2019-2020学年新教材高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成课件 新人教版

第1节基因指导蛋白质的合成学有目标——新课程标准必明1.比较DNA与RNA的区别，说明RNA适于作DNA信使的原因。2.概述遗传信息的转录和翻译的过程及特点。3.说明中心法则的内容。记在平时——核心语句必背1.RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。2.转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3.翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。4.中心法则图解：[理清主干知识]一、RNA的结构与种类1．RNA的结构(1)基本单位及组成①；②；③碱基：；④。(2)空间结构：一般是单链，而且比DNA短。磷酸核糖A、G、C、U核糖核苷酸2．RNA的种类：分为(mRNA)、(tRNA)、(rRNA)。二、遗传信息的转录1．概念信使RNA转运RNA核糖体RNA2．过程三、遗传信息的翻译1．密码子(1)概念：上决定1个氨基酸的个相邻的碱基。(2)种类共64种起始密码子：甲硫氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸终止密码子：其他密码子mRNA3AUGGUGUAA、UAG、UGA2．tRNA：形状像三叶草的叶形，一端是携带的部位，另一端有三个相邻的碱基可以与mRNA上的互补配对，称为。3．翻译(1)概念氨基酸密码子反密码子(2)过程四、中心法则1．提出者：克里克。2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的；也可以从DNA流向，进而流向，即遗传信息的转录和翻译。3．补充后的中心法则图解复制RNA蛋白质[诊断自学效果]1.判断下列叙述的正误(1)DNA与RNA在组成上，五碳糖不同，碱基种类相同。()(2)转录是以DNA分子的两条链为模板合成RNA的过程。()(3)遗传信息转录的产物只有mRNA。()(4)转录可以在细胞核中进行,也可以发生在线粒体和叶绿体中。()(5)翻译过程不需要酶的催化，但需要消耗ATP。()(6)一个mRNA上可同时结合多个核糖体，共同完成一条肽链的合成。()(7)正常情况下，真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。()(8)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。()×√××××××2．揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是()A．基因的遗传定律B．碱基互补配对原则C．中心法则D．自然选择学说解析：中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律，在遗传信息传递过程中严格遵循碱基互补配对原则；基因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。答案：C3．(2019·新津县期末)下列关于转录的相关叙述，正确的是()A．基因的两条链都作为转录的模板B．遇到终止密码时转录过程就停止C．转录过程只可能发生在细胞核中D．转录过程所需原料是核糖核苷酸解析：转录的模板是基因的一条链，A错误；遇到终止密码时翻译过程就停止，B错误；基因的转录主要发生在细胞核中，也发生在线粒体和叶绿体中，C错误；转录合成RNA，所需原料是核糖核苷酸，D正确。答案：D4．(2019·青岛月考)下列有关蛋白质合成的叙述，正确的是()A．每种tRNA只能识别和转运一种氨基酸B．起始密码子和终止密码子都不编码氨基酸C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D．一个mRNA分子上只能结合一个核糖体解析：每种tRNA只能识别和转运一种氨基酸，A正确。起始密码子既起始翻译作用，又编码氨基酸；在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸，B错误。mRNA的密码子携带了氨基酸序列的遗传信息，C错误。一个mRNA分子上可结合多个核糖体，D错误。答案：A新知探究一遗传信息的转录[在探究中学通]1．下面是几种核酸的结构示意图，据图回答问题：(1)图1为，含有脱氧核糖和碱基T，图2为，含有。(2)图2中A是，功能是；B是，功能是；C是，功能是。DNARNA核糖和碱基UmRNA传递遗传信息rRNA组成核糖体tRNA识别并转运氨基酸2．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)在图中方框内用“→”或“←”标出转录的方向。(2)图中a为启动上述过程必需的有机物，该物质为。(3)图中b和c的名称分别是、。(4)在根尖细胞中上述过程发生的场所有。RNA聚合酶胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸细胞核、线粒体3．如图为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，试回答下列问题：DNAα链：……ATGATAGGGAAAC……β链：……TACTATCCCTTTG……(1)写出对应的mRNA的碱基序列。提示：……AUGAUAGGGAAAC……。(2)该mRNA与β链的碱基序列。(3)该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同？提示：碱基序列基本相同，不同的是α链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。互补配对[在深化中提能]1．DNA与RNA的比较DNARNA基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、C、TA、G、C、U分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中结构规则的双螺旋结构通常为单链结构2.三种RNA的比较mRNAtRNArRNA分布部位常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体结构功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具参与核糖体的组成联系①组成相同：4种核糖核苷酸；②来源相同：都由转录产生；③功能协同：都与翻译有关3.RNA适于作为DNA信使的原因(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。[典例1]下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是()A．一个DNA可转录出多个不同类型的RNAB．以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板C．转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来D．可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中[解析]基因是有遗传效应的DNA片段，一个DNA分子上有多个基因，不同基因转录形成的RNA不同，因此一个DNA分子经过转录可以形成多个不同类型的RNA分子；一个DNA分子上有多个基因，转录时不会完全解开螺旋，且转录过程中边解旋边转录；真核生物细胞核内转录出的RNA需要在核中加工后形成成熟的RNA；洋葱根尖细胞无叶绿体。[答案]A易误提醒(1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。[在应用中落实]1．从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注入金鱼受精卵中，发育成的金鱼中有一些出现了单尾性状，这些RNA最可能是()A．遗传物质B．tRNAC．mRNAD．rRNA解析：金鱼的遗传物质是DNA；tRNA和rRNA不参与性状的控制；mRNA携带着遗传信息，可以直接控制蛋白质的合成，进而控制生物性状。答案：C2.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合解析：①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对；图中①链为模板链，②链为RNA，合成RNA的原料是4种核糖核苷酸；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。答案：B新知探究二遗传信息的翻译[在探究中学通]1．碱基与氨基酸之间的对应关系(1)组成生物体的氨基酸有种，mRNA上的碱基有4种。(2)若1个碱基决定1个氨基酸时，四种碱基能编码种氨基酸。(3)若2个碱基决定1个氨基酸时，四种碱基能编码种氨基酸。(4)若3个碱基决定1个氨基酸时，四种碱基能编码种氨基酸。所以至少需要个碱基决定1种氨基酸才足以组合出构成蛋白质的21种氨基酸。2141＝442＝1643＝6432．结合教材P67表4­1，回答下列问题(1)密码子有种，终止密码子有种。(2)一种密码子决定种氨基酸，但一种氨基酸可以由不同的密码子决定。(3)一段mRNA的碱基序列是AACCGGUAUGAAGUU­UGGCUAACAAUAAA，请写出对应的氨基酸序列。64一一种或几种提示：甲硫氨酸—赖氨酸—苯丙氨酸—甘氨酸3(4)地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根据这一事实，你能想到什么？提示：地球上的生物有或近或远的亲缘关系(或有共同的祖先)；体现了生物界的统一性等。(5)一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？提示：密码子的简并增强了密码的容错性，也可提高翻译的速率。3．结合几种tRNA的结构示意图回答下列问题(1)tRNA一端为携带的部位，另一端为，能与密码子互补配对。(2)每种tRNA只能识别并转运种氨基酸，每种氨基酸可能由种tRNA转运。(3)图中三种tRNA携带的氨基酸分别是。氨基酸反密码子一种或几一甲硫氨酸、谷氨酸、组氨酸4．据翻译的过程示意图回答下列问题(1)图甲表示过程，发生场所为(或核糖体)。(2)由图乙可知，一个mRNA分子上可相继结合多个，同时进行的合成。翻译细胞质核糖体多条肽链(3)图乙中能判断翻译的方向吗？若能，判断的依据是什么？提示：方向是从左向右；根据多肽链的长短，长的翻译在前。(4)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？提示：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。[在深化中提能]1．DNA复制、转录与翻译的比较复制转录翻译时间细胞分裂前的间期个体发育的整个过程场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板亲代DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种氨基酸产物两个双链DNA一个单链RNA肽链(蛋白质)碱基配对A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C复制转录翻译特点①半保留复制②边解旋边复制边解旋边转录一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息2.遗传信息、密码子与反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子概念DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA上与密码子互补的3个碱基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，转运氨基酸种类多样性64种61种图解3.转录、翻译中的有关计算(1)由于转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2。翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3。因此DNA(基因)中碱基数∶mRNA中碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。(2)由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n，DNA(基因)中的碱基数最少为6n。[典例2](2019·全国卷Ⅰ)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是()①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A．①②④B．②③④C．③④⑤D．①③⑤[解析]在体外合成同位素标记的多肽链，需要有翻译合成该多肽链的模板——mRNA，人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸是合成mRNA所需要的原料；还需要有合成该多肽链的原料——同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)。此外，合成该多肽链还需要核糖体、相关酶以及能量等，可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。[答案]C[典例3](2019·龙岩月考)关于图示生理过程的说法，正确的是()A．该图表示的是转录和翻译B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子C．能发生