2019-2020版高中生物3.2.2基因的表达学案中图版必修2.doc
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1、第二节基因的表达目标导航1.结合教材图文,掌握转录、翻译的过程和特点。 2.结合教材图文,简述中心法则。一、转录1.探究遗传信息的传递途径(1)实验1:将A组变形虫培养在同位素标记过的尿嘧啶核苷酸培养液中。首先在细胞核中发现有标记的RNA分子,这说明RNA的合成场所在细胞核。A组与B组的变形虫的细胞核进行交换说明,RNA是在细胞核内合成后,又转移到了细胞质的。(2)实验2说明RNA与蛋白质合成直接相关。(3)由实验1和实验2可得出,遗传信息的传递途径是由DNARNA蛋白质。场所由细胞核细胞质。2.转录(1)转录:DNA mRNA场所:细胞核;模板:DNA的一条链;原料:4种核糖核苷酸;原则:碱
2、基互补配对原则,但U取代T与A配对;产物:RNA。(2)过程解旋配对脱离DNA恢复双链转录产物加工成mRNA。(3)RNA的种类及作用信使RNA(mRNA):蛋白质合成的模板。转运RNA(tRNA):运载氨基酸。核糖体RNA(rRNA):核糖体的组成成分。二、翻译1.密码子(1)概念:在mRNA上决定一个特定氨基酸的三个相邻的碱基。(2)种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有61种。2.tRNA(1)结构特点:形状像三叶草,一端有携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基可与密码子互补配对,称为反密码子。(2)种类:61种。3.翻译(1)概念:以信使RNA为模板,以转运RNA为运载工具,合成具有一定氨
3、基酸序列的蛋白质的过程。(2)场所:细胞质。(3)过程:mRNA与核糖体结合。tRNA与mRNA上密码子互补配对后,将氨基酸置于特定位置。核糖体不断移动,氨基酸就连续接上去,直到终止密码子为止,形成的多肽链与核糖体分离。肽链盘曲折叠,形成成熟的蛋白质分子。判断正误:(1)DNA和RNA中都含有脱氧核糖。 ()(2)DNA和RNA共有的碱基是A、G、C,RNA特有的碱基是U,DNA特有的碱基是T。()(3)RNA一般为单链结构。 ()(4)DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板。()(5)翻译的场所是核糖体,条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶和能量。()(6)一种氨基酸最
4、多对应一种密码子。()(7)每种tRNA能识别并转运一种或多种氨基酸。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)一、转录1.DNA与RNA的区别与联系比较项目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中化学组成基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基嘌呤腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)五碳糖脱氧核糖(C5H10O4)核糖(C5H10O5)无机酸磷酸磷酸空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质,只要生物体内存在DNA,DNA
5、就是遗传物质生物体内若无DNA时,RNA是遗传物质;若存在DNA时,RNA辅助DNA完成其功能;少数RNA有催化作用相同点化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G联系RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的,即RNA的遗传信息来自DNA2.转录的概念在细胞核中,DNA分子首先解开双链,以其中的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA,这一过程称为转录。3.转录的过程4.转录的结果:形成RNA。1.现有一核酸片段,欲确定是DNA还是RNA,你能从哪些方面进行判断? 答案(1)根据五碳糖不同;(2)根据含氮碱基不同。2.下图是一小段DNA片段,链是模板链,请写出其转录生成的RNA的碱基序列,并分析
6、RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。答案生成的RNA的碱基序列与模板链互补,与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。3.转录的场所一定是细胞核吗?产物一定是mRNA吗?答案含有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。 1.对于下列图解,正确的说法有()表示DNA复制过程表示DNA转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸A. B.C. D.问题导析(1)由图可知,此过程是遗传信息的转录过程。(2)由于模板链为DNA链,生成的是RNA链,整个过程涉及5种碱基A、T、G、C、U。(3)图解中共有8种核苷
7、酸:4种脱氧核苷酸、4种核糖核苷酸。答案C一题多变判断正误:(1) RNA有三种:信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。()(2)转录除了在细胞核中发生以外,线粒体和叶绿体中也可以进行。()(3)转录条件是模板(mRNA)、原料(4种脱氧核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。()答案(1)(2)(3)二、遗传信息的翻译1.遗传信息、密码子和反密码子的比较(1)区别存在位置含义生理作用遗传信息DNA脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序,间接决定氨基酸的排列顺序密码子mRNAmRNA上3个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序反密码子
8、tRNA与密码子互补的3个碱基识别密码子对应关系图解(2)联系遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到翻译的作用。2.DNA复制、转录和翻译的比较(1)区别DNA功能传递遗传信息(复制)表达遗传信息转录翻译时间有丝分裂间期;减数分裂间期生长发育的连续过程中场所真核细胞主要在细胞核,部分在线粒体和叶绿体;原核细胞在细胞质或核区真核细胞主要在细胞核;原核细胞在细胞质或核区细胞质原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件解旋酶、
9、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、ATP、tRNA碱基配对AT TACGGCAUTACGGCAUUACGGC模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样,与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制;半保留复制边解旋边转录,DNA双链全保留一个mRNA分子上可结合多个核糖体,同时合成多条肽链产物两个双链DNA分子一条单链mRNA蛋白质意义复制遗传信息,使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息,使生物体表现出各种遗传性状(2)联系1.所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗?答案不是。密码子共有64种,其中3个终止密码子不决定氨基酸,没有反密码子与之相对应。 2.若某一多肽链
10、片段为“苯丙氨酸色氨酸谷氨酸”,请写出指导该多肽合成的mRNA中相应碱基组成;若某一mRNA片段为“AUG GAA GCA”,请写出其编码的氨基酸序列。答案(1)UUUUGGGAA或UUCUGGGAA或UUUUGGGAG或UUCUGGGAG。(2)甲硫氨酸谷氨酸丙氨酸。3.若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变,其控制合成的氨基酸是否一定发生改变?为什么?答案不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。4.一个mRNA可结合多个核糖体,每个核糖体只合成多肽链中的一段,还是独立合成一条完整的多肽链?答案每个核糖体合成一条完整的多肽链。5.(1)下面哪个图可表示真核细胞的翻译过程?其中的数字代
11、表什么含义?翻译的方向如何?答案图1表示真核细胞的翻译过程。图中是mRNA,是核糖体,、表示正在合成的4条多肽链,翻译的方向是自右向左。(2)另一个图表示原核细胞的什么过程?其中的数字代表什么含义?该图可体现原核细胞的什么特点?答案图2表示原核细胞的转录和翻译过程,图中是DNA模板链,、表示正在合成的4条mRNA,在核糖体上同时进行翻译过程。原核生物由于没有核膜,核糖体可以靠近核DNA分子,因此原核生物具有边转录边翻译的特点。2.下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是()A.过程中碱基配对情况相同B.过程发生的场所相同C.过程所需要的酶相同D.过程中核糖体的移动
12、方向是由左向右问题导析(1)图中过程是DNA的复制,过程是转录,过程是翻译。(2)复制是DNADNA,转录是DNAmRNA,不同的碱基配对方式是AT、AU;核基因的转录场所是细胞核,翻译的场所是细胞质。(3)过程需要解旋酶和DNA聚合酶,过程需要RNA聚合酶。(4)从图可以看出,最右边的一个核糖体上的多肽链最长,其翻译的时间也应该长于左边的两个核糖体,故核糖体的移动方向是由左向右。答案D一题多变判断正误:(1)密码子共有64种,其中决定氨基酸的密码子有61种,3种终止密码子不决定氨基酸。()(2)一种密码子决定一种或多种氨基酸。()(3)一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。()答案(1
13、)(2)(3)三、中心法则的理解及其相关数目的计算1.中心法则的理解(1)DNADNA(或基因基因):以DNA作为遗传物质的生物的DNA自我复制。(2)RNARNA:以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制。(3)DNARNA:细胞中的转录过程。(4)RNADNA:少数以RNA作为遗传物质的病毒在宿主细胞中的逆转录过程,此过程需逆转录酶。(5)RNA蛋白质:细胞质中核糖体上的翻译过程。中心法则是对遗传信息的流动过程的概括,是对DNA基本功能的概括,也是对生物遗传物质和性状的关系的概括。2.中心法则中的相关数目关系(1)转录时,组成基因的两条链只有一条链能转录,另一条链不能转录。因此,转录形成
14、的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的。(2)翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的。总之,在转录和翻译过程中,基因中的碱基数(双链DNA分子中)、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为631。参考下面图解:有关计算的关系式可总结为:蛋白质中肽链数肽键数氨基酸数mRNA碱基数基因中碱基数。1.中心法则的解读下图表示完善后的中心法则,请据图回答:(1)克里克提出的中心法则中,包括图中的哪些过程?答案克里克提出的中心法则包括(DNA的复制)、(转录)和(翻译)。(2)请据图写出以DNA为遗传物质的生物中遗传
15、信息是如何传递的。答案(3)请据图写出以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的。含有RNA复制酶的生物答案含逆转录酶的生物答案2.中心法则中遗传信息准确流动的原因(1)为什么中心法则中的遗传信息可以准确地流动?答案因为有精确的模板并严格遵守碱基互补配对原则。(2)这种准确性是绝对的还是相对的?答案是相对的,在一定条件下可能会发生差错。3.结合图表分析,下列有关说法正确的是()抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶(可促进DNA螺旋化)红霉素能与核糖体结合利福平抑制RNA聚合酶的活性A.可发生在人体健康细胞中B.青霉素和利福平能抑制DNA的复制C.结核杆菌的
16、和都发生在细胞质中D.环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和问题导析(1)判定出图中各个过程的名称:为DNA复制,为转录,为翻译,为RNA复制,为逆转录。(2)青霉素的作用对象是细胞壁,与DNA复制无关。(3)环丙沙星可促进DNA螺旋化,不利于DNA复制和转录。(4)红霉素能与核糖体结合,抑制翻译过程。(5)利福平抑制RNA聚合酶的活性,进而抑制转录和RNA复制。(6)和只有RNA病毒才能进行。答案D一题多变判断正误:(1)中心法则表示的是遗传信息流动过程。()(2)遗传信息只能从DNA流向RNA,进而流向蛋白质。()答案(1)(2) 1.在蛋白质合成的翻译过程中,碱基互补配对发生于哪两者之间()A
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