4.1基因指导蛋白质的合成导学案-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成 第1课时 【预习案】 一、遗传信息的转录 1.RNA可以作为信使的原因 (1)RNA是由基本单位—— 连接而成的,核糖核苷酸含有 种碱基,这些特点使得RNA具备 的可能。 (2)RNA一般是 ,而且比 短,因此能够通过 ,从细胞核转移到 中。 2、RNA与DNA的比较 中文名称 基本单位 五碳糖 含氮碱基 分布 结构 功能 DNA DNA是主要的遗传物质 RNA 主要分布在细胞质中 一般为单链 ①RNA是RNA病毒的遗传物质;②RNA可以作为酶具有生物催化作用;③mRNA是翻译的模板,tRNA是运输氨基酸的工具,rRNA是核糖体的组成成分之一。 4.遗传信息的转录 (1)概念:RNA是在 中,通过 以 合成的,这一过程叫作转录。 (2)图示:从图可知mRNA合成方向是 -端到 -端。 (3)过程(以合成mRNA为例) 第1步 解旋:在 酶的作用下, 键断裂,使得DNA双链解开,双链的碱基得以暴露。 第2步 配对: 与 上的碱基互补配对,在 的作用下开始 的合成。 第3步 连接:新结合的 连接到正在合成的 分子上。 第4步 释放:合成的mRNA从 链上 ,而后DNA双螺旋 。 遗传信息的转录知识小结:(真核生物) ①场所:主要在 ;②模板: ;③原料: ; ④能量: ; ⑤酶: ; ⑥产物: 。 【探究案】 1、mRNA、tRNA、rRN的中文名称依次是什么?除了mRNA、tRNA、rRNA,还有没有具备其他功能的RNA? 2、 真核生物转录的场所除细胞核外,还有 。 3、如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程,请据图分析回答下列问题: (1)图中DNA的转录方向为 (用“ ”或“ ”表示)。 (2)a为启动上述过程必需的有机物,其名称是 。 (3)b和c的名称分别是 、 。 (4)此过程中的碱基配对方式为 。 (5)转录时 (填“需要”或“不需要”)解旋酶,利用 酶来进行解旋。 【课堂检测案】 1、判断正误 ( )(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位,一共有4种 ( )(2)转录只发生在细胞核内 ( )(3)RNA是某些病毒的遗传物质 ( )(4)遗传信息转录的产物只有mRNA ( )(5)转录以DNA的两条链作为模板,以4种核糖核苷酸为原料 ( )(6)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程 ( )2.下列关于RNA的叙述,错误的是 A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应 B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成 C.RNA参与构成核糖体 D.RNA参与构成细胞膜 ( )3.遗传信息表达的过程中,mRNA的三个碱基是5′-UAC-3′,则DNA模板链上对应的三个碱基是 A.5′-GTA-3′ B.5′-CAT-3′ C.5′-CUT-3′ D.5′-GUA-3′ ( )4.下列有关真核生物转录过程的叙述,正确的是 A.转录的场所只有细胞核 B.DNA双链解开需要RNA聚合酶 C.a为DNA,b为RNA,c为RNA聚合酶,转录方向为3′端到5′端,即从左到右 D.游离的脱氧核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA 第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成 第2课时 【预习案】 二、遗传信息的翻译 1.翻译的概念:游离在细胞质中的各种 ,就以 为模板合成具有一定 顺序的 ,这一过程叫作翻译。 2.翻译的场所: 。 3.密码子 (1)含义:mRNA上 的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子。 (2)种类:一共有 种密码子,一般情况下,能编码氨基酸的密码子有 种,有 种起始密码子(AUG、GUG), 种终止密码子( 、 、 )。 (3)密码子与氨基酸对应关系:①一种密码子决定1种氨基酸(GUG除外)。②1种氨基酸可能对应 种或 种密码子。 (4)密码子的特点: ①简并性:绝大多数氨基酸都有 。 ②通用性:地球上几乎所有的生物体都 密码子。 4.tRNA (1)结构:比mRNA小得多,类似 的叶形,一端是携带 的部位,另一端有3个相邻的碱基能和mRNA上的密码子互补配对,叫作 。 (2)功能: 。 (3)种类: 种。 (4)与氨基酸对应关系 ①每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸。②一种氨基酸可以被 种tRNA转运。 5.翻译过程 (1)第1步起始:mRNA进入细胞质,与 结合。携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG ,进入位点1。 (2)第2步运输:携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入 。 (3)第3步脱水缩合:甲硫氨酸与第2个氨基酸形成 ,从而转移到位点2的tRNA上。 (4)第4步延伸: 沿mRNA移动,读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体,原位点2的tRNA进入位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入 ,继续肽链的合成。 (5)第5步终止:随着核糖体的移动,tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来,以合成肽链。直到核糖体遇到 ,合成才告终止。 (6)第6步脱离:肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,通常经过一系列步骤,盘曲折叠成具有 的蛋白质分子,然后开始承担细胞生命活动的各项职责。 6.翻译能高效进行的原因:在细胞质中,翻译是一个快速高效的过程。通常,一个mRNA分子上可以 ,同时进行 的合成,因此,少量的mRNA可以 的蛋白质。 7.遗传信息的翻译知识小结 场所:细胞质中的 (rRNA和蛋白质组成) 原料: 模板: 转运工具: 原则: 产物:(具有一定氨基序列的) 【探究案】 1、结合图示和教材P67密码子表,完成下列问题 (1)属于密码子的是 (填序号),位于[④] (填名称)上,其实质是决定一个氨基酸的 的碱基。 (2)密码子的种类有 种,其中AUG既可以编码甲硫氨酸,又是 密码子;GUG在原核生物中,可以作为起始密码子,此时它编码甲硫氨酸;在其他情况下,它编码 。UGA在正常情况下是 密码子,在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。 (3)属于反密码子的是 (填序号),位于[③] (填名称)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。 (4)密码子与反密码子的比较 项目 密码子 反密码子 位置 作用 特点 与 的碱基互补 与 的碱基互补 2、根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列?若已知氨基酸的序列,能否确定mRNA中的碱基排列顺序,为什么? 3、下图是翻译过程的示意图,请据图分析: (1)有哪几种RNA参与了蛋白质的合成过程,其作用分别是什么? (2)图甲中 、 、 分别是哪种分子或结构?该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗? (3)判断甲图中核糖体沿着mRNA移动的方向?根据教材中密码子表,写出甲图中翻译出的氨基酸序列。 (4)图乙中①、⑥分别是什么分子或结构?核糖体移动的方向是怎样的? (5)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗?为什么? (6)图乙所示的翻译特点,其意义是什么? 4、多聚核糖体:一个mRNA分子上可以 结合多个核糖体,同时进行多条多肽链的合成,这样的核糖体称作多聚核糖体。 (1)目的意义: 。 (2)核糖体移动方向:从 向 (见上图),判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。 (3)多聚核糖体中,每个核糖体合成的多肽链都相同,因为 。 5、根据下图DNA上遗传信息、密码子、反密码子及氨基酸的对应关系完成下表: 比较(不考虑终止密码子) 数目/个 DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数) 6n mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数) 蛋白质中的氨基酸数 参与转运氨基酸的tRNA数 总结:基因表达的相关计算 氨基酸数:mRNA碱基数:基因碱基数= 6、DNA复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例) 项目 复制 转录 翻译 时间 场所 主要在 主要在 模板 原料 碱基配对情况 产物 遗传信息传递方向 意义 传递遗传信息 表达遗传信息 7、原核生物和真核生物基因的转录和翻译的区别:真核细胞的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中,在空间和时间上被分隔开进行;而原核细胞的转录和翻译没有分隔,可以同时进行,边转录边翻译。 例1.(2013 浙江高考)某生物基因表达过程如右图所示。下列叙述与该图相符的是( ) A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.DNA RNA杂交区域中A应与T配对 C.mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中 例2.(2012 安徽高考)右图表示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( ) A.真核细胞内,一个 mRNA 分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链 B.原核细胞内,转录促使 mRNA 在核糖体上移动以便合成肽链 C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 【课堂检测案】 1、判断题 ( )(1)tRNA由三个碱基构成 ( )(2)密码子位于mRNA上,ATC一定不是密码子 ( )(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 ( )(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸 ( )(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码 ( )(6)tRNA由单链构成,因此不含氢键 ( )2.以“—GAATTG—”的互补链转录mRNA,则此段mRNA的序列是 A.—GAAUUG— B.—CTTAAC— C.—CUUAAC— D.—GAATTG— ( )3.已知一段mRNA含有30个碱基,其中A和G有12个,转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数是 A.12 B.24 C.18 D.30 ( )4.噬菌体、烟草花叶病毒、烟草体内核苷酸的种类依次是 A.4、4、4 B.4、4、8 C.4、8、8 D.8、8、8 ( )5.骨骼肌细胞中合成mRNA及多肽链的场所分别是 A.细胞质与细胞核 B.细胞核与线粒体 C.内质网与核糖体 D.细胞核与核糖体 ( )6.如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙),下列有关叙述中正确的是 A.遗传信息位于甲上 B.乙由三个碱基组成 C.甲的合成需要RNA聚合酶的参与 D.乙可以转运多种氨基酸 ( )7.下列说法,错误的是 A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸 B.一种氨基酸可以有多种密码子 C.一种氨基酸可以由一种或几种转运RNA来转运 D.一种氨基酸只能由一种转运RNA来转运 ( )8.如图表示人体细胞核中进行的某一生理过程,下列说法正确的是 A.该过程共涉及5种核苷酸 B.在不同组织细胞中该过程的产物相同 C.该过程需要解旋酶和DNA聚合酶 D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗 9.如图表示DNA(基因)控制蛋白质合成的过程,请据图回答下列问题: (1)图中标出的碱基符号,包括了_种核苷酸。 (2)DNA双链中,_链为转录的模板链;密码子存在于_链上。 (3)如合成的胰岛素,共含有51个氨基酸,控制合成的基因上,至少含有_个脱氧核苷酸。 第4章 第1节 基因指导蛋白质的合成 第3课时 【预习案】 三、中心法则 1.提出者: 。 2.中心法则的内容:中心法则表示传递的一般规律,遗传信息可以从 流向 ,即 ;也可以从DNA流向 ,进而流向 ,即遗传信息的 。 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 。 4.完善后中心法则的内容 ①DNA的复制:遗传信息从 流向 。 ②转录:遗传信息从 流向 。 ③翻译:遗传信息从 流向 。 ④RNA的复制:遗传信息从 流向 。 ⑤逆转录:遗传信息从 流向 。 5.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, 是信息的载体,蛋白质是 ,而ATP为信息的流动提供 ,可见,生命是 的统一体。 【探究案】 1.结合上面的图解完成五个过程的比较 ① ② ③ ④ ⑤ 名称 模板 产物 原料 酶 配对方式 2.各种生物的遗传信息传递 ①能分裂的细胞和噬菌体等DNA病毒: ②烟草花叶病毒、新冠病毒等大部分RNA病毒: ③HIV等逆转录病毒: ④高度分化的细胞: 归纳总结:中心法则各过程的适用范围 【课堂检测案】 1、判断题 ( )(1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程 ( )(2)遗传信息只能从DNA流向RNA,进而流向蛋白质 ( )(3)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则 ( )(4)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则 ( )2.如图是基因表达的示意图,下列有关叙述正确的是 A.过程①是转录过程,在植物细胞中只能发生在细胞核中 B.过程②在核糖体上进行,需要的原料是4种核糖核苷酸 C.过程①②在原核生物体内可以同时进行 D.过程①②中的碱基配对方式完全相同 ( )3.下图表示中心法则,①~⑤代表生理过程,以下说法错误的是 A.①过程表示DNA分子复制 B.②过程表示转录 C.③④过程不需要碱基互补配对 D.⑤过程表示翻译 4.下图是一组模拟实验,假设实验能正常进行,四个试管都有产物生成。请回答: (1)a试管内模拟的是 过程, c试管内模拟的是 过程。 (2)假如b试管内加入的DNA含有306个碱基,那么产物中最多含有 个碱基,最多有 个密码子。 (3)d试管中加入的酶是 。 (4)控制高茎的基因D是一段 片段。在基因D的表达过程中,首先需要来自细胞质的 (物质)穿过 层核膜进入细胞核与基因B的特定部位结合,催化转录的进行。 (5)已知在DNA分子中的一条单链中A+G/T+C=m,则在它的互补链中这种比例是_; 已知在DNA分子中的一条单链中A+T/G+C=n,则在它的互补链中这种比例是_。 学科网(北京)股份有限公司 $$