高中生物 第4章 遗传的分子基础 第3节 基因控制蛋白质的合成学案 苏教版必修2

1、第三节基因控制蛋白质的合成1说明基因和遗传信息的关系。2概述遗传信息的转录和翻译过程。(重难点)3说明基因控制性状的方式。(重点)4了解人类基因组计划。从 基 因 到 蛋 白 质1基因的概念及相关问题(1)概念：基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。(2)遗传信息：基因内的脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。(3)基因的主要载体：染色体。(4)基因的基本功能包括遗传信息的传递(即DNA复制)和表达(即通过基因控制蛋白质合成来实现的)。2转录(1)概念：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。(2)场所：细胞核。(3)原料：四种游离的核糖核苷酸。(4)过程(5)产物：RN

2、A。RNA的类型(6)结果：通过转录，DNA分子上的遗传信息传递到mRNA上。(7)遗传密码子概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。种类：64种，其中，有61个负责20种氨基酸的编码。2个起始密码为AUG、GUG；3个终止密码为UAA、UAG、UGA,3个终止密码不能决定氨基酸的种类。3翻译(1)概念：以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)场所：在细胞中核糖体上进行。(3)过程起始阶段：mRNA上的起始密码子位于核糖体的第一位置上，tRNA的一端携带氨基酸，另一端是与密码子相对应的反密码子，tRNA上的反密码子与起始密码子相互识别并配对。延伸阶段：携带着特定氨基

3、酸的tRNA按照碱基互补配对原则，识别并进入第二位置。在酶的作用下，将氨基酸依次连接，形成多肽链。终止阶段：当tRNA上的反密码子识别终止密码子后，肽链合成终止并被释放。(4)条件：mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与，还需要消耗能量。(5)结果：通过翻译，遗传信息以mRNA传递到蛋白质。(6)mRNA与核糖体的数量关系一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，并同时进行多条肽链合成。观察下图完成相关探究探讨：该图中A、B分别表示什么过程？【提示】转录和翻译。探讨：这两个过程发生的场所分别是什么？【提示】转录在细胞核中进行，翻译在细胞质的核糖体上进行。探讨：合成具有一定功能

4、的蛋白质分子除了需核糖体外，还需哪些细胞器参与加工？【提示】线粒体、内质网、高尔基体。探讨：A过程也遵循碱基互补配对原则吗？【提示】遵循。1脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系图解2DNA和RNA的比较核酸种类比较项目DNARNA结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构组成的基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基共有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)特有胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸存在部位主要位于细胞核，少数位于线粒体和叶绿体中主要位于细胞质中功能传递和表达遗传信息 参与遗传信息的表达3.三种RNA的比较类型mRNAtRNArRNA空间结构单链状三叶草形单链状，有

5、部分双链区功能转录DNA上的遗传信息，是蛋白质合成的直接模板一端以反密码子识别mRNA上的密码子，另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体是核糖体的组成成分，参与蛋白质的合成另外：有的RNA还具有催化作用。4DNA复制、转录和翻译的区别与联系项目DNA复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞中的核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶酶时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中产物2个相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)具有一定氨基酸顺序的蛋白质碱基配对AT，TA CG，GCAU，TA CG，GCAU，

6、UA CG，GC遗传信息传递方向DNADNADNARNAmRNA蛋白质产物两个双链DNA一条单链RNA多肽或蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，DNA仍保留1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度研究方法可用放射性同位素标记“T”可用放射性同位素标记“U”可用放射性同位素标记“氨基酸”联系1如图表示染色体、DNA、基因三者之间的关系，关于三者之间关系的叙述不正确的是 ()A都能复制、分离和传递，且三者行为一致B染色体的任一片段均可称作基因C每条染色体上含有1个或2个DNA分子，DNA分子上含有多个基因D在生物的细胞核遗传中，染色体的行为决定着DNA和基因的行为【解析】

7、染色体、DNA和基因都能复制、分离和传递；DNA上具有遗传效应的片段才是基因；每条染色体上含1个或2个DNA分子，DNA分子上含有许多个基因。【答案】B2(2016济宁高一检测)如图为两个核糖体沿同一个mRNA分子移动翻译形成多肽链的过程。对此过程的叙述不正确的是() 【导学号：】A此过程主要是在细胞质中进行的B核糖体移动的方向为从左向右C图中没有表示出来tRNAD最终合成的两条多肽链中氨基酸的数量不同【解析】蛋白质的合成是在细胞质中进行的，A正确；左边的链短，右边的链长，说明翻译是从左向右进行的，B正确；图中没有标出tRNA，C正确；两条多肽链都是由同一个模板合成的，最终合成的两条多肽链中氨

8、基酸数量相同，D错误。【答案】D3如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。(1)完成过程需要 _等物质从细胞质进入细胞核。(2)从图中分析，核糖体的分布场所有_。(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程、，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由_中的基因指导合成。(4)用鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测鹅膏蕈碱抑制的过程是_(填序号)，线粒体功能_(选填“会”或“不会”)受到影响。【解析】(1)主要涉及转录的条件，转录需要模板、能量、酶、原料等。(2)主要

9、涉及核糖体分布的场所，主要分布在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核膜等处，而题意分析可知分布在细胞质基质和线粒体。(3)主要涉及基因分布在细胞核与线粒体中，而题意中指出溴化乙啶、氯霉素主要影响线粒体中的转录与翻译，而线粒体中RNA聚合酶活性仍很高，说明与线粒体中的DNA无关，而分析得出该RNA聚合酶由细胞核中的基因指导合成。(4)分析题干给出的信息，结合图形，即可得出答案。【答案】(1)ATP、核糖核苷酸、酶(2)细胞质基质和线粒体(3)核DNA(细胞核) (4)会遗传信息、密码子和反密码子的关系及相关计算下图表示DNA上的遗传信息、密码子、tRNA的对应关系：探讨：什么可以表示遗传信息？【提示】

10、DNA上的脱氧核苷酸(对)的排列顺序。探讨：密码子与氨基酸的关系是怎样的？【提示】一种密码子最多只决定一种氨基酸，一种氨基酸可以对应一种或多种密码子。1遗传信息、密码子和反密码子的关系项目遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基tRNA中与密码子互补配对的3个碱基位置主要在DNA上mRNAtRNA作用控制生物体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2.密码子、反密码子和氨基酸数量的对应关系由上图得出如下结论：(1)由图中可以看出：除终止密码子外，一种密码子对应一种反密码子，一种tRNA只能转运一种氨基酸

11、，同时一种密码子对应一种氨基酸。(2)由图中可以看出，一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子)。3蛋白质合成中碱基计算规律(1)规律一：DNA一条链中的转录生成的mRNA中的。(2)规律二：若DNA一条链(模板链)中的a，则由该模板链转录形成的mRNA中的。(3)规律三：在转录和翻译过程中，基因中的碱基数(指双链)、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为631。1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AUGA BUGGCACUDTGT【解析】由表格信息无法直接确定转录的模板链，因DNA两链间、模板链与mRNA间、mRN

12、A与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mRNA上可确定苏氨酸的密码子为ACU或UGU。【答案】C2一条多肽链中有500个氨基酸，则作为合成该肽链的RNA分子和用来转录该信使RNA的DNA分子至少要有碱基() 【导学号：】A1 500个和1 500个B500个和1 000个C1 000个和2 000个D1 500个和3 000个【解析】信使RNA上的3个相邻的碱基组成1个密码子，可以决定1个氨基酸，而转录该信使RNA的DNA分子相应的片段共有6个碱基。由此可见氨基酸数、RNA的碱基数和DNA分子中的碱基数之比为136。所以信使RNA上碱基数至少为50031 500(个)，DNA上碱基数

13、至少为50063 000(个)。【答案】D3已知AUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，某信使RNA的碱基排列顺序如下：AUUCGAUGAC(不含终止密码子的10个碱基)CUCUAGAUCU，则此信使RNA控制合成的多肽链最多含有多少个肽键()A4 B5 C6D7【解析】本题的解决需要三个方面的知识：一是起始密码子能决定氨基酸，终止密码子不能决定氨基酸；二是要从所给的信使RNA的碱基排列顺序中确定能决定氨基酸的起始密码子，然后查找决定氨基酸的密码子数目。【答案】B基 因 对 性 状 的 控 制1生物性状的概念包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。2基因的主要功能通过转录

14、和翻译过程，把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物的性状。3中心法则的提出及其发展(1)中心法则的内容提出者：克里克。基本内容过程名称遗传信息流向aDNA复制DNADNAb转录DNARNAc翻译RNA蛋白质(2)发展内容RNA自我复制RNA逆转录信息传递方式RNARNARNADNA实例某些RNA病毒劳氏肉瘤病毒4.基因控制生物体性状的途径(1)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程，进而控制生物体的性状。5人类基因组计划(1)基因组的含义在遗传学上，一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA(部分病毒是

15、RNA)中的全部遗传信息。(2)人类基因组的分布人类基因组的DNA序列主要分布在细胞核中22条常染色体和X、Y两条性染色体上。(3)人类基因组计划的主要内容包括遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制，其中的主要任务是DNA测序。(4)参与国家：美、日、德、法、英、中(5)意义：进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化、个体发育机制对生物进化也有重要意义。推动了高新技术的发展。材料1人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理材料2囊性纤维病的病因图解材料3豌豆的红花基因不只与一种性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点，以及种皮的褐色或灰色。这种现象叫做基因的多效现象。材料4玉米叶绿素的形成至少

16、涉及50多个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响。探讨：材料1说明基因控制性状的方式是什么？【提示】基因通过控制酶的合成来控制新陈代谢，进而控制生物性状。探讨：材料2说明基因控制性状的方式是什么？【提示】基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。探讨：材料3和材料4说明了什么？【提示】材料3说明了一个基因可能与多种性状有关；材料4说明了多个基因可控制一种性状。1中心法则及其与生物种类的关系(1)中心法则内容及其发展图解(2)不同细胞中的遗传信息流动情况 类型场所遗传信息的流动分裂中的细胞细胞中RNA蛋白质高度分化的细胞细胞中DNARNA蛋白质DNA病毒寄主细胞