2019-2020年高中生物 第四章 基因的表達 第1節(jié) 基因指導蛋白質的合成教學案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中生物 第四章 基因的表達 第1節(jié) 基因指導蛋白質的合成教學案 新人教版必修2學習導航1.閱讀教材圖文，辨析三種RNA的結構和功能。2.結合教材圖44、46，概述轉錄、翻譯的過程和特點。3.理解密碼子的概念并熟練查閱密碼子表，分析堿基和氨基酸之間的對應關系。重難點擊轉錄、翻譯的過程及特點。美國科幻電影侏羅紀公園中，科學家們利用一只困在琥珀中的、曾吸食過恐龍血的蚊子體內的恐龍DNA制造出了大量的恐龍，并建立了一個恐龍的“侏羅紀公園”。我們知道，生物體的性狀是由蛋白質體現(xiàn)的，基因能夠控制生物體的性狀，所以，我們推測基因應該是通過控制蛋白質的合成來控制生物體的性狀的。基因是怎樣指導蛋白質的合成的呢？這一節(jié)我們一起來學習基因指導蛋白質的合成。一、遺傳信息的轉錄1.DNA與RNA的比較種類DNARNA基本單位脫氧核糖核苷酸(4種)核糖核苷酸(4種)五碳糖脫氧核糖核糖特有堿基TU共有堿基A、G、C空間結構規(guī)則的雙螺旋結構多呈單鏈結構真核生物中的分布主要在細胞核中，少量在線粒體、葉綠體中主要在細胞質基質、線粒體、葉綠體、核糖體中，少量在細胞核中2.遺傳信息的轉錄(1)概念：是指在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。(2)過程第1步：DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露。第2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，兩者以氫鍵結合。第3步：在RNA聚合酶的作用下，新結合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，DNA雙鏈恢復。如圖表示某真核生物細胞內DNA的轉錄過程，請據圖分析回答下列問題：1請思考圖中DNA的轉錄方向為(用“”或“”表示)。2a為啟動上述過程必需的有機物，其名稱是RNA聚合酶。3b和c的名稱分別是什么？答案b是胞嘧啶脫氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。4在根尖細胞中，上述過程發(fā)生的場所是哪里？答案細胞核、線粒體。5產物d一定是mRNA嗎？答案不一定。產物有mRNA、tRNA、rRNA。6若d中A占35%，U占19%，則d對應的DNA分子片段中T和C分別占27%、23%。分析d是以DNA的一條鏈為模板轉錄來的，若d中A35%，U19%，AU54%，則對應的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。知識整合轉錄的方向和RNA聚合酶移動的方向一致；DNA中堿基C和脫氧核糖、磷酸一起構成胞嘧啶脫氧核苷酸；RNA中則構成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中轉錄的主要場所是細胞核，線粒體和葉綠體中也能進行；轉錄的產物有mRNA、tRNA、rRNA。1下列關于RNA的敘述，錯誤的是()A有些RNA可催化細胞內的某些生化反應BRNA是一種遺傳物質CRNA參與構成核糖體DRNA參與構成細胞膜答案D解析有些酶是RNA，RNA是某些病毒的遺傳物質，rRNA參與構成核糖體。2下列關于轉錄的敘述，不正確的是()A多數發(fā)生在細胞核中B以核糖核苷酸為原料CDNA的兩條鏈都可作模板D邊解旋邊轉錄答案C解析DNA的兩條鏈中只有其中一條鏈可作為模板。3下圖表示真核細胞某基因的轉錄過程。有關敘述錯誤的是()A轉錄結束后和重新形成雙螺旋結構B不一定是mRNAC是游離的脫氧核苷酸D該過程中存在T與A的堿基配對方式答案C解析轉錄結束后和重新形成雙螺旋結構，故A正確。轉錄的產物有mRNA、tRNA、rRNA等，故B正確。是形成RNA的原料，是游離的核糖核苷酸，故C錯誤。該過程中DNA中的T可以與RNA中的A配對，故D正確。二、遺傳信息的翻譯1翻譯條件2密碼子和反密碼子(1)密碼子：位于mRNA上，其實質是決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基，有64種。(2)反密碼子：位于tRNA上，其實質是與密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基。3翻譯過程起始：mRNA與核糖體結合運輸：tRNA攜帶氨基酸置于特定位置延伸：核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，由對應tRNA運輸相應的氨基酸加到延伸中的肽鏈上。(一個mRNA可以結合多個核糖體)終止：當核糖體到達mRNA上的終止密碼子時，合成停止脫離：肽鏈合成后從核糖體與mRNA的復合物上脫離，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質4翻譯能精確進行的原因(1)mRNA為翻譯提供了精確的模板。 (2)通過堿基互補配對，保證了翻譯能夠準確地進行。5.翻譯能高效進行的原因：1個mRNA可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成。下圖是翻譯過程的示意圖，請據圖分析：1圖甲中、分別是哪種分子或結構？答案、分別是tRNA、核糖體、多肽鏈。2是mRNA，其中的起始密碼子和終止密碼子分別是什么？它們都能決定氨基酸嗎？答案起始密碼子：AUG，編碼甲硫氨酸。終止密碼子：UAA，不編碼氨基酸。3密碼子GCU編碼丙氨酸，如果由于某種原因使mRNA中該密碼子的第三個堿基由U變?yōu)榱薈，那么編碼的氨基酸還是丙氨酸，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡并性。這種特性對生物體的生存發(fā)展有什么意義？答案一定程度上可以防止由于堿基改變而導致生物性狀的改變，維持生物性狀的穩(wěn)定性。4遺傳密碼具有通用性，即地球上幾乎所有的生物都共用這一套遺傳密碼，這說明了什么？答案這說明所有生物可能有著共同的起源。5圖乙中、分別是什么分子或結構？核糖體移動的方向是怎樣的？答案、分別是mRNA、核糖體；核糖體移動的方向是由右向左。6最終合成的多肽鏈、的氨基酸序列相同嗎？為什么？答案相同；因為它們的模板是同一條mRNA。知識整合起始密碼子有AUG、GUG，分別編碼甲硫氨酸和纈氨酸。終止密碼子有UAA、UAG、UGA，它們不編碼氨基酸；密碼子具有簡并性，一定程度上可以防止由于堿基改變而導致生物性狀的改變，維持生物性狀的穩(wěn)定性；遺傳密碼具有通用性說明所有生物可能有著共同的起源。4下列對蛋白質的翻譯過程的說法中，錯誤的是()A以細胞質中游離的氨基酸為原料B以核糖體RNA作為遺傳信息模板C以轉運RNA為氨基酸運輸工具D合成具有一定氨基酸序列的蛋白質答案B解析翻譯是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程，B錯誤；由于蛋白質的基本組成單位是氨基酸，故A、D正確；在翻譯過程中，搬運工是tRNA，C正確。5如圖表示真核細胞中某基因表達過程的一部分，下列分析正確的是()A圖示mRNA中起始密碼子位于RNA鏈上的左側BmRNA上決定甘氨酸的密碼子都是GGUC圖中堿基的配對方式有AU、CG、ATD圖示過程的正常進行需要ATP和RNA聚合酶答案A解析根據肽鏈的長度判斷，核糖體移動的方向是從左向右，A正確；一種氨基酸可由一種或一種以上密碼子決定，B錯誤；題圖表示翻譯過程，堿基的配對方式有AU、CG，C錯誤；RNA聚合酶在轉錄過程中起作用，D錯誤。6下圖表示真核細胞中核基因遺傳信息的傳遞和表達過程。下列相關敘述正確的是()A過程中堿基配對情況相同B過程發(fā)生的場所相同C過程所需要的酶相同D過程中核糖體的移動方向是由左向右答案D解析圖中過程是DNA的復制，過程是轉錄，過程是翻譯。復制是DNADNA，轉錄是DNAmRNA，不同的堿基配對方式是AT、AU；核基因的轉錄場所是細胞核，翻譯的場所是細胞質；過程需要解旋酶和DNA聚合酶，過程需要RNA聚合酶；從圖可以看出，最右邊的一個核糖體上的多肽鏈最長，其翻譯的時間也應該長于左邊的兩個核糖體，故核糖體的移動方向是由左向右。易混辨析真核生物DNA復制、轉錄和翻譯的辨析DNA功能傳遞遺傳信息(復制)表達遺傳信息轉錄翻譯場所主要在細胞核，部分在線粒體和葉綠體主要在細胞核核糖體原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸20種氨基酸模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA條件解旋酶、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、ATP、tRNA、能量堿基配對AT、TA、CG、GCAU、TA、CG、GCAU、UA、CG、GC特點邊解旋邊復制；半保留復制邊解旋邊轉錄一個mRNA分子上可結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈產物兩個雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA蛋白質1下列關于RNA的敘述，錯誤的是()A有些生物中的RNA具有催化功能BtRNA上的堿基只有三個CmRNA與tRNA在核糖體上發(fā)生配對DRNA也可以作為某些生物的遺傳物質答案B解析tRNA是運載氨基酸的工具，是RNA中的一種，與其他種類的RNA一樣，是單鏈結構，屬于生物大分子。tRNA并非只有三個堿基，tRNA在某些部分配對并扭曲成雙螺旋狀，它的平面形狀如三葉草的葉形，其中有三個堿基與mRNA上的密碼子配對，稱為反密碼子。2下圖代表的是某種轉運RNA，對此分析正確的是()A此轉運RNA含有五種元素、兩種含氮堿基B該結構參與蛋白質合成中的翻譯過程C合成此轉運RNA的場所是核糖體D若與此轉運RNA上的反密碼子相對應的密碼子中的堿基發(fā)生改變，一定會引起蛋白質結構的改變答案B解析此轉運RNA含有C、H、O、N、P五種元素，A、C、G、U四種含氮堿基；轉運RNA主要在細胞核中合成；由于密碼子具有簡并性，信使RNA中的堿基發(fā)生改變，翻譯出的蛋白質結構不一定改變。3四環(huán)素、鏈霉素、氯霉素、紅霉素等抗生素能抑制細菌的生長，它們有的能干擾細菌核糖體的形成，有的能阻止tRNA和mRNA結合，這些抗生素阻斷了下列過程中的 () A染色體活動 BDNA復制過程C轉錄過程 D翻譯過程答案D解析抗生素干擾細菌核糖體的形成或者阻止tRNA和mRNA結合，均是阻止翻譯過程。4真核細胞中DNA復制、轉錄和翻譯的主要場所依次是()A細胞核、細胞核、核糖體B細胞核、細胞質、核糖體C細胞核、細胞核、高爾基體D細胞核、細胞質、內質網答案A解析DNA的復制、轉錄都是以DNA為模板，DNA主要在細胞核中，故DNA復制、轉錄的主要場所是細胞核；翻譯是在細胞質中的核糖體上完成的。5下圖表示以DNA為模板轉錄形成RNA的過程。請據圖分析回答下列問題：(1)在玉米的葉肉細胞中，能夠進行該生理過程的細胞結構有_。(2)轉錄過程中在_的催化作用下，以其中的_鏈作為模板鏈，以_為原料，由_提供能量，按照_原則，合成出_。(3)通過轉錄，DNA分子中的遺傳信息被準確地轉移到_中。(4)在真核細胞的細胞核中，轉錄的產物通過_進入細胞質中，與_結合在一起直接指導蛋白質的合成過程。答案(1)細胞核、線粒體、葉綠體(2)4RNA聚合酶甲3四種游離的核糖核苷酸ATP堿基互補配對2RNA(3)信使RNA(4)核孔核糖體解析玉米葉肉細胞的細胞核、線粒體、葉綠體中都有DNA，可進行DNA的轉錄；轉錄時以DNA的一條鏈為模板，需要ATP供能和RNA聚合酶的催化，以四種游離的核糖核苷酸為原料，按照堿基互補配對原則合成RNA，轉錄的結果是DNA上的遺傳信息轉移到mRNA上，mRNA從核孔出來進入細胞質中與核糖體結合，直接指導蛋白質的合成。課時作業(yè)學考達標1關于RNA的敘述，錯誤的是()A少數RNA具有生物催化作用B真核細胞內mRNA和tRNA都是在細胞質中合成的CmRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基稱為密碼子D細胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉運一種氨基酸答案B解析真核細胞內mRNA和tRNA主要在細胞核中合成。2下列關于圖中、兩種分子的說法中，正確的是()A為DNA，在正常情況下復制后形成兩個相同的DNAB為tRNA，一種tRNA可攜帶不同的氨基酸C遺傳信息位于上，密碼子位于上D和共有的堿基是A、U、G答案A解析為DNA，在正常情況下復制后形成兩個相同的DNA分子；為tRNA，一種tRNA只能攜帶一種氨基酸；遺傳信息位于上，密碼子位于mRNA上，上具有反密碼子；和共有的堿基是A、G、C，DNA中無U。3正常出現(xiàn)肽鏈終止，是因為()A一個與終止密碼子對應的轉運RNA不能攜帶氨基酸B不具有與終止密碼子對應的轉運RNAC信使RNA在終止密碼子處停止合成D轉運RNA上出現(xiàn)終止密碼子答案B解析終止密碼子沒有對應的轉運RNA。4如圖是雌性激素與相應受體結合情況的示意圖。由圖可知，雌性激素與相應的受體結合后形成“激素受體”復合體，并作用于核內基因的某區(qū)域，從而直接影響遺傳信息的什么過程()ADNA復制 B轉錄C翻譯 D轉錄和翻譯答案B解析由圖可知，“激素受體”復合體從核孔進入細胞核，作用于DNA，從而轉錄出相應的mRNA并合成相應的多肽，可見該復合體影響轉錄過程。5一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子含有的堿基個數、合成這段多肽需要的tRNA個數及轉錄此mRNA的基因中堿基個數至少依次為()A331166 B361272C123672 D113666答案B解析一條含有11個肽鍵的多肽，則含有12個氨基酸。mRNA中每3個相鄰的堿基決定一個氨基酸；一個氨基酸需要一個tRNA來轉運。因此，mRNA中至少含有36個堿基，至少需要12個tRNA，DNA中至少含有72個堿基。6下圖中、是真核細胞某基因的兩條鏈，是另外一條多核苷酸鏈，下列說法正確的是()A圖中的酶是DNA聚合酶B徹底水解后能生成6種小分子物質C該過程只發(fā)生在細胞核中D鏈中堿基G占28%，則鏈中堿基A占22%答案B解析據圖分析，該基因正在以其中一條鏈為模板轉錄生成RNA，故該酶為RNA聚合酶，故A錯。RNA徹底水解后生成4種堿基、1種核糖、1種磷酸，故B正確。細胞質中的線粒體和葉綠體含有的DNA也能轉錄，故C錯。鏈中堿基G占28%，則鏈C占28%，不知鏈T比例，因不知鏈中A的比例，故D錯。 高考提能7如圖中的a、b、c、d分別代表人體內的四種大分子化合物，下列有關說法不正確的是() A分子c的種類約61種，只含三個堿基，分子量比b小得多Bb、c、d的合成離不開化合物a，這四種大分子化合物的主要合成場所相同Cb、c、d三種化合物能同時存在于同一個細胞器中Da、b徹底水解后可得到四種不同的化合物，四種相同的化合物答案A解析a、b、c、d分別代表DNA、mRNA、tRNA、rRNA。c為tRNA，有3個與密碼子結合的游離堿基，并不是只含3個堿基；密碼子有64種，其中3個終止密碼子不對應tRNA，故分子c的種類約61種。b、c、d的合成叫轉錄，a的合成是DNA的復制，它們主要在細胞核中進行。線粒體和葉綠體能翻譯形成部分蛋白質，故其內含有這三種RNA。a、b徹底水解后可得到四種不同的化合物核糖、脫氧核糖、T、U，四種相同的化合物是A、C、G、磷酸。8下列有關圖中的生理過程(圖中代表核糖體，代表多肽鏈)的敘述，不正確的是()A圖中所示的生理過程主要有轉錄和翻譯B鏈中(AT)/(GC)的比值與鏈中此比值相同C一種細菌的由480個核苷酸組成，它所編碼的蛋白質一定含160個氨基酸D遺傳信息由傳遞到需要tRNA作工具答案C解析以DNA一條鏈(鏈)為模板合成的鏈含堿基U，故為mRNA，此過程為轉錄；與結合后以為模板形成肽鏈，此過程為翻譯。DNA雙鏈中A與T配對，G與C配對，故(A1T1)/(G1C1)(A2T2)/(G2C2)，即鏈中(AT)/(GC)的比值與鏈中此比值相同；由480個核苷酸即160個密碼子組成，這些密碼子中可能有不決定氨基酸的終止密碼子，故編碼的蛋白質含有的氨基酸可能小于160個。遺傳信息由傳遞到的過程中，需tRNA作運載工具，才能實現(xiàn)遺傳信息對蛋白質合成的控制。9已知AUG、GUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子。某原核生物的一個信使RNA堿基排列順序如下：AUUCGAUGAC(40個堿基)CUCUAGAUCU，此信使RNA控制合成的蛋白質含氨基酸的個數為()A20個 B15個 C16個 D18個答案C解析先找到起始密碼子，再找到終止密碼子，中間的一共45個堿基，對應15個密碼子，決定15個氨基酸，注意起始密碼子也決定氨基酸，終止密碼子不決定氨基酸，故為16個氨基酸。10下面表格是真核生物細胞核內三種RNA聚合酶的分布與主要功能，下列說法錯誤的是()名稱分布主要功能RNA聚合酶核仁合成rRNARNA聚合酶核液合成mRNARNA聚合酶核液合成tRNAA.真核生物的轉錄場所主要是細胞核B三種酶的合成場所與其發(fā)揮作用的場所相同C三種酶作用形成的產物均可參與翻譯過程D任一種RNA聚合酶活性變化都會影響其他兩種酶的合成答案B解析RNA聚合酶屬于蛋白質，在核糖體中合成，而蛋白質合成過程中均需要這3種酶作用形成的產物(rRNA、mRNA、tRNA)的參與。這3種聚合酶發(fā)揮作用的場所不同。11如圖表示真核生物體內DNA傳遞遺傳信息的某過程，請據圖回答下列問題：(1)圖示兩種物質的組成元素有_。(2)該圖所示的是遺傳信息傳遞的_過程，該過程發(fā)生的主要場所是_。(3)物質是以DNA的哪一條鏈為模板形成的？_。試寫出的堿基序列_。(4)組成物質的基本單位是_，它有_種。(5)如果中A占26%，U占28%，那么，相應的DNA片段中，T占_，C占_。答案(1)C、H、O、N、P(2)轉錄細胞核(3)CAUGCA(4)核糖核苷酸4(5)27%23%解析在真核生物體內以DNA分子的一條鏈為模板控制合成mRNA的過程稱為轉錄，主要在細胞核內進行。是以為模板轉錄來的，若中A26%，U28%，AU54%，則相應的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。12下面表示蜘蛛的絲腺細胞合成蛛絲蛋白的部分過程示意圖，據圖回答下列問題：(1)在蛋白質合成過程中，該圖表示的過程稱為_，圖中的結構名稱是_，該過程的模板是_。(2)由圖中信息可推知DNA模板鏈上對應的堿基序列為_。(3)根據圖并參考下表分析：_上攜帶的氨基酸是_。氨基酸丙氨酸蘇氨酸精氨酸色氨酸密碼子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG答案(1)翻譯核糖體(或mRNA)(2)ACCCGATTTCGC(3)tRNA丙氨酸解析(1)圖中所示過程是發(fā)生于核糖體中的“翻譯”，的名稱為核糖體，翻譯的模板是mRNA。(2)由mRNA上的堿基序列為UGGGCUAAAGCG，據堿基互補配對原則可寫出DNA模板鏈上的堿基序列為ACCCGATTTCGC。(3)由mRNA中密碼子為GCU并查得密碼子表，可知tRNA上攜帶的氨基酸為丙氨酸。13如圖表示某動物細胞DNA片段遺傳信息的傳遞過程，表示物質或結構。a、b、c表示生理過程。請據圖回答下列問題：(可能用到的密碼子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG賴氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU絲氨酸、UAC酪氨酸)(1)反映遺傳信息表達的是_(填字母)過程，b過程所需的酶是_。加工成熟的場所是_。(2)圖中含有核糖的是_(填數字)；由指導合成的多肽鏈中氨基酸序列是_。(3)該DNA片段應有_個游離的磷酸基，氫鍵有_個，第三次復制需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目為_個。答案(1)b、c RNA聚合酶細胞核(2)甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸(3)22928解析(1)遺傳信息表達包括轉錄和翻譯兩個過程，即圖中b、c。轉錄b需要RNA聚合酶，mRNA加工成熟的場所是細胞核。(2)核糖存在于RNA中，是mRNA，是核糖體，由rRNA和蛋白質組成，是tRNA。由中密碼子的排列順序查密碼表可知氨基酸的排列順序是“甲硫氨酸丙氨酸絲氨酸苯丙氨酸”。(3)DNA有兩條鏈，所以有2個游離的磷酸基，DNA片段轉錄的RNA中堿基有1個A和6個U,2個G,3個C，在DNA分子中A與T之間有2個氫鍵，C與G之間有3個氫鍵，共有29個氫鍵；第三次復制增加4個DNA分子，每個DNA中有胸腺嘧啶7個，共28個。 真題體驗14(xx全國甲，2)某種物質可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細胞正常生長的培養(yǎng)液中加入適量的該物質，下列相關敘述錯誤的是()A隨后細胞中的DNA復制發(fā)生障礙B隨后細胞中的RNA轉錄發(fā)生障礙C該物質可將細胞周期阻斷在分裂中期D可推測該物質對癌細胞的增殖有抑制作用答案C解析某物質可插入DNA分子兩條鏈的堿基對之間，使DNA雙鏈不能打開，說明該物質會阻礙DNA分子的解旋，因此會阻礙DNA分子的復制、轉錄和抑制細胞增殖，A、B、D三項均正確；因DNA分子的復制發(fā)生在間期，所以該物質可將細胞周期阻斷在分裂間期，C項錯誤。15(xx全國，1)下列敘述錯誤的是()ADNA與ATP中所含元素的種類相同B一個tRNA分子中只有一個反密碼子CT2噬菌體的核酸由脫氧核糖核苷酸組成D控制細菌性狀的基因位于擬核和線粒體中的DNA上答案D解析DNA的元素組成是：C、H、O、N、P，ATP的元素組成是C、H、O、N、P；A敘述正確。反密碼子是tRNA上能與mRNA上的密碼子通過堿基互補配對結合的三個相鄰的堿基組成的，一個密碼子(除終止密碼子)編碼一個氨基酸，而一個tRNA一次只能轉運一個氨基酸，由此可推知一個tRNA上只有一個反密碼子；B敘述正確。T2噬菌體由DNA和蛋白質構成，構成DNA的基本單位是脫氧核糖核苷酸；C敘述正確。細菌是原核生物，原核細胞中無線粒體；D敘述錯誤。