高中生物第三单元第二章第二节基因的表达学案（含解析）中图版必修2.DOC

第二节基因的表达1识别DNA与RNA，描述遗传信息和“密码子”的概念。2概述遗传信息的转录和翻译。一、转录转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。1场所：主要在细胞核。2模板：DNA分子的一条链。3原料：游离的四种核糖核苷酸。4碱基配对原则：T与A配对；C与G配对；RNA不含T，所以U（尿嘧啶）与A配对。如下图。5转录的产物：RNA。（1）信使RNA（mRNA）：接受DNA上的遗传信息，进入细胞质，作为蛋白质合成的模板。（2）转运RNA（tRNA）：识别并转运氨基酸。（3）核糖体RNA（rRNA）：核糖体的组成成分。6转录的过程：在DNA解旋酶的作用下，双螺旋解开成为单链。只以一条DNA链为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，合成一条RNA链。经过转录，DNA就把遗传信息传递给了信使RNA（mRNA）。二、翻译翻译是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。1遗传密码（1）密码子。概念：指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。种类：4种碱基可以组成64种密码子，其中61个密码子决定20种氨基酸。密码子AUG和GUG是翻译的起始信号，叫做起始密码子。UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定氨基酸，是终止密码子。思考：密码子具有什么特性？提示：密码子具有专一性，一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定。（2）转运RNA（tRNA）与反密码子。tRNA形似三叶草，其一端是携带氨基酸的部位，相对的一端有三个碱基决定着携带氨基酸的种类。每个tRNA的这三个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。思考：tRNA(反密码子)有多少种？有什么特性？提示：tRNA的作用是转运氨基酸，每种tRNA的反密码子与mRNA上的一种决定氨基酸的密码子互补，因为决定氨基酸的密码子有61种，所以tRNA有61种，即反密码子有61种。每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运。2翻译（1）场所：细胞质中的核糖体。（2）模板：mRNA。（3）原料：游离的20种氨基酸。（4）碱基互补配对原则：A与U，U与A，C与G，G与C配对，如下图。（5）产物：蛋白质（直接产物是多肽）。（6）过程：mRNA与核糖体结合后，核糖体一边沿着mRNA移动，一边解读mRNA上的密码子。特定的tRNA携带着特定的氨基酸进入核糖体，一端的三个碱基与mRNA上的密码子互补配对后，核糖体就将氨基酸连接到多肽链上。核糖体不断移动，氨基酸依次连接上去，直到遇到mRNA上的终止密码子为止，形成的多肽链与核糖体分离，然后再经过盘曲折叠，最终形成有特定结构和功能的蛋白质分子。思考：复制、转录、翻译时碱基配对方式有何异同？提示：三、中心法则中心法则是对遗传信息的传递过程的概括，是对DNA基本功能的概括，也是对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括。1以DNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递2以RNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递3中心法则示意图（1）DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。（2）RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。1DNA与RNA的判定方法（1）若有核糖，一定是RNA；若有脱氧核糖，一定是DNA。（2）若含T，一定为DNA；若含U，一定是RNA。所以用放射性同位素标记T或U，可探知DNA或RNA，若大量利用T，可认为进行DNA的复制；若大量利用U，可认为进行RNA的合成即转录。（3）若含T，AT或嘌呤嘧啶，则为单链DNA。因为双链DNA中AT，GC，嘌呤嘧啶（AGTC）。2DNA与RNA的比较3复制、转录、翻译的区别DNA的复制、DNA转录形成RNA、RNA翻译形成蛋白质的过程，是遗传信息在生物体内以不同方式传递、表达的过程。遗传信息的传递发生在生物传种接代的过程中，通过复制，实现遗传信息由亲代到子代的传递。遗传信息的表达发生在生物个体发育过程中，它是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程。复制、转录、翻译三者之间的主要区别见下表：场所模板原料酶互补配对的碱基产物复制细胞核DNA两条链游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等A与TC与GDNA转录细胞核DNA的一条链游离的核糖核苷酸解旋酶、RNA聚合酶等A与UC与GRNA翻译细胞质信使RNA氨基酸酶A与UC与G蛋白质DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状。4基因控制蛋白质合成时的相关计算（1）转录时DNA与RNA之间的数量关系分析：由上图可知：DNA 链碱基数链碱基数mRNA碱基数1/2 DNA分子总碱基数ATTAmRNA上的（AU），GCCGmRNA上的（CG）。（2）碱基与氨基酸之间的数量关系分析：转录时，组成基因的两条链只有一条链能作为模板链，所以转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。在转录时，基因模板链中的AT（或GC）与RNA分子中的UA（或CG）相等。翻译时，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。因此，在不考虑终止密码子的情况下，在转录和翻译过程中，基因双链中的碱基（或脱氧核苷酸）数mRNA中的碱基（或核糖核苷酸）数翻译形成的蛋白质分子中的氨基酸数631。如下图所示：有关计算的公式可总结为：蛋白质中肽链的条数蛋白质中肽键数（或缩合时脱下的水分子数）蛋白质中氨基酸的数目参加转运的转运RNA数目1/3mRNA的碱基数目1/6基因中的碱基数。（3）计算中“最多”和“最少”的分析：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。题型一 密码子的判断【例题1】（2010天津理综）根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（）。DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸ATGU BUGA CACU DUCU解析：反密码子与密码子互补，所以苏氨酸密码子第三个碱基为U，且密码子由mRNA上的碱基组成，不含碱基T，所以A、B两项错。根据mRNA与DNA中模板链互补可推知苏氨酸密码子为UGU或ACU，故选C。答案：C题型二 遗传信息的翻译过程【例题2】有关蛋白质合成的叙述，不正确的是（）。A终止密码子不编码氨基酸B每种tRNA只转运一种氨基酸CtRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D核糖体可在mRNA上移动解析：携带遗传信息的是DNA，不是RNA。mRNA上的终止密码子不编码氨基酸。由于每种tRNA的反密码子只能识别一种密码子，所以只转运一种氨基酸。答案：C反思领悟：在翻译过程中，mRNA与核糖体结合，以氨基酸为原料，以tRNA为运载工具，控制蛋白质合成。核糖体可在mRNA上移动，当移动到终止密码时终止翻译。题型三 中心法则【例题3】（2011上海十三校联考）下图表示遗传信息的传递和表达过程，下列有关叙述中错误的是（）。A正常情况下，在动植物细胞中都不可能发生的过程是B图中、过程的原料依次是脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸C图中所示各过程中均可发生碱基互补配对D过程发生在某些病毒体内，并且需要逆转录酶的参与解析：是DNA复制，是转录，是翻译，此过程发生于细胞生物中；是逆转录，是RNA复制，分别发生于某些病毒入侵细胞后，但不会发生在病毒体内，因为病毒的生命活动发生在细胞中。答案：D1 （2011海南卷）关于核酸生物合成的叙述，错误的是（）。ADNA的复制需要消耗能量BRNA分子可作为DNA合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析：真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂间期。答案：D2 （2011海南卷）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。答案：B3 遗传信息的转录与复制过程相同的是（）。A只以DNA的一条链为模板B以碱基U与碱基A互补配对C合成的产物是mRNAD按照碱基互补配对原则进行解析：转录时以DNA一条链为模板，而复制时是以DNA的两条链作模板；复制的产物是子代DNA，转录的产物为RNA；RNA中无碱基T，碱基U与A配对；复制和转录过程都遵循碱基互补配对原则。答案：D4 牛胰岛素由两条肽链构成，共有51个氨基酸。则牛胰岛素