高中生物 第四章 遗传的分子基础 第14课时 从基因到蛋白质学案 苏教版必修

我带领班子成员及全体职工，积极参加县委、政府和农牧局组织的政治理论学习，同时认真学习业务知识，全面提高了自身素质，增强职工工作积极性，杜绝了纪律松散第14课时从基因到蛋白质学习目标1说明基因和遗传信息的关系。2.概述遗传信息的转录过程。3.概述遗传信息的翻译过程。|基础知识|一、基因与遗传信息1基因DNA分子上具有遗传效应的片段。2遗传信息基因内的脱氧核苷酸的排列顺序。二、DNA与RNA1RNA包括mRNA、tRNA、rRNA多种，基本组成单位是核糖核苷酸。2RNA与DNA的区别物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链三、遗传信息的转录1概念解读主要场所模板原料产物细胞核DNA的一条链四种核糖核苷酸RNA2.过程四、遗传信息的翻译1概念解读场所模板原料产物核糖体mRNA20种氨基酸蛋白质2.遗传密码子(1)概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基(终止密码子除外)。(2)种类：共64个。其中有3个终止密码子，2个起始密码子(真核细胞只有1个，同时可编码氨基酸)，59个普通的密码子。3.tRNA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。4过程|自查自纠|(1)基因位于染色体上，是染色体DNA分子上的任一片段()(2)细胞核内的基因所携带的遗传信息传递到细胞质中必须以RNA作为媒介()(3)DNA和RNA共有的碱基是A、G、C，RNA特有的碱基是U，DNA特有的碱基是T()(4)DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板()(5)氨基酸、密码子、反密码子三者之间是一一对应的关系()(6)通过翻译，在核糖体上形成具有一定空间结构的蛋白质()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)|图解图说|_密码子的简并性，亮氨酸可由6种密码子决定。_一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，而不是多个核糖体共同完成一条肽链的合成。_RNA聚合酶参与什么过程？具体的作用是什么？提示：RNA聚合酶参与转录过程。RNA聚合酶与基因上的RNA聚合酶结合位点结合，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的RNA片段上，同时还有解旋功能。探究点一遗传信息的转录1过程表示_，过程表示_，判断的理由是_。2神经细胞中可以发生上图中的_过程，发生的场所是_。3过程发生于细胞分裂的_期，分裂期不能够发生_过程，原因是_。提示1.DNA复制转录过程DNA的两条链均作模板，过程仅DNA的一条链作模板2.细胞核或线粒体3.间过程需要解旋，而分裂期的DNA存在于高度螺旋化的染色体上，无法解旋4过程图中a、b、c三条核苷酸链的碱基序列有怎样的关系？提示a、c的碱基序列与b的互补，将c中的碱基U换为T，c的碱基序列就变的与a的相同。5归纳DNA复制与转录的主要不同点：DNA复制转录时间细胞分裂间期生长发育的整个过程模板DNA的两条单链DNA的一条单链原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶碱基配对AT，TA CG，GCAU，TA CG，GC【典例1】 真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。下列相关叙述错误的是()A该过程不会发生在细胞质中B该过程两个RNA聚合酶反向移动C该DNA片段至少含有2个基因D该DNA片段的两条链均可作为模板链尝试解答_解析分析题图可知，该过程为转录，可发生在细胞核、线粒体或叶绿体中，A错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据题图可知转录的方向相反，两个RNA聚合酶反向移动，B正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中2个mRNA的模板链不同，属于2个不同的基因，C正确；图中显示该DNA中2个不同的基因转录时所用的模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D正确。答案A【跟踪训练】1如图甲、乙为真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是()A图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内B图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶2和酶3是相同的C图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链RNAD图丙中含有两种五碳糖、五种碱基、五种核苷酸解析图甲表示DNA的复制过程，图乙表示转录过程，DNA的复制和转录主要发生在细胞核内，故A错误；酶1、酶2都是DNA聚合酶，酶3是RNA聚合酶，故B错误；DNA复制时配对方式有AT，转录过程配对方式有AU，图丙中上侧为DNA链，下侧为RNA链，又该过程发生于真核细胞内，应表示转录，故C正确；图丙中有2种五碳糖、5种碱基和8种核苷酸，故D错误。答案C探究点二遗传信息的翻译1密码子、反密码子、氨基酸的关系(1)密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？提示不是。密码子共有64种，其中3个终止密码子不决定氨基酸，没有反密码子与之相对应。(2)密码子与氨基酸、反密码子与氨基酸的对应关系怎样？提示除终止密码子外，一种密码子对应一种氨基酸，一种氨基酸对应一种或几种密码子；一种反密码子对应一种氨基酸，一种氨基酸对应一种或几种反密码子。(3)若基因中某一对碱基发生改变，该基因控制合成的多肽链的氨基酸序列是否一定改变？原因是什么？提示不一定改变。有的氨基酸对应几种密码子，基因中某一对碱基发生改变，转录得到的mRNA上的一个新密码子可能与原密码子对应同一种氨基酸。2翻译的特点图分析翻译时，一个mRNA可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，如下图所示。分析回答：(1)图中的c、d、e、f分别是mRNA、肽链、肽链、肽链。(2)最终合成的d、e、f是否相同？相同。原因是模板是同一个mRNA。(3)图示翻译过程中，是mRNA移动，还是核糖体移动？向哪个方向移动？提示核糖体沿mRNA移动，图中核糖体沿mRNA从左向右移动。(4)翻译时，一个mRNA结合多个核糖体的意义是提高翻译的效率。3转录和翻译过程中的相关数量关系假设蛋白质中氨基酸为n个，结合上图分析其对应的mRNA及基因中碱基至少各是多少个？提示mRNA中碱基至少为3n，基因中碱基至少为6n。(1)DNA复制、转录、翻译的模板分别是DNA的两条链、DNA的一条链、mRNA。(2)DNA复制发生在细胞分裂的间期，而转录和翻译可发生在生长发育的整个过程。(3)凡是影响解旋的因素都会影响DNA复制和转录，如分裂期染色体的高度螺旋化、衰老细胞的染色质收缩等。(4)能够转录的是DNA中的基因片段，而非基因片段不能够转录。(5)终止密码子只是终止翻译，不能编码氨基酸。【典例2】 如图表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是()A是翻译过程，方向是从b到aB每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运C也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行D一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译的效率尝试解答_解析由图可知，是翻译过程，随着翻译的进行，肽链由短到长，所以方向是从a到b，A错误；大多数氨基酸有多个密码子，可由不止一种tRNA来转运，但甲硫氨酸、色氨酸只有一种密码子，只由一种tRNA来转运，B错误；图中为DNA的复制，为转录，为翻译，也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行，C正确；一条mRNA可与多个核糖体结合，能够同时合成多条多肽链，加快了翻译的效率，D错误。答案C【跟踪训练】2关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是()A一个含n个碱基的DNA分子，转录出的mRNA分子的碱基数是n/2个B细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率CDNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化解析DNA分子包括基因片段和非基因片段，1个DNA分子中的诸多基因并非全部转录，故基因转录出的mRNA分子的碱基数小于n/2个，A错误；基因转录时，一条链是模板链，另一条链是非模板链，B错误；DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点均在DNA上，C错误；在细胞周期中，由于基因选择性表达，mRNA的种类和含量均不断发生变化，D正确。答案D知识脉络要点晨背1.基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。2.基因分子中碱基对的排列顺序代表遗传信息。3.RNA中含有核糖和U，DNA中含有脱氧核糖和T。4.转录是以DNA的一条链为模板，合成mRNA、rRNA、tRNA。5.翻译是以mRNA为模板，合成蛋白质。6.一种氨基酸对应一种或几种密码子。7.蛋白质中氨基酸数为n，则mRNA、基因中碱基数至少为3n、6n。1下列有关基因与遗传信息的叙述，正确的是()A基因就是任意一个DNA片段BDNA片段中的碱基排列顺序就代表遗传信息C基因通过转录和翻译表达遗传信息D基因的载体就是染色体解析基因是具有遗传效应的DNA片段，没有遗传效应的DNA片段不携带遗传信息，基因的载体不止染色体，还有线粒体、叶绿体等。答案C2有关下图的叙述，正确的是()A表示DNA转录B中共有8种碱基C中的A表示同一种核苷酸D中的U表示一个遗传密码子解析是DNA的一条链，是RNA，A项正确。图中共有A、G、C、T、U五种碱基，B项错误。中的A代表腺嘌呤脱氧核苷酸，中的A代表腺嘌呤核糖核苷酸，C项错误。遗传密码子由3个碱基组成，D项错误。答案A3一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA数目、转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数目依次为()A32,11,66B36,12,72C12,36,24D11,36,72解析合成的这一条多肽含有11个肽键，因此含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少有12个，mRNA上的碱基至少为12336(个)。决定氨基酸的密码子是12个，所以最多需要的tRNA也是12个。因为mRNA 上的碱基至少有36个，所以转录它的基因中的碱基至少为36272(个)。答案B4下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：(1)图中过程是转录，产物在_中合成，其基本组成单位是_，合成的mRNA通过_进入细胞质中与_结合。(2)图中以为模板合成的过程称为_，进行的场所是_，所需要的原料是_。(3)若该多肽合成到图中UCU决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是_。解析(1)图中所示为遗传信息的表达过程，过程为转录，在细胞核中利用核糖核苷酸合成RNA，mRNA通过核孔出来与核糖体结合，进行翻译。(2)以为模板合成的过程称为翻译。以mRNA为模板，以氨基酸为原料，tRNA为工具合成蛋白质。(3)在mRNA上的UCU碱基后的密码子是UAA，为终止密码子。答案(1)细胞核核糖核苷酸核孔核糖体(2)翻译核糖体氨基酸(3)UAA课后跟踪分层训练(时间：35分钟)1下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是()A在细胞内存在的主要部位相同B构成的五碳糖不同C核苷酸之间的连接方式不同D构成的碱基相同解析DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接；构成DNA和RNA的碱基不完全相同。答案B2在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有()A两种B四种C五种D六种解析A、T、C能构成三种脱氧核苷酸，由于核糖核苷酸中没有T碱基，A、C能构成两种核糖核苷酸，因此A、C、T能构成五种核苷酸。答案C3下列有关遗传密码的叙述，不正确的是()A遗传密码位于mRNA上B一种氨基酸只对应一种遗传密码C一种遗传密码只能编码一种氨基酸D生物界的遗传密码是统一的解析大多数氨基酸对应两个以上的遗传密码。答案B4下图代表的是某种tRNA，对此分析错误的是()AtRNA含有五种化学元素B该tRNA只含有CUC三个碱基C决定谷氨酸的密码子之一为GAGD该结构参与蛋白质合成中的翻译过程解析tRNA是由一条单链RNA通过折叠形成的，含有多个碱基。答案B5下列对转运RNA的描述，正确的是()A一种转运RNA能识别并转运多种氨基酸B一种氨基酸只有一种转运RNA能转运它C转运RNA能识别信使RNA上的密码子D转运RNA转运氨基酸到细胞核内解析转运RNA是将氨基酸转移到核糖体内的一种RNA，每种转运RNA只能识别并转运一种氨基酸；一种氨基酸可能对应1个或多个密码子，因此与密码子碱基互补的反密码子也可能有多个，即一种氨基酸可能有几种转运RNA来转运它。答案C6下列有关真核生物DNA转录的叙述。正确的是()A只能发生在细胞分裂间期B只能发生在细胞核中C需要DNA聚合酶催化D转录完成后，DNA分子恢复双螺旋结构解析不分裂的细胞也发生转录；细胞核、线粒体和叶绿体中均可发生转录；转录需要RNA聚合酶催化。答案D7如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是()A图中结构含有核糖体RNAB甲硫氨酸处于图中a的位置C密码子位于tRNA的环状结构上DmRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类解析图示为翻译过程，核糖体是相邻氨基酸形成肽键的场所，核糖体由核糖体RNA(rRNA)和蛋白质构成，此外图中还含有mRNA和tRNA，A正确；甲硫氨酸的密码子是起始密码子，甲硫氨酸位于第一位，故甲硫氨酸不处于图中a的位置，应在a的左侧，B错误；密码子位于mRNA上，tRNA的环状结构上是反密码子，C错误；由于密码子的简并性，mRNA上的碱基改变，不一定改变肽链中氨基酸的种类，D错误。答案A8下列关于图中、两种分子的说法错误的是()A遗传信息位于上，反密码子位于上B为tRNA，一种氨基酸只能由一种tRNA识别C可以的一条链为模板转录而来D中有的区域有碱基配对，有的区域没有解析为DNA分子，遗传信息位于DNA分子上，反密码子位于tRNA上，A正确；为tRNA，一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运，B错误；是以DNA的一条链为模板转录而来的，C正确；呈三叶草型，有的区域有碱基配对，有的区域没有，D正确。答案B9如图为人体细胞中合成蛋白质的示意图，下列相关说法错误的是()A一个mRNA结合多个核糖体可缩短每条肽链合成的时间B该过程的模板是mRNA，原料是氨基酸C的最终结构均相同D的合成与核仁有关解析一个mRNA结合多个核糖体并不改变每条肽链合成的时间；因为形成的模板相同，所以它们的最终结构相同。答案A10在基因控制蛋白质合成的过程中，不会发生的是()A基因的空间结构改变BDNA聚合酶的催化C消耗四种核糖核苷酸DtRNA识别并转运氨基酸解析基因控制蛋白质合成过程包括转录、翻译两个阶段，转录过程中DNA会发生解旋，基因空间结构发生改变；转录所需的酶为RNA聚合酶；转录所需原料为四种核糖核苷酸；翻译过程需要tRNA识别并转运氨基酸。答案B11遗传信息的传递过程如图所示，其中表示四种不同的物质。下列叙述错误的是()A复制时，2条链均可作为模板链B形成时，需沿整条DNA长链进行C密码子CUU编码所携带的氨基酸D上可同时结合多个核糖体形成多条解析图中依次表示DNA、mRNA、tRNA和肽链。形成即转录时，不需沿整条DNA长链进行，因为转录的单位是基因。答案B12若DNA分子的某个基因含240个脱氧核苷酸和80个鸟嘌呤，则该片段转录成的mRNA含有的尿嘧啶最多有()A20个B40个C60个D80个解析在DNA分子中，因为G80个，所以GC160(个)，AT24016080(个)，则AT40个，当A全部位于模板链中时，mRNA中含有的尿嘧啶最多，此时转录形成的mRNA中U40个。答案B13由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为()AB18(1)Cna18(n1)D18(1)解析基因中n个碱基控制合成的氨基酸最多n/6个，n/6个氨基酸形成一条链，脱去水分子(n/61)个，所以由该肽链组成的蛋白质最大相对分子质量为n/6a(n/61)18。答案D14下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)b与c在结构组成上相同的化学基团为_，不同的基团为_。 (3)a为启动上述过程必需的有机物，其名称为_，化学本质是_。 (4)在根尖细胞中，上述过程发生在_和_中。解析(1)从图中可知d是已与模板链分离的RNA片段，因此转录方向应向左。(2)b是DNA上的胞嘧啶脱氧核苷酸，c是RNA上的胞嘧啶核糖核苷酸，两者相同的成分是磷酸基、碱基；不同的成分是五碳糖，前者为脱氧核糖，后者为核糖。(3)转录的启动需要RNA聚合酶，其化学本质是蛋白质。(4)根尖细胞中无叶绿体，只有细胞核与线粒体中能发生转录。答案(1)(2)磷酸基、碱基五碳糖(b为脱氧核糖，c为核糖)(3)RNA聚合酶蛋白质(4)细胞核线粒体15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。(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为_，图中4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：1_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解析(1)图中所示过程为发生于核糖体中的“翻译”，4的名称为核糖体，翻译的模板是mRNA。(2)由mRNA上的UGGGCUAAAGCG碱基序列，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)由mRNA中密码子为GCU并查得密码子表，可推知1上携带的氨基酸为丙氨酸。答案(1)翻译核糖体3或mRNA(2)ACCCGATTTCGC(3)tRNA丙氨酸16图分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：(1)细胞中过程发生的主要场所是_。 (2)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应