人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成学案设计

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成学案设计，共6页。
【预习案】
二、遗传信息的翻译
1．概念：游离在细胞质中的 ，就以 为模板合成具有一定 顺序的 ，这一过程叫作翻译。
2．实质： 。
注意：tRNA和rRNA 蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质
3．密码子
(1)含义：mRNA上 的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。
(2)种类：64种。
①一般情况下，能编码氨基酸的密码子有 种，其中包含起始密码子 种AUG、GUG。
②不编码氨基酸的密码子有 种，为终止密码子， 、 、 。
注意：1、在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 2、在 生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它可以编码 。
(3)密码子与氨基酸对应关系
①一种密码子决定1个氨基酸，GUG除外。②1个氨基酸可能对应 或 密码子。
密码子的特点：
①简并性：绝大多数氨基酸都有 。
②通用性:地球上几乎所有的生物体都 密码子。
4．tRNA
(1)结构：比mRNA小得多，类似 的叶形，一端是携带 的部位，另一端有3个相邻的碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫作 。
(2)功能：携带并转运氨基酸， 。
(3)种类： 种。
(4)与氨基酸对应关系
①每种tRNA只能识别并转运 氨基酸。②一种氨基酸可由 运输。
5．翻译过程
(1)第1步起始：mRNA进入细胞质，与 结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG ，进入位点1。
(2)第2步运输：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入 。
(3)第3步脱水缩合：甲硫氨酸与这个氨基酸形成 ，从而转移到位点2的tRNA上。
(4)第4步延伸： 沿mRNA移动，读取下一个密码子。 的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入 ，继续肽链的合成。
(5)第5步终止：随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到 ，合成才告终止。
(6)第6步脱离：肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有 的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动的各项职责。
6．翻译能高效进行的原因：在 中，翻译是一个快速高效的过程。通常，一个mRNA分子上可以 ，同时进行 的合成，因此，少量的mRNA可以 的蛋白质。
7.遗传信息的翻译知识小结
场所：细胞质中的 (rRNA和蛋白质组成) 原料：
模板： 转运工具：
原则： 产物：（具有一定氨基序列的）
【探究案】
1、结合图示和教材P67密码子表，完成下列问题
(1)属于密码子的是 (填序号)，位于[④] (填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的 的碱基。
(2)属于反密码子的是 (填序号)，位于[③] (填名称)上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
(3)密码子的种类为 种，其中AUG既可以编码甲硫氨酸，又是 密码子；GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸；在其他情况下，它编码 。UGA在正常情况下是 密码子，在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
2、根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序，为什么？
3、下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？

(2)判断甲图中核糖体沿着mRNA移动的方向？根据教材中密码子表，写出甲图中翻译出的氨基酸序列。
(3)图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
(4)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
(5)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？
4、根据下图DNA上遗传信息、密码子、反密码子及氨基酸的对应关系完成下表：
注意：原核生物和真核生物基因的转录和翻译
真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行；而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
【课堂检测案】
1、判断题
( )(1)tRNA由三个碱基构成
( )(2)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子
( )(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
( )(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸
( )(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码
( )(6)tRNA由单链构成，因此不含氢键
【预习案】
二、遗传信息的翻译
1．概念：游离在细胞质中的 各种氨基酸，就以 mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的 蛋白质，这一过程叫作翻译。
2．实质：将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
注意：tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质
3．密码子
(1)含义：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。
(2)种类：64种。
①一般情况下，能编码氨基酸的密码子有 61种，其中包含起始密码子 2种AUG、GUG。
②不编码氨基酸的密码子有 3种，为终止密码子，UAA、UGA、UAG。
注意：1、在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。 2、在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它可以编码甲硫氨酸。
(3)密码子与氨基酸对应关系
①一种密码子决定1个氨基酸，GUG除外。
②1个氨基酸可能对应 一种或 多种密码子。
密码子的特点：
①简并性：绝大多数氨基酸都有几个密码子。
②通用性:地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。
4．tRNA
(1)结构：比mRNA小得多，类似 三叶草的叶形，一端是携带 氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫作 反密码子。
(2)功能：携带并转运氨基酸， 识别密码子。
(3)种类： 61种。
(4)与氨基酸对应关系
①每种tRNA只能识别并转运 一种氨基酸。
②一种氨基酸可由 一种或几种tRNA运输。
5．翻译过程
(1)第1步起始：mRNA进入细胞质，与 核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG 互补配对，进入位点1。
(2)第2步运输：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
(3)第3步脱水缩合：甲硫氨酸与这个氨基酸形成 肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
(4)第4步延伸： 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
(5)第5步终止：随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的 终止密码子，合成才告终止。
(6)第6步脱离：肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，通常经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担 细胞生命活动的各项职责。
6．翻译能高效进行的原因：在细胞质中，翻译是一个快速高效的过程。通常，一个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，因此，少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。
7.遗传信息的翻译知识小结
场所：细胞质中的核糖体(rRNA和蛋白质组成) 原料：21种氨基酸
模板：mRNA 转运工具：tRNA
原则：碱基互补配对原则 产物：（具有一定氨基序列的）蛋白质
【探究案】
1、结合图示和教材P67密码子表，完成下列问题
(1)属于密码子的是②(填序号)，位于[④]mRNA(填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2)属于反密码子的是①(填序号)，位于[③]tRNA(填名称)上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。
(3)密码子的种类为64种，其中AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子；GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸；在其他情况下，它编码缬氨酸。UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
2、根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序，为什么？
提示：能。不能，因为有几种密码子决定同一种氨基酸的情况。
3、下图是翻译过程的示意图，请据图分析：
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？该过程发生的碱基互补配对与DNA复制和转录相比完全一样吗？
提示 Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链；不完全一样，复制：A—T、T—A、G—C、C—G，转录：A—U、T—A、C—G、G—C，翻译：A—U、U—A、C—G、G—C。
(2)判断甲图中核糖体沿着mRNA移动的方向？根据教材中密码子表，写出甲图中翻译出的氨基酸序列。
提示 核糖体沿着mRNA从左向右移动；甲图中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
(3)图乙中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
提示 ①、⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
(4)最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
提示 相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
(5)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？
提示 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
(1)DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系
(2)基因表达过程中相关的数量关系
基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目＝eq \f(1,3)mRNA的碱基数目＝eq \f(1,6)基因中的碱基数目。
(3)原核生物和真核生物基因的转录和翻译
真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行；而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。
【课堂检测案】
1、判断题
(1)tRNA由三个碱基构成( )
(2)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子( )
(3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质( )
(4)每种转运RNA能识别并转运一种或多种氨基酸( )
(5)每种氨基酸仅由一种密码子编码( )
(6)tRNA由单链构成，因此不含氢键( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
比较(不考虑终止密码子)
数目/个
DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数)
6n
mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数)
蛋白质中的氨基酸数
参与转运氨基酸的tRNA数
比较(不考虑终止密码子)
数目/个
DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数)
6n
mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数)
3n
蛋白质中的氨基酸数
n
参与转运氨基酸的tRNA数
n