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 新人教版必修2(1).ppt

第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成 教师参考 新课导入一 什么是基因的表达 提示 基因通过指导蛋白质的合成来控制性状 称为基因的表达 思考 基因 dna 主要存在于细胞核中 而蛋白质的合成是在细胞质的核糖体上进行的 细胞核中的基因如何控制细胞质中蛋白质的合成呢 导入课题 新课导入二 荧光小猪是由于体内导入了从荧光水母体内提取的荧光基因 从而能在夜晚呈现出特殊的体色 这是生物学家的杰作 那么 什么是基因呢 提示 基因是有遗传效应的dna片段 我们知道蛋白质是生命活动的体现者和承担者 因此性状的形成离不开蛋白质 特别是酶 的作用 那么基因是怎样指导蛋白质合成的呢 学习目标 1 理解并记忆遗传信息的转录和翻译 2 掌握基因表达过程中有关数量变化 自主学习 课堂探究 自主学习读教材 学基础 一 rna与dna的比较及其种类 作用阅读教材p62 p63 完成以下问题 1 rna和dna的比较 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 胸腺嘧啶 t 尿嘧啶 u 规则的双螺旋结构 单链 2 种类及作用 1 信使rna mrna 翻译过程中起模板作用 2 转运rna trna 识别密码子 运载氨基酸 3 核糖体rna rrna 参与构成核糖体 选择 下列关于dna和rna的说法 正确的是 a dna中有氢键 rna中无氢键b dna rna中嘌呤数等于嘧啶数c dna中的五碳糖是脱氧核糖 rna中的五碳糖是核糖d dna只存在于细胞核中 rna只存在于细胞质中 c 二 遗传信息的转录阅读教材p63 完成以下问题 1 概念 在细胞核中 以dna的一条链为模板 合成的过程 2 过程 rna 碱基 碱基互补配对 一条链 核糖核苷酸 mrna dna 双螺旋 选择 下列有关转录的叙述 错误的是 a 以dna的一条链为模板b 只能在细胞核中进行c 原料是4种游离的核糖核苷酸d 该过程需要酶和能量 b 三 遗传信息的翻译阅读教材p64 p67 完成以下问题 1 概念 游离在细胞质中的各种氨基酸 就以为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 2 条件 氨基酸 一定氨基酸顺序 mrna 核糖体 3 过程 核糖体 trna mrna 终止密码子 核糖体与mrna的复合物 判断 1 转录和翻译过程中碱基配对方式完全相同 2 一种氨基酸一定由多种trna转运 3 密码子与氨基酸种类一一对应 4 核糖体沿着mrna移动读取密码子 探究一 课堂探究解疑难 提能力 遗传信息的表达 教师参考 问题引领 1 遗传信息 密码子 反密码子的对应关系是怎样的 2 遗传信息表达与传递过程有哪些不同 1 dna上遗传信息 密码子 反密码子的对应关系 1 密码子 mrna上决定一个氨基酸的3个相邻碱基 2 反密码子 与mrna分子中的密码子互补配对的trna上的3个碱基 种类 61种 2 转录 翻译与dna复制的比较 典例1 如图表示基因指导蛋白质合成的过程 请分析并回答 1 甲过程需以 为原料 在 的催化下完成 rna病毒导致的疾病比dna病毒导致的疾病更难治疗和预防 原因是rna病毒更容易 解析 基因指导蛋白质合成过程包括转录和翻译 转录是以dna的一条链为模板合成mrna的过程 该过程主要发生在细胞核中 翻译是指以mrna为模板合成蛋白质的过程 该过程发生在细胞质中的核糖体上 图中甲表示转录 乙表示翻译 是rna聚合酶 是核糖核苷酸 是trna 是氨基酸 是mrna 1 图中甲过程表示转录 转录是以dna的一条链为模板 需以核糖核苷酸为原料 在rna聚合酶的催化下完成 rna是单链 易发生变异 所以rna病毒导致的疾病比dna病毒导致的疾病更难治疗和预防 答案 1 核糖核苷酸rna聚合酶变异 2 若dna的一条模板链上碱基序列gcc能指导一个氨基酸 则对应的trna上氨基酸是 脯氨酸的密码子为ccg 精氨酸的密码子为cgg 丙氨酸的密码子为gcc 甘氨酸的密码子为ggc 3 该细胞内有密码子种 rrna的形成与有关 mrna与核糖体的结合部位有个密码子 上图中含有氢键的化合物有 解析 2 若dna的一条模板链上碱基序列gcc能指导一个氨基酸 根据碱基互补配对原则 其密码子为cgg 对应的trna上氨基酸是精氨酸 3 mrna上能决定氨基酸的相邻的三个碱基构成一个密码子 所以该细胞内有密码子64种 核仁与rrna的形成有关 mrna与核糖体的结合部位只有2个密码子 上图中含有氢键的化合物有trna和dna 答案 2 精氨酸 3 64核仁2trna和dna 方法透析dna与rna的快速判定 备选例题 如图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由dna到蛋白质的信息流动过程 表示相关过程 请据图回答下列问题 1 过程的产物是dna 则 过程发生在期 催化过程 的酶是 解析 1 据图分析可知 过程指dna的复制 在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 过程指转录过程 催化dna转录为rna的酶为rna聚合酶 答案 1 有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间rna聚合酶 解析 2 决定氨基酸的密码子在mrna上 据trna上的反密码子uac可推知密码子为aug aug决定的氨基酸是甲硫氨酸 3 据图可知 越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长 说明越接近b端的核糖体在mrna上移动的距离越长 由此推出核糖体在mrna上的移动方向为a b 过程是对蛋白质加工和运输的过程 相应的场所有内质网和高尔基体 2 已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是aug uac 某trna一端的三个碱基是uac 该trna所携带的氨基酸是 3 a b为mrna的两端 核糖体在mrna上的移动方向是 过程进行的场所有 答案 2 甲硫氨酸 3 由a b内质网和高尔基体 解析 4 当一个mrna上连接多个核糖体以后 可以同时合成多条相同的肽链 提高蛋白质的合成速率 在原核细胞中分离的多聚核糖体常与dna结合在一起 说明在原核细胞中边转录边翻译 转录和翻译可同时同地点进行 4 一个mrna上连接多个核糖体叫做多聚核糖体 多聚核糖体形成的意义是 从原核细胞中分离的多聚核糖体常与dna结合在一起 这说明 4 短时间内能合成较多的蛋白质原核细胞中的转录和翻译是同时同地点进行的 答案 题组演练 1 有关真核细胞dna复制和转录过程的叙述 错误的是 a dna复制过程中需dna聚合酶的参与b 转录生成的rna往往在细胞核中需进一步加工成熟c 转录时rna聚合酶沿着整条dna长链进行d 两种过程都涉及磷酸二酯键的生成 解析 dna复制合成dna分子 该过程需要解旋酶和dna聚合酶 转录合成rna分子 该过程需要rna聚合酶 真核生物的基因有内含子和外显子 内含子转录形成的mrna部分不能翻译 需要在细胞核中剪接和拼接完成rna的加工 基因是有遗传效应的dna分子片段 转录是某一基因表达 所以转录不是沿着整条dna长链进行的 dna或rna的形成过程中 都能生成磷酸二酯键 c 2 dna分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息决定的氨基酸如下表所示 则trna acg 所携带的氨基酸是 a 精氨酸b 丙氨酸c 半胱氨酸d 苏氨酸 解析 mrna与dna模板链碱基互补配对 trna又与mrna碱基互补配对 trna上的碱基序列与dna模板链上的碱基序列几乎一样 只是把t换成了u c 3 图 分别表示人体细胞中3种生物大分子的合成过程 下列说法正确的是 a 图 中复制起点在一个细胞周期中可起始多次b 图 过程的产物可直接作为 过程的模板c 图 过程中碱基配对方式与图 过程中有所不同d 在造血干细胞和效应b细胞中都能发生图 过程 解析 在一个细胞周期中dna只能复制一次 所以图 中复制起点在一个细胞周期中只能起始1次 图 过程的产物是rna 经过剪切和修饰后可以作为 翻译的模板 图 为转录过程 图 为翻译过程 两个过程中碱基互补配对方式不完全相同 效应b细胞已经高度分化 不能进行 dna复制过程 c 探究二 教师参考 问题引领 1 基因转录和翻译过程中基因的碱基对数与mrna碱基数及氨基酸个数的对应关系是什么 基因表达过程中有关数量变化 2 计算时的 至少 或 至多 的含义是什么 1 转录 翻译过程中dna 基因 碱基数 mrna碱基数 多肽链氨基酸数 6 3 1 图解如下 2 以上关系应理解为 每合成1个氨基酸至少需要mrna中3个碱基 基因中6个碱基 其原因如下 1 dna中有的片段无遗传效应 不能转录出mrna 2 在基因片段中 有的片段起调控作用 不转录 3 转录出的mrna中有终止密码子 终止密码子不对应氨基酸 所以基因或dna上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多 典例2 2017 宁夏银川月考 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 解析 由n个碱基组成的基因 控制合成的蛋白质最多含氨基酸数目为n 6 所以含一条肽链的蛋白质脱去的水分子数 氨基酸数 肽链数 n 6 1 则该蛋白质的相对分子质量 氨基酸相对分子质量 氨基酸个数 水分子的个数 18 n 6 a 18 n 6 1 答案 d 备选例题 2017 广东汕头月考 假设未来发现某种外星生物 其遗传物质的结构模式与作用原理和地球上的生物相似 若这种生物的氨基酸只有14种 其dna和rna的碱基组成分别只有a t及a u 则该生物的一个密码子最少由几个碱基组成 a 3个b 4个c 5个d 6个 解析 外星生物遗传物质是双链dna 通过转录和翻译控制蛋白质的合成 其密码子存在于mrna上 如果由mrna中的2个碱基决定一个氨基酸 则至多形成22 4种氨基酸 如果n个碱基决定一个氨基酸 则至多可形成2n种氨基酸 b 题组演练 1 2017 重庆第十八中学期中 某个多肽的相对分子质量为2778 氨基酸的平均相对分子质量为110 若考虑终止密码子 则控制该多肽合成的基因的长度至少是 a 186个碱基对b 78个碱基对c 90个碱基对d 93个碱基对 解析 多肽是由氨基酸脱水缩合形成的 根据多肽的相对分子质量 氨基酸数目 氨基酸的平均相对分子质量 失去水的数目 氨基酸数目 肽链条数 水的相对分子质量 可知2778 氨基酸数目 110 氨基酸数目 1 18 故可推出氨基酸数目为30个 再根据基因指导蛋白质的合成 基因上碱基对 氨基酸数目 3 1 可推出基因上碱基对数 30 3 90对 如考虑终止密码子 则基因上还要加上3个碱基对 共93个碱基对 d 2 2017 江苏启东期中 已知一段mrna含有30个碱基 其中a和g有12个 转录该段mrna的dna分子中应有c和t的个数是 a 12b 24c 18d 30 d 解析 已知mrna中含有30个碱基 是由dna的一条链为模板转录形成的 则dna含有60个碱基 在dna分子中 碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则 a t g c 而配对的碱基彼此相等 即a t c g 因此在dna分子中嘌呤和嘧啶各占一半 则dna分子中c和t的个数应为dna碱基总数的一半 即c t 30 个 3 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 a u u c g a u g a c 40个碱基 c u c u a g a u c u 此信使rna控制合成的蛋白质含氨基酸的个数最多为 a 20个b 17个c 16个d 15个 c 解析 aug为起始密码 起始密码之后还有2个碱基 uag为终止密码 终止密码前还有3个碱基 加上中间省略的40个碱基 一共有45个碱基 编码15个氨基酸 加上起始密码子编码的氨基酸 一共16个氨基酸 图说教材 dna复制 转录和翻译的关系 1 在真核生物中 dna复制主要发生在细胞核中 在解旋酶 dna聚合酶等酶的作用下 以dna的两条链为模板 利用4种脱氧核苷酸为原料合成子链 子链与模板链形成子代dna 2 在真核生物中 转录主要发生在细胞核中 在rna聚合酶的作用下 以dna的一条链为模板 利用4种核糖核苷酸为原料合成mrna 3 在真核生物中 翻译主要发生在细胞质中 转录形成的mrna通过核孔进入细胞质中 与核糖体结合 以mrna为模板 利用多种氨基酸为原料合成多肽链 蛋白质 4 在原核生物中 dna复制 转录主要发生在拟核中 转录形成的mrna无需通过核孔而直接进入细胞质中 其他相关内容均与真核细胞相同 跟踪训练 2017 江苏南通月考 下图表示细胞内遗传信息的传递过程 下列有关叙述正确的是 a 图示过程发生在细胞有丝分裂的间期b 酶a b均可催化磷酸二酯键的形成c 过程 所需的模板相同但原料不同d 过程 中碱基互补配对方式相同 b 解析 过程 分别表示dna的复制 转录和翻译 发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 酶a为dna聚合酶 酶b为rna聚合酶 二者均可催化磷酸二酯键的形成 过程 所需的模板为亲代dna的两条链 原料为脱氧核苷酸 过程 所需的模板为dna的一条链 原料为核糖核苷酸 过程 dna模板链上的碱基与mrna的相应碱基互补配对 即碱基互补配对的方式为a u g