2019-2020年高中生物 第四節(jié)遺傳信息的表達——RNA和蛋白質(zhì)的合成輔導(dǎo)教案 浙科版.doc

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2019-2020年高中生物 第四節(jié)遺傳信息的表達——RNA和蛋白質(zhì)的合成輔導(dǎo)教案 浙科版 導(dǎo)學誘思 思考：生命現(xiàn)象豐富多彩，是什么物質(zhì)直接體現(xiàn)生命現(xiàn)象？又是由什么物質(zhì)來決定這些生命現(xiàn)象的體現(xiàn)？ 提示：蛋白質(zhì)是一切生命現(xiàn)象的承擔者。蛋白質(zhì)的合成是由遺傳物質(zhì)控制的。 一、DNA的功能 1.攜帶遺傳信息和表達遺傳信息。 2.能夠復(fù)制保持遺傳信息的穩(wěn)定性。 3.根據(jù)貯存的遺傳信息決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 1.轉(zhuǎn)錄 轉(zhuǎn)錄是在細胞核內(nèi)進行的，是以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。 2.過程 第一步：DNA雙鏈解開，堿基暴露出來。 第二步：游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞，當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結(jié)合。 第三步：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA上。 第四步：合成的RNA從DNA上釋放，而后DNA雙鏈恢復(fù)。合成的RNA經(jīng)加工成為mRNA。 3.條件 模板（DNA的一條鏈），原料（四種核糖核苷酸），ATP，酶（解旋酶、RNA聚合酶等）。 4.RNA的種類和功能 （1）mRNA：行使傳達DNA上遺傳信息的功能。 （2）tRNA：翻譯的工具，把氨基酸運送到核糖體上，使之按照mRNA的信息指令連接起來，形成蛋白質(zhì)。 （3）rRNA：參與核糖體的形成。 三、遺傳信息的翻譯 1.翻譯：游離在細胞質(zhì)中的氨基酸，在核糖體上以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程叫翻譯。 2.實質(zhì)是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。 四、中心法則的提出及其發(fā)展 （1）克里克提出“中心法則”，其要點是：遺傳信息由DNA傳遞到RNA，然后由RNA決定蛋白質(zhì)的特異性。蛋白質(zhì)是生物體性狀的體現(xiàn)者。 （2）中心法則的發(fā)展 科學家在RNA腫瘤病毒里發(fā)現(xiàn)RNA能夠復(fù)制；在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)，能以RNA為模板合成DNA。所以中心法則可表示為： 包括遺傳信息從DNA流向DNA（DNA的自我復(fù)制）、從DNA流向RNA進而流向蛋白質(zhì)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）、從RNA流向RNA（RNA的復(fù)制）和從RNA流向DNA（逆轉(zhuǎn)錄）。 名師解惑 探究1：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別 復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯 時間 細胞分裂間期 生物生長發(fā)育過程中 場所 細胞核 細胞核 核糖體 原料 A、T、C、G四種脫氧核苷酸 A、U、C、G四種核糖核苷酸 約20種氨基酸 產(chǎn)物 兩個子代DNA分子 一個信使RNA分子 合成多肽鏈，再形成蛋白質(zhì) 產(chǎn)物去向 傳遞到子細胞 離開細胞核進入細胞質(zhì) 組成細胞結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白 探究2：染色體、DNA、基因、遺傳信息、遺傳密碼、性狀之間的關(guān)系 （1）染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成，由于在葉綠體、線粒體、原核生物和病毒中的DNA并不位于染色體上，所以說染色體是DNA的主要載體。 （2）基因是DNA上有遺傳效應(yīng)的片段，是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)和功能單位，每個DNA上有成百上千個基因，基因位于DNA上，也位于染色體上，并在染色體上呈線性排列，并隨染色體移動而移動。 （3）遺傳信息是基因中的脫氧核苷酸的排列順序，并不是DNA分子上所有的脫氧核苷酸排列順序叫遺傳信息（基因間區(qū)不含遺傳信息）。基因所在的DNA片段的兩條鏈，只有一條鏈攜帶遺傳信息（信息鏈），DNA雙鏈中的一條鏈對某個基因來說是信息鏈，而對另一個基因來說可能是非信息鏈。 （4）遺傳密碼是轉(zhuǎn)錄過程中形成的mRNA單鏈上的堿基排列順序，遺傳學上把mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基叫密碼子（也叫三聯(lián)體密碼），密碼子是連續(xù)的，中間無其他堿基隔開，無論是病毒，還是原核生物和真核生物都通用密碼子。 （5）性狀是指生物的形態(tài)或生理特征，是遺傳和環(huán)境相互作用的結(jié)果，主要由蛋白質(zhì)來體現(xiàn)，生物的一切遺傳性狀受基因控制。 探究3：基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系 （1）轉(zhuǎn)錄時，組成基因的兩條鏈只有一條具有轉(zhuǎn)錄功能，稱反義鏈或模板鏈，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。因此，轉(zhuǎn)錄形成的RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。在轉(zhuǎn)錄時，基因模板鏈中的A＋T（或G＋C）與RNA分子中的U＋A（或C＋G）相等。 （2）翻譯過程中，信使RNA中每3個連續(xù)的堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的1/3。 總之，在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)（指雙鏈）、RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6∶3∶1。參考下面圖解： 探究4：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯 （1）轉(zhuǎn)錄 ①DNA解旋：不是整個DNA雙螺旋完全解開，而是以基因為單位的某段DNA雙鏈解開。 ②模板：DNA雙鏈中的一條，另一條不作為模板。 ③完成轉(zhuǎn)錄的其他條件：RNA聚合酶、游離的核糖核苷酸和ATP。 ④轉(zhuǎn)錄成的mRNA與相應(yīng)的DNA雙鏈的關(guān)系： a.mRNA的堿基序列與作為模板的DNA單鏈上的堿基序列是互補配對關(guān)系；與DNA雙鏈間堿基互補配對不同的是RNA鏈中與DNA鏈的A配對的是U，不是T。 b.mRNA的堿基序列與DNA非模板鏈的堿基序列基本相同，只是對應(yīng)DNA鏈上T的位置，在RNA鏈上是U。 （2）翻譯 ①核糖體與mRNA的結(jié)合部位有兩個tRNA結(jié)合位點。 ②參與翻譯的密碼子可分為三類： a.起始密碼：AUG、GUG，此類密碼子也編碼氨基酸。 b.終止密碼：UAA、UGA、UAG，此類密碼子不編碼氨基酸，只起終止信號的作用。 c.其他密碼子：共59個，只起編碼氨基酸的作用。 ③tRNA：氨基酸的運載工具，像三葉草的葉形，其上有反密碼子。 ④一個mRNA分子上可同時結(jié)合多個核糖體，合成多條肽鏈。 題例領(lǐng)悟 【例題1】xx上海高考，2 密碼子存在于（ ） A.DNA B. mRNA C.tRNA D.核糖體 解析：DNA分子中堿基對（脫氧核苷酸）的排列順序代表著遺傳信息；mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰堿基，叫做一個“密碼子”；tRNA上只能識別并轉(zhuǎn)運氨基酸，作為運載工具能通過3個堿基（反密碼子）與mRNA上密碼子的三個堿基互補配對，決定氨基酸的種類，核糖體是進行翻譯的場所。 答案：B 領(lǐng)悟 密碼子只存在于mRNA上，反密碼子只存在于tRNA上，遺傳信息只存在于DNA上。 【例題2】 牛胰島素由兩條肽鏈構(gòu)成，共有51個氨基酸。則牛胰島素含有的肽鏈數(shù)以及控制其合成的基因至少含有的脫氧核苷酸數(shù)目依次是（ ） A.49，306 B.49，153 C.51，306 D.51，153 解析：牛為真核生物，其基因中有外顯子和內(nèi)含子之分，即氨基酸與基因中的脫氧核苷酸數(shù)并不成一定的比例關(guān)系，但題目中加了“至少”兩字后做了限定，相當于不存在內(nèi)含子的計算，所以“至少”含有的核苷酸數(shù)為651＝306，該蛋白質(zhì)失去的水分子數(shù)＝氨基酸數(shù)－肽鏈條數(shù)＝51－2＝49。 答案：A 領(lǐng)悟 在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中，基因中的堿基數(shù)（指雙鏈）、RNA分子中的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)之比為6∶3∶1。 【例題3】 細胞分裂間期是DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成等物質(zhì)積累的過程。 （1）在DNA的復(fù)制過程中，DNA在____________的作用下，雙螺旋鏈解開成為兩條單鏈，并以每一條單鏈為模板，采用____________復(fù)制方式合成子代DNA分子。 （2）某基因中的一段序列為…TATGAGCTCGAGTAT…。據(jù)下表提供的遺傳密碼推測其編碼的氨基酸序列：____________________________________________________________。 密碼子 CAC UAU AUA CUC GUG UCC GAG 氨基酸 組氨酸 酪氨酸 異亮氨酸 亮氨酸 纈氨酸 絲氨酸 谷氨酸 （3）真核生物的細胞分裂從間期進入前期，除了核膜、核仁消失外，在顯微鏡下還可觀察到___________和______________的出現(xiàn)。 解析：DNA復(fù)制過程中，通過解旋酶的作用打開堿基對之間的氫鍵，雙螺旋鏈解開成為兩條單鏈。并以每一條單鏈為模板，采用半保留復(fù)制方式合成子代DNA分子。由題中基因的堿基序列知轉(zhuǎn)錄形成的mRNA的堿基序列是…AUACUCGAGCUCAUA…，所以該基因編碼的氨基酸序列為：異亮氨酸、亮氨酸、谷氨酸、亮氨酸、異亮氨酸。 答案：（1）解旋酶 半保留 （2）異亮氨酸、亮氨酸、谷氨酸、亮氨酸、異亮氨酸 （3）染色體 紡錘體 領(lǐng)悟 DNA復(fù)制需要解旋酶打開堿基對之間的氫鍵，需要DNA聚合酶把脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈。基因上的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄把遺傳信息傳遞到信使RNA上，變成了信使RNA上的密碼子序列，然后翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列。 課堂反饋 1.已知一個蛋白質(zhì)分子由2條肽鏈組成，連接蛋白質(zhì)分子的氨基酸的肽鍵共有198個，翻譯成這個蛋白質(zhì)分子的mRNA中A和G共200個，則轉(zhuǎn)錄成信使RNA的DNA分子中，最少應(yīng)有C和T的個數(shù)為（ ） A.400 B.200 C.600 D.800 解析：考查基因控制蛋白質(zhì)合成。DNA控制蛋白質(zhì)合成中，DNA堿基數(shù)量與氨基酸數(shù)量之間的關(guān)系可表示為m＝6a（m是DNA堿基數(shù)量，a是氨基酸數(shù)量），由題意知：合成的蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量a＝198＋2＝200個，則知DNA堿基數(shù)m＝6a＝6200個＝1 200個。在DNA分子中A＝T，G＝C，所以，A＋G＝T＋C，所以T＋C有1 2001/2＝600個。 答案：C 2.在遺傳信息的翻譯過程中，翻譯者是（ ） A.基因 B.信使RNA C.轉(zhuǎn)運RNA D.遺傳密碼 解析：轉(zhuǎn)運RNA既能識別特定的氨基酸，又能與特定的mRNA上的堿基“三聯(lián)體”配對，從而準確地為氨基酸定位。 答案：C 3.研究轉(zhuǎn)錄和翻譯過程最好的時期是細胞的（ ） A.有絲分裂間期 B.有絲分裂后期 C.四分體時期 D.減數(shù)第二次分裂間期 解析：轉(zhuǎn)錄和翻譯過程是蛋白質(zhì)的合成過程，在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期都要有蛋白質(zhì)的合成過程。 答案：A 4.xx河北衡水一中期中 對于下列圖解，正確的說法有（ ） ①表示DNA復(fù)制過程 ②表示DNA轉(zhuǎn)錄過程 ③共有5種堿基 ④共有8種核苷酸 ⑤共有5種核苷酸 ⑥A均代表同一種核苷酸 A.①②③ B.④⑤⑥ C.②③④ D.①③⑤ 解析：由圖可知，此過程是DNA的轉(zhuǎn)錄過程，整個過程共涉及5種堿基：A、T、G、C、U，但由于組成DNA和RNA的五碳糖不同，故分別有4種核苷酸，共8種。 答案：C