资源简介

4.1基因指导蛋白质的合成学案
【学习目标】
1.区分遗传信息、遗传密码（密码子）、反密码子。
2.比较DNA与RNA在组成、结构、功能等方面的异同。
3.概述遗传信息的转录和翻译的概念和过程。
4.从场所、模板、条件、原料、产物等方面比较转录和翻译异同。
5.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
6.背会中心法则的内容。
【学习重难点】
1、教学重点
（1）理解遗传信息、密码子与反密码的关系，理解密码子的简并性。
（2）遗传信息的转率和翻译过程。
2、教学难点
（1）遗传信息的转率和翻译过程。
【预习新知】
遗传信息的转录
1．概念
2．过程
遗传信息的翻译
1.翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程。
2.密码子
（1）种类：64个，分三类。
起始密码子： 个，AUG、GUG。
终止密码子：3个，UAA、UAG、UGA。
普通密码子：59个。
注：①在正常情况下， 是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码 。
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）与氨基酸的对应关系
起始密码子和普通密码子均有对应的氨基酸，终止密码子 氨基酸，仅仅是翻译终止的信号。
（3）特点
：即一种氨基酸（如丝氨酸）可以由多种密码子决定，有利于保持蛋白质结构（或生物性状）的相对稳定。
通用性：即整个生物界共用一套密码子。同一种密码子在 生物体内编码的氨基酸是相同的。
（4）反密码子的概念：位于 上，在翻译过程中能与 上的密码子发生互补配对的三个相邻的碱基。
（5）反密码子的与氨基酸的对应关系
一种tRNA只能转运 氨基酸；
一种氨基酸可由 RNA转运。
3.翻译的过程
4.一条mRNA同时与 核糖体相结合，可以同时合成 多肽链，提高翻译的效率。
中心法则
1．中心法则的提出及内容
(1)提出者：________。
(2)中心法则的内容
(3)中心法则的图解：
2．中心法则的发展
发展内容 信息流动 举例
RNA自我复制 遗传信息从______流向______ RNA病毒
RNA逆转
录合成DNA 遗传信息从______流向______ HIV病毒、致癌的RNA病毒
3.完善后的中心法则图解
________________________________________________________________________。
【易错提示】
（1）遗传信息转录的产物只有mRNA（ ）
（2）转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料（ ）
（3）细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×
（4）DNA和RNA都含有核糖（ ）
（5）RNA是某些病毒的遗传物质（ ）
答案：（4）×（5）√
【深化探究】
知识点一　遗传信息的转录和翻译过程
1．遗传信息的转录和翻译的比较
项目 转录 翻译
场所 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的一条链 mRNA
原料 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
条件 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA
产物 一条单链RNA 多肽链
特点 边解旋边转录 一个mRNA上结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基配对 A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C
遗传信息传递 DNA→RNA mRNA→蛋白质
意义 表达遗传信息，使生物表现出各种性状
特别提醒：关于转录、翻译过程中的“两点提醒”
(1)转录的产物：不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。
(2)转录和翻译的场所
②原核细胞：细胞质(DNA复制、转录、翻译)。
③病毒：寄主细胞内(遗传物质的复制、转录、翻译)。
2．遗传信息、密码子、反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
图解
知识点二　基因表达过程中的数量关系
1．转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。
2．图解
以上关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。
特别提醒：基因表达计算中的三个“看清楚”
(1)看清楚DNA上的碱基单位，是“对”数还是“个”数。
(2)看清楚是mRNA上“密码子”的个数，还是“碱基”个数。
(3)看清楚是合成蛋白质所需的“氨基酸”的个数，还是“种类数”。
知识点三　中心法则
1．不同生物中心法则的体现
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
RNA病毒 不含逆转录酶 烟草花叶病毒
含逆转录酶 艾滋病病毒
细胞生物 动物、植物、真菌、细菌等
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DNA转录。
②如果模板是RNA，生理过程可能是翻译、RNA复制或RNA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、转录和翻译过程。
②如果是RNA病毒，分两种情况
a．RNA自我复制和翻译。
b．RNA逆转录、DNA复制、转录和翻译。
【巩固训练】
1.红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能够抑制细菌的生长，它们的抗菌机制如下表所示。下列说法错误的是( )
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
A.红霉素可能是干扰了细菌的翻译过程，从而抑制肽链的延伸
B.环丙沙星发挥作用的时间可能在有丝分裂前的间期
C.利福平可能是干扰了细菌的转录过程，使细菌不能产生承担生命活动的蛋白质，从而抑制细菌的生长
D.长期使用红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物可能会使细菌产生耐药性
2.研究发现果蝇的Indy基因与体内的能量利用和储存有关。该基因变异后，可限制果蝇细胞水平的能量吸收，即使对果蝇进行节食处理，果蝇的寿命也会明显延长。下列有关叙述中，正确的是( )
A.Indy基因变异后，果蝇细胞不再衰老，细胞寿命延长
B.只要对果蝇的基因进行诱变，就可限制果蝇细胞水平的能量吸收
C.果蝇Indy基因的正常表达是通过DNA复制、转录和翻译过程来实现
D.果蝇Indy基因的突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代
3.用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( )
① 同位素标记的tRNA
② 蛋白质合成所需的酶
③ 同位素标记的苯丙氨酸
④ 人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤ 除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A.① ② ④ B.② ③ ④ C.③ ④ ⑤ D.① ③ ⑤
4.如图表示某原核生物细胞内蛋白质的合成示意图，下列相关叙述错误的是( )
A.该图中有三种RNA参与肽链的合成过程
B.该图中核糖体的移动方向为从左往右
C.tRNA在转运氨基酸的过程中有磷酸的生成
D.物质甲为RNA聚合酶，它从核孔进入后与DNA结合在一起
5.下图为中心法则的示意图。下列叙述错误的是( )
A.①表示DNA复制，需要DNA聚合酶参与
B.②表示转录，需要RNA聚合酶参与
C.③表示翻译，需要蛋白酶参与
D.④表示逆转录，需要逆转录酶参与
参考答案
1.答案：B
解析：A项.红霉素与核糖体结合，抑制肽链的延伸，而翻译的过程是在核糖体中进行的，故红霉素可能是干扰了细菌的翻译过程从而抑制肽链的延伸，故A正确。B项.细菌是原核生物不能进行有丝分裂，故B错误。C项.转录过程需要RNA聚合酶与DNA结合，而利福平抑制了RNA聚合酶的活性，使转录不能正常进行，从而不能进一步翻译产生蛋白质，故C正确。D项.长期使用抗生素会增加细菌的耐药性，会降低抗生素的抑菌效果，故D正确。
2.答案：D
解析：A、Indy基因变异后，“使果蝇的寿命明显的延长”，说明体内细胞衰老的速度减慢，而不是不再衰老，A错误；B、由于基因突变的不定向性，对Indy基因进行诱变，不一定能限制果蝇细胞水平的能量吸收，B错误；C、果蝇Indy基因的正常表达是通过转录和翻译过程来实现，C错误；D、果蝇Indy基因的突变若发生在配子中，将遵循遗传规律传递给后代，D正确。故选D。
3.答案：C
解析：蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，C项符合题意。
4.答案：BD
解析：A、由图可知，肽链合成过程中用到mRNA做模板，tRNA作为转运氨基酸的工具，rRNA参与构成核糖体（合成蛋白质的细胞器），因此有三种RNA参与肽链的合成过程，A正确；
B、核糖体沿着mRNA的5'到3'的方向移动进行肽链的合成，由图可知，右侧是mRNA的5'端，左侧是3'端，因此图中核糖体的移动方向为从右往左，也可以由携带氨基酸的tRNA加入到核糖体左侧位置来判断翻译的方向是由右向左，B错误；
C、由图可知，tRNA在转运氨基酸的过程中会发生ATP水解，ATP水解后可产生磷酸，C正确；
D、物质甲与双链DNA结合，催化DNA生成mRNA，因此物质甲是RNA聚合酶，原核生物没有细胞核也即没有核孔，因此物质甲不会从核孔进入后与DNA结合在一起，D错误。
故选BD。
5.答案：C
解析：蛋白酶是催化蛋白质水解的,过程③是翻译,合成蛋白质。

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