資源簡介

4.1基因指導蛋白質的合成學案
【學習目標】
1.區分遺傳信息、遺傳密碼（密碼子）、反密碼子。
2.比較DNA與RNA在組成、結構、功能等方面的異同。
3.概述遺傳信息的轉錄和翻譯的概念和過程。
4.從場所、模板、條件、原料、產物等方面比較轉錄和翻譯異同。
5.運用數學方法，分析堿基與氨基酸的對應關系。
6.背會中心法則的內容。
【學習重難點】
1、教學重點
（1）理解遺傳信息、密碼子與反密碼的關系，理解密碼子的簡并性。
（2）遺傳信息的轉率和翻譯過程。
2、教學難點
（1）遺傳信息的轉率和翻譯過程。
【預習新知】
遺傳信息的轉錄
1．概念
2．過程
遺傳信息的翻譯
1.翻譯的概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以 為模板合成具有一定氨基酸順序的 的過程。
2.密碼子
（1）種類：64個，分三類。
起始密碼子： 個，AUG、GUG。
終止密碼子：3個，UAA、UAG、UGA。
普通密碼子：59個。
注：①在正常情況下， 是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼 。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。
（2）與氨基酸的對應關系
起始密碼子和普通密碼子均有對應的氨基酸，終止密碼子 氨基酸，僅僅是翻譯終止的信號。
（3）特點
：即一種氨基酸（如絲氨酸）可以由多種密碼子決定，有利于保持蛋白質結構（或生物性狀）的相對穩定。
通用性：即整個生物界共用一套密碼子。同一種密碼子在 生物體內編碼的氨基酸是相同的。
（4）反密碼子的概念：位于 上，在翻譯過程中能與 上的密碼子發生互補配對的三個相鄰的堿基。
（5）反密碼子的與氨基酸的對應關系
一種tRNA只能轉運 氨基酸；
一種氨基酸可由 RNA轉運。
3.翻譯的過程
4.一條mRNA同時與 核糖體相結合，可以同時合成 多肽鏈，提高翻譯的效率。
中心法則
1．中心法則的提出及內容
(1)提出者：________。
(2)中心法則的內容
(3)中心法則的圖解：
2．中心法則的發展
發展內容 信息流動 舉例
RNA自我復制 遺傳信息從______流向______ RNA病毒
RNA逆轉
錄合成DNA 遺傳信息從______流向______ HIV病毒、致癌的RNA病毒
3.完善后的中心法則圖解
________________________________________________________________________。
【易錯提示】
（1）遺傳信息轉錄的產物只有mRNA（ ）
（2）轉錄以DNA的兩條鏈作為模板，以4種核糖核苷酸為原料（ ）
（3）細胞中的RNA合成過程不會在細胞核外發生（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×
（4）DNA和RNA都含有核糖（ ）
（5）RNA是某些病毒的遺傳物質（ ）
答案：（4）×（5）√
【深化探究】
知識點一　遺傳信息的轉錄和翻譯過程
1．遺傳信息的轉錄和翻譯的比較
項目 轉錄 翻譯
場所 主要在細胞核 核糖體
模板 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
條件 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA
產物 一條單鏈RNA 多肽鏈
特點 邊解旋邊轉錄 一個mRNA上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈
堿基配對 A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C
遺傳信息傳遞 DNA→RNA mRNA→蛋白質
意義 表達遺傳信息，使生物表現出各種性狀
特別提醒：關于轉錄、翻譯過程中的“兩點提醒”
(1)轉錄的產物：不只是mRNA，還有tRNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息，3種RNA都參與翻譯過程，只是作用不同。
(2)轉錄和翻譯的場所
②原核細胞：細胞質(DNA復制、轉錄、翻譯)。
③病毒：寄主細胞內(遺傳物質的復制、轉錄、翻譯)。
2．遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較
項目 遺傳信息 密碼子 反密碼子
作用 控制生物的性狀 直接決定蛋白質中的氨基酸序列 識別密碼子，轉運氨基酸
圖解
知識點二　基因表達過程中的數量關系
1．轉錄、翻譯過程中DNA(基因)堿基數∶mRNA堿基數∶多肽鏈氨基酸數＝6∶3∶1。
2．圖解
以上關系應理解為每合成1個氨基酸至少需要mRNA中3個堿基，基因中6個堿基，其原因如下：
(1)DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA。
(2)轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以基因或DNA上堿基數目比蛋白質氨基酸數目的6倍多。
特別提醒：基因表達計算中的三個“看清楚”
(1)看清楚DNA上的堿基單位，是“對”數還是“個”數。
(2)看清楚是mRNA上“密碼子”的個數，還是“堿基”個數。
(3)看清楚是合成蛋白質所需的“氨基酸”的個數，還是“種類數”。
知識點三　中心法則
1．不同生物中心法則的體現
生物種類 舉例 遺傳信息的傳遞過程
DNA病毒 T2噬菌體
RNA病毒 不含逆轉錄酶 煙草花葉病毒
含逆轉錄酶 艾滋病病毒
細胞生物 動物、植物、真菌、細菌等
2.解決中心法則問題的技巧
(1)從模板分析
①如果模板是DNA，生理過程可能是DNA復制或DNA轉錄。
②如果模板是RNA，生理過程可能是翻譯、RNA復制或RNA逆轉錄。
(2)從原料分析
①如果原料為脫氧核苷酸，產物一定是DNA。
②如果原料為核糖核苷酸，產物一定是RNA。
③如果原料為氨基酸，產物一定是蛋白質。
(3)從生物種類分析
①如果是細胞生物，能進行DNA復制、轉錄和翻譯過程。
②如果是RNA病毒，分兩種情況
a．RNA自我復制和翻譯。
b．RNA逆轉錄、DNA復制、轉錄和翻譯。
【鞏固訓練】
1.紅霉素、環丙沙星、利福平等抗菌藥物能夠抑制細菌的生長，它們的抗菌機制如下表所示。下列說法錯誤的是( )
抗菌藥物 抗菌機制
紅霉素 能與核糖體結合，抑制肽鏈的延伸
環丙沙星 抑制細菌DNA的復制
利福平 抑制細菌RNA聚合酶的活性
A.紅霉素可能是干擾了細菌的翻譯過程，從而抑制肽鏈的延伸
B.環丙沙星發揮作用的時間可能在有絲分裂前的間期
C.利福平可能是干擾了細菌的轉錄過程，使細菌不能產生承擔生命活動的蛋白質，從而抑制細菌的生長
D.長期使用紅霉素、環丙沙星、利福平等抗菌藥物可能會使細菌產生耐藥性
2.研究發現果蠅的Indy基因與體內的能量利用和儲存有關。該基因變異后，可限制果蠅細胞水平的能量吸收，即使對果蠅進行節食處理，果蠅的壽命也會明顯延長。下列有關敘述中，正確的是( )
A.Indy基因變異后，果蠅細胞不再衰老，細胞壽命延長
B.只要對果蠅的基因進行誘變，就可限制果蠅細胞水平的能量吸收
C.果蠅Indy基因的正常表達是通過DNA復制、轉錄和翻譯過程來實現
D.果蠅Indy基因的突變若發生在配子中，將遵循遺傳規律傳遞給后代
3.用體外實驗的方法可合成多肽鏈。已知苯丙氨酸的密碼子是UUU，若要在體外合成同位素標記的多肽鏈，所需的材料組合是( )
① 同位素標記的tRNA
② 蛋白質合成所需的酶
③ 同位素標記的苯丙氨酸
④ 人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤ 除去了DNA和mRNA的細胞裂解液
A.① ② ④ B.② ③ ④ C.③ ④ ⑤ D.① ③ ⑤
4.如圖表示某原核生物細胞內蛋白質的合成示意圖，下列相關敘述錯誤的是( )
A.該圖中有三種RNA參與肽鏈的合成過程
B.該圖中核糖體的移動方向為從左往右
C.tRNA在轉運氨基酸的過程中有磷酸的生成
D.物質甲為RNA聚合酶，它從核孔進入后與DNA結合在一起
5.下圖為中心法則的示意圖。下列敘述錯誤的是( )
A.①表示DNA復制，需要DNA聚合酶參與
B.②表示轉錄，需要RNA聚合酶參與
C.③表示翻譯，需要蛋白酶參與
D.④表示逆轉錄，需要逆轉錄酶參與
參考答案
1.答案：B
解析：A項.紅霉素與核糖體結合，抑制肽鏈的延伸，而翻譯的過程是在核糖體中進行的，故紅霉素可能是干擾了細菌的翻譯過程從而抑制肽鏈的延伸，故A正確。B項.細菌是原核生物不能進行有絲分裂，故B錯誤。C項.轉錄過程需要RNA聚合酶與DNA結合，而利福平抑制了RNA聚合酶的活性，使轉錄不能正常進行，從而不能進一步翻譯產生蛋白質，故C正確。D項.長期使用抗生素會增加細菌的耐藥性，會降低抗生素的抑菌效果，故D正確。
2.答案：D
解析：A、Indy基因變異后，“使果蠅的壽命明顯的延長”，說明體內細胞衰老的速度減慢，而不是不再衰老，A錯誤；B、由于基因突變的不定向性，對Indy基因進行誘變，不一定能限制果蠅細胞水平的能量吸收，B錯誤；C、果蠅Indy基因的正常表達是通過轉錄和翻譯過程來實現，C錯誤；D、果蠅Indy基因的突變若發生在配子中，將遵循遺傳規律傳遞給后代，D正確。故選D。
3.答案：C
解析：蛋白質合成需要mRNA模板、游離的氨基酸、核糖體、tRNA以及相關酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作為合成多肽鏈的模板；要獲得同位素標記的多肽鏈，需要使用同位素標記的氨基酸；除去了DNA和mRNA的細胞裂解液中含有核糖體、tRNA以及相關酶等，C項符合題意。
4.答案：BD
解析：A、由圖可知，肽鏈合成過程中用到mRNA做模板，tRNA作為轉運氨基酸的工具，rRNA參與構成核糖體（合成蛋白質的細胞器），因此有三種RNA參與肽鏈的合成過程，A正確；
B、核糖體沿著mRNA的5'到3'的方向移動進行肽鏈的合成，由圖可知，右側是mRNA的5'端，左側是3'端，因此圖中核糖體的移動方向為從右往左，也可以由攜帶氨基酸的tRNA加入到核糖體左側位置來判斷翻譯的方向是由右向左，B錯誤；
C、由圖可知，tRNA在轉運氨基酸的過程中會發生ATP水解，ATP水解后可產生磷酸，C正確；
D、物質甲與雙鏈DNA結合，催化DNA生成mRNA，因此物質甲是RNA聚合酶，原核生物沒有細胞核也即沒有核孔，因此物質甲不會從核孔進入后與DNA結合在一起，D錯誤。
故選BD。
5.答案：C
解析：蛋白酶是催化蛋白質水解的,過程③是翻譯,合成蛋白質。

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