2020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

[学习目标]1.简述DNA与RNA的主要区别。2.概述遗传信息的转录与翻译过程。3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。知识点一遗传信息的转录知识梳理1.基因的表达：基因通过□01来控制生物性状，这一过程称为基因的表达。指导蛋白质的合成2．DNA与RNA的比较3．RNA的种类4．遗传信息的转录(1)概念：在细胞核中，以□18的一条链为模板，按照□19原则，合成□20的过程，叫做转录。DNA碱基互补配对RNA(3)过程第1步：DNA双链解开，DNA双链的□33得以暴露。第2步：游离的□34随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基□35时，两者以□36结合。第3步：在□37的作用下，新结合的□38连接到正在合成的□39分子上。第4步：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链□40。碱基核糖核苷酸互补氢键RNA聚合酶核糖核苷酸mRNA恢复1.为什么RNA适于作DNA的信使呢？提示：①RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。提示2．转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？提示：不一定，含有DNA的部位(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录。产物有mRNA、tRNA、rRNA等。提示3．转录时是以DNA的一条整链做模板吗？提示：不是。提示4．除了mRNA、tRNA、rRNA，还有没有具备其他功能的RNA?提示：有。有的RNA具有催化功能(少数酶是RNA)；有的RNA可作遗传物质(RNA病毒)。提示典题分析[例1]下列叙述正确的是()A．胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中B．核糖存在于RNA中而不存在于DNA中C．mRNA合成于细胞核并在细胞核中传递遗传信息D．DNA是双螺旋结构而RNA是单链结构答案B答案解题分析胞嘧啶是组成核苷酸的基本组成成分之一，在RNA和DNA中都存在，A错误；核糖是构成核糖核苷酸的五碳糖，而构成DNA的五碳糖是脱氧核糖，B正确；一般情况下，mRNA在细胞核中合成，并在细胞质中发挥作用，C错误；结构上，DNA一般为双螺旋结构，RNA通常为单链结构，D错误。解析[例2]下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是()A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右B．图中RNA与a链碱基互补C．图示RNA­DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量答案A答案解题分析依图示可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右，A正确；图中RNA与b链碱基互补，B错误；图示中RNA­DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对，C错误；RNA聚合酶本身具有解旋功能，转录不需要解旋酶的参与，D错误。解析技法提升1.DNA与RNA的快速判定2．转录过程的易错点(1)转录仅以DNA的一条链为模板。(2)转录只需要RNA聚合酶，不需要解旋酶。(3)mRNA中无碱基T，转录时以碱基U与DNA分子中碱基A配对，即A—U，T—A，G—C，C—G。(4)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(5)在真核细胞中，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。知识点二遗传信息的翻译知识梳理1.概念：游离在细胞质中的□01以□02为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，叫做翻译。2．密码子(1)含义：mRNA上决定1个氨基酸的□03个□04碱基。各种氨基酸mRNA3相邻2种类：□0564种编码氨基酸：□0661种不编码氨基酸：□073种，即UAA、UGA、UAG(3)密码子与氨基酸对应关系①一种密码子决定□08氨基酸，终止密码子不决定氨基酸。②1个氨基酸可能对应□09密码子。(4)特性①□10性：地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。②□11性：一个氨基酸可能有几个密码子。1个一种或多种通用简并3．tRNA(1)结构：类似□12的叶形，一端是携带□13的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫□14。(2)功能：携带、转运氨基酸，□15。(3)种类：□16种。(4)与氨基酸对应关系①一种tRNA□17运输一种氨基酸。②一种氨基酸可由□18tRNA运输。三叶草氨基酸反密码子识别密码子61只能一种或几种4．翻译过程(1)场所：□32。(2)原料：□33。(3)模板：□34。(4)转运工具：□35。(5)原则：□36。(6)产物：□37。核糖体氨基酸mRNAtRNA碱基互补配对原则蛋白质5．多聚核糖体的作用通常，一个mRNA分子上可以相继结合□38核糖体，同时进行□39条肽链的合成，因此，□40的mRNA分子就可以迅速合成□41的蛋白质。多个多少量大量6．mRNA中碱基数、DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸数的关系(1)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。(3)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基(基因中有的片段不转录)，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。7．总结：DNA复制、转录、翻译的区别与联系1.翻译能精确地进行，推测原因是什么？提示：①mRNA为翻译提供了精确的模板；②通过碱基互补配对(mRNA和tRNA)，保证了翻译能够准确地进行。提示2．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序，为什么？提示：能。不能，因为有一种或几种密码子决定同一种氨基酸的情况。提示3．如何根据合成的多肽链判断翻译的方向？提示：翻译的过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动，进而阅读下一个密码子，故核糖体移动的方向就是翻译的方向。可以根据肽链的长度判断翻译进行的方向，越长的肽链，翻译开始的时间越早。提示4．多聚核糖体上合成的多条肽链是否相同？提示：相同，因为模板链mRNA相同。提示5．真原核细胞的转录、翻译过程是否相同，并说明原因。提示：不同。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，而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。提示典题分析[例1]如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A．图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B．mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC．图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—TD．图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶答案A答案解题分析该过程为基因表达中的翻译过程，核糖体上结合两个tRNA，左边肽链正在延伸，说明核糖体移动的方向是从左向右，所以mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧，A正确；密码子具有简并性，甘氨酸对应的密码子除了图示的GGU还有GGC、GGA、GGG，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有A—U、C—G、U—A、G—C，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。解析[例2]下列相关叙述正确的是()A．密码子有64种，每个密码子都与一个反密码子相对应B．反密码子位于mRNA上，密码子位于tRNA上C．一个密码子最多只能对应一个氨基酸D．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸答案C答案解题分析密码子有64种，三个终止密码子不编码氨基酸，故终止密码子不都与反密码子相对应，A错误；反密码子位于tRNA上，密码子位于mRNA上，B错误；一个密码子最多只能对应一个氨基酸，C正确；由于密码子的简并性，所以每种氨基酸可以对应多种tRNA，但是每个tRNA只可以对应一种氨基酸，D错误。解析[例3]一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数，依次为()A．33,11B．36,12C．12,36D．11,36答案B答案解题分析由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3＝36(个)，对应DNA上的碱基数目至少为12×6＝72(个)，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。解析当堂检测查漏补缺巩固提升1．下列哪项是DNA和RNA共同具有的()A．双螺旋结构B．脱氧核糖C．尿嘧啶D．腺嘌呤解析具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有，A错误；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖，B错误；尿嘧啶是RNA中特有的碱基，C错误；腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基，D正确。解析答案D答案2．下列关于RNA的叙述，错误的是()A．有些生物中的RNA具有催化功能B．tRNA上的碱基只有三个C．mRNA与tRNA在核糖体上发生配对D．RNA也可以作为某些生物的遗传物质解析tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，大约由70～80个核糖核苷酸构成并非只有三个碱基，tRNA的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子在核糖体上可以发生配对，称为反密码子。解析答案B答案3．在蛋白质合成过程中，少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。其主要原因是()A．一种氨基酸可能由多种密码子来决定B．一种氨基酸可以由多种tRNA携带到核糖体中C．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽链的合成D．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成答案D答案解析一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而实现少量的mRNA分子指导迅速合成出大量的蛋白质，D正确。解析4．下图表示真核细胞某基因的转录过程。下列有关叙述错误的是()A．转录结束后①和②重新形成双螺旋结构B．③不一定是mRNAC．④是游离的脱氧核苷酸D．该过程中存在T与A的碱基配对方式答案C答案解析转录结束后①和②重新形成双螺旋结构，A正确；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA等，B正确；④是形成RNA的原料，是4种游离的核糖核苷酸，C错误；该过程中DNA中的T可以与RNA中的A配对，D正确。解析5．根据蛋白质合成中遗传信息的传递过程，在表格中的空白处填入相应的字母并回答问题。(1)________链为转录的模板链，是储存遗传信息的链，密码子位于________链上。(2)丙氨酸的密码子是________，决定编码该氨基酸的密码子的碱基是a链上的________。(3)第二个氨基酸应是________。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)](4)在控制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中，至少含有________个脱氧核苷酸。答案(1)ac(2)GCACGT(3)半胱氨酸(4)306答案解析首先根据mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子碱基互补配对，即c链和d链碱基互补配对，可以得出c链上第四个碱基是U，恰好与a链相应位置上的A互补，由此得出c链是以a链为模板转录而来的。理清上述关系，就可以将题中表格填写完整，具体如下：解析(1)根据表格可以看出a链为转录的模板链，是储存遗传信息的链，密码子位于c链上。(2)根据表格可以看出丙氨酸的密码子是GCA，决定编码该氨基酸的密码子的碱基是a链上的CGT。(3)第二个密码子是UGC，所以第二个氨基酸应是半胱氨酸。(4)基因中碱基数∶mRNA中碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。故控制合成胰岛素的基因中至少含有的脱氧核苷酸数为51×6＝306(个)。解析