18版高中生物第四章遗传的分子基础第三节基因控制蛋白质的合成第课时教学案苏教版必修.docx

第2课时遗传信息的翻译学习导航1.结合教材P7879，理解密码子的概念并能熟练地查阅密码子表。2.结合教材P8081，概述遗传信息翻译的过程和特点。3.分析碱基和氨基酸之间的对应关系。重难点击1.密码子的概念。2.翻译的过程。美国科幻电影侏罗纪公园中，科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙，并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”。我们知道，生物体的性状是由蛋白质体现的，基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。转录只能产生RNA，由RNA到蛋白质需要“翻译”的过程。解决学生疑难点_一、密码子与tRNA1.密码子的破译(1)实验原理：蛋白质体外合成系统中以人工合成的RNA作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。(2)实验步骤提取大肠杆菌的破碎细胞液加入试管除去原DNA和mRNA添加20种氨基酸分5组，每个试管各加四种氨基酸加入人工合成的RNA多聚U合成多肽只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸的试管中出现多肽链运用同样方法将上述四种氨基酸分装入四个试管含苯丙氨酸的试管中出现多肽链(3)实验结论：苯丙氨酸的遗传密码子是UUU。2.密码子的概念和种类(1)概念：遗传学上，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个遗传密码子。其中，密码子共有64种。(2)起始密码子和终止密码子：真核细胞唯一的起始密码子是AUG，编码的是甲硫氨酸。三种终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。3.tRNA(1)结构：三叶草形结构，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。(2)功能：携带氨基酸进入核糖体。1种tRNA能携带1种氨基酸，1种氨基酸可由1种或多种tRNA携带。观察教材P79表41，回答下列问题：1.找出两种起始密码子和三种终止密码子，它们都能决定氨基酸吗？答案起始密码子：AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。2.决定精氨酸的密码子有哪些？决定色氨酸的密码子有哪些？据此，归纳密码子和氨基酸的对应关系是怎样的？答案决定精氨酸的密码子有CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG。决定色氨酸的密码子只有UGG。密码子和氨基酸的对应关系是：1种密码子只能决定1种氨基酸(终止密码子除外)。1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。3.遗传密码具有通用性，即地球上几乎所有的生物都共用这一套遗传密码，这说明了什么？答案这说明所有生物可能有着共同的起源。4.密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，编码的氨基酸还是丙氨酸，这一现象称做密码的简并性。这种特性对生物体的生存发展有什么意义？答案一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性。1.右图代表的是某种转运RNA，对此分析正确的是()A.此转运RNA含有五种元素、两种含氮碱基B.该结构参与蛋白质合成中的翻译过程C.合成此转运RNA的场所是核糖体D.若与此转运RNA上的反密码子相对应的密码子中的碱基发生改变，一定会引起蛋白质中氨基酸种类的改变答案B解析此转运RNA含有C、H、O、N、P五种元素，A、C、G、U四种含氮碱基；转运RNA主要在细胞核中合成；由于密码子具有简并性，信使RNA中的碱基发生改变，翻译出的蛋白质中的氨基酸不一定改变。2.下列关于RNA的叙述，错误的是()A.有些生物中的RNA具有催化功能B.tRNA上的碱基只有三个C.tRNA中含有氢键D.RNA也可以作为某些生物的遗传物质答案B解析tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，与其他种类RNA一样，是单链结构，属于生物大分子。tRNA并非只有三个碱基，tRNA在某些部分配对并扭曲成双螺旋状，它的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。二、翻译如图是遗传信息翻译的过程，逆时针观察该图，完成下列探究内容。1.翻译的概述(1)翻译的概念在细胞中，游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程称为翻译。(2)条件、工具和产物A是tRNA，场所B核糖体，原料D氨基酸，模板EmRNA，产物C具有一定氨基酸顺序的肽链。2.翻译的过程(1)起始阶段：利用ATP供能，携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体位点1上的mRNA上的起始密码子AUG，mRNA、tRNA与核糖体三者相结合，翻译开始。(2)延伸阶段进位：携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入位点2。转肽：两个氨基酸通过脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。移位：核糖体读取下一个密码子，位点1的tRNA离开，占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复：以后依次重复以上三个步骤，直到读取到mRNA上的终止密码子。1.翻译能精确地进行，推测原因是什么？答案(1)mRNA为翻译提供了精确的模板； (2)通过碱基互补配对(mRNA和tRNA)，保证了翻译能够准确地进行。2.研究表明，少量的mRNA分子就能迅速合成大量的蛋白质，结合下图推测其机理是怎样的？ 答案1个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。3.下图是翻译过程的示意图，请据图分析：(1)图甲中、分别是哪种分子或结构？答案、分别是tRNA、核糖体、多肽链。(2)是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？答案起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸。终止密码子：UAA，不编码氨基酸。(3)图乙中、分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？答案、分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。(4)最终合成的多肽链、的氨基酸序列相同吗？为什么？答案相同；因为它们的模板是同一条mRNA。知识整合起始密码子有AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子有UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸；密码子具有简并性，一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性；遗传密码具有通用性说明所有生物可能有着共同的起源。3.下列对蛋白质的翻译过程的说法中，错误的是()A.以细胞质中游离的氨基酸为原料B.以核糖体RNA作为遗传信息模板C.以转运RNA为氨基酸运输工具D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质答案B解析翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，B错误；由于蛋白质的基本组成单位是氨基酸，故A、D正确；在翻译过程中，搬运工是tRNA，C正确。4.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC.图中碱基的配对方式有AU、CG、ATD.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶答案A解析根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有AU、CG、GC、UA，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。5.下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是()A.过程中碱基配对情况相同B.过程发生的场所相同C.过程所需要的酶相同D.过程中核糖体的移动方向是由左向右答案D解析图中过程是DNA的复制，过程是转录，过程是翻译。复制是DNADNA，转录是DNAmRNA，不同的碱基配对方式是AT、AU；核基因的转录场所是细胞核，翻译的场所是细胞质(核糖体)；过程需要解旋酶和DNA聚合酶，过程需要RNA聚合酶；从图可以看出，最右边的一个核糖体上的多肽链最长，其翻译的时间也应该长于左边的两个核糖体，故核糖体的移动方向是由左向右。易混辨析真核生物DNA复制、转录和翻译的辨析DNA功能传递遗传信息(复制)表达遗传信息转录翻译场所主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核细胞质(核糖体)原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA条件解旋酶、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、ATP、tRNA、能量碱基配对AT、TA、CG、GCAU、TA、CG、GCAU、UA、CG、GC特点边解旋边复制；半保留复制边解旋边转录一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链产物两个双链DNA分子一条单链mRNA蛋白质1.四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，这些抗生素阻断了下列过程中的 () A.染色体活动 B.DNA复制过程C.转录过程 D.翻译过程答案D解析抗生素干扰细菌核糖体的形成或者阻止tRNA和mRNA结合，均是阻止翻译过程。2.真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是()A.细胞核、细胞核、核糖体B.细胞核、细胞质、核糖体C.细胞核、细胞核、高尔基体D.细胞核、细胞质、内质网答案A解析DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的主要场所是细胞核；翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。3.mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是()A.tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变B.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变C.tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变D.tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变答案C解析一种密码子只能对应于一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多个密码子。mRNA上密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变。但有可能改变后的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸，故氨基酸种类不一定改变。4.遗传信息、密码子、遗传物质的功能和结构单位，分别是指()信使RNA上核苷酸的排列顺序DNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基信使RNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基DNA上脱氧核苷酸的排列顺序转运RNA上一端的三个碱基有遗传效应的DNA片段A. B.C. D.答案B解析遗传信息是指DNA上脱氧核苷酸的排列顺序；密码子是指信使RNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基；基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传物质的功能和结构单位。5.下图为人体蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题。(1)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的_步骤，该步骤发生在细胞的_部分。(2)图中是_。按从左到右的次序写出_内mRNA区段所对应的DNA模板链上碱基的排列顺序_。(3)该过程不可能发生在人体的_内。A.神经细胞 B.肝细胞C.成熟的红细胞 D.心肌细胞答案(1)翻译细胞质(或核糖体)(2)tRNA(转运RNA)核糖体TTCGAA(3)C解析图示为翻译过程，以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，形成具有一定氨基酸排列顺序的多肽链。人成熟的红细胞不再合成蛋白质，原因是其无细胞核及核糖体等，不能控制蛋白质的合成过程。课时作业学考达标1.关于RNA的叙述，错误的是()A.少数RNA具有生物催化作用B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D.细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸答案B解析真核细胞内mRNA和tRNA主要在细胞核中合成。2.下列关于图中、两种分子的说法中，正确的是()A.为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNAB.为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸C.遗传信息位于上，密码子位于上D.和共有的碱基是A、U、G答案A解析为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA分子；为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于上，密码子位于mRNA上，上具有反密码子；和共有的碱基是A、G、C，DNA中无U。3.正常出现肽链终止，是因为()A.一个与终止密码子对应的转运RNA不能携带氨基酸B.不具有与终止密码子对应的转运RNAC.信使RNA在终止密码子处停止合成D.转运RNA上出现终止密码子答案B解析终止密码子没有对应的转运RNA。4.如图是雌性激素与相应受体结合情况的示意图。由图可知，雌性激素与相应的受体结合后形成“激素受体”复合体，并作用于核内基因的某区域，从而直接影响遗传信息的什么过程()A.DNA复制 B.转录C.翻译 D.转录和翻译答案B解析由图可知，“激素受体”复合体从核孔进入细胞核，作用于DNA，从而转录出相应的mRNA并合成相应的多肽，可见该复合体影响转录过程。5.一条多肽链中有氨基酸1 000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基()A.3 000个和3 000个 B.1 000个和2 000个C.2 000个和4 000个 D.3 000个和6 000个答案D解析根据基因中的脱氧核苷酸数、信使RNA上的核苷酸数以及构成蛋白质的氨基酸数之比为631这一规律，可推知，mRNA分子中碱基至少为31 0003 000个，控制合成1 000个氨基酸，至少需要6 000个脱氧核苷酸。6.如图中的a、b、c、d分别代表人体内的四种大分子化合物，下列有关说法不正确的是() A.分子c的种类约61种，只含三个碱基，分子量比b小得多B.b、c、d的合成离不开化合物a，这四种大分子化合物的主要合成场所相同C.b、c、d三种化合物能同时存在于同一个细胞器中D.a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物，四种相同的化合物答案A解析a、b、c、d分别代表DNA、mRNA、tRNA、rRNA。c为tRNA，有3个与密码子结合的游离碱基，并不是只含3个碱基；密码子有64种，其中3个终止密码子不对应tRNA，故分子c的种类有61种。b、c、d的合成叫转录，a的合成是DNA的复制，它们主要在细胞核中进行。线粒体和叶绿体能翻译形成部分蛋白质，故其内含有这三种RNA。a、b彻底水解后可得到四种不同的化合物核糖、脱氧核糖、T、U，四种相同的化合物是A、C、G、磷酸。高考提能7.下列有关图中的生理过程(图中代表核糖体，代表多肽链)的叙述，不正确的是()A.图中所示的生理过程主要有转录和翻译B.链中(AT)/(GC)的比值与链中此比值相同C.一种细菌的由480个核苷酸组成，它所编码的蛋白质一定含160个氨基酸D.遗传信息由传递到需要tRNA作工具答案C解析以DNA一条链(链)为模板合成的链含碱基U，故为mRNA，此过程为转录；与结合后以为模板形成肽链，此过程为翻译。DNA双链中A与T配对，G与C配对，故(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，即链中(AT)/(GC)的比值与链中此比值相同；由480个核苷酸即160个密码子组成，这些密码子中可能有不决定氨基酸的终止密码子，故编码的蛋白质含有的氨基酸可能小于160个。遗传信息由传递到的过程中，需tRNA作运载工具，才能实现遗传信息对蛋白质合成的控制。8.已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下：AUUCGAUGAC(40个碱基)CUCUAGAUCU，此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为()A.20个 B.15个C.16个 D.18个答案C解析先找到起始密码子，再找到终止密码子，中间一共45个碱基，对应15个密码子，决定15个氨基酸，注意起始密码子也决定氨基酸，终止密码子不决定氨基酸，故为16个氨基酸。9.下面表格是真核生物细胞核内三种RNA聚合酶的分布与主要功能，下列说法错误的是()名称分布主要功能RNA聚合酶核仁合成rRNARNA聚合酶核液合成mRNARNA聚合酶核液合成tRNAA.真核生物的转录场所主要是细胞核B.三种酶的合成场所与其发挥作用的场所相同C.三种酶作用形成的产物均可参与翻译过程D.任一种RNA聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成答案B解析RNA聚合酶属于蛋白质，在核糖体中合成，而蛋白质合成过程中均需要这3种酶作用形成的产物(rRNA、mRNA、tRNA)的参与。这3种聚合酶发挥作用的场所不同。10.如图表示DNA(基因)控制蛋白质的过程，分析回答：(1)图中标出的碱基符号，对应_种核苷酸。(2)DNA双链中，_链(填代号)为模板链；密码子存在于_链上(填代号)。(3)如果合成胰岛素，共含有51个氨基酸，两条肽链，共需脱去_分子的水，控制合成的基因上，至少含有_个脱氧核苷酸。(4)DNA 分子中碱基对之间通过_连接起来的。答案(1)8(2)(3)49306(4)氢键解析DNA两条链包括四种碱基，有四种核苷酸，RNA也包括了四种碱基，也有四种核苷酸，所以DNA和RNA共有八种核苷酸，能够与信使RNA碱基相互配对的模板链是，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，信使RNA上核糖核苷酸的排列顺序代表密码子(相邻三个碱基)，基因6个碱基信使RNA 3个碱基1个氨基酸。据此，合成51个氨基酸的蛋白质，至少需要基因上脱氧核苷酸为306个，碱基对之间是通过氢键相连的，核苷酸之间通过磷酸二酯键相连。11.下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答下列问题：(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为_，图中的结构名称是_，该过程的模板是_。(2)由图中信息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为_。(3)根据图并参考下表分析：_上携带的氨基酸是_。氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG答案(1)翻译核糖体(或mRNA)(2)ACCCGATTTCGC(3)tRNA丙氨酸解析(1)图中所示过程是发生于核糖体中的“翻译”，的名称为核糖体，翻译的模板是mRNA。(2)由mRNA上的碱基序列为UGGGCUAAAGCG，据碱基互补配对原则可写出DNA模板链上的碱基序列为ACCCGATTTCGC。(3)mRNA中密码子为GCU，查密码子表，可知tRNA上携带的氨基酸为丙氨酸。12.如图表示某动物细胞DNA片段遗传信息的传递过程，表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU丝氨酸、UAC酪氨酸)(1)反映遗传信息表达的是_(填字母)过程，b过程所需的酶是_。加工成熟的场所是_。(2)图中含有核糖的是_(填数字)；由指导合成的多肽链中氨基酸序列是_。(3)该DNA片段应有_个游离的磷酸基，氢键有_个，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为_个。答