2020_2021學(xué)年新教材高中生物第二章遺傳的分子基礎(chǔ)3.1DNA分子通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案蘇教版必修220210313227

1、第一課時DNA分子通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成新課程標準學(xué)業(yè)質(zhì)量目標3.1.4概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果,生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)合格考試1.初步以結(jié)構(gòu)與功能觀,理解RNA的結(jié)構(gòu)與功能。(生命觀念)2.通過分析與綜合,理解遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。(科學(xué)思維)等級考試1.結(jié)合具體實例,分析說明基因和遺傳信息的關(guān)系。(科學(xué)思維)2.構(gòu)建轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程模型,深入理解基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程。(科學(xué)思維)一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.RNA的結(jié)構(gòu)和種類:選一選:下列關(guān)于RNA的結(jié)構(gòu)和種類說法正確的有:。RNA 初步水解產(chǎn)物是4種核糖核苷酸R

2、NA徹底水解產(chǎn)物有6種,分別是磷酸、核糖、A、G、C、TRNA有三種,分別是信使RNA、轉(zhuǎn)運RNA、核糖體RNARNA一般是單鏈,可以通過核孔從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)2.轉(zhuǎn)錄的概念:RNA主要是在細胞核中以DNA分子的一條鏈為模板,按照堿基互補配對原則合成的,這一合成過程稱為轉(zhuǎn)錄。3.轉(zhuǎn)錄的過程:填一填:根據(jù)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程圖解進行填空:4.遺傳信息的傳遞方向:DNARNA。RNA分子中都不存在氫鍵嗎?提示:不是,tRNA呈“三葉草”型,存在氫鍵。二、遺傳信息的翻譯1.翻譯的場所:核糖體。2.判一判:基于對密碼子和反密碼子的理解,判斷下列說法的正誤:(1)密碼子是指mRNA上決定氨基酸的3個相鄰

3、核苷酸。()(2)密碼子的種類有64種,所以對應(yīng)64種氨基酸。()提示:密碼子有64種,但組成蛋白質(zhì)的氨基酸約20種。(3)反密碼子有64種,位于mRNA上。()提示:反密碼子有61種,位于tRNA上。(4)一種密碼子對應(yīng)一種氨基酸。()(5)一種氨基酸對應(yīng)多種密碼子。()提示:一種氨基酸對應(yīng)一種或多種密碼子。3.翻譯的概念:在細胞中,以mRNA為模板,從一個特定的起始位點開始,按照每三個相鄰的核糖核苷酸代表一個氨基酸的原則,依次合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的過程。4.翻譯的過程:填一填:基于對翻譯過程圖解的理解進行填空:第1步:mRNA進入細胞質(zhì),與核糖體結(jié)合,攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過

4、與堿基AUG互補配對,進入第一位置。第2步:攜帶異亮氨酸的tRNA以同樣的方式進入第二位置。第3步:甲硫氨酸通過與異亮氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)第二位置的tRNA上。第4步:核糖體讀取下一個密碼子,原來占據(jù)第一位置的tRNA離開核糖體,占據(jù)第二位置的tRNA進入第一位置,一個新的攜帶甘氨酸的tRNA進入第二位置,繼續(xù)肽鏈的合成。教材二次開發(fā):教材【積極思維】拓展:科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)密碼子有64種,而組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種,二者之間有什么樣的對應(yīng)關(guān)系?提示:除3種終止密碼子外,一種密碼子對應(yīng)一種氨基酸,一種氨基酸對應(yīng)一種或多種密碼子。知識點一 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯1.相關(guān)圖解及分析:(1)圖解:

5、(2)分析:2.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較:項目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要是細胞核主要是細胞核細胞中的核糖體模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸時間細胞分裂間期生物生長發(fā)育的過程中產(chǎn)物2個相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)特點邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,DNA仍保留1個mRNA分子可結(jié)合多個核糖體,提高合成蛋白質(zhì)的速度研究方法可用放射性同位素標記“T” 可用放射性同位素標記“U” 可用放射性同位素標記“氨基酸”3.DNA、RNA、蛋白質(zhì)的關(guān)系:特別提醒:轉(zhuǎn)錄時,解開DNA雙鏈的不是解旋酶,而是

6、RNA聚合酶。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物不只是mRNA,還有tRNA和rRNA。翻譯時,核糖體沿著mRNA移動,而mRNA不動。一個mRNA可以相繼結(jié)合多個核糖體,同時進行多條相同肽鏈的合成?！局R拓展】真核生物的前體mRNA加工過程真核生物RNA前體一般無生物學(xué)特性,需要進行加工修飾,RNA加工修飾主要的加工方式是切斷和堿基修飾,包括下面幾步:加帽:發(fā)生在細胞核內(nèi),在轉(zhuǎn)錄的早期或轉(zhuǎn)錄終止前已經(jīng)形成。加尾:也是在細胞核內(nèi)完成。剪接:一般需snRNA(一種小核RNA)通過形成套索結(jié)構(gòu)而將內(nèi)含子切除掉。內(nèi)部甲基化:對某些堿基進行甲基化處理。DNA攜帶的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯傳遞到細胞質(zhì)中指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。下列關(guān)于

7、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的敘述,正確的是()A.RNA聚合酶與DNA分子結(jié)合只能使一個基因的雙螺旋解開B.DNA復(fù)制時,兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板,轉(zhuǎn)錄以一條核糖核苷酸鏈為模板C.多個核糖體串聯(lián)在一個mRNA上,共同完成一條多肽鏈的合成,提高了翻譯效率D.轉(zhuǎn)錄時,會形成RNA-DNA雜交區(qū)域【解題思維】解答本題需突破以下兩個關(guān)鍵點:【解析】選D。RNA聚合酶與DNA分子結(jié)合可以使DNA分子上多個基因的雙螺旋解開,A錯誤;DNA復(fù)制時,兩條脫氧核苷酸鏈均可作為模板,轉(zhuǎn)錄以一條脫氧核苷酸鏈為模板,B錯誤;同一條mRNA分子能夠同多個核糖體結(jié)合,同時合成若干條蛋白質(zhì)多肽鏈,從而提高了翻譯效率,C錯誤

8、;轉(zhuǎn)錄時,以一條脫氧核苷酸鏈為模板,會形成RNA-DNA雜交區(qū)域,D正確。【審答誤區(qū)】混淆DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的模板(1)DNA復(fù)制:模板為DNA的兩條鏈。(2)DNA轉(zhuǎn)錄:模板為DNA的一條鏈。(3)翻譯:模板為mRNA?！灸割}追問】(1)RNA聚合酶有什么作用?提示:催化DNA雙鏈解旋,同時催化游離的核糖核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。(2)人體細胞中的核糖體可以分布在哪些場所?提示:游離在細胞質(zhì)基質(zhì)中;附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上;分布于線粒體中。 如圖為基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖,相關(guān)分析正確的是()氨基酸丙氨酸苯丙氨酸賴氨酸甲硫氨酸密碼子GCAUUUAAAAUGGCGUUCAAGGCCGCUA.真核細

9、胞中a過程只發(fā)生在細胞核中,需要RNA聚合酶的催化B.若中共有360個堿基,并考慮結(jié)構(gòu)中終止密碼子的情況下,則通過圖示過程合成的肽鏈最多有60個氨基酸C.的形成方式是脫水縮合,脫去的水中的氧只來自羧基D.上攜帶的氨基酸是賴氨酸【解析】選C。a為轉(zhuǎn)錄過程,在真核細胞中主要發(fā)生在細胞核中,此外在線粒體和葉綠體中也能發(fā)生,A錯誤;若中共有360個堿基,則結(jié)構(gòu)中的堿基個數(shù)最多有180個,密碼子最多有60個,若考慮終止密碼子,則能夠編碼氨基酸的密碼子最多有59個,因此合成的肽鏈最多有59個氨基酸,B錯誤;是多肽鏈,由氨基酸脫水縮合形成,脫去的水中的氧只來自羧基,C正確;的反密碼子是AAG,其對應(yīng)的密碼子

10、是UUC,編碼苯丙氨酸,因此上攜帶的氨基酸是苯丙氨酸,D錯誤?！狙a償訓(xùn)練】如圖表示藍細菌DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對應(yīng)關(guān)系。下列說法中正確的是()A.由圖分析可知鏈應(yīng)為DNA的鏈B.DNA形成的過程發(fā)生的場所是細胞核C.酪氨酸和天冬氨酸的密碼子分別是AUG、CUAD.圖中與配對的過程需要在核糖體上進行【解析】選D。據(jù)堿基互補配對原則,可知鏈是DNA的鏈,A錯誤;藍細菌屬于原核生物,沒有由核膜包被的細胞核,B錯誤;tRNA的一端的三個相鄰的堿基是反密碼子,密碼子在mRNA上,C錯誤;圖中與配對的過程是翻譯,需要在核糖體上進行,D正確。知識點二 轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中概念比較和堿基計算1.遺

11、傳信息、密碼子、反密碼子的比較:項目遺傳信息密碼子反密碼子位置主要在DNA上mRNAtRNA作用控制生物體的性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識別密碼子種類多樣性64種61種圖解2.基因表達過程中的相關(guān)計算:(1)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系。圖示:規(guī)律:蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=1/3 mRNA中堿基數(shù)目=1/6 DNA(或基因)中堿基數(shù)目。計算公式:蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=1/3 mRNA中堿基數(shù)=1/6基因中堿基數(shù)。(2)計算中“最多”和“最少”的分析。翻譯時,mRNA上的終止密碼子有的不決定氨基酸,則mRNA上的堿基數(shù)目是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍或多于3倍

12、。基因或DNA中存在不編碼氨基酸的堿基序列,因此其中的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。在回答問題時應(yīng)加上“最多”或“最少”等字,如mRNA上有n個堿基,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中最少有2n個堿基,該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有n/3個氨基酸。特別提醒:由于終止密碼子的參與,翻譯并不是mRNA上所有堿基都對應(yīng)氨基酸。蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=氨基酸的平均相對分子質(zhì)量氨基酸數(shù)-18肽鍵數(shù)。【知識拓展】RNA的功能(1)mRNA蛋白質(zhì)合成的直接模板。(2)rRNA核糖體的重要組成成分。(3)tRNA氨基酸的轉(zhuǎn)運工具。(4)病毒RNARNA病毒的遺傳物質(zhì)。(5)酶少數(shù)酶為RNA,可降低化學(xué)

13、反應(yīng)的活化能,起催化作用。某條多肽的相對分子質(zhì)量為3 318,若氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為128,如考慮終止密碼子,則編碼該多肽的基因長度至少是()A.75對堿基B.78對堿基C.90對堿基D.93對堿基【解題思維】解答本題需要突破兩個關(guān)鍵點:【解析】選D。蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量=氨基酸平均相對分子質(zhì)量氨基酸個數(shù)-水的個數(shù)18=128氨基酸個數(shù)-(氨基酸個數(shù)-1)18=3318,計算可得氨基酸數(shù)目為30個。DNA(或基因)中堿基數(shù)mRNA上堿基數(shù)氨基酸個數(shù)=631,該多肽含有30個氨基酸,若考慮終止密碼子,則編碼該多肽的基因長度至少是(30+1)62=93對。 如圖為蛋白質(zhì)的合成過程示意圖,請據(jù)圖回答有關(guān)問題:(1)圖中發(fā)生在細胞核中的過程是_。(2)圖中基因表達的最后階段是在_上完成的,這一過程中還需要mRNA、氨基酸、_、_和_。(3)圖中稱為_,在蛋白質(zhì)合成過程中將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質(zhì)是_。(4)若中共有堿基120個,則其翻譯的多肽鏈最多由_個氨基酸組成(考慮終止密碼子)?！窘馕觥?1)圖示細胞核中DNA分子正在進行轉(zhuǎn)錄;(2)基因表達的最后階段為翻譯,是在