新教材2023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

第4章基因的表达新知一遗传信息的转录

1.RNA的组成及分类。

结合教材中的“核糖和脱氧核糖的结构模式图”“DNA与RNA在化学组成上的区别”图和“三种主要的RNA示意图”,阅读RNA的相关内容,阐明RNA的种类和功能,比较其与DNA的不同。(1)基本单位及组成核糖核苷酸核糖鸟嘌呤尿嘧啶单链信使RNA蛋白质合成的直接模板转运RNA运载氨基酸核糖体RNA核糖体的组成成分比较项目DNARNA组成单位基本组成单位不同________________________五碳糖不同_______________碱基不同特有的是_______________特有的是______________结构不同___________一般为_____,能通过核孔

脱氧核苷酸

核糖核苷酸

脱氧核糖

核糖胸腺嘧啶（或T）尿嘧啶（或U）双螺旋结构

细胞核一条链

核糖核苷酸

RNA

碱基

碱基互补配对

一条链

核糖核苷酸

氢键

RNA聚合酶

mRNA分子

DNA链

双螺旋新知二

遗传信息的翻译

核糖体

mRNA

氨基酸

蛋白质

核糖体

tRNA

mRNA

终止密码子

核糖体与mRNA的复合物新知三

中心法则

DNA

蛋白质发展内容信息流动举例RNA自我复制遗传信息从____流向____烟草花叶病毒RNA逆转录合成DNA遗传信息从____流向____HIV

RNA

逆转录探究一遗传信息的转录

(1)在图中方框内用“→”或“←”标出转录的方向。

答案:←

(2)a为启动上述过程必需的有机物,其名称是什么?

提示:RNA聚合酶。(3)b和c的名称分别是什么?

提示:b是胞嘧啶脱氧核苷酸,c是胞嘧啶核糖核苷酸。(4)在根尖细胞中,上述过程发生的场所在哪里?

提示:细胞核,线粒体。

(5)若d中A占35%,U占19%,则d对应的DNA分子片段中T和C分别占多少?

提示:d是以DNA的一条链为模板转录来的,若d中A=35%,U=19%,A+U=54%,则对应的DNA分子片段中A+T=54%,G+C=46%,故A=T=27%,G=C=23%。比较项目模板原料能量酶产物DNA复制DNA的两条链脱氧核苷酸ATP解旋酶、DNA聚合酶DNA转录DNA的一条链核糖核苷酸ATPRNA聚合酶RNA

【例1】下列有关DNA和RNA的叙述,正确的是(

)A.由DNA转录形成的RNA的相对分子质量是该DNA

的一半B.通过DNA转录形成的RNA分子中没有碱基对存在C.DNA和RNA的碱基组成不完全相同

D.tRNA和rRNA不是由DNA转录形成的产物

解析:一个DNA分子有多个基因,而遗传信息的转录以基因为单位,因此由DNA转录形成的RNA的相对分子质量远小于该DNA的一半,A项错误;RNA有rRNA、tRNA、mRNA三大类,tRNA分子中存在碱基对,B项错误;DNA和RNA均有碱基A、G、C,另外DNA具有特有碱基T,RNA具有特有碱基U,C项正确;rRNA、tRNA、mRNA均是由DNA转录形成的产物,D项错误。答案:C

【例2】下图表示在人体细胞核中进行的某一生理过程,下列说法正确的是(

)A.该过程共涉及5种核苷酸B.在不同组织细胞中该过程的产物相同C.该过程需要DNA聚合酶D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗

解析:从原料看出该过程为转录。该过程涉及的核苷酸为4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸;不同组织细胞中转录的mRNA不同;该过程不需要DNA聚合酶而需要RNA聚合酶;该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗。答案:D探究二

遗传信息的翻译

1.下图是基因控制蛋白质合成的示意图,请据图回答下列问题。(1)转录出③的模板是什么?该模板的相应区段的碱基序列是什么?

提示:

DNA的一条链;—TAGCGAAGAAAG—。(2)运输氨基酸的工具是图中的哪种结构?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(①)tRNA;它一端有反密码子,能识别mRNA上的密码子,一端能携带氨基酸,是真正起“翻译”作用的结构。(3)研究表明,少量的mRNA分子就能迅速合成大量的蛋白质,结合上图推测其作用机理。

提示:1个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。

2.假设编码亮氨酸的密码子CUA中的一个碱基发生了改变,可能的变化是第1个碱基C变成了U、A或G;或第2个碱基U变成了C、A或G;或第3个碱基A变成了U、C或G。请分析：在这9种可能的变化中,哪几种变化确实引起了氨基酸的变化?通过这个实例,你认为密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义?

提示:可以将变化后的密码子分别写出,然后查密码子表,看看变化了的密码子分别对应哪种氨基酸。这个实例说明密码子的简并性在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。

(1)密码子和反密码子的比较。比较项目密码子反密码子位置mRNAtRNA作用直接决定蛋白质中氨基酸的序列识别密码子,转运氨基酸特点与DNA模板链上的碱基互补与mRNA中密码子的碱基互补(2)氨基酸、密码子和反密码子的对应关系。①每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。②一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。③氨基酸、密码子和反密码子的对应关系图④密码子有64种(一般情况下3种终止密码子不决定氨基酸,特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸;一般情况下决定氨基酸的密码子有61种),一般情况下反密码子理论上有61种。不同生物共用一套遗传密码。

【例3】用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是(

)①同位素标记的tRNA

②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.①②④

B.②③④C.③④⑤ D.①③⑤

解析:在体外合成同位素标记的多肽链,需要有翻译合成该多肽链的模板——mRNA,人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸是合成mRNA所需要的原料;还需要有合成该多肽链的原料——同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)。此外,合成该多肽链还需要核糖体、相关酶以及能量等,可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。答案:C

【例4】下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.该过程的直接模板是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.每一个氨基酸都有与之对应的转运RNA来运输

解析:图示是人体胰岛细胞中发生的翻译过程,其直接模板是mRNA,A项错误;该过程合成的是多肽,经过加工成为蛋白质,而蛋白质不一定是酶或激素,B项错误;终止密码子不编码氨基酸,没有与之对应的反密码子,C项错误;一种氨基酸可由一种或几种密码子编码,因此一种氨基酸可以由一种或几种特定的转运RNA将它运输到核糖体上,D项正确。

答案:D探究三

中心法则

下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程,请分析并回答下列问题。(1)正常细胞中能发生的过程是哪些?

提示:①②③。(2)请写出HIV的遗传信息传递与表达的途径。

提示:

(3)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,请将此图解中A~E试管所模拟的过程与上图①~⑤过程对应起来。

ABCDE

提示:A—①;B—②;C—⑤;D—④;E—③。中心法则与基因表达的关系

【例5】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细胞的基因组中。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.抑制该病毒的逆转录过程C.抑制该病毒蛋白质的翻译过程D.抑制该病毒RNA的自我复制过程

解析:逆转录病毒遗传信息的传递没有RNA转录和RNA的自我复制过程,其RNA经过逆转录合成DNA,整合到宿主细胞的基因组后,随宿主细胞DNA的复制而复制,并通过转录、翻译过程合成新的病毒。逆转录过程是该病毒遗传信息传递特有的过程,物质Y可抑制该病毒的增殖,但不抑制宿主细胞的增殖,因此是抑制了该病毒的逆转录过程。

答案:B【情景迁移】

科学研究表明,小分子RNA可以干扰细胞中某些基因的表达过程,从而导致基因“沉默”。(1)使基因“沉默”的小分子RNA片段的基本组成单位是什么?

提示:4种核糖核苷酸。(2)小分子RNA干扰细胞中某些基