蘇教版-必修二-第四章 遺傳的分子基礎(chǔ)-第三節(jié) 基因控制蛋白質(zhì)的合成（省一等獎(jiǎng)）

《基因控制蛋白質(zhì)的合成》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1．基因的概念和功能

2．基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體的關(guān)系

3．DNA的基本功能

4．基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程（轉(zhuǎn)錄、翻譯）

5．遺傳信息的傳遞過(guò)程——中心法則

6．“密碼子”的概念二、知識(shí)點(diǎn)1．基因的概念定義：基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈線性排列。

與DNA的關(guān)系：每個(gè)DNA分子含有若干個(gè)基因。

與性狀的關(guān)系：是控制性狀的基本單位，特定的基因控制特定的性狀。

遺傳信息：基因中脫氧核苷酸的排列順序代表生物的遺傳信息。

DNA的功能

①通過(guò)復(fù)制，在生物的傳種接代中傳遞遺傳信息。②在后代的個(gè)體發(fā)育中，能使遺傳信息得以表達(dá)，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。RNA的結(jié)構(gòu)和種類

結(jié)構(gòu)：與DNA比較。

基因控制蛋白質(zhì)的合成

轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核中以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成信使RNA的過(guò)程。

翻譯：在細(xì)胞質(zhì)中，以信使RNA為模板，以轉(zhuǎn)運(yùn)RNA為運(yùn)載工具形成特定氨基酸連接順序的蛋白質(zhì)過(guò)程。

中心法則

內(nèi)容；遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再?gòu)腞NA傳遞給蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，以及遺傳信息從DNA傳遞給DNA的復(fù)制過(guò)程。圖解：三、教學(xué)過(guò)程1．弄清基因的概念DNA分子復(fù)制后，通過(guò)生殖過(guò)程傳給后代，后代獲得了與親代結(jié)構(gòu)相同的DNA。在個(gè)體發(fā)育中，就體現(xiàn)出與親代相似的性狀。因此，DNA可以控制生物性狀。每種生物的性狀很多，而受精卵細(xì)胞中DNA的數(shù)量是有限的，因此，每個(gè)DNA分子要控制多種性狀。這樣，一個(gè)DNA分子要?jiǎng)澐秩舾蓚€(gè)功能區(qū)段，不同區(qū)段要控制不同的性狀，每個(gè)區(qū)段稱為一個(gè)“基因”，從而得出：基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。正確區(qū)分遺傳信息和遺傳“密碼子”

基因中控制遺傳性狀的脫氧核苷酸順序稱為遺傳信息。遺傳“密碼子”是指信使RNA中決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基，它決定蛋白質(zhì)中的氨基酸排列的順序。遺傳信息與遺傳“密碼”的區(qū)別：一是存在的位置不同，遺傳信息是基因的脫氧核苷酸的排列順序，密碼子是信使RNA上核苷酸的排列順序；二是作用不同，遺傳信息決定著氨基酸的排列順序，僅是間接作用，而密碼子則是直接控制蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序。

掌握基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程①明確轉(zhuǎn)錄的部位、模板、堿基互補(bǔ)配對(duì)的特殊性，了解信使RNA上的堿基序列與DNA信息鏈的一致性，從而理解信使RNA在翻譯過(guò)程中起到的直接模板作用。②明確蛋白質(zhì)的合成是信使RNA，核糖體和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA三者協(xié)同作用的結(jié)果，了解轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)特征及其行使工具作用的特點(diǎn)。③明確遺傳密碼的存在部位，編碼方式，種類及數(shù)量，以及遺傳密碼與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

關(guān)于中心法則有關(guān)計(jì)算的問(wèn)題

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，有關(guān)氨基酸縮合的知識(shí)在第一章已講過(guò)。在本節(jié)知識(shí)中，蛋白質(zhì)的合成受基因控制。信使RNA上三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，因此蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目與信使RNA上的堿基數(shù)目存在1：3的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目與基因中的堿基數(shù)目存在著的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

例題分析例1．已知某tRNA一端的三堿順序是GAU，它所轉(zhuǎn)運(yùn)的是亮氨酸，那么決定此氨基酸的密碼子是由下列哪個(gè)堿基序列轉(zhuǎn)錄而來(lái)解析：從轉(zhuǎn)錄、翻譯逆行推理來(lái)解答。tRNA頭部的特定三堿基是GAU，那么根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，決定此氨基酸的mRNA上的密碼子是CUA。mRNA是由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)的，所以mRNA上CUA是由DNA的GAT轉(zhuǎn)錄而來(lái)的。

答案：A

例2．揭示基因化學(xué)本質(zhì)的表述是（）

基因是遺傳物質(zhì)的功能單位

B．基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

C．基因是蘊(yùn)含遺傳信息的核苷酯序列

D．基因在染色體上呈線性排列

解析：考查基因的概念，從遺傳學(xué)角度，基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位；從細(xì)胞學(xué)角度，基因在染色體上呈線性排列；從分子學(xué)角度，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，這也就揭示了基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA。

答案：B

例3．如圖表示DNA（基因）控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程，分析回答：

圖中標(biāo)出的堿基符號(hào)，包括了_____種核苷酸。

DNA雙鏈中，_______鏈為轉(zhuǎn)錄鏈；遺傳信息存在于_____鏈上，密碼子存在于_______鏈上。

如合成胰島素，共含有51個(gè)氨基酸，控制合成的基因上，至少含有_____個(gè)脫氧核苷酸。

解析：（1）DNA兩條鏈包括四種堿基，有四種核苷酸，RNA也包括了四種堿基，也有四種核苷酸，所以DNA和RNA共有八種核苷酸。（2）能夠與信使RNA堿基相互配對(duì)的轉(zhuǎn)錄鏈?zhǔn)洽?，其上脫氧核苷酸的排列順序代表遺傳信息，信使RNA上核糖核苷酸的排列順序代表密碼子（相鄰三個(gè)堿基）。（3）基因6個(gè)堿基→信使RNA3個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸。據(jù)此，合成51個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，需要基因上脫氧核苷酸為個(gè)。

答案：（1）8

（2）②②③

（3）306

例4．1978年美國(guó)科學(xué)家利用工程技術(shù)，將人類胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過(guò)大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)出了人類胰島素。請(qǐng)回答：上述人類胰島素的合成是在_____處進(jìn)行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA的模板是由______基因轉(zhuǎn)錄而成的。合成該胰島素含51個(gè)氨基酸，由2條多肽鏈組成，那么決定它合成的基因至少應(yīng)含有堿基_____個(gè)；若核苷酸的平均分子量為300，則與胰島素分子對(duì)應(yīng)的mRNA的分子量應(yīng)為_(kāi)_______；若氨基酸的平均分子量為90，該胰島素的分子量約為_(kāi)_____。

（3）不同種生物之間的基因移植成功，說(shuō)明了生物共用的是一套________。

四、練習(xí)題一、選擇題（把選項(xiàng)填在括號(hào)內(nèi)的橫線上）

1．一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的一端三個(gè)堿基是CGA，此轉(zhuǎn)運(yùn)RNA運(yùn)載的氨基酸是（

）

A．酪氨酸（UAC）

B．谷氨酸（GAC）

C．精氨酸（CGA）

D．丙氨酸（GCU）

2．在酶合成過(guò)程中，決定酶種類的是（

）

A．核苷酸

B．核酸

C．核糖

D．tRNA

3．一種動(dòng)物體內(nèi)的某種酶由150個(gè)氨基酸組成，在控制這個(gè)酶合成的基因中，核苷酸的最少個(gè)數(shù)是（）

A．300個(gè)

B．450個(gè)

C．600個(gè)

D．900個(gè)

與構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸相對(duì)應(yīng)的密碼子有（

）

A．4個(gè)

B．20個(gè)

C．61個(gè)

D．64個(gè)

5．具有專一性，但不在核糖體上合成的是（

）

A．酶

B．tRNA

C．抗體

D．ATP

6．DNA分子的解旋（

）

A．只發(fā)生在復(fù)制的過(guò)程中

B．只發(fā)生在轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中

C．發(fā)生在復(fù)制或轉(zhuǎn)錄的過(guò)程中

D．發(fā)生在中心法則的全部過(guò)程中

7．以下哪項(xiàng)對(duì)RNA來(lái)說(shuō)是正確的（

）

A．（G+C）=（A+U）B．（G+A）=（C+U）

C．（C+G）>（A+U）

D．上面的都不對(duì)

8．在研究基因控制蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中，最好選擇下列哪一項(xiàng)為實(shí)驗(yàn)材料（

）

A．成熟的紅細(xì)胞

B．成熟的白細(xì)胞

C．卵細(xì)胞

D．受精卵

9．某基因由9002個(gè)脫氧核苷酸組成，該基因控制合成的蛋白質(zhì)有兩條多肽鏈。組成此蛋白質(zhì)最多的氨基酸分子數(shù)目和最少的氨基數(shù)分別是（

）

A．1500個(gè)和2個(gè)

B．4500個(gè)和2個(gè)

C．1500個(gè)和1個(gè)

D．4500個(gè)和1個(gè)

10．信使RNA附著在（

）細(xì)胞器上

線粒體

B．液泡

C．葉綠體

D．核糖體

11．轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的功能是（

）

A．決定信使RNA的堿基排列順序

B．完全取代DNA

C．運(yùn)輸氨基酸，識(shí)別信使RNA的遺傳密碼

D．合成特定的氨基酸

12．遺傳信息和遺傳密碼子分別位于（

）

A．DNA和信使RNA上

B．DNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上

C．信使RNA和轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上

D．染色體和基因上

13．在遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程中，翻譯者是（

）

A．核糖體

B．轉(zhuǎn)運(yùn)RNA

C．氨基酸

D．信使RNA

14．下列各項(xiàng)哪一項(xiàng)是蛋白質(zhì)合成所不需的（

）

A．mRNA

B．核糖體

C．內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

D．tRNA

15．在細(xì)胞生物體內(nèi)，遺傳信息在生物大分子間的轉(zhuǎn)移通常不發(fā)生（

）

A．從DNA→DNA的復(fù)制過(guò)程

B．從DNA→RNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程

C．從RNA→蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程

D．RNA復(fù)制及RNA→DNA的逆轉(zhuǎn)錄

16．生物具有遺傳現(xiàn)象的根本原因是（

）

A．基因控制相應(yīng)的蛋白質(zhì)合成

B．DNA分子的復(fù)制和傳遞

C．生物能繁殖后代

D．環(huán)境條件使基因相應(yīng)對(duì)穩(wěn)定

二、簡(jiǎn)答題

17．組成DNA和RNA的堿基共有_____種，核苷酸共有____--種。

18．一個(gè)有遺傳效應(yīng)的DNA片段中含有252個(gè)脫氧核苷酸，由它控制合成的多肽鏈中最多有________個(gè)氨基酸。

19．若DNA分子中，作為模板鏈的部分堿基序列是：GCAGTACCGCGTCAT。請(qǐng)根據(jù)遺傳密碼子表回答：（1）通過(guò)復(fù)制所形成的DNA分子的子鏈堿基排列順序_________。

（2）通過(guò)轉(zhuǎn)錄所形成的RNA分子的堿基排列順序是______。

（3）通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯所形成的多肽鏈中，氨基酸順序是________。

（4）在翻譯過(guò)程中，轉(zhuǎn)運(yùn)精氨酸的RNA一端的三個(gè)三個(gè)堿基是____________。（精氨基酸：CGU、亮氨酸：CUA、組氨酸：Cau、甘氨酸：GGC、絲氨酸：AGU、丙氨酸：GCA、色氨酸：UGG、纈氨酸：GUA）

20．下圖為人體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的一個(gè)過(guò)程。據(jù)圖分析并回答問(wèn)題：

（1）圖中所合成多肽鏈的原料來(lái)自____和___。

（2）圖中所示屬于基因控制蛋白質(zhì)合成過(guò)程中的_______步驟，該步驟發(fā)生細(xì)胞的_______部分。

（3）圖中（Ⅰ）是_______。按從左到右次序?qū)懗觯á騙____）內(nèi)mRNA區(qū)段所對(duì)應(yīng)的DNA堿基的排列順序_____。

（4）該過(guò)程不可能發(fā)生在（

）

A．神經(jīng)細(xì)胞

B．肝細(xì)胞

C．成熟的紅細(xì)胞

D．脂肪細(xì)胞

21.1997年2月23日，英國(guó)愛(ài)丁堡羅斯林研究所的專家發(fā)布消息：楊?維爾穆特研究小組在7個(gè)月前成功地?zé)o性繁殖了（即克隆）一只名叫多莉的雌性小綿羊。若上圖表示多莉羊一個(gè)性原細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中細(xì)胞核內(nèi)DNA含量變化的曲線圖，據(jù)圖回答：在A→C時(shí)期，DNA含量發(fā)生變化的原因是_________。

同源染色體上等位基因的分離和非同源染色體上的非等位基因的自由組合發(fā)生在減數(shù)第______次分裂。若多莉羊的DNA控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程如左上圖所示：則轉(zhuǎn)錄鏈，存在“密碼子”的鏈，它們的序號(hào)依次是______。若合成含有51個(gè)氨基酸的胰島素，則控制該胰島素合成的基因上，至少含有______個(gè)脫氧核苷酸。

你所了解的證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)之一是___。________現(xiàn)代科學(xué)研究證明，遺傳物質(zhì)除DNA以外，還有RNA。因?yàn)榻^大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說(shuō)_______。

參考答案：選擇題

D

2．B

3．D

4．C

5．B

6．C

7．D

8．D

9．A

10．D

11．C

12．A

13．B

14．C

15．D

16．B

簡(jiǎn)答題

17．58

18．