新教材高中生物人教版必修2學(xué)案4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案設(shè)計(jì)(一)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2.理解“密碼子”與“反密碼子”的概念。3.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。自主預(yù)習(xí)1.DNA和RNA結(jié)構(gòu)的比較(參考教材圖4-1和圖4-2)種類DNA(脫氧核糖核酸)RNA(核糖核酸)組成成分堿基磷酸相同五碳糖組成單位結(jié)構(gòu)分布【歸納】(1)為什么RNA適于作DNA的信使呢?(2)基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀,我們將這一過程稱為,該過程包括、兩個(gè)階段。

(3)三種RNA的功能:mRNA的功能是;tRNA的功能是;

rRNA的功能是。

2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念:轉(zhuǎn)錄是主要在內(nèi)進(jìn)行的,是以為模板,合成的過程。

(2)過程:(分4步,參考教材圖4-4)①解旋:DNA雙鏈解開,堿基暴露出來。②子鏈延伸:游離的與DNA模板鏈上的堿基,在的作用下開始mRNA的合成。

③合成的mRNA從上釋放,而后DNA雙螺旋恢復(fù)。

(3)總結(jié)轉(zhuǎn)錄過程的相關(guān)知識轉(zhuǎn)錄過程3.遺傳信息的翻譯(1)概念:以為模板合成的過程。

(2)密碼子:mRNA上決定1個(gè)氨基酸的個(gè)相鄰的堿基叫做密碼子,共有種密碼子。其中起始密碼子有種,分別是、;終止密碼子有種,分別是、、。

(3)反密碼子:每個(gè)上的個(gè)堿基可以與上的密碼子互補(bǔ)配對,稱為反密碼子。一種tRNA只能攜帶種氨基酸。

(4)翻譯過程:第1步:mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),與結(jié)合。tRNA的與mRNA的相互識別,tRNA攜帶特定的氨基酸進(jìn)入相應(yīng)的位點(diǎn)1和2。

第2步:氨基酸之間形成而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。

第3步:核糖體沿移動,肽鏈延伸;遇到密碼子,合成終止,肽鏈從上脫離。

(5)總結(jié)翻譯過程的相關(guān)知識翻譯過程特點(diǎn):一個(gè)mRNA分子可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)合成多條肽鏈。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。4.中心法則(1)克里克最初預(yù)見的遺傳信息的傳遞包括

。

(2)對中心法則的補(bǔ)充:RNA病毒的信息傳遞還包括。

(3)試畫出完整的中心法則圖解。課堂探究[課堂探究1]已知某一DNA片段中堿基對的排列順序如下:DNA鏈1:……ATGATAGGGAAA……鏈2:……TACTATCCCTTT……(1)寫出對應(yīng)的mRNA的堿基排列順序(以鏈2為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄)。mRNA:(2)轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系?與DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同?[課堂探究2]已知mRNA的堿基順序,請寫出多肽鏈的氨基酸順序(根據(jù)教材P67密碼子表)。mRNA中堿基序列:……AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG……氨基酸順序:[課堂探究3]幾個(gè)過程分析比較①DNA→DNA②③名稱轉(zhuǎn)錄原料氨基酸模板產(chǎn)物酶堿基配對場所核心素養(yǎng)專練1.如圖表示轉(zhuǎn)錄的過程,則此段中含有多少種核苷酸 ()A.5 B.6 C.8 D.42.反密碼子是指()A.DNA一端的3個(gè)堿基B.信使RNA分子一端的3個(gè)堿基C.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA分子一端的3個(gè)堿基D.核糖體RNA分子一端的3個(gè)堿基3.堿基互補(bǔ)配對發(fā)生在()A.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄 B.轉(zhuǎn)錄和翻譯C.復(fù)制和翻譯 D.復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯4.下列與翻譯過程沒有直接關(guān)系的物質(zhì)是()A.DNA B.轉(zhuǎn)運(yùn)RNAC.信使RNA D.核糖體5.下列哪種堿基排列順序肯定不是遺傳密碼()A.UUU B.AAA C.GUC D.GAT6.mRNA的核苷酸序列與()A.DNA分子的兩條鏈的核苷酸序列互補(bǔ)B.DNA分子的一條鏈的核苷酸序列互補(bǔ)C.某一tRNA分子的核苷酸序列互補(bǔ)D.所有的tRNA分子的核苷酸序列互補(bǔ)7.在一般情況下,組成人體蛋白質(zhì)的21種氨基酸對應(yīng)的密碼子共有()A.4 B.20 C.61 D.648.下列有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的敘述,正確的是 ()A.一個(gè)密碼子只決定一種氨基酸,一種氨基酸只由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)B.一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸,共有64種tRNAC.該過程一定遵循堿基互補(bǔ)配對原則,即A一定與T配對,G一定與C配對D.DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是核糖核苷酸和游離的氨基酸9.如右圖為tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖。以下敘述正確的是()A.tRNA是由三個(gè)核糖核苷酸連接成的單鏈分子B.每種tRNA在a處只可以攜帶一種氨基酸C.圖中b處上下鏈中間的化學(xué)鍵表示磷酸二酯鍵D.c處表示密碼子,可以與mRNA堿基互補(bǔ)配對10.合成一條含1000個(gè)氨基酸的多肽鏈,需要轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的個(gè)數(shù),信使RNA上的堿基個(gè)數(shù)和雙鏈DNA上的堿基對數(shù)至少依次是()A.1000個(gè)、3000個(gè)和3000對B.1000個(gè)、3000個(gè)和6000對C.300個(gè)、300個(gè)和3000對D.1000個(gè)、3000個(gè)和1500對11.克里克提出的“中心法則”中所沒有的遺傳信息傳遞途徑是()A.DNA→DNA B.DNA→RNAC.RNA→蛋白質(zhì) D.RNA→RNA12.下列對中心法則包含的各個(gè)過程的理解,不正確的是()A.都在細(xì)胞核中進(jìn)行B.都需要細(xì)胞提供能量C.都需要模板、酶和原料D.都遵循堿基互補(bǔ)配對原則13.已停止分裂的細(xì)胞,其遺傳信息的傳遞情況可能是 ()A.DNA→DNA B.RNA→RNAC.DNA→RNA D.蛋白質(zhì)→RNA14.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標(biāo)Ⅲ·1)]關(guān)于真核生物的遺傳信息及其傳遞的敘述,錯(cuò)誤的是()A.遺傳信息可以從DNA流向RNA,也可以從RNA流向蛋白質(zhì)B.細(xì)胞中以DNA的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA均可編碼多肽C.細(xì)胞中DNA分子的堿基總數(shù)與所有基因的堿基數(shù)之和不相等D.染色體DNA分子中的一條單鏈可以轉(zhuǎn)錄出不同的RNA分子15.請根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖回答問題。(1)填寫圖中標(biāo)號所示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱:①;②;③。

(2)圖中的三個(gè)tRNA所攜帶的氨基酸分別是(查密碼子表)。

(3)合成②的過程在遺傳學(xué)上叫做。②進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后,與結(jié)合起來。

(4)如本圖所示,儲存在分子中的遺傳信息最終傳遞給分子,并通過代謝得以表達(dá)。

16.中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過程。請回答下列問題。(1)a、b、c、d所表示的四個(gè)過程依次分別是、、和。

(2)需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過程是(用圖中的字母回答)。

(3)a過程發(fā)生在真核細(xì)胞分裂的期。

(4)在真核細(xì)胞中,a和b兩個(gè)過程發(fā)生的主要場所是。

(5)能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是,后者所攜帶的分子是。

(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑有(用類似本題圖中的形式表述):①;

②。

參考答案自主預(yù)習(xí)1.種類DNARNA堿基A、G、C、TA、G、C、U五碳糖脫氧核糖核糖組成單位脫氧核苷酸核糖核苷酸結(jié)構(gòu)(雙鏈/單鏈)雙鏈單鏈分布主要在細(xì)胞核,少數(shù)在細(xì)胞質(zhì)中主要在細(xì)胞質(zhì)中【歸納】(1)①與DNA結(jié)構(gòu)相似,可以儲存遺傳信息②RNA一般為單鏈,而且比DNA短,因此能夠通過核孔(2)基因表達(dá)轉(zhuǎn)錄翻譯(3)攜帶遺傳信息,指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成;轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸并識別密碼子;核糖體的組成成分2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)細(xì)胞核DNA雙鏈中的一條鏈RNA(2)②核糖核苷酸互補(bǔ)配對RNA聚合酶③DNA鏈(3)時(shí)間:生物生長發(fā)育的整個(gè)過程中場所:細(xì)胞核葉綠體線粒體條件:DNA的一條鏈4種核糖核苷酸RNA聚合酶ATP配對原則:A—U、T—A、G—C、C—G3.(1)mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)(2)3642AUGGUG3UAAUAGUGA(3)tRNA3mRNA1(4)核糖體反密碼子密碼子肽鍵mRNA終止核糖體與mRNA的復(fù)合物(5)場所:核糖體模板:mRNA原料:21種氨基酸能量:ATP配對原則:A—U、U—A、G—C、C—G4.(1)(2)RNA流向RNA,RNA流向DNA(3)課堂探究[課堂探究1](1)AUGAUAGGGAAA(2)與模板鏈之間為互補(bǔ)關(guān)系;與DNA的另一條鏈的堿基序列基本相同,只是DNA鏈上T的位置,在RNA鏈上是U[課堂探究2]甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸[課堂探究3]DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白質(zhì)名稱DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯原料游離的脫氧核苷酸游離的核糖核苷酸氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA產(chǎn)物DNARNA多肽鏈酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶堿基配對A—T、T—A、G—C、C—GA—U、T—A、G—C、C—GA—U、U—A、G—C、C—G場所細(xì)胞核、葉綠體、線粒體細(xì)胞核、葉綠體、線粒體核糖體核心素養(yǎng)專練1.B2.C3.D4.A5.D6.B7.C8.D9.B10.A11.D12.A13.C14.B15.(1)DNAmRNAtRNA(2)甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸(3)轉(zhuǎn)錄核糖體(4)DNA蛋白質(zhì)16.(1)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄(2)c(3)間(4)細(xì)胞核核糖體(5)tRNA氨基酸(6)學(xué)案設(shè)計(jì)(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2.理解遺傳信息與“密碼子”的概念。3.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,分析堿基與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系。自主預(yù)習(xí)1.DNA和RNA結(jié)構(gòu)的比較(參考教材圖4—1和圖4—2)化合物DNARNA基本元素基本單位名稱結(jié)構(gòu)簡式堿基結(jié)構(gòu)存在部位主要在

主要在

【歸納】(1)為什么RNA適于作DNA的信使呢?

(2)基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀,我們將這一過程稱為,該過程包括、兩個(gè)階段。

(3)三種RNA的功能:mRNA的功能是;tRNA的功能是;rRNA的功能是。

2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念:轉(zhuǎn)錄是主要在內(nèi)進(jìn)行的,是以為模板,合成的過程。

(2)過程:(分4步,參考教材圖4-4)①解旋:DNA雙鏈解開,堿基暴露出來。②子鏈延伸:游離的與DNA模板鏈上的堿基,在的作用下開始mRNA的合成。

③合成的mRNA從上釋放,而后DNA雙螺旋恢復(fù)。

(3)總結(jié)轉(zhuǎn)錄過程的相關(guān)知識轉(zhuǎn)錄過程3.遺傳信息的翻譯(1)概念:以為模板合成的過程。

(2)密碼子:mRNA上決定1個(gè)氨基酸的個(gè)相鄰的堿基叫做密碼子,共有種密碼子。其中起始密碼子有種,分別是、;終止密碼子有種,分別是、、。

(3)反密碼子:每個(gè)上的個(gè)堿基可以與上的密碼子互補(bǔ)配對,稱為反密碼子。一種tRNA只能攜帶種氨基酸。

(4)翻譯過程:第1步:mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),與結(jié)合。tRNA的與mRNA的相互識別,tRNA攜帶特定的氨基酸進(jìn)入相應(yīng)的位點(diǎn)1和2。

第2步:氨基酸之間形成而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。

第3步:核糖體沿移動,肽鏈延伸;遇到密碼子,合成終止,肽鏈從上脫離。

(5)總結(jié)翻譯過程的相關(guān)知識翻譯過程特點(diǎn):一個(gè)mRNA分子可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)合成多條肽鏈。因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。4.中心法則(1)克里克最初遇見的遺傳信息的傳遞包括:

。

(2)對中心法則的補(bǔ)充:RNA病毒的信息傳遞還包括。

(3)試畫出完整的中心法則圖解。課堂探究[課堂探究1]下圖是某DNA片段的堿基序列,小組合作完成下列問題:(1)寫出轉(zhuǎn)錄后形成的mRNA的堿基排列順序。(以上方的鏈為轉(zhuǎn)錄的模板)(2)根據(jù)密碼子表,分析翻譯后形成的多肽鏈的氨基酸種類和排列順序,并將攜帶氨基酸的tRNA標(biāo)注上。(3)繪制簡圖表示翻譯的過程,并且與小組成員之間互相講解過程。[課堂探究2]艾滋病病毒(HIV)是一種RNA病毒。下圖表示HIV通過T淋巴細(xì)胞表面的CD4受體識別T淋巴細(xì)胞并侵染的過程,其中①~⑧表示相關(guān)的生理過程。據(jù)圖分析HIV能夠發(fā)生中心法則中的哪些生理過程?核心素養(yǎng)專練1.關(guān)于RNA和DNA的區(qū)別,下列說法錯(cuò)誤的是()A.DNA是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu),而RNA一般是單鏈B.DNA中的五碳糖是核糖,RNA中的五碳糖是脫氧核糖C.DNA特有的堿基是T,而RNA特有的堿基是UD.DNA中的嘧啶數(shù)量和嘌呤數(shù)量相等,但RNA中不一定2.DNA決定mRNA的序列是通過()A.mRNA的密碼 B.DNA的自我復(fù)制C.tRNA的轉(zhuǎn)運(yùn) D.堿基互補(bǔ)配對3.下列對遺傳信息翻譯過程的說法,錯(cuò)誤的是()A.以細(xì)胞質(zhì)中游離的氨基酸為原料B.以核糖體RNA作為遺傳信息模板C.翻譯時(shí)同時(shí)需要三種RNAD.合成具有一定氨基酸序列的蛋白質(zhì)4.遺傳密碼是指()A.DNA分子中決定蛋白質(zhì)合成的堿基排列順序B.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA分子一端決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)堿基排列順序C.信使RNA上的編碼1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基D.蛋白質(zhì)分子的氨基酸排列順序5.DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯分別產(chǎn)生()A.DNA、RNA、蛋白質(zhì)B.DNA、RNA、氨基酸C.DNA、RNA、核糖體D.脫氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白質(zhì)6.克里克提出的中心法則是指()A.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程B.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯及表達(dá)過程C.DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中的堿基互補(bǔ)配對原則D.遺傳信息通過DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯的傳遞過程7.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標(biāo)Ⅲ)·3]細(xì)胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I),含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補(bǔ)配對時(shí),存在下圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯(cuò)誤的是()A.一種反密碼子可以識別不同的密碼子B.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合C.tRNA分子由兩條鏈組成,mRNA分子由單鏈組成D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變8.[2020·山東省高考生物試卷(新高考)·16]棉花纖維由纖維細(xì)胞形成。蔗糖經(jīng)膜蛋白SUT轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入纖維細(xì)胞后逐漸積累,在纖維細(xì)胞的加厚期被大量水解后參與纖維素的合成。研究人員用普通棉花品系培育了SUT表達(dá)水平高的品系F,檢測兩品系植株開花后纖維細(xì)胞中的蔗糖含量,結(jié)果如下圖所示。下列說法正確的是()A.纖維素的基本組成單位是葡萄糖和果糖B.曲線甲表示品系F纖維細(xì)胞中的蔗糖含量C.15~18天曲線乙下降的主要原因是蔗糖被水解后參與纖維素的合成D.提高SUT的表達(dá)水平會使纖維細(xì)胞加厚期延后9.三名科學(xué)家因“對核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究”而獲得2009年度諾貝爾化學(xué)獎。下圖為細(xì)胞內(nèi)核糖體合成某多肽過程示意圖(圖中甲表示甲硫氨酸,丙表示丙氨酸),請分析回答有關(guān)問題。(1)圖中②是,其作用是

。

(2)由圖中可以看出,丙氨酸的密碼子是;連接甲和丙的化學(xué)鍵④叫。

(3)③中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%,則可得出與③合成有關(guān)的DNA分子片段中胞嘧啶占。

(4)下列細(xì)胞中不能發(fā)生該生理過程的是。

A.根毛細(xì)胞 B.形成層細(xì)胞C.人體成熟的紅細(xì)胞 D.大腸桿菌(5)若肽鏈由n個(gè)氨基酸組成,該肽鏈至少有氧原子的個(gè)數(shù)是。

10.[2020·全國統(tǒng)一高考生物試卷(新課標(biāo)Ⅱ)·7]大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)?；卮鹣铝袉栴}。(1)在大豆細(xì)胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí),除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是、。

(2)大豆細(xì)胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)部位來說,作為mRNA合成部位的是,作為mRNA執(zhí)行功能部位的是;作為RNA聚合酶合成部位的是,作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是。

(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基