1819　基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

1、第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)概覽1.辨析三種RNA的結(jié)構(gòu)和功能。2.概述遺傳信息轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程和特點(diǎn)。(重、難點(diǎn))3.說明密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關(guān)系。(重點(diǎn))自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知一、RNA的結(jié)構(gòu)與種類1RNA的結(jié)構(gòu)(1)基本單位及組成識(shí)圖填空磷酸；核糖；堿基：A、U、G、C；核糖核苷酸。(2)空間結(jié)構(gòu)：一般是單鏈，且比DNA短。2RNA與DNA的比較填表 比較項(xiàng)目DNARNA組成單位基本組成單位不同脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖不同脫氧核糖核糖堿基不同特有的是胸腺嘧啶(T)特有的是尿嘧啶(U)結(jié)構(gòu)不同規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈3.RNA的種類及其作用填圖(1)(2)(3)

2、二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄填圖1概念2過程三、遺傳信息的翻譯1密碼子與反密碼子密碼子反密碼子種類64種61種位置mRNAtRNA實(shí)質(zhì)決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基(終止密碼除外)與密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基2.翻譯(1)概念的理解(2)過程起始：mRNA與核糖體結(jié)合運(yùn)輸：tRNA攜帶氨基酸置于特定位置終止：當(dāng)核糖體讀取到mRNA上的終止密碼時(shí)，合成終止脫離：基礎(chǔ)自測(cè)1判斷對(duì)錯(cuò)(1)遺傳信息轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA。()(2)轉(zhuǎn)錄和翻譯都是以mRNA為模板合成生物大分子的過程。()(3)一個(gè)tRNA分子中只有一個(gè)反密碼子。()(4)mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。()(5)細(xì)胞核中發(fā)生的轉(zhuǎn)

3、錄過程有RNA聚合酶的參與。()(6)在蛋白質(zhì)合成過程中密碼子都決定氨基酸。()(7)細(xì)胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。()提示：(1)轉(zhuǎn)錄合成的RNA有三種類型：mRNA、tRNA、rRNA。(2)轉(zhuǎn)錄的模板是DNA分子的一條單鏈，不是mRNA。(3)(4)核糖體在mRNA上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。(5)(6)密碼子共有64種，有3種終止密碼子，不決定氨基酸，決定氨基酸的密碼子有61種。(7)2下列關(guān)于轉(zhuǎn)錄的敘述，不正確的是()A多數(shù)發(fā)生在細(xì)胞核中B以核糖核苷酸為原料CDNA的兩條鏈都可作模板D邊解旋邊轉(zhuǎn)錄CDNA的兩條鏈中只有其中一條鏈可作為模板。合 作 探 究攻 重 難遺傳

4、信息的轉(zhuǎn)錄背景材料1經(jīng)測(cè)定，甲、乙、丙、丁4種生物的核酸中堿基所占的比例如下表：AGCTU甲60406040乙30202030丙41234428丁3215162413思考交流11甲、乙含有哪種核酸？二者有什么區(qū)別？提示：甲、乙中含有堿基T，因此為DNA；在甲中A與T不相等，G與C不相等，因此甲只能為單鏈DNA。在乙中A與T相等，G與C相等，最可能是雙鏈DNA。答案：甲、乙中核酸是DNA，甲只能為單鏈DNA，乙最可能是雙鏈DNA。2丙中含有的核酸是哪種？依據(jù)是什么？提示：RNA；丙的核酸中含有堿基U，不含堿基T。3生物丁的核酸中含有幾種核苷酸？提示：生物丁的核酸既有DNA又有RNA，因此含有8種

5、核苷酸。答案：8種。4RNA為什么適合做DNA的信使？提示：(1)RNA一般為單鏈，比DNA短，可以通過核孔從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。(2)RNA是另一種核酸，也是由四種核苷酸組成的，也可以儲(chǔ)存大量的遺傳信息。(3)RNA與DNA之間也遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。背景材料2如圖表示某真核生物細(xì)胞內(nèi)DNA的轉(zhuǎn)錄過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：思考交流21在圖中方框內(nèi)用“”或“”標(biāo)出轉(zhuǎn)錄的方向。提示：2a為啟動(dòng)上述過程必需的有機(jī)物，其名稱是什么？提示：RNA聚合酶。3b和c的名稱分別是什么？提示：b是胞嘧啶脫氧核苷酸，c是胞嘧啶核糖核苷酸。4在根尖細(xì)胞中，上述過程發(fā)生的場(chǎng)所在哪里？提示：細(xì)胞核；線粒體。5若d中

6、A占35%，U占19%，則d對(duì)應(yīng)的DNA分子片段中T和C分別占多少？提示：d是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄來的，若d中A35%，U19%，AU54%，則對(duì)應(yīng)的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。答案：27%、23%。歸納總結(jié) 1DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較模板原料能量酶產(chǎn)物DNA復(fù)制DNA的兩條鏈脫氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶DNA轉(zhuǎn)錄DNA的一條鏈核糖核苷酸ATPRNA聚合酶RNA2.轉(zhuǎn)錄有關(guān)問題分析(1)堿基互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系：GC、CG、TA、AU。(2)mRNA與DNA模板鏈堿基互補(bǔ)，但與非模板鏈堿基序列基本相同，只是用U代替T。(3)轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，單鏈

7、轉(zhuǎn)錄?；顚W(xué)活用1已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA和單鏈RNA四種類型?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)了一種新病毒，要確定其核酸屬于上述哪一種類型，應(yīng)該()A分析堿基類型，確定堿基比率B分析堿基類型，分析核糖類型C分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，分析堿基類型D分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成，分析核糖類型A確定DNA或RNA，可分析堿基和五碳糖(有U或核糖者為RNA；有T或脫氧核糖者為DNA)；確定單鏈或雙鏈可分析其中各種堿基所占的比率：若A與T或U相等，C與G相等，則為雙鏈(當(dāng)然也有可能是單鏈)；若不相等則為單鏈。如果分析氨基酸組成，則不能區(qū)分核酸類型。2對(duì)于下列圖解，正確的說法有()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：77782095】表示

8、DNA復(fù)制過程 表示DNA轉(zhuǎn)錄過程共有5種堿基共有8種核苷酸共有5種核苷酸A均代表同一種核苷酸ABCDC由題干信息可知，圖示DNA轉(zhuǎn)錄過程。因?yàn)镈NA與RNA的基本單位不同，故相同堿基代表不同核苷酸，所以圖示核苷酸種類為8，堿基種類數(shù)為5。遺傳信息的翻譯背景材料1下圖是基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：思考交流1轉(zhuǎn)錄出的模板是什么？該模板的相應(yīng)區(qū)段的堿基序列是什么？提示：DNA的一條鏈TACCGAAGAAAG2從細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)中，需要穿過幾層生物膜？提示：mRNA從核孔到細(xì)胞質(zhì)中，穿過0層生物膜。3運(yùn)輸氨基酸的工具是圖中的哪種結(jié)構(gòu)？為什么說它是真正起“翻譯”作用的結(jié)構(gòu)？提示：運(yùn)輸氨基酸的

9、工具是tRNA；它一端有反密碼子，能和mRNA上的密碼子相識(shí)別，一端能攜帶氨基酸，是真正起“翻譯”作用的結(jié)構(gòu)。4研究表明，少量的mRNA分子就能迅速合成大量的蛋白質(zhì)，結(jié)合下圖推測(cè)其機(jī)理是怎樣的？提示：1個(gè)mRNA可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成。背景材料2思考交流21轉(zhuǎn)錄時(shí)，組成基因的兩條鏈中只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。據(jù)圖推測(cè)基因中的堿基數(shù)和對(duì)應(yīng)的mRNA中的堿基數(shù)有什么關(guān)系？提示：基因?yàn)殡p鏈結(jié)構(gòu)而RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。2翻譯過程中，以mRNA為模板合成的多肽鏈中的氨基酸數(shù)、需要的tRNA數(shù)和mRNA中的堿基數(shù)有什

10、么關(guān)系？提示：mRNA中每3個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，每個(gè)氨基酸需要一個(gè)tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目等于需要的tRNA數(shù)，都是mRNA堿基數(shù)目的1/3。3綜上可知，基因中堿基數(shù)目mRNA堿基數(shù)目tRNA數(shù)目蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目是怎樣的？提示：如圖所示4一種動(dòng)物體內(nèi)的某種酶是由2條多肽鏈構(gòu)成的，含有150個(gè)肽鍵，則控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數(shù)至少是多少個(gè)？提示：首先根據(jù)脫水縮合的概念及肽鏈條數(shù)計(jì)算出酶具有的氨基酸數(shù)為1502152(個(gè))，再根據(jù)其中的關(guān)系求出控制這種酶合成的基因中核苷酸的分子數(shù)至少是1526912(個(gè))。答案：912個(gè)。歸納總結(jié) 1DNA轉(zhuǎn)錄和翻

11、譯的比較轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過程場(chǎng)所主要在細(xì)胞核核糖體模板DNA的一條鏈mRNA原料4種核糖核苷酸20種氨基酸條件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA產(chǎn)物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽鏈特點(diǎn)邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個(gè)mRNA上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈堿基配對(duì)AU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遺傳信息傳遞DNARNAmRNA蛋白質(zhì)意義表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀2.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較項(xiàng)目遺傳信息密碼子反密碼子概念DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基tRNA上與密碼子互補(bǔ)的3個(gè)堿基作用控制生物的性狀直接

12、決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類多樣性64種61種圖解3.翻譯過程中多聚核糖體模式圖解讀信息解讀(1)圖甲表示真核細(xì)胞中的翻譯過程，圖中是mRNA，是核糖體，表示正在合成的4條肽鏈，翻譯的方向是自右向左。(2)圖乙表示原核細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，圖中是DNA模板鏈，表示正在合成的4個(gè)mRNA，在核糖體上同時(shí)進(jìn)行翻譯過程。4密碼子、反密碼子、氨基酸數(shù)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系由上圖得出如下結(jié)論：(1)由知：除終止密碼子外，一種密碼子對(duì)應(yīng)一種反密碼子。(2)由知：一種氨基酸對(duì)應(yīng)一種或多種密碼子(或反密碼子)。(3)由知：一種密碼子(除終止密碼子)或一種反密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸。5基因表達(dá)過程中

13、的相關(guān)數(shù)量計(jì)算(1)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系。圖示：規(guī)律：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目1/3 mRNA中堿基數(shù)目1/6 DNA(或基因)中堿基數(shù)目。計(jì)算公式：蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)肽鍵數(shù)氨基酸數(shù)1/3 mRNA中堿基數(shù)1/6基因中堿基數(shù)。(2)計(jì)算中“最多”和“最少”的分析。翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，則mRNA上的堿基數(shù)目是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些?；蚧駾NA上的堿基數(shù)目比對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。在回答問題時(shí)應(yīng)加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n個(gè)堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中最少有2n個(gè)堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有n

14、/3個(gè)氨基酸。易錯(cuò)提醒：有關(guān)基因表達(dá)計(jì)算的三點(diǎn)提醒(1)看清楚是DNA上的堿基“對(duì)”數(shù)，還是“個(gè)”數(shù)。(2)看清楚是mRNA上“密碼子”的個(gè)數(shù)，還是“堿基”個(gè)數(shù)。(3)看清楚是合成蛋白質(zhì)所需“氨基酸”的個(gè)數(shù)，還是“種類數(shù)”。下圖為蛋白質(zhì)的合成過程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題：(1)圖中發(fā)生在細(xì)胞核中的過程是_。(2)圖中基因表達(dá)的最后階段是在_上完成的，這一過程中還需要mRNA、氨基酸、_、_和_。(3)圖中稱為_，在蛋白質(zhì)合成過程中將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質(zhì)是_。(4)圖示mRNA上可以同時(shí)有多個(gè)核糖體合成肽鏈，這個(gè)mRNA同時(shí)合成的肽鏈的結(jié)構(gòu)_(填“相同”或“不

15、相同”)，原因是_?！炯记牲c(diǎn)撥】(1)抓準(zhǔn)題眼：圖示為蛋白質(zhì)的合成過程，細(xì)胞具有核膜，為_細(xì)胞。(2)掃清障礙：通過模板和產(chǎn)物判斷轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，以DNA為模板合成_為轉(zhuǎn)錄，以mRNA為模板合成_為翻譯。【技巧點(diǎn)撥】提示：(1)真核(2)mRNA蛋白質(zhì)解析(1)圖中細(xì)胞核中DNA分子正在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。(2)基因表達(dá)的最后階段是在核糖體上完成的，這一過程稱為翻譯，翻譯需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)為mRNA上3個(gè)相鄰的堿基，屬于密碼子。由于tRNA一端存在反密碼子，另一端攜帶相應(yīng)的氨基酸，所以tRNA是將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質(zhì)。(4)同一個(gè)mRNA

16、上連接的多個(gè)核糖體合成的肽鏈結(jié)構(gòu)是相同的，因?yàn)榉g的模板相同。答案(1)轉(zhuǎn)錄(2)核糖體酶tRNAATP(3)密碼子tRNA(4)相同翻譯的模板都是同一個(gè)mRNA【深化探究】(1)據(jù)圖分析，轉(zhuǎn)錄類似于DNA復(fù)制的過程，即邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，兩過程中關(guān)鍵的不同點(diǎn)是什么？(2)圖示中核糖體在mRNA上是向左還是向右移動(dòng)？為什么？【深化探究】(1)提示：轉(zhuǎn)錄時(shí)，以DNA的一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料；而DNA復(fù)制時(shí)，則以DNA的兩條鏈為模板，以脫氧核苷酸為原料。(2)提示：核糖體在mRNA上向右移動(dòng)。新的氨基酸在右側(cè)加入進(jìn)行脫水縮合?；顚W(xué)活用1為在酵母中高效表達(dá)絲狀真菌編碼的植酸酶，通過基因改造，將原

17、來的精氨酸密碼子CGG改變?yōu)榻湍钙珢鄣拿艽a子AGA，下列哪項(xiàng)不是由此發(fā)生的變化()A植酸酶氨基酸序列改變B植酸酶mRNA序列改變C編碼植酸酶的DNA熱穩(wěn)定性降低D配對(duì)的反密碼子為UCUA改變后的密碼子仍然對(duì)應(yīng)精氨酸，氨基酸的種類和序列沒有改變，A項(xiàng)錯(cuò)誤。由于密碼子改變，植酸酶mRNA序列改變，B項(xiàng)正確。基因改造后，導(dǎo)致基因中C(G)比例下降，DNA熱穩(wěn)定性降低，C項(xiàng)正確。反密碼子與密碼子互補(bǔ)配對(duì)，為UCU，D項(xiàng)正確。2下列關(guān)于如圖所示生理過程的描述中，最合理的是()A該生理過程可能發(fā)生于硝化細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)B可表示噬菌體的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程C圖中現(xiàn)象也可能出現(xiàn)在人體細(xì)胞核基因的表達(dá)過程中D圖中兩核糖體合

18、成的肽鏈不同A由圖示可以看出，轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行。人體細(xì)胞核基因轉(zhuǎn)錄出mRNA后，mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合后指導(dǎo)肽鏈的合成，該過程與圖示不符。噬菌體是非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，不能獨(dú)立進(jìn)行代謝過程。圖中兩核糖體以同一mRNA為模板，合成的肽鏈相同。當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1下列對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的描述正確的是()A每種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸B轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的三個(gè)相鄰堿基決定氨基酸的一個(gè)密碼子C轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的合成在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)D轉(zhuǎn)運(yùn)RNA能與DNA相應(yīng)的密碼子互補(bǔ)A每種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA一端的三個(gè)堿基叫反密碼子，它與信使RNA上的三個(gè)堿基密碼子進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA是在細(xì)胞核內(nèi)通過轉(zhuǎn)錄合成的，而

19、不是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成的。2如圖表示人體細(xì)胞內(nèi)某物質(zhì)的合成過程，下列相關(guān)敘述正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：77782096】A圖示過程為轉(zhuǎn)錄過程，方框A表示的結(jié)構(gòu)為核糖體B圖示過程需要用到解旋酶C合成圖中時(shí)，所利用的模板是D圖示過程所利用的原料是核糖核苷酸D分析圖示可知，圖示為轉(zhuǎn)錄過程，其中分別為mRNA、DNA非模板鏈和DNA模板鏈，方框A表示RNA聚合酶，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)錄過程不需要用到解旋酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)錄過程以核糖核苷酸為原料，D項(xiàng)正確。3如圖代表真核細(xì)胞中發(fā)生的某一過程，下列敘述正確的是()A該過程表示翻譯，模板是核糖體B該圖所示過程也可以發(fā)生在原核細(xì)胞中C啟動(dòng)和終止此過程的是起始密碼子和終止

20、密碼子，都不對(duì)應(yīng)氨基酸D圖中沒有酶，因?yàn)樵撨^程不需要酶的參與B該過程表示翻譯，模板是mRNA，場(chǎng)所是核糖體，原料是游離的氨基酸，同時(shí)需要酶、tRNA和ATP的參與。啟動(dòng)和終止此過程的分別是起始密碼子和終止密碼子，起始密碼子對(duì)應(yīng)氨基酸，終止密碼子不對(duì)應(yīng)氨基酸。原核生物中也含核糖體，也可進(jìn)行翻譯過程。4如圖為多聚核糖體合成肽鏈的過程，有關(guān)該過程的說法正確的是()A圖示表示多個(gè)核糖體合成一條多肽鏈的過程BmRNA沿著三個(gè)核糖體從右向左移動(dòng)C三條肽鏈在氨基酸排列順序上各不相同D由圖示可推測(cè)少量mRNA可以合成大量的蛋白質(zhì)D圖示表示的是三個(gè)核糖體合成三條多肽鏈的過程；翻譯過程中是核糖體沿著mRNA進(jìn)行移動(dòng)的，根據(jù)肽鏈的長(zhǎng)短，可判斷出核糖體沿mRNA的移動(dòng)方向是從右向左；合成的三條肽鏈?zhǔn)且酝粭lmRNA為模板的，因此氨基酸的排列順序相同；一條mRNA可以和多個(gè)核糖體結(jié)合，可在短時(shí)間內(nèi)合成大量的蛋白質(zhì)。5如圖表示某真核生物基因表達(dá)的部分過程，請(qǐng)回答下列問題：(1)圖中表示遺傳信息的_過程，發(fā)生的