基因指导蛋白质的合成Word版含解析

第1节基因指导蛋白质的合成课标内容要求核心素养对接概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。1.生命观念：根据结构和功能观，理解RNA的结构和功能。2．科学思维：通过分析与综合，进行转录、翻译过程中的有关计算；并通过分类与比较，明确中心法则各生理过程的异同。一、遗传信息的转录1．RNA的结构与种类(1)基本单位及组成①磷酸；②核糖；③碱基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。(2)空间结构：一般是单链，且比DNA短。(3)RNA的种类及其作用①eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名称：信使RNA（mRNA）,作用：DNA的信使))②eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名称：核糖体RNA（rRNA）,作用：组成核糖体))③eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名称：转运RNA（tRNA）,作用：识别并转运氨基酸))2．遗传信息的转录(1)概念(2)过程二、遗传信息的翻译1．密码子与反密码子密码子反密码子种类64种61种位置mRNAtRNA实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基(终止密码除外)与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基2.翻译(1)概念的理解(2)过程起始：mRNA与核糖体结合↓运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上（一个mRNA分子上可以结合多个核糖体）↓终止：当核糖体读取到mRNA上的终止密码时，合成终止↓脱离：肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子三、中心法则1．提出者：克里克。2．中心法则的提出及其发展(1)图示：(2)根据图示，完成下表：项目序号生理过程遗传信息传递过程最初提出①DNA复制DNA流向DNA②转录DNA流向RNA③翻译RNA流向蛋白质发展补充④RNA复制RNA流向RNA⑤逆转录RNA流向DNA判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．遗传信息转录的产物只有mRNA。()2．转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()3．一个tRNA分子中只有一个反密码子。()4．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。()5．在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。()6．DNA病毒没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。()[答案]1．×提示：转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。2．×提示：转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。3．√4．×提示：核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。5．×提示：密码子共有64种，有3种终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。6．×提示：DNA病毒没有RNA，但其遗传信息的传递仍遵循中心法则，包括DNA复制、转录和翻译三个过程。遗传信息的转录和翻译1．转录和翻译的比较转录翻译时间个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核核糖体模板DNA的一条链mRNA原料4种核糖核苷酸21种氨基酸条件酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽链特点边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，同时合成多条肽链碱基配对A—U，T—A，C—G，G—CA—U，U—A，C—G，G—C遗传信息传递DNA→RNAmRNA→蛋白质意义表达遗传信息，使生物表现出各种性状2.遗传信息、密码子、反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子概念DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA上与密码子互补的3个碱基作用控制生物的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类多样性64种61种图解3.相关图解及分析(1)图解：(2)分析：4．基因表达过程中的相关数量计算DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系(1)图示：(2)规律：蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA中碱基数目＝1/6DNA(或基因)中碱基数目。合作探究：1.RNA为什么适合做DNA的信使？提示：(1)RNA一般为单链，比DNA短，可以通过核孔从细胞核进入细胞质。(2)RNA是另一种核酸，也是由四种核苷酸组成的，也可以储存大量的遗传信息。(3)RNA与DNA之间也遵循碱基互补配对原则。2．运输氨基酸的工具是哪种结构？为什么说它是真正起“翻译”作用的结构？提示：运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。1．(不定项)下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是()A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的C．如果③表示酶分子，则它的名称是RNA聚合酶D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合BC[本题考查的是转录过程，其中①链为模板链，②链为RNA，①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。]2．(2020·全国卷Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是()A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变C[根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。]3．一个mRNA分子有m个碱基，其中(G＋C)有n个；由该mRNA指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该mRNA合成的DNA分子至少含有的(A＋T)数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()A．m、(m/3)－1B．m、(m/3)－2C．2(m－n)、(m/3)－1D．2(m－n)、(m/3)－2D[由题意知，mRNA分子有m个碱基且(G＋C)的数目为n，则此mRNA分子中(A＋U)的数目为(m－n)，控制其合成的DNA分子模板链中(A＋T)的数目至少为(m－n)，整个双链DNA分子中(A＋T)的数目至少为2(m－n)；由mRNA分子有m个碱基可知，以其为翻译模板可合成最多含m/3个氨基酸的蛋白质分子，题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为(m/3)－2。]原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。过程如右图所示：图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。(3)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。中心法则1．中心法则的内容及应用(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则(3)HIV等逆转录病毒的中心法则(4)高度分化的细胞内中心法则的表达式DNAeq\o(――→,\s\up10(转录))RNAeq\o(――→,\s\up10(翻译))蛋白质(5)能分裂的细胞内中心法则的表达式(1)逆转录需要逆转录酶。(2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。(3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。2．中心法则体现了DNA的两大基本功能(1)传递遗传信息：通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。(2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。3．中心法则与基因表达的关系4．中心法则五个过程的比较过程模板原料酶碱基配对方式产物实例DNA的复制DNA的每一条母链脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶A—T、T—A、G—C、C—GDNA以DNA作遗传物质的生物转录DNA的一条链核糖核苷酸RNA聚合酶A—U、T—A、G—C、C—GRNA除病毒外几乎所有生物翻译信使RNA21种氨基酸A—U、U—A、G—C、C—G多肽除病毒外的细胞生物RNA的复制RNA核糖核苷酸RNA复制酶A—U、U—A、G—C、C—GRNA以RNA作遗传物质的生物RNA的逆转录RNA脱氧核苷酸逆转录酶A—T、U—A、G—C、C—GDNA某些RNA病毒等合作探究：下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成，请分析此图解中A～E试管所模拟的过程分别是什么？提示：A—DNA复制；B—转录；C—RNA复制；D—逆转录；E—翻译。1．下图表示生物界的中心法则，有关叙述正确的是()A．健康的人体内可以发生图中所有过程B．烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程C．⑤过程需要逆转录酶的参与D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律D[分析图形可知，健康的人体内可以发生图中①DNA复制、②转录和③翻译过程，A项错误。烟草花叶病毒是RNA病毒，侵入宿主细胞后发生⑤RNA复制和⑥翻译过程，B项错误。④过程需要逆转录酶的参与，C项错误。]2．某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么物质Y抑制该病毒增殖的机制是()A．抑制该病毒RNA的转录过程B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程C．抑制该RNA病毒的反(逆)转录过程D．抑制该病毒RNA的自我复制过程C[本题主要考查中心法则。RNA病毒逆转录生成DNA，需要的原料是4种脱氧核苷酸，物质Y与脱氧核苷酸结构相似，会混入逆转录生成的DNA中，致使逆转录生成的DNA不能整合到真核宿主的基因组中，影响病毒RNA及蛋白质的合成，从而抑制该病毒增殖，故只有C项正确。]中心法则各生理过程快速确定的三大依据[课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。2.转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3.翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。4.密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。5.一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只决定一种氨基酸。6.在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。生命是物质和能量的统一体。1．如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是()A．DNA与RNA在核苷酸上只有②不同B．如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可C．③在人的遗传物质中只有4种D．DNA分子中每个②均只与一个①相连C[分析题图可知，①是磷酸基团，②是五碳糖，③是含氮碱基。DNA与RNA在核苷酸上的不同点主要有两点，一是在DNA中②为脱氧核糖，在RNA中②为核糖；二是在DNA中③有A、T、C、G4种，在RNA中③有A、U、C、G4种，A错误。如果要构成ATP，要在①位置上加上两个磷酸基团，②应为核糖，③应为腺嘌呤，B错误。人的遗传物质是DNA，在DNA中③只有4种(A、G、C、T)，C正确。DNA分子的一条脱氧核苷酸链中多数②与两个①相连，D错误。]2．(不定项)对于下列图解，正确的说法有()A．表示DNA转录过程B．共有5种碱基C．共有8种核苷酸D．A均代表同一种核苷酸ABC[由题干信息可知，图为DNA转录过程。因为DNA与RNA的基本单位不同，故相同碱基代表不同核苷酸，所以图示核苷酸种类为8，碱基种类数为5。]3．如图为多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说法正确的是()A．图示为多个核糖体合成一条多肽链的过程B．mRNA沿着三个核糖体从右向左移动C．三条肽链在氨基酸排列顺序上各不相同D．由图示可推测少量mRNA可以合成大量的蛋白质D[图示为三个核糖体合成三条多肽链的过程；翻译过程中是核糖体沿着mRNA进行移动的，根据肽链的长短，可判断出核糖体沿mRNA的移动方向是从右向左；合成的三条肽链是以同一条mRNA为模板的，因此氨基酸的排列顺序相同；一条mRNA可以和多个核糖体结合，可在短时间内合成大量的蛋白质。]4．结合下图分析，下列叙述错误的是()A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链D[生物的遗传物质是DNA或RNA，即遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，故A项正确。因为密码子的简并性，转录形成的mRNA碱基序列不同，最终翻译出的蛋白质可能相同，故B项正确。蛋白质是生命活动的主要承担者，即生物的表型是通过蛋白质体现的，故C项正确。遗传信息是由碱基序列决定的，DNA两条单链的碱基互补配对，所含遗传信息不同，故D项错误。]5．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤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—