資源簡介

4.1 基因指導蛋白質的合成學案
班級_________姓名_________
學習目標
1.概述遺傳信息的轉錄和翻譯過程。
2.計算DNA堿基數目、RNA堿基數目與氨基酸數目之間的對應關系。
3.闡明中心法則的具體內容，認同科學是不斷發展的。
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，認同當今生物可能有著共同的起源。
【基礎學習】
一、遺傳信息的轉錄
資料1：1955年，科學家觀察到放射性物質標記的RNA從細胞核轉移到細胞質。
資料2：1955年，科學家以洋蔥根尖和變形蟲為材料，用RNA酶分解細胞中的RNA，蛋白質的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白質又開始合成。
RNA充當了DNA的信使，為什么？
RNA的結構與DNA的相似，可以儲存遺傳信息。
一般是單鏈，比 DNA 短，能通過核孔從細胞核進入細胞質。
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 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)
無機酸 磷酸
結 構 鏈 鏈
細胞中分布
種類 mRNA tRNA rRNA
名稱 信使RNA 轉運RNA 核糖體RNA
功能
結構 單鏈 單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結構單鏈，部分堿基配對形成三葉草型結構 單鏈
示意圖
共同點 ①都是轉錄產物②基本單位相同③都與翻譯過程有關
注意：
少數RNA還具有催化作用； 有的作為RNA病毒的遺傳物質； tRNA中含有氫鍵。
1.轉錄：RNA是在細胞核中，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配對，在RNA聚合酶的作用下開始mRNA的合成。
第3步 新結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。
轉錄的意義：遺傳信息從DNA傳遞到RNA（mRNA）上，為翻譯做準備。
場所：
模板：
條件：
配對方式：
產物：
遺傳信息流動：
2.P66 思考·討論
（1）轉錄與DNA復制有那么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？
轉錄與復制都需要模板、都遵循堿基互補配對原則。保證遺傳信息傳遞的準確性。
（2）與DNA復制相比，轉錄所需要的原料和酶各有什么不同？
DNA復制過程以4種游離的脫氧核苷酸為原料，需要解旋酶和DNA聚合酶；
轉錄則以4種游離的核糖核苷酸為原料，需要RNA聚合酶。
（3）轉錄成的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配對的關系，與非模板鏈的堿基序列的區別在于RNA鏈上堿基U的位置，對應非模板鏈上的堿基T。
二、遺傳信息的翻譯
1.翻譯：游離在細胞質中的各種氨基酸，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，絕大多數氨基酸都有幾個密碼子，這一現象稱作密碼子的簡并性。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發展有什么意義？
①當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的氨基酸。
②當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上是統一的。
形態：RNA鏈經過折疊，形成 形
功能： 氨基酸
特點：
①一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸
②一種氨基酸可以由多種tRNA轉運
4.過程：
第1步：mRNA進入細胞質，與核糖體結合；攜帶甲硫氨酸的tRNA通過與mRNA上的堿基互補配對進入P位點。
第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方法進入A位點。
第3步：通過脫水縮合形成肽鍵，甲硫氨酸被轉移到占據A位點的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構和功能的蛋白質分子。
如mRNA上有n個堿基，轉錄時產生它的基因片段中至少有________個堿基，該mRNA指導合成蛋白質中至多有________個氨基酸。
DNA堿基總數：mRNA堿基數：多肽鏈氨基酸數=
(注意：無特別說明，不考慮終止密碼)
場所：
模板：
條件：
配對方式：
產物：
遺傳信息流動：
如何快速高效地進行翻譯呢？
一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈合成。
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
翻譯的方向？（即核糖體移動的方向）
由肽鏈短→肽鏈長的方向進行
DNA復制 轉錄 翻譯
場所 主要是細胞核 主要是細胞核 細胞質
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 半保留復制，邊解旋邊復制 邊解旋邊轉錄 一個mRNA可結合多個核糖體同時翻譯多條肽鏈
產物 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DNA復制、基因指導蛋白質的合成過程，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，科學家在RNA病毒里發現了一種RNA復制酶，像DNA復制酶能對DNA進行復制一樣，RNA復制酶能對RNA進行復制。
RNA
資料2：1970年，科學家在致癌的RNA病毒中發現逆轉錄酶，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）能分裂的細胞(分生區)及DNA病毒(噬菌體等)遺傳信息的傳遞
高度分化的細胞（洋蔥表皮細胞）
中心法則的3點提醒：
(1)中心法則的所有過程并不適用于所有生物，但所有生物均能發生一部分過程。
(2)DNA合成過程既包括DNA復制過程，也包括在逆轉錄酶作用下以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配對原則，但配對的堿基有差別。
與遺傳信息流動有關的幾個過程比較：
模板 產物 原料 堿基互補
DNA復制
轉錄
翻譯
RNA復制
逆轉錄
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作為遺傳物質的生物 原核生物
真核生物
DNA病毒
以RNA作為遺傳物質的生物 一般RNA病毒
逆轉錄病毒 (HIV)
【鞏固練習】
1．下列關于圖中①②兩種分子的說法，不正確的是（　　）
A．一個①只能轉運一種氨基酸
B．反密碼子位于①上
C．②的復制方式為半保留復制
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結合位點，其中A位點是新進人的tRNA結合位點，Р位點是延伸中的tRNA結合位點，E位點是空載tRNA結合位點，如圖所示。下列相關敘述正確的是（　　）
A．翻譯過程中，tRNA的移動順序是A位點→P位點→E位點
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．下列有關基因表達過程的敘述，正確的是（　　）
A．轉錄的產物只有mRNA
B．一個DNA可轉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，進而依次讀取密碼子
4．如圖表示某真核生物基因表達的部分過程，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）圖中方框內的堿基應為 　 　，對應的aa5應為 　 　（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 　 　個密碼子。
4．（1）翻譯 核糖體 （2）mRNA 細胞核 （3）UUU 賴氨酸 （4）7

展開更多......

收起↑