4.1  基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案                                                          班級_________姓名_________ 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。2.計算DNA堿基數(shù)目、RNA堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的對應(yīng)關(guān)系。3.闡明中心法則的具體內(nèi)容，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的。4.基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實，認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。【基礎(chǔ)學(xué)習(xí)】一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄資料1：1955年，科學(xué)家觀察到放射性物質(zhì)標(biāo)記的RNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。資料2：1955年，科學(xué)家以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細(xì)胞中的RNA，蛋白質(zhì)的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質(zhì)又開始合成。RNA充當(dāng)了DNA的信使，為什么？?RNA的結(jié)構(gòu)與DNA的相似，可以儲存遺傳信息。?一般是單鏈，比 DNA 短，能通過核孔從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。名稱脫氧核糖核酸(DNA)核糖核酸(RNA)基本單位脫氧核苷酸(      種)核糖核苷酸(      種)化學(xué)組成五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基A(腺嘌呤)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)無機(jī)酸磷酸結(jié)構(gòu)     鏈     鏈細(xì)胞中分布   種類mRNAtRNArRNA名稱信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體RNA功能   結(jié)構(gòu)單鏈單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結(jié)構(gòu)單鏈示意圖共同點(diǎn)①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物②基本單位相同③都與翻譯過程有關(guān) 注意：?少數(shù)RNA還具有催化作用；?有的作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)；?tRNA中含有氫鍵。1.轉(zhuǎn)錄：RNA是在細(xì)胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。第1步  DNA雙鏈解開（RNA聚合酶的催化），堿基暴露出來。注意：該過程不需要解旋酶，RNA聚合酶有解旋作用。第2步  游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。第3步  新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。（方向：從5’-端到3’-端）第4步  合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。轉(zhuǎn)錄的意義：遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準(zhǔn)備。   場所：                           模板：                           條件：                           配對方式：                       產(chǎn)物：                           遺傳信息流動：                   2.P66  思考·討論（1）轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有那么共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？轉(zhuǎn)錄與復(fù)制都需要模板、都遵循堿基互補(bǔ)配對原則。保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。（2）與DNA復(fù)制相比，轉(zhuǎn)錄所需要的原料和酶各有什么不同？DNA復(fù)制過程以4種游離的脫氧核苷酸為原料，需要解旋酶和DNA聚合酶；轉(zhuǎn)錄則以4種游離的核糖核苷酸為原料，需要RNA聚合酶。（3）轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與DNA兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同？    RNA的堿基與DNA模板鏈的堿基是互補(bǔ)配對的關(guān)系，與非模板鏈的堿基序列的區(qū)別在于RNA鏈上堿基U的位置，對應(yīng)非模板鏈上的堿基T。 二、遺傳信息的翻譯1.翻譯：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。
如果1個堿基決定1個氨基酸就只能決定___種，      如果2個堿基決定1個氨基酸就只能決定___種，      如果3個堿基決定1個氨基酸就只能決定___種，      2.       上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫做1個密碼子。位置：mRNA上識別：密碼子認(rèn)讀是從mRNA的          ，相鄰的密碼子無間隔、不重疊?密碼子的         ：一種密碼子決定一種氨基酸。?密碼子的         ：絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子。?密碼子的         ：地球上幾乎所有的生物都共用同一套密碼子。3.P67  思考·討論（1）從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并性。你認(rèn)為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？①當(dāng)密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼的簡并性，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸。②當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸，可以保證翻譯的速度。（2）幾乎所有的生物體都共用上述密碼子，根據(jù)這一事實，你能想到什么？地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。說明所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。?形態(tài)：RNA鏈經(jīng)過折疊，形成             形?功能：                氨基酸?特點(diǎn)：①一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸②一種氨基酸可以由多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)  4.過程：第1步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對進(jìn)入P位點(diǎn)。第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進(jìn)入A位點(diǎn)。第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉(zhuǎn)移到占據(jù)A位點(diǎn)的tRNA上。第4步：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子，合成肽鏈。直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼子，合成才告終止。肽鏈釋放后，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。  如mRNA上有n個堿基，轉(zhuǎn)錄時產(chǎn)生它的基因片段中至少有________個堿基，該mRNA指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)中至多有________個氨基酸。 
DNA堿基總數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=                  (注意：無特別說明，不考慮終止密碼)  場所：                           模板：                           條件：                           配對方式：                       產(chǎn)物：                           遺傳信息流動：                    ?如何快速高效地進(jìn)行翻譯呢？一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體，同時進(jìn)行多條肽鏈合成。?多條肽鏈的氨基酸序列是否相同？相同，因為其模板相同?意義是？少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)?翻譯的方向？（即核糖體移動的方向）       由肽鏈短→肽鏈長的方向進(jìn)行        DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)模板DNA的兩條鏈  原料四種脫氧核苷酸  酶   能量   堿基配對方式（DNA-DNA）A-T, G-C（DNA-RNA）A-U, T-A, C-G（mRNA-tRNA）A-U, C-G特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA可結(jié)合多個核糖體同時翻譯多條肽鏈產(chǎn)物  肽鏈方向從5’端到3’端延伸 從起始密碼子到終止密碼子信息傳遞DNA→DNA  三、中心法則1.根據(jù)DNA復(fù)制、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程，畫出遺傳信息的傳遞方向示意圖。  1957年，克里克提出中心法則資料1：1965年，科學(xué)家在RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對DNA進(jìn)行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶能對RNA進(jìn)行復(fù)制。  RNA                      資料2：1970年，科學(xué)家在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。  RNA                      完整的中心法則圖示:  2.請寫出以下生物的遺傳信息的傳遞過程：（1）能分裂的細(xì)胞(分生區(qū))及DNA病毒(噬菌體等)遺傳信息的傳遞  （2）高度分化的細(xì)胞（洋蔥表皮細(xì)胞） 中心法則的3點(diǎn)提醒：(1)中心法則的所有過程并不適用于所有生物，但所有生物均能發(fā)生一部分過程。(2)DNA合成過程既包括DNA復(fù)制過程，也包括在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以RNA為模板合成DNA的過程。(3)中心法則的5條信息傳遞途徑都遵循堿基互補(bǔ)配對原則，但配對的堿基有差別。與遺傳信息流動有關(guān)的幾個過程比較： 模板產(chǎn)物原料堿基互補(bǔ)DNA復(fù)制    轉(zhuǎn)錄    翻譯    RNA復(fù)制    逆轉(zhuǎn)錄    各種生物的遺傳信息傳遞過程生物種類遺傳信息的傳遞過程以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物原核生物 真核生物DNA病毒以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物一般RNA病毒 逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV)  【鞏固練習(xí)】1．下列關(guān)于圖中①②兩種分子的說法，不正確的是（　?。?/span>A．一個①只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸 B．反密碼子位于①上 C．②的復(fù)制方式為半保留復(fù)制 D．①和②的堿基配對種類相同2．原核生物的核糖體由大、小兩個亞基組成，其上有3個tRNA結(jié)合位點(diǎn)，其中A位點(diǎn)是新進(jìn)人的tRNA結(jié)合位點(diǎn)，Р位點(diǎn)是延伸中的tRNA結(jié)合位點(diǎn)，E位點(diǎn)是空載tRNA結(jié)合位點(diǎn)，如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是（　　）A．翻譯過程中，tRNA的移動順序是A位點(diǎn)→P位點(diǎn)→E位點(diǎn) B．參與翻譯過程的RNA有兩種，分別為mRNA和tRNA C．mRNA上的密碼子改變，合成的肽鏈就會改變 D．原核生物翻譯過程所需的能量只能由無氧呼吸提供3．下列有關(guān)基因表達(dá)過程的敘述，正確的是（　?。?/span>A．轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA B．一個DNA可轉(zhuǎn)錄出多個不同類型的RNA C．翻譯過程不需要酶的參與 D．翻譯過程中mRNA沿著核糖體移動，進(jìn)而依次讀取密碼子4．如圖表示某真核生物基因表達(dá)的部分過程，請回答下列問題：（1）圖中表示遺傳信息的 　   　過程，發(fā)生的場所是 　   　。（2）圖中③表示 　   　，合成的主要場所是 　   　。（3）圖中方框內(nèi)的堿基應(yīng)為 　   　，對應(yīng)的aa5應(yīng)為 　   　（賴氨酸的密碼子為AAA，苯丙氨酸的密碼子為UUU）。（4）圖中的氨基酸共對應(yīng) 　   　個密碼子。4．（1）翻譯     核糖體  （2）mRNA    細(xì)胞核   （3）UUU     賴氨酸   （4）7 

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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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