北师大版必修2 第3章 第2节 第一课时 基因控制蛋白质的合成 学案.doc

第2节遗传信息的表达第一课时基因控制蛋白质的合成1基因决定蛋白质合成的过程称为遗传信息的表达，包括转录和翻译两个过程。2遗传学上把由dna合成rna的过程称为遗传信息的转录，其过程是以一条dna链为模板，按碱基配对原则进行的。3通过遗传信息的转录，将基因的信息传递到了mrna上。4翻译是指以mrna为模板，以氨基酸为原料，合成多肽链的过程。5密码子是指mrna上三个相邻的碱基，其特点有连续性、简并性、专一性、通用性等。6翻译过程的翻译者是转运rna(trna)，一种trna只能识别并转运一种氨基酸。 自读教材夯基础1含义遗传学上把由dna合成rna的过程称为遗体信息的转录。2基本内容(1)场所：主要在细胞核。(2)模板：dna片段的一条链。(3)产物：rna。(4)原料：四种游离的核糖核苷酸。3过程(1)解旋：dna双链解开。(2)配对：细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的dna的一条链上的碱基互补配对。(3)连接：在rna聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mrna分子。(4)脱离：合成的mrna从dna链上释放，而后，dna双链恢复。跟随名师解疑难1dna与rna的区别与联系比较项目dnarna全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中化学组成基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基嘌呤腺嘌呤(a) 鸟嘌呤(g)腺嘌呤(a) 鸟嘌呤(g)嘧啶胞嘧啶(c) 胸腺嘧啶(t)胞嘧啶(c)尿嘧啶(u)五碳糖脱氧核糖(c5h10o4)核糖(c5h10o5)无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mrna、trna、rrna三类功能主要的遗传物质，只要生物体内存在dna，dna就是遗传物质生物体内若无dna时，rna是遗传物质；若存在dna时，rna辅助dna完成其功能；少数rna有催化作用相同点化学组成成分中都有磷酸及碱基a、c、g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关键一点少数dna存在于真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的质粒中。极少数病毒的dna为单链，另外极少数病毒的rna为双链。2信使rna的形成前体信使rna的内含子在rna自身催化作用下被切除掉，外显子连接在一起，形成信使rna通过核孔，进入细胞质。3转录终止序列的类型(1)依赖于蛋白质序列：主要是利用蛋白质水解释放的能量，把新生的rna释放出来。(2)不依赖于蛋白质序列：是由合成的rna链的结构决定的，这段rna序列富含gc且可以形成发夹结构，新生的rna链末端有一连串的u，au之间氢键最不稳定。1右图是dna转录过程中的一个片段，其核苷酸的种类有()a.4种b5种c6种 d8种解析：t是dna特有的，u是rna特有的，a虽是dna和rna共有，但a在dna和rna中组成不同的核苷酸，因此有6种。答案：c2有三个核酸分子，经分析共有5种碱基，8种核苷酸，4条核苷酸长链，它的组成是()a1个rna,2个dna b3个dnac1个dna,2个rna d3个rna解析：根据题意，这三个核酸分子共有5种碱基，8种核苷酸，也就是dna分子和rna分子均有。而三个分子共有4条多核苷酸链，由于dna分子是双螺旋(双链)结构，而rna是单链结构，则这3个分子只能是1个dna分子和2个rna分子。答案：c 自读教材夯基础1含义翻译是指以mrna链上的核糖核苷酸序列为模板，从一个特定的起始位点开始，按每三个核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。2基本内容(1)场所：细胞质中的核糖体。(2)模板：mrna。(3)原料：20种氨基酸。(4)产物：具有一定氨基酸顺序的肽链。3密码子(1)位置：mrna上。(2)实质：决定1个氨基酸的三个相邻的碱基。(3)种类：64种。(4)特点：密码子具有连续性、简并性、专一性、起始和终止密码子、通用性。4工具(1)装配机器：核糖体。(2)搬运工(翻译者)：trna。5过程(1)mrna与核糖体结合。(2)trna与mrna互补配对，将氨基酸置于特定位置。(3)脱水缩合形成conh(写出结构简式)，氨基酸连接形成肽链。(4)肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。跟随名师解疑难1遗传信息、密码子和反密码子的区别 位置作用遗传信息dna上碱基的排列顺序转录时决定rna中的碱基排列顺序密码子mrna上3个相邻的碱基翻译时决定肽链中氨基酸的排列顺序反密码子trna上与mrna互补的3个碱基与mrna上3个碱基互补，以确定氨基酸在肽链上的位置联系图解关键一点对于以rna为遗传物质的病毒来说，遗传信息贮存在rna中。密码子共有64种，但有3种为终止密码子；对应氨基酸的密码子有61种，所有生物共用一套遗传密码。trna上反密码子所含的碱基有3个，但整个trna不止3个碱基。2基因表达时的数量关系(1)转录时，组成基因的两条链只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此，转录形成的rna分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。(2)翻译过程中，mrna中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mrna碱基数目的1/3。综上可知：蛋白质中氨基酸数目trna数目1/3mrna碱基数目1/6dna碱基数目。(3)基因中的碱基、rna中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系。比较数目dna中的碱基数、磷酸基数、脱氧核糖数、脱氧核糖核苷酸数6nmrna中碱基数、磷酸基数、核糖数、核糖核苷酸数3n参与转运氨基酸的trna数n蛋白质中的氨基酸数n蛋白质中的肽链数m蛋白质中的肽键数nm缩合脱去的水分子数nm关键一点上述比例关系只是针对基因中的编码序列，但真核生物的基因中还存在着非编码序列。翻译时，mrna上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mrna上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。基因或dna上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mrna上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mrna指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。3若细胞中trna1(auu)可转运氨基酸a，trna2(acg)可转运氨基酸b，trna3(uac)可转运氨基酸c，今以dna中一条链acgtacatt为模板合成的多肽链，其基本组成单位的排列可能是()aabc bcbacbca dbac解析：dna中acg对应mrna中的密码子为ugc，相应trna的反密码子为acg，对应的氨基酸为b。以此类推，dna中tac对应氨基酸为c，att对应氨基酸为a。答案：c4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来转运解析：一种氨基酸具有一种或多种不同的密码子，所以可由一种或几种trna转运，但一种trna只能转运一种氨基酸。答案：d5一段原核生物的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及合成这段多肽需要的trna个数以及转录此mrna的基因中至少含的碱基数依次为()a33；11；66 b36；12；72c12；36；24 d11；36；72解析：此多肽含有11个肽键，即含有氨基酸12个，所以mrna上的密码子至少有12个，mrna上的碱基数至少为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数至少为36272个。答案：b例1已知病毒的核酸有双链dna、单链dna、双链rna、单链rna四种类型。现发现了一种新病毒，要确定核酸属于上述哪一种类型，应该()a分析碱基类型，确定碱基比率b分析碱基类型，分析核糖类型c分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型d分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型解析dna分子含有碱基a、g、c、t，其中特有碱基是t。rna分子中含有碱基a、g、c、u，特有碱基是u。可根据碱基类型判断出核酸是dna还是rna。单链与双链的区别则可根据碱基比率判断。答案adna与rna的判定方法 (1)若某核酸分子中有脱氧核糖，一定为dna；有核糖一定为rna。(2)若含“t”，一定为dna或其单位；若含“u”，一定为rna或其单位。因而用放射性同位素标记“t”或“u”可探知dna或rna。若细胞中大量利用“t”，可认为进行dna的复制；若大量利用“u”，可认为进行rna的合成。(3)若有t但ta或嘌呤嘧啶，则为单链dna。(4)若发现嘌呤嘧啶，则肯定不是双链dna(可能为单链dna，也可能为rna)。1经测定，甲、乙、丙三种生物的核酸碱基之比如下表，据表分析这三种生物的核酸分别为()组别碱基agutc甲252403319乙232427025丙311903119a双链dna、单链dna、单链rnab单链dna、双链dna、双链rnac双链dna、双链rna、单链dnad单链dna、单链rna、双链dna解析：甲生物的核酸含t不含u，且agtc判定为单链dna，乙生物的核酸含u不含t判断为rna，丙生物的核酸含t不含u且at、gc判断为双链dna。答案：d 例2下面是基因控制蛋白质合成过程示意图，请回答：(1)转录的模板是_中的_链，该链中的相应碱基顺序是_。(2)翻译的场所是_，翻译的模板是_，运载氨基酸的工具是_，翻译后的产物是_肽，翻译过程中需要_个trna来运载。(3)遗传物质dna主要分布在_中，也有一部分分布在_中。(4)图中核糖体在mrna上相对运动的方向是由_向_。(5)该过程可能发生在_内(多选)。a噬菌体b大肠杆菌c禽流感病毒d肺炎双球菌e人的成熟的红细胞f蛙的红细胞g酵母菌h蓝藻i小球藻解析(1)根据图形可知表示dna，表示mrna，表示核糖体，表示trna；根据mrna上碱基序列可知以dna的a链为模板转录产生的mrna，a链上的碱基序列为taccgaagaaag。(2)mrna上有12个碱基，决定4个氨基酸，翻译时需要4个trna来运载。(3)dna主要分布在细胞核中，一部分分布在细胞质中。(4)由图中有关箭头所指方向知，核糖体移动方向是由左向右。(5)由图知，该过程发生在有细胞核的细胞中(因为图中有核膜)。a、c为病毒，无细胞结构；b、d、h为原核细胞，无细胞核；e为真核细胞，但高度分化，无细胞核；f、g、i为真核细胞，具有细胞核，所以应选f、g、i。答案(1)dnaataccgaagaaag(2)核糖体mrnatrna四(或多)4(3)细胞核细胞质(4)左右(5)f、g、i2(2011江苏高考)关于转录和翻译的叙述，错误的是()a转录时以核糖核苷酸为原料b转录时 rna 聚合酶能识别 dna 中特定碱基序列cmrna 在核糖体上移动翻译出蛋白质d不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性答案：c 例3某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是()a75对碱基 b78对碱基c90对碱基 d93对碱基解析设该多肽由n个氨基酸组成，则110n(n1)182 778，得n30，则编码该多肽的基因的长度至少为(3n3)个碱基对，即93个碱基对。答案d3现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后，再人工合成基因；现已知人体生长激素共含190个肽键(单链)，假设与其对应的密码子序列中有a和u共313个，则合成的生长激素基因中g有()a130个 b260个c313个 d无法确定解析：此蛋白质(单链)中有190个肽键，说明此蛋白质是由191个氨基酸脱水缩合而成的，信使rna中最少有3191573个碱基，又知rna中au313，所以rna中gc为573313260个，rna的碱基数与dna的每条链的碱基数相等，所以dna的两条链中gc共有2602520个，又因为gc，所以g为520/2260个。答案：b归纳拓展(一)知识整合 (二)重点关注1本节的特点之一是插图多而且复杂。插图包括结构示意图、化学组成区别图、转录过程图、翻译过程图和一个mrna分子上的多个核糖体同时合成多条肽链示意图等。能否理解好教材中的插图，是学习本节内容成败的关键因素之一，所以要认真观察插图，以便更好地理解相关问题。2在本节知识点中，蛋白质是生命活动的体现者，蛋白质的合成等是历年高考的必考内容之一。dna、mrna中碱基计算、基因结构与蛋白质中氨基酸数量的关系，在前几年高考中多有考查。3本节内容抽象复杂，涉及的物质种类较多，因此要注意将知识及时进行归纳、比较和总结。如：dna和rna结构的比较、三种rna功能的比较、转录与翻译过程的比较等。一、选择题1(2010广东高考)下列叙述正确的是()adna是蛋白质合成的直接模板b每种氨基酸仅有一种密码子编码cdna复制就是基因表达的过程ddna是主要的遗传物质解析：蛋白质合成的直接模板是mrna；一种氨基酸可有一种或多种密码子编码；基因具有两个基本功能，即复制和表达；基因的复制是通过dna复制进行的；基因的表达分为转录和翻译两个过程；由于绝大多数生物的遗传物质都是dna，所以dna是主要的遗传物质。答案：d2(2011海南高考)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cmrna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解析：真核细胞内mrna和trna主要是在细胞核中合成的；少数的rna是酶，具有催化作用，一种trna只能转运一种氨基酸。答案：b3合成一条含1000个氨基酸的多肽链，需要转运rna的个数、信使rna上的碱基个数和双链dna上的碱基对数至少依次是()a1 000个、3 000个和3 000对b1 000个、3 000个和6 000对c300个、300个和3000对d1 000个、3 000个和1 500对解析：dna分子控制蛋白质合成时，氨基酸数目转运rna的个数信使rna的碱基数dna的碱基对数1133。答案：a4(2010天津高考)根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()dna双链t gmrnatrna反密码子a氨基酸苏氨酸atgu bugacacu ducu解析：据表，mrna的密码子和trna上的反密码子互补配对，可推知mrna的密码子最后的碱基为u；dna的一条链含tg，另一条链含ac，若dna转录时的模板链含tg链，则mrna的密码子为acu；若dna转录时的模板链含ac，则mrna的密码子为ugu，与选项不符，因此答案为c。答案：c5遗传信息的转录场所有()细胞核线粒体叶绿体核糖体拟核a bc d解析：真核生物遗传信息的转录场所有细胞核、线粒体、叶绿体；但原核生物没有成形的细胞核，除核糖体外无其他细胞器，但核糖体中无dna，因此原核生物在拟核区域转录。答案：a6对于下列图解，正确的说法有()表示dna复制过程表示遗传信息的转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸a均代表同一种核苷酸a bc d解析：由图可知，此过程是遗传信息的转录过程，整个过程涉及5种碱基：a、t、g、c、u，但由于组成dna链的是四种脱氧核苷酸，组成rna链的是四种核糖核苷酸，因此图解中共有8种核苷酸。答案：c7关于遗传密码或遗传密码子的叙述正确的是()a遗传密码是dna上能够决定一个氨基酸的3个相邻的碱基b绝大多数生物通用一套遗传密码子c因为有20种氨基酸，所以遗传密码子也一定有20种d遗传密码的形成主要是在核糖体上解析：遗传密码是经dna转录而形成的mrna上的碱基序列。可见，其形成主要在细胞核中，存在于mrna上。虽然氨基酸种类为20种，但同一种氨基酸可以有不同遗传密码。答案：b8如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(aa代表氨基酸)，下列叙述正确的是()a该过程的模板是dnab该过程合成的产物一定是酶或激素c有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应d该过程有水产生解析：翻译的直接模板是mrna而不是dna；翻译的产物是多肽，经加工后形成蛋白质，而酶与激素不都是蛋白质；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子；多肽是由氨基酸脱水缩合形成的。答案：d9已知aug、gug为起始密码，uaa、uga、uag为终止密码。某信使rna的碱基排列顺序如下：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()a20个 b17个c16个 d15个解析：由题干及信使rna的碱基排列顺序可知：从起始密码aug到终止密码uag共有51个碱基，能编码16个氨基酸。答案：c10(2012新课标全国卷)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的()atrna种类不同bmrna碱基序列不同c核糖体成分不同d同一密码子所决定的氨基酸不同解析：蛋白质中各种氨基酸的排列顺序是由mrna上碱基序列所决定的。答案：b二、非选择题11下图为蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题：氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子gcaacucguugggcgacccgcgccacacgagcuacgcgg(1)图示属于蛋白质合成过程中的_步骤，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)根据图并参考上表分析：1_上携带的氨基酸是_，这个氨基酸与前接的氨基酸是通过_反应连接在一起的。解析：(1)图示核糖体上蛋白质的合成过程，属于基因表达中的翻译过程，模板为mrna；(2)dna模板链上碱基的排列顺序与mrna的互补配对；(3)trna上反密码子与mrna上的密码子互补配对，通过查对所给密码子表可知trna上携带的氨基酸的种类。trna搬运的氨基酸通过脱水缩合形成多肽。答案：(1)翻译3mrna(2)acccgatttggc(3)trna丙氨酸脱水缩合12回答有关真核细胞中的遗传信息及其表达的问题。(1)将同位素标记的尿核苷(尿嘧啶和核糖的结合物)加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记的是_、_、_。(2)将从a细胞中提取的核酸，通过基因工程的方法，转移到另一种细胞b中，当转入_时，其遗传信息在b细胞中得到表达并能传给下一代，当转入_时，在b细胞中虽能合成相应的蛋白质，但性状不会遗传。(3)已知某基因片段的碱基排列如下。由它控制合成的多肽中含有“脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸”的氨基酸序列。(脯氨酸的密码子是ccu、ccc、cca、ccg、谷氨酸的是gaa、gag；赖氨酸的是aaa、aag；甘氨酸的是ggu、ggc、gga、ggg)abccggacttctcttca翻译上述多肽的mrna是由该基因的_(填“a”或“b”)链转录的。此mrna的碱基排列顺序是_。若该基因由于一个碱基被置换而发生突变，所合成的多肽的氨基酸排列顺序变为“脯氨酸谷氨酸甘氨酸赖氨酸”。写出转录并翻译出此段多肽的dna单链的碱基排列顺序：_。解析：(1)尿核苷是合成rna的原料，真核生物的转录是在细胞核中进行的，转录的产物是rna，包括信使rna、核糖体rna和转运rna。(2)在真核生物中，遗传物质是dna；能复制、表达并传给下一代的一定是dna。mrna可直接指导蛋白质的合成，但不能复制，因此它不能控制生物的性状。(3)假定a链作模板链，它转录出的mrna的碱基序列为ccggacuucucuuca，ccg是脯氨酸的密码子，但gac不是谷氨酸的密码子，因此可断定a链不是模板链。b链转录出的mrna的碱基序列为ggccugaagagaagu，ccu是脯氨酸的密码子，gaa是谷氨酸的密码子，gag也是谷氨酸的密码子，aag是赖氨酸的密码子，因此它指导合成的多肽链符合“脯氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸”的氨基酸序列。已确定b链做模板链，基因突变后已知氨基酸序列中的第三个氨基酸由谷氨酸变成甘氨酸，根据模板链推知此谷氨酸的密码子为gag，通过与甘氨酸的密码子比较可知，与gag只差一个碱基的甘氨酸的密码子是ggg，因此可确定多肽链中此甘氨酸的密码子为ggg，据此可确定dna片段b链中ctc突变成了ccc，即t被