第4章 第1节 第1课时 RNA的结构和功能、遗传信息的转录（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学必修第二册（人教版2024）

第4章　基因的表达 第1节　基因指导蛋白质的合成 [课标要求]1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成(生命观念)。2.概述遗传信息的转录的过程(科学思维)。3.概述遗传信息翻译的过程(科学思维)。4.概述中心法则的内容和实质(科学思维)。 第1课时　RNA的结构和功能、遗传信息的转录 知识点1　RNA的结构和功能 1．基本单位——__核糖核苷酸__ 2．组成成分 3．结构 一般是__单链__，且比DNA短。 4．分类 　　　 5．DNA与RNA的比较 比较项目 DNA RNA 组成 单位 基本组成 单位不同 __脱氧核糖__ __核苷酸__ __核糖核__ __苷酸__ 五碳糖不同 脱氧核糖 核糖 碱基不同 特有的是__胸腺嘧啶(T)__ 特有的是__尿嘧啶(U)__ 结构不同 规则的双螺旋结构 一般为__单链__ 知识点2　遗传信息的转录 1．概念 (1)场所(主要)：__细胞核__。 (2)模板：DNA的一条链。 (3)产物：__RNA__。 (4)原料：核糖核苷酸。 2．过程 思考：RNA适于做DNA的信使的原因是什么？ 提示　RNA的分子组成与DNA的很相似，也是由基本单位核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，可以准确传递遗传信息；RNA一般为单链，且比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 教材P66 “思考·讨论”改编 1．转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？ 转录时也是按照碱基互补配对的原则合成RNA单链，因此转录形成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的；与DNA的另一条链的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应DNA的另一条链上的碱基T。 2．转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？ 转录与DNA复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 3．与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，以4种游离的脱氧核苷酸为原料；转录则需要RNA聚合酶，以4种游离的核糖核苷酸为原料。 探究点1　DNA和RNA的比较 项目 DNA RNA 名称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 分布 主要存在于细胞核 主要存在于细胞质 化学 组成 基本组 成单位 脱氧(核糖)核苷酸 核糖核苷酸 碱基 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T) 腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、 胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U) 五碳糖 脱氧核糖 核糖 空间结构 规则的双螺旋结构 通常呈单链结构 相同点 ①化学组成中都有磷酸及碱基A、C、G；②二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息 联系 RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA (1)有些RNA可作为“酶”催化某些化学反应。 (2)DNA和RNA分子中碱基共有5种，即A、U、C、G、T，但这5种碱基却代表8种核苷酸。 【例1】 由1分子磷酸、1分子碱基m和1分子化合物a构成了化合物b，如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸 B．若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位 C．若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物 D．若由b构成的核酸是烟草花叶病毒的遗传物质，则a为脱氧核糖 答案　C 解析　若m为腺嘌呤，则b为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸，A项错误；若a为核糖，则b为核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位，B项错误；DNA中含有T但不含有U，C项正确；RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，其基本组成单位是核糖核苷酸，则 a为核糖，D项错误。 【例2】 RNA可能的功能是(　　) ①作为某些病毒的遗传物质　②作为某些细菌的遗传物质　③催化某些代谢反应　④作为模板　⑤转运氨基酸　⑥核糖体组成成分 A．①③④⑤⑥ B．①②③④ C．②③④⑤ D．①③④⑤ 答案　A 解析　RNA可以作为某些病毒的遗传物质，如HIV，①正确；细菌的遗传物质是DNA，②错误；酶具有催化作用，绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA，故某些RNA能催化代谢反应，③正确；mRNA可以作为翻译的模板，④正确；tRNA可以转运氨基酸，⑤正确；核糖体组成成分是rRNA和蛋白质，⑥正确。 探究点2　遗传信息的转录 1．DNA的复制与转录的比较 项目 DNA的复制 转录 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 其他条件 解旋酶、DNA聚合酶和ATP RNA聚合酶和ATP等 碱基配对类型 A—T、C—G A—U、T—A、C—G 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA 产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 2.有关转录的问题分析 (1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。 (2)转录时不需要解旋酶。 (3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。 (4)线粒体、叶绿体中也可进行转录。 (5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。 (6)转录时，边解旋边转录，转录产物为RNA单链。 密码子的特性 (1)简并性： ①当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。 ②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速度。 (2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。 【例3】 (2024·湖北)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5—ATG—3，则该序列所对应的反密码子是(　　) A．5—CAU—3 B．5—UAC—3 C．5—TAC—3 D．5—AUG—3 答案　A 解析　若编码链的一段序列为5—ATG—3，则模板链的一段序列为3—TAC—5，则mRNA碱基序列为5—AUG—3，该序列所对应的反密码子是5—CAU—3，A项正确。 遗传信息指基因上的碱基排列顺序，密码子指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基，反密码子指tRNA上与特定密码子配对的3个相邻碱基。解题时要注意三者碱基的互补配对关系。 【例4】 (2024·湖南)非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因(核基因)的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜转运蛋白F5进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，调控机制如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成 B．敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率 C．降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病 D．激活后的R1通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录 答案　C 解析　由题干信息可知，糖原合成的中间代谢产物UDPG抑制S1蛋白水解酶的活性，蛋白R1需要经过S1和S2蛋白水解酶酶切后才被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，据此可知糖原合成的中间代谢产物UDPG可抑制脂肪酸的合成，因此体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成，A项正确。由题干信息可知，中间代谢产物UDPG通过F5膜转运蛋白进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，进而抑制脂肪酸的合成，因此敲除F5蛋白的编码基因有利于脂肪酸的合成，会增加非酒精性脂肪肝的发生率，B项正确。由题干信息可知，中间代谢产物UDPG进入高尔基体不利于脂肪酸的合成，降低高尔基体中UDPG量有利于脂肪酸的合成，从而会诱发非酒精性脂肪性肝病；蛋白R1经S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，则S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成，不会诱发非酒精性脂肪性肝病，C项错误。转录发生在细胞核中，因此R1可通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录，D项正确。 核心知识小结 [网络构建] [答题必备] 1．RNA与DNA在化学组成上的区别是RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。 2．转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。 3．密码子的简并性：绝大多数氨基酸都由多种密码子来决定。 1．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 答案　D 解析　有些酶的化学本质为RNA，A项正确；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成，B项正确；rRNA参与构成核糖体，C项正确。 2．下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是(　　) A．DNA和RNA都能携带生物的遗传信息 B．真核细胞中RNA主要分布在细胞质中 C．原核细胞中同时含有DNA和RNA分子 D．RNA分子彻底水解的产物有5种 答案　D 解析　RNA彻底水解的产物是核糖、磷酸和4种碱基，共6种，D项错误。 3．若以碱基序列为5－ATTCCATGCT－3的DNA为模板链，转录出的mRNA碱基顺序为(　　) A．从5端读起为－ATTCCATGCT－ B．从3端读起为－UAAGGUACGA－ C．从5端读起为－AUUCCAUGCU－ D．从3端读起为－TAAGGTACGA－ 答案　B 解析　若以碱基序列为5－ATTCCATGCT－3的DNA为模板链，根据碱基互补配对原则，转录时从3端读起，转录出的mRNA碱基顺序为－UAAGGUACGA－，B项正确。 4．(2024·河北)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是(　　) A．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B．复制时，解旋酶使DNA双链由5端向3端解旋 C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D．DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5端向3端 答案　D 解析　DNA复制时，脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成子链，A项错误；复制时，解旋酶使得DNA双链从复制起点开始，以双向进行的方式解旋，并不是从5端到3端的单向解旋，B项错误；转录时不需要解旋酶，RNA聚合酶即可完成解旋，C项错误；DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5端向3端，D项正确。 5．如图表示根据甲链合成乙链的过程，甲、乙是核苷酸长链，①是催化该过程的酶，②③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是(　　) A．①具有解开DNA双螺旋的作用 B．②是磷酸二酯键，③是氢键 C．④是由胞嘧啶、核苷、磷酸结合而成的 D．乙链和甲链中的腺嘌呤数量相等 答案　A 解析　①RNA聚合酶具有解开DNA双链，即解开双螺旋的作用，A项正确；②③都是磷酸二酯键，氢键是连接两条核苷酸链之间的碱基对的化学键，B项错误；④胞嘧啶核糖核苷酸，是由胞嘧啶、核糖、磷酸结合而成的，C项错误；乙链和甲链中的腺嘌呤数量不一定相等，D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$