNA中含有30个碱基,是由DNA的一条链为模板转录形成的,则DNA含有60个碱基。在DNA分子中,碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则(AT、GC),而配对的碱基彼此相等,即A=T、C=G,因此在DNA分子中嘌呤和嘧啶各占一半,则DNA分子中C和T的个数应为DNA碱基总数的一半,即C+T=30(个)。,3.已知AUG、GUG为起始密码,UAA、UGA、UAG为终止密码。某信使RNA的碱基排列顺序如下:AUUCGAUGAC(40个碱基)CUCUAGAUCU,此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数最多为( ) A.20个B.17个 C.16个D.15个,C,解析:AUG为起始密码,起始密码之后还有2个碱基
