人教2019生物必修2同步课件：4-1 基因指导蛋白质的合成

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4-1 基因指导蛋白质的合成
人教生物必修2同步课件
目 标 素 养
1.概述遗传信息的转录和翻译过程。
2.计算DNA碱基数目、RNA碱基数目与氨基酸数目之间的对应关系。
3.阐明中心法则的具体内容,认同科学是不断发展的。
4.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实,认同当今生物可能有着共同的起源。
知 识 概 览
一、遗传信息的转录
1.RNA的组成及分类
(1)基本单位:核糖核苷酸。
(2)组成成分
(3)结构:一般是单链,而且比DNA短。
(4)mRNA、tRNA、rRNA的比较
2.遗传信息的转录
(1)概念
RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。
(2)过程
(3)结果:产生了mRNA、tRNA、rRNA等。
微思考1转录与DNA复制有什么共同之处
提示:二者都需要模板、原料,都遵循碱基互补配对原则,都需要用到酶和ATP等。
微判断1基于遗传信息的转录过程以及对RNA的有关认识,判断下列表述是否正确。
(1)DNA和RNA都含有核糖。(　　)
(2)RNA主要有3种,主要分布于细胞质中。(　　)
(3)遗传信息转录的产物只有mRNA。(　　)
(4)转录以DNA的两条链作为模板,以4种核糖核苷酸为原料。
(　　)
(5)细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生。(　　)
×
√
×
×
×
(6)DNA和RNA成分的区别是五碳糖的种类不同,碱基和磷酸的种类均相同。(　　)
(7)DNA转录形成的mRNA,与母链碱基的组成、排列顺序都是相同的。(　　)
×
×
微训练1 下列有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述,错误的是(　　)
A.两种过程都可在细胞核中发生
B.两种过程都有酶参与反应
C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料
D.两种过程都以DNA为模板
答案:C
二、遗传信息的翻译
1.翻译的概念理解
2.密码子与反密码子
(1)属于密码子的是②(填序号),位于[④]mRNA(填名称)上,其实质是决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2)属于反密码子的是①(填序号),位于[③]tRNA(填名称)上,其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
(3)密码子有64种,在真核生物中,正常情况下反密码子有61种。
3.翻译的过程
微判断2基于遗传信息的翻译过程,判断下列表述是否正确。
(1)密码子位于mRNA上,ATC一定不是密码子。(　　)
(2)DNA是蛋白质合成的直接模板。(　　)
(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。(　　)
(4)翻译过程发生在核糖体中。(　　)
(5)在人体细胞中,能进行DNA的复制、转录和翻译。(　　)
(6)一个密码子只能对应一种氨基酸,一种氨基酸必然有多个密码子。(　　)
√
×
×
√
√
×
微训练2
1.遗传信息表达的过程中,mRNA上的3个碱基是5'-UAC-3',则DNA模板链上对应的3个碱基是(　　)
A.5'-GTA-3'　 B.5'-CAT-3'
C.5'-CUT-3' D.5'-GUA-3'
答案:A
2.金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合,该作用直接影响的过程是(　　)
A.DNA复制 B.转录
C.翻译 D.逆转录
答案:C
三、中心法则
1.提出者:克里克。
2.内容
(1)DNA的复制:遗传信息从DNA流向DNA。
(2)转录:遗传信息从DNA流向RNA。
(3)翻译:遗传信息从RNA流向蛋白质。
3.发展及补充
4.完善后的中心法则
(1)DNA、RNA是信息的载体。
(2)蛋白质是信息的表达产物。
(3)ATP为信息的流动提供能量,即生命是物质、能量和信息的统一体。
微判断3基于对中心法则的理解,判断下列表述是否正确。
(1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。(　　)
(2)RNA病毒都能进行逆转录。(　　)
(3)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　　)
√
×
×
微训练3中心法则内容[连线]
一 遗传信息的转录
重难归纳
1.场所:主要是细胞核,在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
2.条件
3.过程:解旋→配对→连接→释放。
4.产物:mRNA、rRNA、tRNA。
下图是一小段DNA片段,甲链是转录的模板链。
(1)转录时,RNA子链的延伸方向如何 请写出其转录生成的RNA的碱基序列。
提示:方向为5'-端到3'-端。
(2)转录生成的RNA的碱基序列,与DNA两条单链的碱基序列相比有哪些异同点
提示:转录生成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基互补配对,与DNA双链间的互补配对不同的是,RNA链中与DNA模板链的A配对的是U,不是T;与DNA另一条链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置,RNA链上是U。
方法技巧 DNA与RNA的判定方法
(1)根据五碳糖种类判定:若核酸分子中含核糖,一定为RNA;含脱氧核糖,一定为DNA。
(2)根据碱基判定:含T的核酸一定是DNA;含U的核酸一定是RNA。
(3)DNA中单、双链的判定:若A≠T、G≠C或嘌呤≠嘧啶,则为单链DNA;若A=T,G=C,A+G=T+C,则一般认为是双链DNA。
典例剖析 下图是真核生物mRNA合成过程示意图。
据图分析,下列说法正确的是(　　)
A.R表示的节段①正处于解旋状态,
形成这种状态需要解旋酶
B.图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的
C.如果图中③表示酶,则它的名称是RNA聚合酶
D.图中②合成后,在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成
答案:C
解析:R表示的节段①正处于解旋状态,形成这种状态需要RNA聚合酶,不需要解旋酶,A项错误。题图中②是mRNA,是以4种核糖核苷酸为原料合成的,合成后通过核孔进入细胞质中,与核糖体结合并控制蛋白质的合成,B、D两项错误。
学以致用 下图表示在人体细胞核中进行的某一生理过程。据图分析,下列说法正确的是(　　)
A.该过程共涉及5种核苷酸
B.在不同组织细胞中,该过程的
产物相同
C.该过程需要脱氧核苷酸作原料
和DNA作模板
D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗
答案:D
解析:由题图可知,此过程为人体细胞核中发生的转录过程,涉及碱基互补配对和ATP的消耗;DNA含4种脱氧核苷酸,转录产生的RNA中含4种核糖核苷酸,故该过程涉及8种核苷酸;基因的表达具有选择性,故不同组织细胞转录产生的mRNA有差异;转录需要核糖核苷酸作原料,而不是脱氧核苷酸。
二 遗传信息的翻译
重难归纳
1.转录与翻译的比较
2.遗传信息、密码子、反密码子的比较
(1)密码子表的两点说明
①在正常情况下,UGA是终止密码子,但在特殊情况下,UGA可以编码硒代半胱氨酸。
②在原核生物中,GUG也可以作起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。
(2)密码子的两个特点
①简并:绝大多数氨基酸都有几个密码子的现象。
②通用性:地球上几乎所有的生物体都共用同一套密码子。
下图甲、乙是翻译过程的示意图。据图分析下列问题。
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构
提示:Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、肽链。
(2)图乙中①⑥分别是什么分子或结构 核糖体移动的方向是怎样的
提示:①⑥分别是mRNA、核糖体。核糖体移动的方向是从右向左,从mRNA的5'-端向3'-端方向移动。
(3)最终合成的肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗 为什么
提示:相同。因为它们的模板是同一条mRNA。
典例剖析 大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题。
(1)在大豆细胞中,以mRNA为模板合成蛋白质时,除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与,它们是　　　、　　　。
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说,作为mRNA合成部位的是　　　　,作为mRNA执行功能部位的是　　　　;作为RNA聚合酶合成部位的是　　　　,作为RNA聚合酶执行功能部位的是　　　　　。
(3)部分氨基酸的密码子如下表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG,则该小肽的氨基酸序列是　　　　　　　　　　　　　　　。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换,但小肽的氨基酸序列不变,则此时编码小肽的RNA序列为　　　　　　　　　　。
答案:(1)rRNA　tRNA
(2)细胞核　细胞质　细胞质　细胞核
(3)酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
学以致用 某生物基因表达过程如下图所示。下列叙述与该图相符的是(　　)
A.在RNA聚合酶的作用下
DNA双螺旋解开
B.DNA-RNA杂交区域中
A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到1条肽链
D.该过程不可能发生在原核细胞中
答案:A
解析:由题图可知,在RNA聚合酶的作用下,DNA双链解开,并以其中一条链作模板合成RNA。在题图中的DNA-RNA杂交区域中,DNA上的A与mRNA上的U配对。题图中1条mRNA上同时结合2个核糖体,可得到2条肽链。由于题图中表示的基因表达过程是边转录边翻译,所以该基因可能是原核细胞中的基因。
三 中心法则
重难归纳
1.不同生物中心法则的体现
2.解决中心法则问题的技巧
(1)从模板分析
①如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或转录。
②如果模板是RNA,生理过程可能是翻译、RNA复制或逆转录。
(2)从原料分析
①如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA。
②如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA。
③如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质。
(3)从生物种类分析
①如果是细胞生物,能进行DNA复制、转录和翻译。
②如果是RNA病毒,分两种情况:
a.RNA自我复制和翻译;
b.逆转录、DNA复制、转录和翻译。
下图为生物遗传信息的流动过程,请针对下图回答下列问题。
(1)细胞分裂前的间期发生了上述哪些过程 细胞分裂期发生了哪些过程
提示:a、b、c;c。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的是哪个过程 能进行A—U、G—C配对的过程有哪些
提示:c;b、c、e、d。
(3)健康的人体内不会发生上述哪些过程
提示:d和e。
典例剖析 下图表示某种生理过程,下列与此图相关的叙述,错误的是(　　)
A.图中的“能量”直接来源于ATP水解
B.若X、Y均表示DNA,则图中的“酶”
为DNA聚合酶和解旋酶
C.若X是RNA,则Y只能是蛋白质,图中“原料”为氨基酸
D.若X是DNA,Y是RNA,则此过程要以X为模板,“酶”是RNA聚合酶
答案:C
解析:若X是RNA,则Y可能是蛋白质、RNA或DNA,该过程为翻译、RNA的复制或逆转录。
学以致用 下列关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述,错误的是(　　)
A.遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质
B.细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽
C.细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等
D.染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的 RNA分子
答案:B
解析:遗传信息的表达过程包括DNA转录成mRNA,mRNA进行翻译合成蛋白质,A项正确。以DNA的一条单链为模板可以转录出mRNA、tRNA、rRNA等,mRNA 可以编码多肽,而tRNA的功能是识别并转运氨基酸,rRNA是组成核糖体的成分,B项错误。基因通常是有遗传效应的DNA片段,而DNA分子上还含有不具遗传效应的片段,因此DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和,C项正确。染色体DNA分子上含有多个基因,由于基因的选择性表达,一条单链可以转录出不同的RNA分子,D项正确。
1.对于基因如何指导蛋白质合成,克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换,一定存在一种既能识别碱基序列,又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是(　　)
A.DNA　　 B.mRNA
C.tRNA D.rRNA
答案:C
解析:基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的,DNA是转录的模板,控制蛋白质的合成,不能转运氨基酸,A项错误。mRNA是翻译的模板,B项错误。在翻译过程中, tRNA识别并转运氨基酸,C项正确。rRNA是组成核糖体的成分,D项错误。
2.下列关于下图的叙述,错误的是(　　)
A.表示DNA复制过程
B.表示转录过程
C.共有5种碱基
D.共有8种核苷酸
答案:A
解析:题图表示转录过程,A项错误,B项正确。因为DNA与RNA的基本单位不同,故相同碱基代表不同核苷酸,所以图示的核苷酸有8种,碱基有5种,C、D两项均正确。
3.下列关于真核生物的转录过程的叙述,正确的是(　　)
A.转录以DNA的2条链为模板
B.转录可发生在细胞核和细胞质中
C.转录需要DNA聚合酶参与
D.转录的产物与DNA的长度相等
答案:B
解析:转录以DNA的1条链为模板,A项错误。真核细胞的转录主要发生在细胞核中,但在线粒体和叶绿体中也可发生该过程,B项正确。转录过程需要的酶是RNA聚合酶,C项错误。转录产生的mRNA是DNA上基因选择性表达的产物,因此其长度应小于DNA,D项错误。
4.下列有关蛋白质合成的叙述,错误的是(　　)
A.有的终止密码子可以编码氨基酸
B.每种tRNA只转运1种氨基酸
C.tRNA的反密码子携带了决定氨基酸序列的遗传信息
D.核糖体可在mRNA上移动
答案:C
解析:64种密码子中有3种是终止密码子,在特殊情况下,终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。每种tRNA只转运1种氨基酸,但1种氨基酸可被1种或多种tRNA转运。决定氨基酸序列的遗传信息通常在DNA分子上。
5.克里克提出的中心法则是指(　　)
A.遗传信息的转录、翻译过程
B.遗传信息的转录、翻译及表达过程
C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
答案:D
解析:克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程,以及从DNA传递到RNA进而传递到蛋白质的转录和翻译过程。