2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册 学案 4.1 第1课时 RNA的结构和功能、遗传信息的转录

第1节　基因指导蛋白质的合成
【学习目标】
1.对比分析、归纳DNA与RNA的主要区别;构建遗传信息通过转录和翻译的传递过程模型,从存在位置、作用等方面探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系,达成结构与功能观、模型构建等素养的提升。(生命观念、科学探究)
2.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实,阐明生物界的统一性,认同当今生物可能有着共同的起源。(生命观念)
3.通过分析、归纳中心法则的提出与修正过程,概括中心法则的内容,认同生命活动不仅需要物质和能量,也需要信息,生命是物质、能量和信息的统一体,认同科学是不断发展的。(生命观念、科学思维)
第1课时　RNA的结构和功能、遗传信息的转录
【自主预习】
一、RNA的结构和功能
1.RNA的基本单位及组成
2.RNA的种类及其作用
二、遗传信息的转录
1.概念:在　细胞核　中,通过RNA聚合酶以　DNA的一条链　为模板合成RNA的过程叫作转录。
2.过程
【合作探究】
任务1　探讨RNA适于作为DNA信使的条件
活动1　下图为不同类型的RNA,思考并回答下列问题
1.图中的三种RNA结构完全相同吗
　　提示　不完全相同,三种RNA都是由核糖核苷酸连接形成的结构,但mRNA和rRNA是单链RNA,而tRNA是三叶草形,有局部的双链结构。
2.比较DNA和RNA的结构,填入下表。
名称 DNA RNA
组成元素 C、H、O、N、P C、H、O、N、P
基本单位 ①　　　　 　　　 ②　　　　 　　　
(续表)
名称 DNA RNA
五碳糖 ③　　　　 　　　 ④　　　　 　　　
特有含氮碱基 ⑤　　　　 　　　 ⑥　　　　 　　　
空间结构 ⑦　　　　　　　 ⑧　　　　　　　　
在真核细胞中的分布 ⑨　　　　 　　 ⑩　　　　　　　　
　　提示　①脱氧核苷酸　②核糖核苷酸　③脱氧核糖　④核糖　⑤T　⑥U　⑦一般为规则的双螺旋结构　⑧多呈单链结构　⑨主要在细胞核中,少量在线粒体、叶绿体中　⑩主要在细胞质中
3.从结构上分析,RNA适合作为DNA信使的原因是什么
　　提示　①RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,含有4种碱基,可以传递遗传信息。②RNA一般是单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核进入细胞质。③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
例1　下列有关DNA和RNA的叙述,错误的是(　　)。
A.二者的化学组成中相同的有磷酸以及碱基A、C、G
B.二者都可以携带遗传信息,都可作为遗传物质
C.二者都含有C、H、O、N、P五种元素
D.DNA中含有氢键,而RNA中没有氢键
　　【答案】　D
【解析】　DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸,其由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮的碱基(A、T、C、G)组成,RNA的基本组成单位是核糖核苷酸,其由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮的碱基(A、U、C、G)组成,A正确;DNA和RNA都可以携带遗传信息,绝大多数生物的遗传物质是DNA,少数病毒的遗传物质是RNA,B正确;DNA和RNA中都含有C、H、O、N、P五种元素,C正确;DNA分子中,两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,tRNA的RNA链经过折叠,看上去像三叶草的叶形,其中存在碱基配对现象,含有氢键,D错误。
【技巧归纳】　　DNA与RNA的快速判定
对点练1　下列关于DNA和RNA的叙述,不合理的是(　　)。
A.DNA双链中腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对
B.RNA中相邻两个碱基通过磷酸—核糖—磷酸相连接
C.DNA中磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架
D.tRNA局部双链中腺嘌呤一定与尿嘧啶配对
　　【答案】　B
【解析】　双链DNA分子中碱基按照互补配对的原则进行配对,A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对,G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对,A合理;RNA中相邻两个碱基通过核糖—磷酸—核糖进行连接,B不合理;DNA中磷酸和脱氧核糖交替连接,排列在外侧,构成基本骨架,C合理;tRNA局部双链中腺嘌呤与尿嘧啶配对形成氢键,D合理。
任务2　概述遗传信息的转录过程
活动2　阅读课本图4-4及相关内容,下图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程,请据图分析并回答下列问题
1.RNA合成的场所、模板、原料和酶分别是什么
　　提示　RNA合成的场所主要是在细胞核中,模板是DNA的一条链,原料是4种游离的核糖核苷酸,所需要的酶是RNA聚合酶。
2.RNA合成的起始是如何决定的
　　提示　RNA聚合酶与编码蛋白质的一段DNA结合,使DNA双链解开,双链的碱基暴露。
3.转录与DNA复制有什么共同之处 这对保证遗传信息的准确转录有什么意义
　　提示　转录和复制都需要模板,都遵循碱基互补配对原则等。其中碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
4.图中DNA的转录方向是向左还是向右 a、b和c的名称分别是什么 此过程中的碱基配对方式是怎样的
　　提示　向左。RNA聚合酶、胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸。A—U、T—A、C—G、G—C。
5.观察图中转录形成的RNA的碱基序列,与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同
　　提示　转录时,游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此,转录形成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链(非模板链)的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U,对应在非模板链上的碱基是T。
6.转录过程中的模板链与mRNA链暂时以氢键结合,最终这两条核苷酸链的去向如何
　　提示　mRNA链释放出去,而后模板链又与DNA的另一条脱氧核苷酸链恢复成双链。
7.转录的场所一定是细胞核吗
　　提示　不一定,含有DNA的部位(线粒体、叶绿体、拟核等)均可发生转录。
例2　下列有关真核生物转录过程的叙述,正确的是(　　)。
A.转录的场所只有细胞核
B.DNA双链解开需要RNA聚合酶
C.a为DNA,b为RNA,c为RNA聚合酶,转录方向为从3'-端到5'-端,即从左到右
D.游离的脱氧核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA
　　【答案】　B
　　【解析】　真核生物转录的主要场所是细胞核,转录也可发生在线粒体和叶绿体中,A错误;转录方向为从5'-端到3'-端,即从右到左,C错误;游离的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA,D错误。
对点练2　(不定项)以下关于真核生物转录的叙述,正确的是(　　)。
A.主要在细胞核中进行
B.需要的酶是 RNA 聚合酶
C.以 DNA 的两条链为模板
D.需要的原料是核糖核苷酸
　　【答案】　ABD
【解析】　转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程主要发生在细胞核中,也可发生在线粒体和叶绿体中,A正确,C错误;转录过程需要RNA聚合酶的催化,B正确;转录的产物是RNA,所需原料是核糖核苷酸,D正确。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断正误。 (1)遗传信息转录的产物只有mRNA。 (×) (2)RNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。 (×) (3)RNA为单链结构,RNA中不存在碱基互补配对现象。 (×) (4)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。 (×) (5)DNA复制和转录时,其模板都是DNA的一整条链。 (×)
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