(导学讲练通)2013高中生物 4.1基因指导蛋白质的合成精品课件 新人教版必修2.ppt

第1节 基因指导蛋白质的合成 瘦肉精与蛋白质瘦肉精与蛋白质 20112011年央视年央视“3 31515”晚会上爆出晚会上爆出“瘦瘦肉精肉精”案例。节目播出后，案例。节目播出后，“双汇瘦肉精事双汇瘦肉精事件件”立即成为广受关注的食品安全事件。传立即成为广受关注的食品安全事件。传统的统的“瘦肉精瘦肉精”一般是指盐酸克伦特罗，这一般是指盐酸克伦特罗，这种药物原本用于治疗人类疾病种药物原本用于治疗人类疾病哮喘。研究发现该物质能促哮喘。研究发现该物质能促进蛋白质合成，因此，它被不法分子用于生猪的饲养中，以增进蛋白质合成，因此，它被不法分子用于生猪的饲养中，以增加猪肉的瘦肉率。加猪肉的瘦肉率。请思考：请思考：1.1.瘦肉中的主要成分是什么？瘦肉中的主要成分是什么？2.2.蛋白质是如何合成的？蛋白质是如何合成的？课课 时时 目目 标标 探探 究究 点点 理理解解 1.1.概述转录的过程概述转录的过程 比较比较DNADNA和和RNARNA转录过程中的碱基互补配对转录过程中的碱基互补配对 2.2.概述翻译的过程概述翻译的过程 密码子、反密码子和氨基酸的对应关密码子、反密码子和氨基酸的对应关系系翻译的过程分析翻译的过程分析相关计算相关计算 识识记记 3.3.转录、翻译的条件转录、翻译的条件 主题一主题一 遗传信息的转录遗传信息的转录1.RNA1.RNA的组成、结构和种类的组成、结构和种类 基本单位基本单位_组成成分组成成分结构结构一般是一般是_，长度比，长度比DNA_DNA_种类种类_核糖核苷酸核糖核苷酸A A鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶核糖核糖单链单链短短mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA2.2.遗传信息的转录遗传信息的转录主要场所：主要场所：_模板：模板：_原料：四种游离的原料：四种游离的_产物：产物：_ _(1)(1)概念概念细胞核细胞核DNADNA的一条链的一条链核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA(2)(2)过程：过程：解旋解旋酶：酶：解旋酶解旋酶结果：双链解开，暴露结果：双链解开，暴露碱基碱基配对配对原则：原则：碱基互补配对碱基互补配对原则原则模板：解开的模板：解开的DNADNA双链中的双链中的一条链一条链原料：游离的原料：游离的核糖核苷酸核糖核苷酸结果：配对碱基以结果：配对碱基以氢键氢键相连相连连接连接酶：酶：RNARNA聚合酶聚合酶结果：形成一个结果：形成一个mRNAmRNADNADNADNADNA释放释放合成的合成的mRNAmRNA从从DNADNA链链上释放上释放DNADNA双链恢复成双链恢复成双螺旋双螺旋结构结构RNARNA聚合酶聚合酶【判一判判一判】(1)(1)转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以进行。进行。()()【分析分析】DNADNA主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少量的量的DNADNA，所以转录在细胞核、线粒体和叶绿体中均可以发生。，所以转录在细胞核、线粒体和叶绿体中均可以发生。(2)DNA(2)DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板。解旋后每一条链都可以当作转录的模板。()()【分析分析】与与DNADNA的复制不同，转录的模板是的复制不同，转录的模板是DNADNA解旋后的一条链，解旋后的一条链，另一条链不能作为转录的模板。另一条链不能作为转录的模板。1.1.比较比较DNADNA与与RNARNA比较项目比较项目DNADNARNARNA分布分布_化化学学组组成成基本组成单位基本组成单位_碱碱基基嘌嘌呤呤_、_、_嘧嘧啶啶_、_、_五碳糖五碳糖_空间结构空间结构_ _ 主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)腺嘌呤腺嘌呤(A)(A)鸟嘌呤鸟嘌呤(G)(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)(T)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)尿嘧啶尿嘧啶(U)(U)脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构2.2.转录过程中的碱基互补配对转录过程中的碱基互补配对据图回答下列问题：据图回答下列问题：链链A T T G C A C C G A A T T TA T T G C A C C G A A T T T链链 mRNAmRNA (1)(1)图中图中链和链和链为链为DNADNA的两条链，根据碱基互补配对原则写的两条链，根据碱基互补配对原则写出出链的碱基序列。链的碱基序列。提示：提示：链的碱基序列是链的碱基序列是TAACGTGGCTTAAATAACGTGGCTTAAA(2)(2)如果转录过程以如果转录过程以链为模板，请写出链为模板，请写出mRNAmRNA的碱基序列。的碱基序列。提示：提示：mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUUGCACCGAAUUUAUUGCACCGAAUUU(3)(3)根据以上分析，请比较根据以上分析，请比较DNADNA结构中的碱基互补配对与转录过结构中的碱基互补配对与转录过程中的碱基互补配对有何不同。程中的碱基互补配对有何不同。提示：提示：DNADNA结构中的碱基互补配对原则是：结构中的碱基互补配对原则是：A AT T，T TA A，G GC C，C CG G；转录过程中的碱基互补配对原则是：；转录过程中的碱基互补配对原则是：A AU U，T TA A，G GC C，C CG G。分析核酸的结构层次分析核酸的结构层次 小分子物质：小分子物质：磷酸磷酸 五碳糖五碳糖 含氮碱基含氮碱基核苷核苷核苷酸核苷酸基本单位：基本单位：相互相互连接连接核苷酸链核苷酸链脱水脱水聚合聚合核酸核酸一条或一条或两条两条构构成成【典题训练典题训练】现有甲、乙、丙现有甲、乙、丙3 3种生物，试回答下列问题：种生物，试回答下列问题：(1)(1)经测定，甲、乙、丙经测定，甲、乙、丙3 3种生物的核酸中碱基之比如表所示，种生物的核酸中碱基之比如表所示，这这3 3种生物的核酸分别为种生物的核酸分别为()()A AG GC CT TU U甲甲6060404060604040-乙乙3030202020203030-丙丙414123234444-28 28 A.A.双链双链DNADNA、单链、单链DNADNA、RNARNAB.B.单链单链DNADNA、双链、双链DNADNA、RNARNAC.C.双链双链DNADNA、RNARNA、单链、单链DNADNAD.RNAD.RNA、单链、单链DNADNA、双链、双链DNADNA(2)(2)如图是如图是1 1种生物的某段种生物的某段DNADNA及其转录的过程，分析回答及其转录的过程，分析回答:图中标出的碱基符号，包括了图中标出的碱基符号，包括了_种核苷酸。种核苷酸。DNADNA双链中，双链中，_链为转录链；该过程发生的主要场所是链为转录链；该过程发生的主要场所是_，需要的酶有，需要的酶有_、_，原料是，原料是_。(3)(3)下列关于下列关于bcbc过程的说法中不正确的是过程的说法中不正确的是()()A.A.表示表示DNADNA复制过程复制过程B.B.表示表示DNADNA转录过程转录过程C.C.图中共有图中共有5 5种碱基种碱基D.D.图中图中T T是是DNADNA特有的碱基特有的碱基 【解题指南解题指南】解答本题的关键是根据碱基互补配对原则理解双解答本题的关键是根据碱基互补配对原则理解双链链DNADNA中嘌呤和嘧啶的数量关系、转录的产物中嘌呤和嘧啶的数量关系、转录的产物(mRNA)(mRNA)中的碱基排中的碱基排列顺序。列顺序。【解析解析】(1)(1)甲中有碱基甲中有碱基T T，则该核酸是，则该核酸是DNADNA，由于，由于ATAT、CGCG，所以甲为单链所以甲为单链DNADNA；乙含有碱基；乙含有碱基T T，且，且A=TA=T、C=GC=G，所以乙为双链，所以乙为双链DNADNA；丙有碱基；丙有碱基U U，所以为，所以为RNARNA。(2)DNA(2)DNA两条链包括两条链包括4 4种碱基，有种碱基，有4 4种脱氧核苷酸；种脱氧核苷酸；RNA(cRNA(c)包括包括了了3 3种碱基，有种碱基，有3 3种核糖核苷酸，故共有种核糖核苷酸，故共有7 7种核苷酸。种核苷酸。能够与信能够与信使使RNARNA碱基相互配对的转录链是碱基相互配对的转录链是b b；转录主要发生在细胞核中，；转录主要发生在细胞核中，在解旋酶的作用下解开在解旋酶的作用下解开DNADNA的双链，然后以其中的一条链为模板，的双链，然后以其中的一条链为模板，在在RNARNA聚合酶的催化下，以周围的聚合酶的催化下，以周围的4 4种游离的核糖核苷酸为原料种游离的核糖核苷酸为原料合成合成RNARNA。(3)(3)以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNA的过程为转录，不是复制；图的过程为转录，不是复制；图中共有中共有5 5种碱基；种碱基；T T是是DNADNA中所特有的碱基，中所特有的碱基，U U是是RNARNA中所特有的碱中所特有的碱基。基。答案：答案：(1)B(1)B(2)7(2)7bb细胞核细胞核 解旋酶解旋酶 RNARNA聚聚合酶合酶4 4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸(3)A(3)A【规律方法规律方法】DNADNA和和RNARNA的判断方法的判断方法(1)(1)若核酸中出现碱基若核酸中出现碱基T T或五碳糖为脱氧核糖，则必为或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNADNA。(2)(2)若若ATAT、CGCG，则为单链，则为单链DNADNA；若；若A=TA=T、C=GC=G，则一般认为是，则一般认为是双链双链DNADNA。(3)(3)若出现碱基若出现碱基U U或五碳糖为核糖，则必为或五碳糖为核糖，则必为RNARNA。主题二主题二 遗传信息的翻译遗传信息的翻译1.1.概念概念(连线对翻译概念的解读连线对翻译概念的解读)场所场所模板模板原料原料产物产物a.20a.20种氨基酸种氨基酸b.b.具有一定氨基酸顺序的蛋白质具有一定氨基酸顺序的蛋白质c.c.细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上d.mRNAd.mRNA2.2.密码子和反密码子密码子和反密码子(1)(1)属于密码子的是属于密码子的是_(_(填序号填序号)，位于，位于_(_(填序号填序号和名称和名称)，其实质是决定一个，其实质是决定一个_的的_个相邻的碱基。个相邻的碱基。(2)(2)属于反密码子的是属于反密码子的是_(_(填序号填序号)，位于，位于_上上(填序填序号和名称号和名称)，其实质是与，其实质是与_发生碱基互补配对的发生碱基互补配对的_个相邻个相邻的碱基。的碱基。(3)(3)密码子的种类为：密码子的种类为：_种。种。mRNAmRNA上上氨基酸氨基酸tRNAtRNA密码子密码子3 364643 33.3.过程过程(1)mRNA(1)mRNA与与_结合。结合。(2)tRNA(2)tRNA与与mRNA_mRNA_，将氨基酸置于特定位置。，将氨基酸置于特定位置。(3)(3)脱水缩合形成脱水缩合形成_(_(写出结构简式写出结构简式)，氨基酸连接形，氨基酸连接形成肽链。成肽链。(4)(4)肽链盘曲折叠，形成肽链盘曲折叠，形成_。核糖体核糖体碱基互补配对碱基互补配对COCONHNH蛋白质蛋白质【想一想想一想】所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？提示：提示：不是。密码子共有不是。密码子共有6464种，其中种，其中3 3个终止密码子不决定氨个终止密码子不决定氨基酸，没有反密码子与之相对应。基酸，没有反密码子与之相对应。1.1.密码子、反密码子和氨基酸的对应关系密码子、反密码子和氨基酸的对应关系结合上图总结密码子、反密码子和氨基酸的对应关系。结合上图总结密码子、反密码子和氨基酸的对应关系。提示：提示：除终止密码子外一种密码子对应一种反密码子，对应一种除终止密码子外一种密码子对应一种反密码子，对应一种氨基酸；氨基酸；一种氨基酸对应一种或多种密码子一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子或反密码子)。2.2.翻译的过程分析翻译的过程分析(1)(1)翻译的模板和场所分别是什么？翻译的模板和场所分别是什么？提示：提示：模板：模板：mRNAmRNA，场所：核糖体。，场所：核糖体。(2)(2)结合上图判断翻译的方向，并说明判断的依据。结合上图判断翻译的方向，并说明判断的依据。提示：提示：由左向右，判断的依据是根据多肽链的长度。由左向右，判断的依据是根据多肽链的长度。(3)(3)翻译过程中产生的多条多肽链有什么特点？翻译过程中产生的多条多肽链有什么特点？提示：提示：翻译产生的多条多肽链是相同的，因为这些多肽链有相翻译产生的多条多肽链是相同的，因为这些多肽链有相同的模板。同的模板。(4)(4)翻译过程中核糖体沿翻译过程中核糖体沿mRNAmRNA移动还是移动还是mRNAmRNA沿核糖体移动？沿核糖体移动？提示：提示：核糖体沿核糖体沿mRNAmRNA移动。移动。3.3.相关计算相关计算结合下面图解，思考：结合下面图解，思考：(1)(1)基因中的碱基数、基因中的碱基数、mRNAmRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？并阐述其原因。氨基酸数之间有何数量关系？并阐述其原因。提示：提示：mRNAmRNA是以是以DNADNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则转的一条链为模板，按碱基互补配对原则转录而来，所以基因与录而来，所以基因与mRNAmRNA分子中的碱基数之比为分子中的碱基数之比为2121，蛋白质，蛋白质分子中的氨基酸由分子中的氨基酸由mRNAmRNA上的密码子决定，上的密码子决定，1 1个密码子由个密码子由3 3个相邻个相邻的碱基组成。所以基因中的碱基、的碱基组成。所以基因中的碱基、mRNAmRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为分子中的氨基酸三者之间的数量比为631631。(2)(2)在蛋白质合成过程中，在蛋白质合成过程中，DNADNA中碱基数、中碱基数、mRNAmRNA中碱基数、氨基中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？酸数是否一定遵循以上数量关系？提示：提示：不一定。因在一段多肽链对应的不一定。因在一段多肽链对应的mRNAmRNA中含有不编码氨基中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的酸的终止密码子，而在其对应的DNADNA中，还含有一些不能转录中，还含有一些不能转录为为mRNAmRNA的的DNADNA片段。片段。【精讲点拨精讲点拨】氨基酸、密码子和氨基酸、密码子和tRNAtRNA的关系的关系(1)(1)氨基酸与密码子的关系：氨基酸与密码子的关系：一种氨基酸可由一种或几种密码子决定。一种氨基酸可由一种或几种密码子决定。一种密码子只决定一种氨基酸。一种密码子只决定一种氨基酸。(2)(2)氨基酸和氨基酸和tRNAtRNA的关系：的关系：一种氨基酸可由一种或几种一种氨基酸可由一种或几种tRNAtRNA转运。转运。一种一种tRNAtRNA只能转运一种氨基酸。只能转运一种氨基酸。遗传信息的复制、转录和翻译的比较遗传信息的复制、转录和翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间有丝分裂间期和减数第一有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期次分裂前的间期生长发育的整个过程中生长发育的整个过程中场所场所主要在细胞核，少部分在主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体细胞核细胞核核糖体核糖体原料原料4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸2020种氨基酸种氨基酸模板模板DNADNA的两条链的两条链DNADNA中的一条链中的一条链mRNAmRNA产物产物DNADNARNARNA蛋白质蛋白质 【典题训练典题训练】如图为蛋白质的合成过程示意图。下列相关叙述如图为蛋白质的合成过程示意图。下列相关叙述中，错误的是中，错误的是()()A.aA.a过程是转录，过程是转录，b b过程是翻译过程是翻译B.aB.a过程主要在细胞核中进行，过程主要在细胞核中进行，b b过程在核糖体上进行过程在核糖体上进行C.C.为氨基酸，其上的三个碱基是反密码子为氨基酸，其上的三个碱基是反密码子D.D.如果如果b b图通过翻译可合成一条含有图通过翻译可合成一条含有1111个肽键的多肽，则此个肽键的多肽，则此mRNAmRNA至少含有的碱基数目为至少含有的碱基数目为3636个个 【解解题题指指南南】解解答答本本题题应应注注意意以以下下几几点点：(1)(1)正正确确识识别别a a图图和和b b图图表表示示的的过过程程，判判断断的的依依据据是是模模板板、场场所所等等；(2)(2)明明确确密密码码子子、反反密密码码子子的的位位置置和和作作用用；(3)(3)结结合合基基因因表表达达的的整整个个过过程程理理解解蛋蛋白质中氨基酸数目、白质中氨基酸数目、mRNAmRNA、DNADNA上的碱基数目的比例关系。上的碱基数目的比例关系。【解解析析】选选C C。a a图图的的模模板板是是DNADNA的的一一条条链链，所所以以该该过过程程为为转转录录过过程程。b b图图的的模模板板是是mRNAmRNA，且且场场所所是是核核糖糖体体，所所以以该该过过程程为为翻翻译译过过程程。转转录录的的主主要要场场所所是是细细胞胞核核(线线粒粒体体和和叶叶绿绿体体中中也也可可以以进进行行)，翻翻译译的的场场所所就就是是核核糖糖体体。b b图图中中的的为为转转运运RNARNA，氨氨基基酸酸只只存存在在于于该该RNARNA的的一一端端，另另一一端端的的三三个个碱碱基基组组成成反反密密码码子子，故故C C错错。D D项项中中的的计计算算分分两两步步进进行行：第第一一步步先先计计算算出出该该多多肽肽中中的的氨氨基基酸酸数数目目，氨氨基基酸酸数数目目=肽肽键键数数+肽肽链链数数=11+1=12=11+1=12；第第二二步步再再结结 合合“氨氨 基基 酸酸 数数 目目 mRNAmRNA中中 的的 碱碱 基基 数数 DNADNA中中 的的 碱碱 基基 数数=136=136”可计算出可计算出mRNAmRNA至少含有的碱基数目至少含有的碱基数目=12=123=36(3=36(个个)。【规律方法规律方法】DNADNA、mRNAmRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系及计算中碱基与肽链中氨基酸个数关系及计算(1)(1)数量关系数量关系(不考虑终止密码子不考虑终止密码子)DNADNA碱基数碱基数mRNAmRNA碱基数碱基数氨基酸数氨基酸数=631=631。(2)(2)计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析mRNAmRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNAmRNA上上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6 6倍还多一倍还多一些。些。