1、学年苏教版生物必修二新素养同步学案第四章 第三节 第1课时 从基因到蛋白质 Word版含答案第三节基因控制蛋白质的合成第1课时从基因到蛋白质1.基因和遗传信息的关系。2.遗传信息的转录和翻译过程。(重、难点)一、阅读教材P77分析基因的含义及转录过程1基因(1)本质：DNA分子上具有遗传效应的片段。(2)基因表达：通过基因控制蛋白质的合成来实现。(3)基因的主要载体是染色体。(4)脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系2转录(1)概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)结果：通过转录，DNA分子上的遗传信息传递到mRNA上。二、阅读教材P7881分
2、析密码子的破译及翻译过程1遗传密码子遗传学上，把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个遗传密码子。2翻译(1)概念：在细胞中，游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。(2)场所：核糖体。(3)条件：需要mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与，还需要消耗能量。(4)过程：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质，与核糖体结合。它们的结合部位会形成两个tRNA的结合位点(可以称为第一位置和第二位置)。起始阶段：mRNA上的起始密码子(如AUG)位于核糖体的第一位置上，tRNA一端携带氨基酸，
3、另一端是与密码子相对应的反密码子。tRNA上的反密码子(如UAC)与起始密码子相互识别并配对。延伸阶段：按照同样的方式，通过反密码子与密码子的相互识别与配对，tRNA携带的氨基酸与前一个tRNA携带的氨基酸通过肽键，形成肽链，前一个tRNA离开核糖体。这样，随着核糖体在mRNA上的移动，肽链不断合成并延长。终止阶段：当tRNA上的反密码子识别终止密码子后，肽链的合成终止，肽链被释放。 判一判(1)转录过程只发生在细胞核中。()(2)转录和DNA复制一样都需要两条链同时作模板。()(3)密码子是指tRNA上三个相邻的碱基。() 连一连遗传信息的转录DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质的呢？结合
4、教材P77内容完成以下探究。 探究1观察下图，总结转录的过程(1)原料：4种游离的核糖核苷酸。(2)场所：主要在细胞核中。(3)步骤第1步(解旋)：DNA的双螺旋结构被打开，双链的碱基得以暴露。第2步(配对)：以解开的DNA的一条链作为模板，按照AU、GC、TA、CG的碱基互补配对原则，将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对，两者以氢键连接。第3步(连接)：在RNA聚合酶的作用下，将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的RNA分子上。第4步(释放)：合成的RNA分子从模板链上释放，DNA恢复双螺旋结构。(4)产物：三种RNA。 探究2RNA的类型及功能的比较信使RNA(mRNA)转运RNA(t
5、RNA)核糖体RNA(rRNA)特点带有从DNA链上转录下来的遗传信息一端能与氨基酸结合，另一端有三个碱基，与mRNA的碱基互补配对由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质功能携带着特定碱基序列的信息，在蛋白质合成中起着模板作用转运特定的氨基酸，识别mRNA上的遗传密码，在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体与核糖体蛋白质结合在一起，形成核糖体转录的实质与意义(1)实质：转录是以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA分子的过程。(2)意义：通过转录，DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序所代表的遗传信息，就在信使RNA分子中以遗传密码的种类、数量、排列顺序等得到体现，也就是说遗传信息就
6、从DNA分子上传递到了信使RNA上。 突破1RNA的种类与功能1下列关于RNA的叙述，错误的是()ARNA可作为核糖体的组成成分BmRNA是翻译的直接模板CmRNA是转运氨基酸的工具DRNA分子中不含碱基T解析：选C。在合成蛋白质时，需要tRNA作为运载氨基酸的工具，每个tRNA每次只能运载一个特定的氨基酸。 突破2转录的过程2如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，相关叙述正确的是()A图中有五种碱基，八种核苷酸B该过程需要DNA聚合酶催化C若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸D图中的化学本质相同解析：选A。转录过程是以DNA的一条链为模板
7、合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，无需DNA聚合酶；该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸。若转录的基因中含有300个碱基对，则指导合成的RNA中碱基为300个。图中为脱氧核糖，为核糖。遗传信息的翻译过程 探究1结合教材P7879内容，分析生物的遗传密码子(1)尼伦伯格等人的研究表明，在全部64个密码子中，有61个负责20种氨基酸的编码，另外3个是终止密码子。(2)真核细胞唯一的起始密码子：AUG，编码的是甲硫氨酸。三种终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。少数原核生物中GUG也被用作起始密码子。(3)密码子和氨基酸之间的对应关系：1种密码子只能决定1种氨基酸(
8、终止密码子除外)，1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。 探究2观察下图并思考下面问题，理解遗传信息翻译的过程(1)图1、图2中A是搬运工tRNA，B是原料氨基酸，C是场所核糖体，D是模板mRNA，E是产物多肽(链)。(2)据上图完成翻译的三个阶段起始阶段：利用ATP供能，携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体第一位置上的mRNA上的起始密码子AUG，mRNA、tRNA与核糖体三者相结合，翻译开始。延伸阶段a进位：携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入第二位置。b转肽：下一个氨基酸通过与前一个氨基酸(甲硫氨酸)形成肽链而转移到占据第二位置的tRNA上。c移位：核糖体读取下一个密码子
9、，原占据第一位置的tRNA离开核糖体，占据第二位置的tRNA进入第一位置，一个新的携带氨基酸的tRNA进入第二位置，继续肽链的合成。d以后依次在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位、转肽和移位三个步骤，并不断重复这三个步骤，肽链不断延伸。终止阶段：核糖体沿mRNA移动，当遇到终止密码子时，翻译自行停止。(1)完成下图，区分遗传信息、遗传密码子和反密码子。(2)蛋白质中氨基酸数目与mRNA碱基数目、 DNA碱基数目的对应关系是什么？提示：在不考虑非编码区、内含子和终止密码子等条件下，蛋白质中氨基酸数目1/3 mRNA碱基数目1/6 DNA碱基数目。1转录与翻译的比较DNA表达遗传信息功能转录翻
10、译时间生长发育的连续过程中场所真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞在拟核细胞质原料四种核糖核苷酸二十种氨基酸模板DNA中的一条链mRNA条件特定的酶和ATP过程DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA(单链)，mRNA进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板，tRNA一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体上合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链产物RNA蛋白质意义表达遗传信息，使生物体表现出各种遗
11、传性状2.基因表达过程中的相关数量计算(如图)说明：翻译过程中，mRNA上每3个碱基决定一个氨基酸，所以不考虑终止密码等时，经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是DNA(基因)中碱基数目的1/6。 突破1遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸的关系分析1有关蛋白质合成的叙述，不正确的是()A终止密码子不编码氨基酸B每种tRNA只转运一种氨基酸C核糖体能在mRNA上移动D每种氨基酸都对应多种密码子解析：选D。终止密码子不编码氨基酸，A正确；每种tRNA上只含一种反密码子，故只能转运一种氨基酸，B正确；翻译时，是核糖体在mRNA上移动，C正确；一个氨基酸可能对应一个或几个
12、密码子，D错误。密码子的特性(1)简并性：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。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度。(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。 突破2蛋白质合成过程2如图1和图2是基因控制胰蛋白酶合成的两个主要步骤，下列叙述正确的是()A图1和图2所示过程的进行方向都是从右往左B图1中乙与丁是同一种物质C图2中有RNA、多肽和多糖三种大分子物质D图1和图2中的碱基互补配对方式相同解析：选A。根据图1中RNA聚合酶的位置可知，该过程进行的方向是从右向左；由图2中多肽链的长度
13、可知，该过程进行的方向是从右向左，A正确；图1中乙为胞嘧啶脱氧核苷酸，丁为胞嘧啶核糖核苷酸，两者不是同一种物质，B错误；图2中共有RNA、多肽和蛋白质三种大分子物质，C错误；图1中碱基配对方式为：AU、TA、CG、GC，而图2中的碱基互补配对方式为：AU、UA、CG、GC，可见两者的碱基配对方式不完全相同，D错误，故选A。判断转录和翻译过程的方向(1) 根据RNA聚合酶的位置推断转录的方向。(2) 1个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，表明细胞可以迅速翻译出大量相同的蛋白质，其合成方向是从短链到长链。 突破3蛋白质合成过程及最值计算3一条多肽链中有氨基酸1 000个
14、，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至少需要碱基()A3 000和3 000个 B1 000和2 000个C2 000和4 000个 D3 000和6 000个解析：选D。mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以mRNA上碱基的数量至少是其控制合成多肽链中氨基酸个数的3倍；mRNA是以DNA双链中的一条单链为模板，按照碱基互补配对原则转录形成的，所以DNA分子的碱基数量是其转录形成的mRNA碱基数量的2倍，至少是其指导合成蛋白质的氨基酸数量的6倍。蛋白质翻译计算中“最多”和“最少”的分析(1)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRN
15、A上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。(3)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。 核心知识小结网络构建关键语句1.基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。2.转录的产物RNA有mRNA、rRNA和tRNA。3.一种密码子(除终止密码子外)决定一种氨基酸，一种氨基酸可以有多个对应的密码子。4.翻译过程分为起始、延伸和终止三个阶段。随堂检测 知识点一基因和遗传信息的关系1基因是有遗传效应的DNA 片段
16、，在下面关于“遗传效应”的说法中，不正确的是()A能控制一种生物性状的表现B能控制一种蛋白质的生物合成C能转录形成信使RNAD存在遗传密码子并决定某种氨基酸解析：选D。基因的遗传效应表现在：通过转录合成信使RNA，再以信使RNA为模板生成蛋白质，从而控制生物性状，A、B、C正确。密码子位于信使RNA上，为决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，D错。2如图表示基因与染色体之间的关系，下列相关叙述中，错误的是()AH是遗传物质的主要载体BC的种类有五种CE在H上呈线性排列DE中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则解析：选B。A项，细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上，但细胞质中的遗传物质分布在
17、线粒体和叶绿体中，所以说染色体是遗传物质的主要载体。B项，因为D是构成DNA的基本单位脱氧核苷酸，所以C(碱基)只有四种。C项，基因是具有遗传效应的DNA片段，基因在染色体上呈线性排列。D项，基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则，以确保遗传信息准确地传递给子代。 知识点二蛋白质合成3下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()AtRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补解析：选C。真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的，A正确；由于转录产生不同
18、RNA时的DNA片段不同，因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA可以转录形成RNA，C错误；转录的过程遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。4根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNA(密码子)tRNA(反密码子)A氨基酸苏氨酸ATGU BUGACACU DUCU解析：选C。密码子为mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；由DNA链上的T、G碱基可推知mRNA上相应
19、位置上的碱基分别是A和C或U和G，再结合选项可知苏氨酸的密码子为ACU。5如图为基因指导蛋白质合成过程的示意图，表示过程，甲、乙、丙表示不同的物质。下列相关叙述正确的是()A过程表示转录，此过程的产物只能是mRNAB基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状C丙段中的 10 个氨基酸，对应甲中碱基是 60 个D一种乙可以转运多种氨基酸解析：选B。图中表示转录过程，甲是mRNA，乙是tRNA，丙是多肽链。转录的产物可能是mRNA，也可能是其他RNA，A错误；基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状，也可以通过控制酶的合成控制代谢过程间接控制生物的性状，B正确；丙段中的10个氨基酸，对应
20、mRNA中的碱基是30个，C错误；一种tRNA只能转运一种氨基酸，D错误。6下图为人体某细胞内生理活动示意图，其中字母表示相应的分子或结构，序号表示生理过程。请回答下列问题：(1)过程表示_，需要_酶的参与。A、B两者在组成上的差别是后者含有_。(2)如果合成的肽链共有150个肽键，则控制合成该肽链的基因至少应有_个碱基，运输氨基酸的工具是_。解析：(1)由图可知过程是由双链DNA得到单链RNA的过程，应是转录。该过程需要RNA聚合酶，A是DNA，B是mRNA，后者含有的是核糖和特有的碱基尿嘧啶。(2)合成的肽链共有150个肽键，则有151个氨基酸组成，基因中至少应有1516906个碱基，运输
21、氨基酸的是转运RNA即tRNA。答案：(1)转录RNA聚合核糖和尿嘧啶(2)906转运RNA课时作业一、选择题1下列关于基因的概念，错误的是()A基因是有遗传效应的DNA片段B基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序C基因是DNA上任意一段D基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位解析：选C。基因是有遗传效应的DNA片段，是一特定的碱基排列顺序。由于DNA分子上有很多不能控制生物性状的区段，所以基因不是DNA上的任意一段。2如图表示tRNA与氨基酸的结合过程，则该过程()A必须由线粒体供能B主要发生在细胞质基质C不存在特异性结合D不受温度影响解析：选B。该过程所需的能量也可以来自细胞
22、质基质，A错误；tRNA主要存在于细胞质基质中，并且tRNA将氨基酸运输到核糖体上去，并且翻译过程主要发生在细胞质中，因此该过程主要发生在细胞质基质中，B正确； tRNA具有特异性，一种tRNA只能与一种氨基酸结合，C错误；温度会通过影响酶的活性来影响该过程，D错误。3细胞内基因的表达遵循“DNARNA蛋白质”的表达原则，下面是几种与此有关的说法，你认为不正确的是()A同一个体不同组织的细胞中，核DNA相同，RNA和蛋白质不同B“DNARNA”一般是在细胞核中完成，“RNA蛋白质”是在细胞质中完成的C在细胞的一生中，核DNA不变，RNA和蛋白质分子是变化的D同一个体不同组织的细胞中，DNA的含
23、量相同，种类不同解析：选D。同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，因此在同一个体不同的体细胞中，核DNA相同，但由于基因的选择性表达，不同细胞的RNA和蛋白质不一定相同，A正确；在真核生物内DNARNA的转录过程主要是在细胞核中完成的，RNA蛋白质的翻译过程是在细胞质中的核糖体上完成的，B正确；在细胞的一生中，核DNA的种类是不变，由于基因的选择性表达，RNA和蛋白质的种类与数量是不断变化的，C正确；同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，因此在同一个体不同的体细胞中，DNA相同，D错误。4下列有关图中的生理过程(图中代表核糖体，代表多肽链)的叙述中，不正确的
24、是()A图中所示的生理过程主要有转录和翻译B链中(AT)/(GC)的比值与链中此项比值相同C一种细菌的由480个核苷酸组成，它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸D遗传信息由传递到需要RNA作工具解析：选C。图示表示遗传信息的转录和翻译过程，A正确；根据碱基互补配对原则，DNA分子的一条单链中(AT)/(GC)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值，B正确； mRNA上相邻的3个碱基为一个密码子，编码一个氨基酸，但终止密码子不编码氨基酸，一种细菌的由480个核苷酸组成，则它所编码的蛋白质的长度一定小于160个氨基酸，C错误；遗传信息由传递到需要tRNA作工具，D正确。5在某反应
25、体系中，用固定序列的核苷酸聚合物(mRNA)进行多肽的合成，实验的情况及结果如下表：请根据表中的两个实验结果，判断下列说法不正确的是()实验序号重复的mRNA序列生成的多肽中含有的氨基酸种类实验一(UUC)n，即UUCUUC丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸实验二(UUAC)n，即UUACUUAC亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸A.上述反应体系中应加入细胞提取液，但必须除去其中的DNA和mRNAB实验一和实验二的密码子可能有：UUC、UCU、CUU 和UUA、UAC、ACU、CUUC通过实验二的结果推测：mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸D通过实验一和实验二的结果，能够推测出UUC为亮氨酸的密码子解析：
26、选D。正常细胞内的DNA能转录合成mRNA，所以除去细胞提取液中的DNA和mRNA，避免干扰实验，故A正确；密码子是指mRNA上能决定氨基酸的相邻的3个碱基，则实验一的密码子可能有三种，即UUC、UCU、CUU，实验二的密码子可能有4种，即UUA、UAC、ACU、CUU，故B正确；实验二的密码子可能有4种，而生成的多肽中含有的氨基酸种类只有3种，所以mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸，故C正确；实验二的密码子中没有UUC，但生成的多肽中含有亮氨酸，所以不能推测出UUC为亮氨酸的密码子，故D错误。6下表所示为DNA分子模板链上的碱基序列最终翻译的氨基酸，如图为某tRNA的结构简图，下列
27、分析错误的是()GCACGTACGTGG精氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸A图中的a为丙氨酸BtRNA的特殊结构使其分子内碱基间也具有一定数量的氢键C图中碱基U与相邻的G之间通过磷酸二酯键而连接D上述图表中所示物质含有碱基共有5种，所含的核苷酸有8种解析：选C。由图中tRNA上的反密码子CGU可推知，a的密码子为GCA，进而推知DNA分子模板链上的碱基序列CGT，所以a为丙氨酸，A项正确；tRNA单链内部互补的碱基之间可通过氢键形成双链区，使tRNA看上去像三叶草的叶形，B项正确；图中碱基U与相邻的G之间通过“核糖磷酸核糖”而连接，C项错误；图表中所示为DNA分子模板链上的碱基序列，携带氨基酸a的物质
28、是tRNA，所以图表中所示物质含有碱基共有5种，所含的核苷酸有8种，D项正确。7下图为蛋白质的合成过程示意图。下列相关叙述中，错误的是()Aa过程是转录，b过程是翻译Ba过程和b过程都需要模板Ca过程主要在细胞核中进行，b过程在核糖体上进行D为氨基酸，其上的三个碱基是反密码子解析：选D。a图的模板是DNA的一条链，所以该过程为转录；b图的模板是mRNA，且场所是核糖体，所以该过程为翻译。转录的主要场所是细胞核(线粒体和叶绿体中也可以进行)，翻译的场所是核糖体。b图中的为转运RNA，氨基酸只存在于该RNA的一端，另一端的三个碱基组成反密码子。8在大豆细胞的生理活动中，当某些碱基被作为原料大量利用
29、时，下列说法正确的是()选项大量利用的碱基细胞生理活动AUDNA分子正在复制BU和T正处于分裂间期CT正在大量合成转运RNADT正在大量合成蛋白质解析：选B。细胞有丝分裂的一个细胞周期包括细胞分裂间期和分裂期。在间期完成有关蛋白质的合成、DNA的复制和RNA的合成。由于T(胸腺嘧啶)是组成DNA的特有成分，U(尿嘧啶)是组成RNA的特有成分，因此可以判断：细胞中大量利用“U”表明正在转录形成RNA并合成蛋白质，大量利用“T”表明正在合成DNA，处于分裂间期。9下列关于图示生理过程的说法，正确的是()A能发生图示生理过程的细胞有成形的细胞核BmRNA上的密码子在tRNA上一定都能找到对应的反密码子C需要氨基酸和游离的核糖核苷酸参与D所需能量由细胞质基质和线粒体共同提供解析：选C。题图表示转录和翻译过程，而且是边转录边翻译，只有原核细胞具有这样的特点，所以A项错误；mRNA上的密码子有64种，其中有3种是终止密码子，不能编码氨基酸，因此在tRNA上不是都能找到对应的反密码子，所以B项错误；图中的转录过程的产物是mRNA，以游离的核糖核苷酸为原料，翻译过程的产物是多肽链，以氨基酸为原料，C项正确；原核细胞中没有线粒体，所以D项错误。10乳
