4.1 基因指导蛋白质的合成

课件57张PPT。第4章理解
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考向知识点一知识点二考向一应用创新演练随堂基础巩固课时跟踪训练第
1
节考向二 1． RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运
RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
2．转录的主要场所是细胞核，条件是模板
(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。
3．翻译的场所是核糖体，条件是模板
(mRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。4．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。
5．一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密
码子最多只决定一种氨基酸。
6．每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一
种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。[自读教材·夯基础] 1．RNA的组成和种类[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。 ( )×√√2．RNA的种类[填空]遗传信息氨基酸氨基酸3．DNA的转录[填空](1)(2)过程： 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？
提示：①根据五碳糖不同；②根据含氮碱基不同；③利用甲基绿吡罗红染液进行染色。 2．下图是一小段DNA片段，①链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系？提示：(1) (2)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)。[跟随名师·解疑难]1．三种RNA的比较 2.转录有关问题分析
(1)碱基互补配对关系：G—C、C—G、T—A、A—U。
(2)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。 [特别提醒]　
(1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。
(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。[自读教材·夯基础]1．翻译的概念[填空]2．密码子与反密码子[填表]mRNAtRNA密码子643个相邻的碱基3．过程[填空] 1．若某一多肽链片段为“—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。
提示：(1)UUUUGGGAA或UUCUGGGAA或UUUUGGGAG或UUCUGGGAG。
(2)—甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—。 2．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？
提示：不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。
3．一个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？
提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。[跟随名师·解疑难]1．DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系(1)密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。 (2)反密码子：与mRNA分子中的密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。2．DNA复制、转录和翻译的比较 [特别提醒]　
(1)从核糖体上脱离下来的只是多肽链，再经折叠，加工成为具有复杂空间结构的有活性的蛋白质。
(2)密码子的特性：
①简并性：a.当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。b.当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速率。
②通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。 [例1]　(2011·安徽高考)下面的甲、乙图示为真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是 (　　) A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次[思路点拨] [精讲精析]　图甲表示DNA分子的复制过程，图乙表示转录过程，乙的产物是单链的mRNA分子；甲、乙过程主要在细胞核中进行；甲、乙过程均需要解旋酶的参与；在一个细胞周期中，核中DNA分子只复制一次，而转录可以进行多次。
[答案]　D1．对于下列图解，正确的说法有 (　　)
①表示DNA复制过程　②表示DNA转录过程　③共有5种碱基　④共有8种核苷酸　⑤共有5种核苷酸　⑥A均代表同一种核苷酸
A．①②③　　　　　　　 B．④⑤⑥
C．②③④ D．①③⑤解析：由图可知，此过程是遗传信息的转录过程，整个过程涉及5种碱基——A、T、G、C、U，但由于组成DNA链的是4种脱氧核苷酸，组成RNA链的是4种核糖核苷酸，因此图解中共有8种核苷酸。
答案：C [例2]　下图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，①②③④表示相关过程。请据图回答下列问题： (1)①过程的产物是DNA，则①过程发生在__________期，催化过程②的酶是______________。
(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA一端的三个碱基是UAC，该tRNA所携带的氨基酸是________。 (3)a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是________。④过程进行的场所有______________。
(4)一个mRNA上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意义是________________________________。从原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，这说明____________________________________________。
(5)如合成胰岛素，共含51个氨基酸，控制其合成的基因上至少含有脱氧核苷酸________个。[思路点拨] [精讲精析]　(1)据图分析可知：①过程指DNA的复制，在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。②过程指转录过程，催化DNA转录为RNA的酶为RNA聚合酶。(2)决定氨基酸的密码子在mRNA上，据tRNA上的反密码子UAC可推知密码子为AUG，AUG决定的氨基酸是甲硫氨酸。(3)据图可知：越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长，说明越接近b端的核糖体在mRNA上移动的距离越长，由此推出核糖体在mRNA上的移动方向为a→b。④过程是对蛋白质加工和运输的过程，相应的场所有内质网和高尔基体。(4)当一个mRNA上连接多个核糖体以后，可以同时合成多条相同的肽链，提高蛋白质的合成速率。在原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，说明在原核细胞中边转录边翻译，转录和翻译可同时同地点进行。(5)信使RNA上每3个相邻碱基决定1个特定的氨基酸，据此，合成含51个氨基酸的蛋白质，基因上脱氧核苷酸数至少为306个。 [答案]　(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间　RNA聚合酶　(2)甲硫氨酸　(3)由a→b　内质网和高尔基体　(4)短时间内能合成较多的蛋白质　原核细胞中的转录和翻译是同时同地点进行的　(5)306 (1)转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数：mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。图解如下： (2)以上关系应理解为：每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：
①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
②在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。
③转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。2．一段原核生物的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需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数依次为 (　　)
A．33、11、66 B．36、12、72
C．12、36、24 D．11、36、72解析：此多肽含有11个肽键，所以是由12个氨基酸脱水缩合而成的，推出mRNA上的密码子至少有12个，mRNA上的碱基数至少为12×3＝36(个)。决定氨基酸的密码子是12个，所以最多需要的tRNA也是12个。因为mRNA上的碱基至少有36个，所以转录它的基因中的碱基数至少为36×2＝72(个)。
答案：B1．模拟遗传密码的破译。
2．探究影响基因表达的过程和因素。典例剖析 抗生素是临床上治疗各种由细菌引起的疾病的特效药，能够有效地抑制细菌蛋白质的合成，而不影响人的蛋白质的合成。抗生素是通过什么机制抑制细菌蛋白质的合成的呢？有人提出了如下两种假设：
①抗生素能抑制细菌DNA的转录过程，而不影响人体DNA的转录过程。
②抗生素能抑制细菌体内的翻译过程，而不影响人体内的翻译过程。
请你设计实验，探究抗生素抑制细菌蛋白质合成的原因。(假设抗生素不影响人体的任何生理功能) (1)实验设计的思路：
①先设计两组实验(甲、乙两组)，体外模拟细菌________的过程，甲组加适量________，乙组加等量蒸馏水，检测两组实验中________的生成量。通过这两组实验探究是否为第一种假设 。
②再设计两组实验(丙、丁两组)，体外模拟细菌________的过程，丙组加适量________，丁组加等量蒸馏水，检测两组实验中________的生成量，以此来探究是否为第二种假设 。 (2)实验结果及结论：
①若甲组________生成量明显少于乙组，丙、丁两组蛋白质生成量相似，则说明抗生素是通过抑制________来抑制细菌蛋白质合成的；
②若甲、乙两组RNA生成量相似，丙组________生成量明显少于丁组，则说明抗生素是通过抑制________来抑制细菌蛋白质合成的；
③若甲组RNA生成量明显少于乙组，丙组蛋白质生成量明显少于丁组，则说明抗生素是通过抑制_________________来抑制细菌蛋白质合成的。 [解析]　由题干信息可知，实验目的是探究抗生素影响细菌蛋白质的原理。若抗生素只抑制细菌的转录，则其体内RNA的含量将减少；若只抑制翻译过程，则细菌体内蛋白质含量会减少；若细菌体内RNA和蛋白质的含量都减少，则说明抗生素既能抑制转录，又能抑制翻译过程。
[答案]　(1)①转录　抗生素　RNA　②翻译　抗生素　蛋白质　(2)①RNA　细菌的转录　②蛋白质　细菌的翻译　③细菌的转录和翻译归纳拓展 探究实验设计的思路?
（1）把握实验的目的，确认自变量。实验目的是实验的核心，通过思考要明确“探究什么”，其中要把握三个要素，即：①探究的因素；②探究的对象；③观察的指标。 (2)确定实验的原理。实验原理通常根据实验目的和题目所给的材料进行分析处理，确定实验变量的检测方案，再根据我们所学过的知识联系起来确定实验的原理。
(3)设置对照实验，选择合理的实验对照方法。对照实验的设置，要确保一个实验自变量对应一个可观测的因变量，尽可能避免无关变量的干扰。 (4)选择实验材料。实验材料要根据原理来选择或根据题干所给的信息来确定。
(5)设计实验步骤。设计实验步骤时在理顺实验思路的基础上注意遵循实验设计的四个基本原则(对照原则、单一变量原则、等量原则、科学性原则)。实验步骤基本模式是：分组编号→变量操作→条件控制→观察记录。 点击下列图片进入点击下列图片进入