第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第4章　 基因的表达 第1节　基因指导蛋白质的合成 [学习目标] 1.说出三种RNA的结构和功能。 2.概述遗传信息的转录和翻译过程。 3.阐述中心法则的内容，认同科学是不断发展的过程。 第1节　基因指导蛋白质的合成 [对应学生用书第73页] 一、RNA的结构和种类 1.RNA的结构 （1）基本单位：核糖核苷酸。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）空间结构：分子组成与DNA相似；一般是 　单链　⁠，而且比DNA短，能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 单链　 2.RNA的种类及其作用 名称 信使RNA（mRNA） 转运RNA（tRNA） 核糖体RNA（rRNA） 结构 单链 单链，呈三叶草形 单链 功能  　传递遗传信息　⁠ 识别密码子，运载氨基酸 参与构成 　核糖体　⁠ 传递遗传信息　 核糖体　 第1节　基因指导蛋白质的合成 二、遗传信息的转录 1.概念：RNA是在 　细胞核　⁠中，通过RNA聚合酶以 　DNA的一条链　⁠为模板合成的，这一过程叫作转录。 细胞核　 DNA的一条链　 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.过程（以形成mRNA为例） 第1节　基因指导蛋白质的合成 4.碱基互补配对原则：A—U，T—A，G—C，C—G。 5.信息流动方向：由DNA流向RNA。 3.mRNA合成方向是 　5'－端到3'－端　⁠。 5'端到3'端　 第1节　基因指导蛋白质的合成 三、遗传信息的翻译 1.翻译概念的解读 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.密码子和反密码子 （1）属于密码子的是 　②　⁠（填序号），位于[④] 　mRNA　⁠上，其实质是决定一个氨基酸的 　3个相邻　⁠的碱基。密码子的种类为 　64　⁠，能决定氨基酸的密码子种类为 　62　⁠。 ②　 mRNA　 3个相邻　 64　 62　 第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）属于反密码子的是 　①　⁠（填序号），位于[③] 　tRNA　⁠上，其实质是与 　密码子　⁠发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。 ①　 tRNA　 密 码子　 第1节　基因指导蛋白质的合成 3.翻译过程 核糖体与mRNA的复合物 核糖体 tRNA mRNA 终止密码子 第1节　基因指导蛋白质的合成 四、中心法则 1.提出者：克里克。 2.中心法则： 　遗传信息　⁠可以从DNA流向DNA，即 　DNA的复制　⁠；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的 　转录　⁠和 　翻译　⁠。 3.中心法则的补充：少数生物（如一些 　RNA病毒　⁠）的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。 遗传信息　 DNA的复制　 转录　 翻译　 RNA病毒　 第1节　基因指导蛋白质的合成 4.生命是物质、能量和信息的统一体 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是 　物质　⁠、 　能量和信息　⁠的统一体。 物质　 能量和信息　 第1节　基因指导蛋白质的合成 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中的特定碱基序列。 （ ） （2）转录以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA。 （ ） × × 第1节　基因指导蛋白质的合成 （3）一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。 （　√　） （4）遗传密码子的简并性有利于遗传信息的容错性。 （　√　） （5）分化后的不同细胞中tRNA种类是相同的。 （　√　） （6）一条mRNA上相继结合多个核糖体可提高翻译的效率。 （　√　） √ √ √ √ 第1节　基因指导蛋白质的合成 [对应学生用书第74页] 第1节　基因指导蛋白质的合成 知识点一　遗传信息的转录 1.如下所示为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，仔细分析教材第65页图4－4，试回答下列问题： DNA　α链：……A T G A T A G G G A A A C…… β链：……T A C T A T C C C T T T G…… （1）写出对应的mRNA的碱基序列。 提示：……A U G A U A G G G A A A C……。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）转录成的RNA的碱基序列与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同？ 提示：相同点：a.碱基数目相等；b.都含有A、G、C 3种碱基。不同点：RNA中含有U碱基，DNA中含有T碱基。 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.图甲表示的是转录过程，图乙表示的是DNA复制过程，请结合下列有关图解，回答相关问题： 第1节　基因指导蛋白质的合成 （1）DNA的遗传信息通过哪种方式遗传给子代DNA？又是通过哪种方式传递给mRNA的？ 提示：DNA的遗传信息通过DNA复制遗传给子代DNA。DNA的遗传信息通过转录传递给mRNA。 （2）图示两过程有何相同之处？碱基互补配对原则对遗传信息的传递有什么意义？ 提示：转录与复制都需要模板、原料、酶等，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中主要发生在细胞核内。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （3）图示两过程有何不同之处？ 提示：①DNA复制中A与T配对，转录中会有A与U配对。②DNA复制时，一个DNA分子完整复制，以DNA两条链为模板，形成两个DNA分子；转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段（基因）才会被转录，且以DNA的一条链为模板转录形成一条单链RNA。 第1节　基因指导蛋白质的合成 遗传信息转录的六点总结 （1）转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。 （2）细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。 （3）完成正常使命的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。 （4）质基因（线粒体和叶绿体中的基因）控制蛋白质合成过程时也进行转录。 （5）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA和rRNA。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （6）转录的模板：同一DNA分子中，转录的模板链不是固定的一条。也就是说，可能这个基因转录是以DNA的一条链为模板，另一个基因的转录是以同一个DNA的另一条链为模板。 第1节　基因指导蛋白质的合成 1.有关如图的说法中，错误的是 （　　） DNA……—A—T—G—G—A—…… 　↓ RNA……—U—A—C—C—U—…… ①表示DNA的复制过程　②一定不需要RNA聚合酶　③共有5种碱基　④共有6种核苷酸　⑤遵循碱基互补配对原则　⑥A均代表同一种核苷酸 A.①②④ B.④⑤⑥ C.①②⑥ D.③⑤⑥ 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　该图表示转录过程，①错误；转录过程需要RNA聚合酶的参与，②错误；在DNA中A代表腺嘌呤脱氧核苷酸，在RNA中A代表腺嘌呤核糖核苷酸，⑥错误。 答案　C 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.如图表示在细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是（　　） A.图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 B.图中RNA与a链碱基互补 C.图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对 D.DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　依图示可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右，A正确；RNA与b链碱基互补，B错误；图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对，C错误；RNA聚合酶本身具有解旋功能，转录不需要解旋酶的参与，D错误。 答案　A 第1节　基因指导蛋白质的合成 知识点二　遗传信息的翻译 1.组成蛋白质的21种氨基酸对应62种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？ 提示：①增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质结构或生物性状的稳定。②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都转运同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.如图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题： （1）图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种的数量关系？其意义何在？ 提示：a为mRNA，b为核糖体，c为肽链。图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体。其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？ 提示：由c中三条肽链看出，越往B侧越长，可确认翻译方向是A→B。 （3）图中c所指的3条肽链其氨基酸序列是否相同？为什么？ 提示：相同。图中c所指的三条肽链的模板相同（均为a），故其氨基酸序列相同。 第1节　基因指导蛋白质的合成 3.结合图解，思考下列问题： 　　假设蛋白质中氨基酸为m个，则其对应的mRNA上碱基及基因中碱基至少各是多少个？ 提示：mRNA上碱基至少为3m个，基因中碱基至少为6m个。 第1节　基因指导蛋白质的合成 1.遗传信息、密码子及反密码子的比较 遗传信息 密码子 反密码子 作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子 种类 多样性 64种 — 图解 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.基因表达过程中有关数量的变化 （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＝6∶3∶1。 （2）图解（以精氨酸为例） 第1节　基因指导蛋白质的合成 （3）有关DNA（基因）碱基数、mRNA碱基数和氨基酸数的计算中，“最多”和“最少”的分析： a.翻译时，mRNA上的终止密码子有的不决定氨基酸，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍或多于3倍。 b.基因或DNA中存在不编码氨基酸的碱基序列，因此其碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多些。 c.在回答问题时，应加上“最少”或“最多”等字，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 3.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（　　） DNA C G mRNA G tRNA A 氨基酸 色氨酸 A.UGG B.TGG C.ACC D.UCG 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。由tRNA的第一个碱基为A可知，该密码子的第一个碱基为U，由mRNA的第三个字母为G，可确定DNA的模板链，进而可推知该密码子为UGG。 答案　A 第1节　基因指导蛋白质的合成 4.如图为多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说法，正确的是（　　） A.图示表示多个核糖体合成一条多肽链的过程 B.mRNA沿着三个核糖体从右向左移动 C.三条肽链在氨基酸排列顺序上各不相同 D.由图示推测少量mRNA可以合成大量的蛋白质 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　图示表示的是三个核糖体合成三条多肽链的过程，A错误；翻译过程是核糖体沿着mRNA进行移动，根据肽链的长短，可判断出核糖体沿mRNA的移动方向是从右向左，B错误；合成的三条肽链是以同一条mRNA为模板的，因此氨基酸的排列顺序相同，C错误；一条mRNA可以和多个核糖体结合，可在短时间内合成大量的蛋白质，D正确。 答案　D 第1节　基因指导蛋白质的合成 知识点三　中心法则 1.写出下列各类生物遗传信息的传递过程。 　　原核生物；真核生物；DNA病毒；RNA复制病毒；逆转录病毒。 第1节　基因指导蛋白质的合成 生物种类类 　　　　遗传信息的传递过程遗传信息的传递过程 原核生物物 真核生物　 DNA病毒 提示： 第1节　基因指导蛋白质的合成 RNA复制病毒 毒 逆转录病毒录病毒 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.人体高度分化的肌肉细胞中，是否会存在核DNA的复制过程？试解释原因。 提示：不存在核DNA复制。因为核DNA复制发生在能分裂的细胞中，肌肉细胞已经高度分化，不发生细胞分裂，也就不能进行核DNA复制。 第1节　基因指导蛋白质的合成 中心法则中几个过程的分析比较 过程 DNA的复制 转录 翻译 RNA的复制 RNA的逆转录 信息传递方向 DNA→ DNA DNA→ RNA RNA→ 多肽 RNA→ RNA RNA→ DNA 场所 主要在 细胞核 主要在 细胞核 核糖体 寄主细胞 寄主 细胞 第1节　基因指导蛋白质的合成 模板 DNA的 两条链 DNA的 一条链 mRNA RNA RNA 原料 含A、T、C、G的四种脱氧核糖核苷酸 含A、U、G、C的四种核糖核苷酸 21种氨 基酸 含A、U、C、G的四种核糖核苷酸 含A、T、C、G的四种脱氧核糖核苷酸 第1节　基因指导蛋白质的合成 酶 解旋酶、 DNA 聚合酶 RNA 聚合酶 多种酶 RNA 聚合酶 逆转录酶 碱基互补配对 A—T T—A C—G G—C A—U T—A C—G G—C A—U U—A C—G G—C A—U U—A C—G G—C A—T U—A C—G G—C 第1节　基因指导蛋白质的合成 产物 DNA RNA 多肽 RNA DNA 生物 种类 以DNA作为遗传物质的生物 几乎所有的生物 细胞 生物 某些以RNA作为遗传物质的生物 某些 RNA 病毒 第1节　基因指导蛋白质的合成 5.中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，下列说法正确的是（　　） A.1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③ B.图中③④过程均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同 C.图中①⑤过程只需要DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶 D.在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①DNA复制过程、②转录过程和③翻译过程，A正确；图中③过程是翻译，碱基配对方式是A—U、U—A、G—C、C—G，④过程是RNA复制，碱基配对方式也是A—U、U—A、G—C、C—G，B错误；图中①过程是DNA复制，需要解旋酶、DNA聚合酶，⑤过程是逆转录，需要逆转录酶，②过程是转录，需要RNA聚合酶，C错误；①DNA复制过程只能在具有分裂能力的细胞中才发生，而人体心肌细胞不再分裂增殖，D错误。 答案　A 第1节　基因指导蛋白质的合成 6.如图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是（　　） A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程的遗传信息的流动方向 B.乙可表示HIV在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向 C.丙可表示T2噬菌体在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向 D.丁可表示烟草花叶病毒在宿主细胞内繁殖时遗传信息的流动方向 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　胰岛细胞属于高度分化的细胞，胰岛细胞中胰岛素合成过程的遗传信息的流动方向不包括DNA复制，A错误；HIV在宿主细胞内繁殖时，不能进行RNA的自我复制，首先RNA逆转录形成DNA，遗传信息通过DNA传递给mRNA，再翻译成蛋白质，B正确；T2噬菌体的遗传物质是DNA，其在宿主细胞内繁殖时既可以进行DNA分子的复制，也可以进行转录和翻译，C正确；烟草花叶病毒既可以实现RNA的自我复制，也可以翻译形成蛋白质，D正确。 答案　A 第1节　基因指导蛋白质的合成 ——素养发展　探究应用—— [情境] 　　随着抗生素的广泛使用甚至滥用，目前细菌对抗生素的耐药性问题已十分严重，抗生素耐药性正在对全球健康构成威胁。因此，发展新型抗生素势在必行，基于不同机制的新型抗生素正处于研发的不同阶段。红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能抑制细菌的生长，抗菌机制如下表： 第1节　基因指导蛋白质的合成 抗菌药物 抗菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌DNA的复制 利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 [探究] （1）结合遗传信息传递途径和上表，分析这几种药物在遗传信息传递途径中的作用。（生命观念） 提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸，故抑制细菌的翻译过程。环丙沙星抑制细菌DNA的复制。利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，故抑制细菌的转录过程。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，影响遗传信息的传递和表达。 第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）根据生活常识和题干，如何使用抗生素？（社会责任） 提示：轻微感冒不必使用抗生素治疗，可选用一般感冒药即可，用抗生素治疗，不仅“大材小用”，还会干扰体内正常菌群，或造成耐药菌株增多。许多人误认为最新的药就是最好的药，如果一开始就用最新的抗生素药物，会加快病菌出现对新药的抗药性，使得病菌在与人类研制新药的斗争中处于领先位置。针对病症选用合理的抗生素。 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 [对应学生用书第78页] 1.下列叙述中，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）一个DNA分子上有很多基因，转录是以基因的一条链为模板的。 （ ） （2）转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。 （ ） √ × （3）由于基因选择性表达，同一个DNA分子在不同细胞内转录出来的mRNA不完全相同。 （ ） √ 第1节　基因指导蛋白质的合成 （4）翻译过程中mRNA并不移动，只是核糖体沿mRNA移动。 （ ） √ （5）遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。 （ ） （6）DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。 （ ） × × 第1节　基因指导蛋白质的合成 2.下列关于密码子的叙述，正确的是（　　） A.密码子有64种，都能决定氨基酸 B.密码子GTA的反密码子是CAU C.密码子是基因上相邻的三个碱基 D.一种氨基酸可能对应多种密码子 解析　密码子有64种，其中2种终止密码子不决定氨基酸，A错误；T只存在于DNA中，GTA不是密码子，B错误；密码子在mRNA上，C错误；一种氨基酸可能有多种密码子，D正确。 答案　D 第1节　基因指导蛋白质的合成 3.甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图，有关说法正确的是（　　） A.甲图所示的过程叫作翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成 B.乙图所示过程叫作转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板 C.甲图所示翻译过程的方向是从右到左 D.甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式完全相同 第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　由甲图可知，翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链，A错误；转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种，而翻译的模板只是信使RNA，B错误；甲图中多肽链②最长，说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的，因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左，C正确；转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对，但碱基互补配对方式不完全相同，D错误。 答案　C 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 第1节　基因指导蛋白质的合成 5.如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题： （1）图中表示遗传信息的 　　　　⁠过程，发生的场所是 　　　　　　　⁠，此过程除图中所示条件外，还需要 　　　　　　　⁠等。  第1节　基因指导蛋白质的合成 （2）③表示 　　　　⁠，合成的主要场所是 　　　　⁠，通过 　　　　⁠到细胞质中，穿过 　　　　⁠层膜， 　　　　⁠（填“需要”或“不需要”）能量。  （3）图中方框内的碱基应为 　　　　⁠，对应的5应为 　　　　⁠（填“赖氨酸”或“苯丙氨酸”。赖氨酸密码子为AAA，苯丙氨酸密码子为UUU）。  （4）图中的氨基酸共对应 　　　　⁠个密码子。核糖体的移动方向是 　　　　　　⁠。  第1节　基因指导蛋白质的合成 解析　（1）图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。（2）③为mRNA，在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中的核糖体上，此过程穿过0层膜，需要消耗能量。（3）密码子存在于mRNA分子，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。（4）图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。 答案　（1）翻译　核糖体　酶和能量　（2）mRNA　细胞核　核孔　0　需要　（3）UUU　赖氨酸　（4）7　从左到右 第1节　基因指导蛋白质的合成 [对应学生用书第74页] 知识点二　遗传信息的翻译 3．“三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译 [对应学生用书第78页] 4．(河北邢台期中)下图是中心法则的相关内容示意图，图中的序号表示遗传信息的传递过程。下列叙述错误的是(　　) A．过程①和③所需的原料是不相同的 B．细胞中不同种类的RNA，其功能一般不同 C．过程⑥至少需要三种RNA参与 D．过程⑤⑦可发生在某些DNA病毒中 解析　过程①为DNA复制，原料为脱氧核苷酸；过程③为转录，原料为核糖核苷酸，二者所需的原料不相同，A正确；正常细胞中不同种类的RNA的功能具有多样性，有的可作为翻译的模板(信使RNA)，有的具有催化作用(酶)，有的具有运输作用(转运RNA)，B正确；过程⑥为翻译过程，该过程至少需要三种RNA的参与，即mRNA(翻译的模板)、tRNA(转运氨基酸)和rRNA(是参与构成核糖体的RNA，核糖体是翻译的场所)，C正确；过程⑤为RNA复制，过程⑦为逆转录，只发生在被某些RNA病毒侵染的细胞中，D错误。 答案　D $$