高中生物 第4章 基因的表達(dá) 第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件 新人教版必修2(1).pptVIP

第4章基因的表達(dá)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 教師參考 新課導(dǎo)入一 什么是基因的表達(dá) 提示 基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀 稱(chēng)為基因的表達(dá) 思考 基因 dna 主要存在于細(xì)胞核中 而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行的 細(xì)胞核中的基因如何控制細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成呢 導(dǎo)入課題 新課導(dǎo)入二 熒光小豬是由于體內(nèi)導(dǎo)入了從熒光水母體內(nèi)提取的熒光基因 從而能在夜晚呈現(xiàn)出特殊的體色 這是生物學(xué)家的杰作 那么 什么是基因呢 提示 基因是有遺傳效應(yīng)的dna片段 我們知道蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者和承擔(dān)者 因此性狀的形成離不開(kāi)蛋白質(zhì) 特別是酶 的作用 那么基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的呢 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解并記憶遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯 2 掌握基因表達(dá)過(guò)程中有關(guān)數(shù)量變化 自主學(xué)習(xí) 課堂探究 自主學(xué)習(xí)讀教材 學(xué)基礎(chǔ) 一 rna與dna的比較及其種類(lèi) 作用閱讀教材p62 p63 完成以下問(wèn)題 1 rna和dna的比較 脫氧核苷酸 核糖核苷酸 脫氧核糖 核糖 胸腺嘧啶 t 尿嘧啶 u 規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 單鏈 2 種類(lèi)及作用 1 信使rna mrna 翻譯過(guò)程中起模板作用 2 轉(zhuǎn)運(yùn)rna trna 識(shí)別密碼子 運(yùn)載氨基酸 3 核糖體rna rrna 參與構(gòu)成核糖體 選擇 下列關(guān)于dna和rna的說(shuō)法 正確的是 a dna中有氫鍵 rna中無(wú)氫鍵b dna rna中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)c dna中的五碳糖是脫氧核糖 rna中的五碳糖是核糖d dna只存在于細(xì)胞核中 rna只存在于細(xì)胞質(zhì)中 c 二 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄閱讀教材p63 完成以下問(wèn)題 1 概念 在細(xì)胞核中 以dna的一條鏈為模板 合成的過(guò)程 2 過(guò)程 rna 堿基 堿基互補(bǔ)配對(duì) 一條鏈 核糖核苷酸 mrna dna 雙螺旋 選擇 下列有關(guān)轉(zhuǎn)錄的敘述 錯(cuò)誤的是 a 以dna的一條鏈為模板b 只能在細(xì)胞核中進(jìn)行c 原料是4種游離的核糖核苷酸d 該過(guò)程需要酶和能量 b 三 遺傳信息的翻譯閱讀教材p64 p67 完成以下問(wèn)題 1 概念 游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸 就以為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程 2 條件 氨基酸 一定氨基酸順序 mrna 核糖體 3 過(guò)程 核糖體 trna mrna 終止密碼子 核糖體與mrna的復(fù)合物 判斷 1 轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中堿基配對(duì)方式完全相同 2 一種氨基酸一定由多種trna轉(zhuǎn)運(yùn) 3 密碼子與氨基酸種類(lèi)一一對(duì)應(yīng) 4 核糖體沿著mrna移動(dòng)讀取密碼子 探究一 課堂探究解疑難 提能力 遺傳信息的表達(dá) 教師參考 問(wèn)題引領(lǐng) 1 遺傳信息 密碼子 反密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的 2 遺傳信息表達(dá)與傳遞過(guò)程有哪些不同 1 dna上遺傳信息 密碼子 反密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系 1 密碼子 mrna上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基 2 反密碼子 與mrna分子中的密碼子互補(bǔ)配對(duì)的trna上的3個(gè)堿基 種類(lèi) 61種 2 轉(zhuǎn)錄 翻譯與dna復(fù)制的比較 典例1 如圖表示基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程 請(qǐng)分析并回答 1 甲過(guò)程需以 為原料 在 的催化下完成 rna病毒導(dǎo)致的疾病比dna病毒導(dǎo)致的疾病更難治療和預(yù)防 原因是rna病毒更容易 解析 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成過(guò)程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯 轉(zhuǎn)錄是以dna的一條鏈為模板合成mrna的過(guò)程 該過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞核中 翻譯是指以mrna為模板合成蛋白質(zhì)的過(guò)程 該過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上 圖中甲表示轉(zhuǎn)錄 乙表示翻譯 是rna聚合酶 是核糖核苷酸 是trna 是氨基酸 是mrna 1 圖中甲過(guò)程表示轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄是以dna的一條鏈為模板 需以核糖核苷酸為原料 在rna聚合酶的催化下完成 rna是單鏈 易發(fā)生變異 所以rna病毒導(dǎo)致的疾病比dna病毒導(dǎo)致的疾病更難治療和預(yù)防 答案 1 核糖核苷酸rna聚合酶變異 2 若dna的一條模板鏈上堿基序列g(shù)cc能指導(dǎo)一個(gè)氨基酸 則對(duì)應(yīng)的trna上氨基酸是 脯氨酸的密碼子為ccg 精氨酸的密碼子為cgg 丙氨酸的密碼子為gcc 甘氨酸的密碼子為ggc 3 該細(xì)胞內(nèi)有密碼子種 rrna的形成與有關(guān) mrna與核糖體的結(jié)合部位有個(gè)密碼子 上圖中含有氫鍵的化合物有 解析 2 若dna的一條模板鏈上堿基序列g(shù)cc能指導(dǎo)一個(gè)氨基酸 根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 其密碼子為cgg 對(duì)應(yīng)的trna上氨基酸是精氨酸 3 mrna上能決定氨基酸的相鄰的三個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子 所以該細(xì)胞內(nèi)有密碼子64種 核仁與rrna的形成有關(guān) mrna與核糖體的結(jié)合部位只有2個(gè)密碼子 上圖中含有氫鍵的化合物有trna和dna 答案 2 精氨酸 3 64核仁2trna和dna 方法透析dna與rna的快速判定 備選例題 如圖表示真核細(xì)胞內(nèi)合成某種分泌蛋白過(guò)程中由dna到蛋白質(zhì)的信息流動(dòng)過(guò)程 表示相關(guān)過(guò)程 請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題 1 過(guò)程的產(chǎn)物是dna 則 過(guò)程發(fā)生在期 催化過(guò)程 的酶是 解析 1 據(jù)圖分析可知 過(guò)程指dna的復(fù)制 在真核細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期 過(guò)程指轉(zhuǎn)錄過(guò)程 催化dna轉(zhuǎn)錄為rna的酶為rna聚合酶 答案 1 有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間rna聚合酶 解析 2 決定氨基酸的密碼子在mrna上 據(jù)trna上的反密碼子uac可推知密碼子為aug aug決定的氨基酸是甲硫氨酸 3 據(jù)圖可知 越接近b端的核糖體上翻譯出的肽鏈越長(zhǎng) 說(shuō)明越接近b端的核糖體在mrna上移動(dòng)的距離越長(zhǎng) 由此推出核糖體在mrna上的移動(dòng)方向?yàn)閍 b 過(guò)程是對(duì)蛋白質(zhì)加工和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程 相應(yīng)的場(chǎng)所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 2 已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是aug uac 某trna一端的三個(gè)堿基是uac 該trna所攜帶的氨基酸是 3 a b為mrna的兩端 核糖體在mrna上的移動(dòng)方向是 過(guò)程進(jìn)行的場(chǎng)所有 答案 2 甲硫氨酸 3 由a b內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 解析 4 當(dāng)一個(gè)mrna上連接多個(gè)核糖體以后 可以同時(shí)合成多條相同的肽鏈 提高蛋白質(zhì)的合成速率 在原核細(xì)胞中分離的多聚核糖體常與dna結(jié)合在一起 說(shuō)明在原核細(xì)胞中邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯 轉(zhuǎn)錄和翻譯可同時(shí)同地點(diǎn)進(jìn)行 4 一個(gè)mrna上連接多個(gè)核糖體叫做多聚核糖體 多聚核糖體形成的意義是 從原核細(xì)胞中分離的多聚核糖體常與dna結(jié)合在一起 這說(shuō)明 4 短時(shí)間內(nèi)能合成較多的蛋白質(zhì)原核細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)同地點(diǎn)進(jìn)行的 答案 題組演練 1 有關(guān)真核細(xì)胞dna復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程的敘述 錯(cuò)誤的是 a dna復(fù)制過(guò)程中需dna聚合酶的參與b 轉(zhuǎn)錄生成的rna往往在細(xì)胞核中需進(jìn)一步加工成熟c 轉(zhuǎn)錄時(shí)rna聚合酶沿著整條dna長(zhǎng)鏈進(jìn)行d 兩種過(guò)程都涉及磷酸二酯鍵的生成 解析 dna復(fù)制合成dna分子 該過(guò)程需要解旋酶和dna聚合酶 轉(zhuǎn)錄合成rna分子 該過(guò)程需要rna聚合酶 真核生物的基因有內(nèi)含子和外顯子 內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄形成的mrna部分不能翻譯 需要在細(xì)胞核中剪接和拼接完成rna的加工 基因是有遺傳效應(yīng)的dna分子片段 轉(zhuǎn)錄是某一基因表達(dá) 所以轉(zhuǎn)錄不是沿著整條dna長(zhǎng)鏈進(jìn)行的 dna或rna的形成過(guò)程中 都能生成磷酸二酯鍵 c 2 dna分子模板鏈上的堿基序列攜帶的遺傳信息決定的氨基酸如下表所示 則trna acg 所攜帶的氨基酸是 a 精氨酸b 丙氨酸c 半胱氨酸d 蘇氨酸 解析 mrna與dna模板鏈堿基互補(bǔ)配對(duì) trna又與mrna堿基互補(bǔ)配對(duì) trna上的堿基序列與dna模板鏈上的堿基序列幾乎一樣 只是把t換成了u c 3 圖 分別表示人體細(xì)胞中3種生物大分子的合成過(guò)程 下列說(shuō)法正確的是 a 圖 中復(fù)制起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中可起始多次b 圖 過(guò)程的產(chǎn)物可直接作為 過(guò)程的模板c 圖 過(guò)程中堿基配對(duì)方式與圖 過(guò)程中有所不同d 在造血干細(xì)胞和效應(yīng)b細(xì)胞中都能發(fā)生圖 過(guò)程 解析 在一個(gè)細(xì)胞周期中dna只能復(fù)制一次 所以圖 中復(fù)制起點(diǎn)在一個(gè)細(xì)胞周期中只能起始1次 圖 過(guò)程的產(chǎn)物是rna 經(jīng)過(guò)剪切和修飾后可以作為 翻譯的模板 圖 為轉(zhuǎn)錄過(guò)程 圖 為翻譯過(guò)程 兩個(gè)過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)方式不完全相同 效應(yīng)b細(xì)胞已經(jīng)高度分化 不能進(jìn)行 dna復(fù)制過(guò)程 c 探究二 教師參考 問(wèn)題引領(lǐng) 1 基因轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中基因的堿基對(duì)數(shù)與mrna堿基數(shù)及氨基酸個(gè)數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是什么 基因表達(dá)過(guò)程中有關(guān)數(shù)量變化 2 計(jì)算時(shí)的 至少 或 至多 的含義是什么 1 轉(zhuǎn)錄 翻譯過(guò)程中dna 基因 堿基數(shù) mrna堿基數(shù) 多肽鏈氨基酸數(shù) 6 3 1 圖解如下 2 以上關(guān)系應(yīng)理解為 每合成1個(gè)氨基酸至少需要mrna中3個(gè)堿基 基因中6個(gè)堿基 其原因如下 1 dna中有的片段無(wú)遺傳效應(yīng) 不能轉(zhuǎn)錄出mrna 2 在基因片段中 有的片段起調(diào)控作用 不轉(zhuǎn)錄 3 轉(zhuǎn)錄出的mrna中有終止密碼子 終止密碼子不對(duì)應(yīng)氨基酸 所以基因或dna上堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目的6倍多 典例2 2017 寧夏銀川月考 由n個(gè)堿基組成的基因 控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質(zhì) 氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為a 則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量最大為 解析 由n個(gè)堿基組成的基因 控制合成的蛋白質(zhì)最多含氨基酸數(shù)目為n 6 所以含一條肽鏈的蛋白質(zhì)脫去的水分子數(shù) 氨基酸數(shù) 肽鏈數(shù) n 6 1 則該蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量 氨基酸相對(duì)分子質(zhì)量 氨基酸個(gè)數(shù) 水分子的個(gè)數(shù) 18 n 6 a 18 n 6 1 答案 d 備選例題 2017 廣東汕頭月考 假設(shè)未來(lái)發(fā)現(xiàn)某種外星生物 其遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)模式與作用原理和地球上的生物相似 若這種生物的氨基酸只有14種 其dna和rna的堿基組成分別只有a t及a u 則該生物的一個(gè)密碼子最少由幾個(gè)堿基組成 a 3個(gè)b 4個(gè)c 5個(gè)d 6個(gè) 解析 外星生物遺傳物質(zhì)是雙鏈dna 通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)的合成 其密碼子存在于mrna上 如果由mrna中的2個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸 則至多形成22 4種氨基酸 如果n個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸 則至多可形成2n種氨基酸 b 題組演練 1 2017 重慶第十八中學(xué)期中 某個(gè)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778 氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110 若考慮終止密碼子 則控制該多肽合成的基因的長(zhǎng)度至少是 a 186個(gè)堿基對(duì)b 78個(gè)堿基對(duì)c 90個(gè)堿基對(duì)d 93個(gè)堿基對(duì) 解析 多肽是由氨基酸脫水縮合形成的 根據(jù)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量 氨基酸數(shù)目 氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量 失去水的數(shù)目 氨基酸數(shù)目 肽鏈條數(shù) 水的相對(duì)分子質(zhì)量 可知2778 氨基酸數(shù)目 110 氨基酸數(shù)目 1 18 故可推出氨基酸數(shù)目為30個(gè) 再根據(jù)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 基因上堿基對(duì) 氨基酸數(shù)目 3 1 可推出基因上堿基對(duì)數(shù) 30 3 90對(duì) 如考慮終止密碼子 則基因上還要加上3個(gè)堿基對(duì) 共93個(gè)堿基對(duì) d 2 2017 江蘇啟東期中 已知一段mrna含有30個(gè)堿基 其中a和g有12個(gè) 轉(zhuǎn)錄該段mrna的dna分子中應(yīng)有c和t的個(gè)數(shù)是 a 12b 24c 18d 30 d 解析 已知mrna中含有30個(gè)堿基 是由dna的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的 則dna含有60個(gè)堿基 在dna分子中 堿基之間的配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 a t g c 而配對(duì)的堿基彼此相等 即a t c g 因此在dna分子中嘌呤和嘧啶各占一半 則dna分子中c和t的個(gè)數(shù)應(yīng)為dna堿基總數(shù)的一半 即c t 30 個(gè) 3 已知aug gug為起始密碼 uaa uga uag為終止密碼 某信使rna的堿基排列順序如下 a u u c g a u g a c 40個(gè)堿基 c u c u a g a u c u 此信使rna控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個(gè)數(shù)最多為 a 20個(gè)b 17個(gè)c 16個(gè)d 15個(gè) c 解析 aug為起始密碼 起始密碼之后還有2個(gè)堿基 uag為終止密碼 終止密碼前還有3個(gè)堿基 加上中間省略的40個(gè)堿基 一共有45個(gè)堿基 編碼15個(gè)氨基酸 加上起始密碼子編碼的氨基酸 一共16個(gè)氨基酸 圖說(shuō)教材 dna復(fù)制 轉(zhuǎn)錄和翻譯的關(guān)系 1 在真核生物中 dna復(fù)制主要發(fā)生在細(xì)胞核中 在解旋酶 dna聚合酶等酶的作用下 以dna的兩條鏈為模板 利用4種脫氧核苷酸為原料合成子鏈 子鏈與模板鏈形成子代dna 2 在真核生物中 轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中 在rna聚合酶的作用下 以dna的一條鏈為模板 利用4種核糖核苷酸為原料合成mrna 3 在真核生物中 翻譯主要發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中 轉(zhuǎn)錄形成的mrna通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中 與核糖體結(jié)合 以mrna為模板 利用多種氨基酸為原料合成多肽鏈 蛋白質(zhì) 4 在原核生物中 dna復(fù)制 轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在擬核中 轉(zhuǎn)錄形成的mrna無(wú)需通過(guò)核孔而直接進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中 其他相關(guān)內(nèi)容均與真核細(xì)胞相同 跟蹤訓(xùn)練 2017 江蘇南通月考 下圖表示細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的傳遞過(guò)程 下列有關(guān)敘述正確的是 a 圖示過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞有絲分裂的間期b 酶a b均可催化磷酸二酯鍵的形成c 過(guò)程 所需的模板相同但原料不同d 過(guò)程 中堿基互補(bǔ)配對(duì)方式相同 b 解析 過(guò)程 分別表示dna的復(fù)制 轉(zhuǎn)錄和翻譯 發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期 酶a為dna聚合酶 酶b為rna聚合酶 二者均可催化磷酸二酯鍵的形成 過(guò)程 所需的模板為親代dna的兩條鏈 原料為脫氧核苷酸 過(guò)程 所需的模板為dna的一條鏈 原料為核糖核苷酸 過(guò)程 dna模板鏈上的堿基與mrna的相應(yīng)堿基互補(bǔ)配對(duì) 即堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式為a u g