高中生物人教版 (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背景图ppt课件

这是一份高中生物人教版 (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背景图ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，素养提升，课堂小结，2转录的过程，翻译的过程，中心法则的发展，中心法则图解，知识点一，知识点二等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
一、遗传信息的转录1.RNA的基本单位及其组成
2.RNA的种类及功能
3.遗传信息的转录(1)对转录概念的理解①场所:主要在细胞核中。②模板:DNA的一条链。③原料:4种游离的核糖核苷酸。④配对原则:A— U、G—C、C—G、T— A。⑤产物:RNA。
(3)遗传信息的传递方向:DNA→RNA。
【思考】 转录时,RNA子链的延伸方向是从5'-端到3'-端,还是从3'-端到5'-端?与RNA聚合酶的移动方向一致吗?提示:从5'-端到3'-端;一致。
二、遗传信息的翻译1.翻译的概念(连线)
2.密码子与反密码子(1)密码子①概念: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,其中决定氨基酸的密码子有62种,终止密码子有3种。
(2)密码子与反密码子的关系
三、中心法则1.中心法则的提出及内容(1)提出者:克里克。(2)中心法则的内容
注虚线表示少数生物遗传信息的流向。
【预习检测】 1.判断正误。(1)DNA和RNA成分的区别是五碳糖种类不同,碱基和磷酸种类均相同。(　　)(2)参与蛋白质合成的RNA有3种,主要分布于细胞质中。(　　)(3)转录以DNA的2条链作为模板,只发生在细胞核中,以4种核糖核苷酸为原料。(　　)(4)密码子位于mRNA上,反密码子位于tRNA上。(　　)(5)翻译过程发生在核糖体中。(　　)
(6)mRNA在核糖体上移动以翻译出蛋白质。(　　)(7)一条mRNA可以与多个核糖体结合,合成多条相同的肽链。(　　)(8)在人体细胞中,能进行DNA的复制、转录和翻译。(　　)(9)RNA病毒都能进行逆转录。(　　)(10)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　　)
2.下列关于密码子的叙述,正确的是(　　)A.密码子有64种,都能决定氨基酸B.密码子GTA的反密码子是CAUC.密码子是基因上相邻的3个碱基D.1种氨基酸可能对应多种密码子答案:D解析:密码子有64种,其中2种终止密码子不决定氨基酸。T只存在于DNA中,GTA不是密码子。密码子在mRNA上。
3.克里克提出的中心法则是指(　　)A.遗传信息的转录、翻译过程B.遗传信息的转录、翻译及表达过程C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程答案:D
合作探究·释疑解惑
问题引领1.遗传信息的转录过程(1)下图是一小段DNA片段,甲链是模板链,请写出其转录合成的RNA的碱基序列。
(2)经转录合成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系?与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同点?提示:①经转录合成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。②相同点:a.碱基数目相等;b.都含A、G、C 3种碱基。不同点:RNA中含有U,DNA中含有T。(3)原核细胞的转录过程在什么部位进行?提示:细胞质。
2.密码子与反密码子(1)尝试推测密码子有64种的原因。密码子和反密码子的种类数是否相等?如果不相等,请阐述原因。提示:密码子是mRNA上3个相邻的能决定1个氨基酸的碱基,而碱基有4种,所以密码子的种类数=4×4×4=64(种)。密码子和反密码子的种类数不相等,因为有2种终止密码子不决定氨基酸,所以也就没有与这2种密码子对应的反密码子。
(2)绝大多数氨基酸都有几个密码子,这一现象称作密码子的简并。密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义?提示:密码子的简并在维持遗传的稳定性和提高翻译速率上具有重要意义,具体如下。①当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并,可能不会改变对应的氨基酸。②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以提高翻译的速率。
(3)下图为tRNA的结构示意图,甲是结合氨基酸的部位,乙表示碱基配对,丙是反密码子。
3.分析DNA转录和翻译的过程(下图以真核细胞为例)回答下列问题。
(1)翻译时,蛋白质的合成通常是从mRNA的哪个位置开始,到哪个位置结束?图中翻译的方向是从左到右,还是从右到左?判断的依据是什么?提示:从起始密码子开始到终止密码子结束。翻译的方向为从左到右。判断的依据是肽链的长短,长的肽链是先翻译出来的。(2)图示信息显示1条mRNA可结合多个核糖体,其意义是什么?提示:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)在翻译过程中,肽链是如何延伸的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗?提示:在翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才终止。从核糖体上脱落下来的是肽链,其必须经过一定的加工过程才能成为具有特定空间结构和功能的成熟蛋白质。
归纳提升1.转录与翻译的比较
2.对转录和翻译的深度解读(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息。这3种RNA都参与翻译过程,但所起的作用不同。(2)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A—T,而是A—U。
A.该果蝇体细胞中可能没有与s基因相对应的等位基因B.图2与图1中不同的碱基配对方式是A—UC.由图2可知,一个DNA上不同基因的转录模板可能不同D.若s基因发生图2过程,催化该过程的酶的结合位点在图1中的Ⅰ区段答案:D
解析:s基因位于X染色体上,雄性个体的体细胞中没有与s基因相对应的等位基因。图2表示转录,与图1中不同的碱基配对方式是A—U。由图2可知,一个DNA上不同基因的转录模板可能不同。若s基因发生图2过程,催化该过程的酶的结合位点在图1中的Ⅱ区段的上游。
【变式训练】 1.遗传信息表达的过程中,mRNA上的三个碱基是5'—UAC—3',则DNA模板链上对应的三个碱基是(　　)A.5'—GTA—3'　　　　B.5'—CAT—3'C.5'—CUT—3'D.5'—GUA—3'答案:A解析:mRNA的三个碱基是5'—UAC—3',而mRNA与转录的模板DNA单链的方向相反、碱基互补,所以DNA模板链上对应的三个碱基是5'—GTA—3'。
2.(不定项选择题)下图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化,Ⅰ、Ⅱ表示相关过程,Y表示某种酶。请据图分析,下列有关叙述正确的是(　　) A.Y为RNA聚合酶B.该图中最多含有5种碱基、8种核苷酸C.过程Ⅰ在细胞核内进行,过程Ⅱ在细胞质中进行D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C答案:ABD
解析:由题图可知,过程Ⅰ和过程Ⅱ分别表示真核生物的转录和翻译过程,故Y为RNA聚合酶,A项正确。题图中有DNA和RNA,因此最多含有5种碱基和8种核苷酸,B项正确。过程Ⅰ为转录,主要在细胞核内进行,此外在线粒体和叶绿体内也可以进行;过程Ⅱ为翻译,在细胞质中的核糖体中进行,C项错误。b部位发生转录,因此b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C,D项正确。
3.右图表示细胞内某些重要物质的合成过程,该过程可能发生在(　　)A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
解析:由题图可知,转录没有结束便启动遗传信息的翻译,所以该过程可能发生在原核细胞内。
问题引领1.阅读教科书第69页,探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的。(1)在以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的?请写出遗传信息传递过程的图解。
(2)在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的?请写出遗传信息传递过程的图解。
2.根据下图回答下列问题。
(1)结合中心法则思考,DNA、RNA产生的途径有哪些?提示:DNA产生的途径有DNA的复制及逆转录;RNA产生的途径有RNA的复制及转录。
(2)线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则?为什么?提示:是。因为在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。(3)上图所示过程都是遗传信息流动的过程,为什么每个过程都能准确地传递遗传信息?提示:每个过程都有精确的模板且严格遵守碱基互补配对原则。
3.下图中的4支试管中分别模拟中心法则中的某个过程。请回答下列问题。
(1)a~d 4支试管分别模拟中心法则中的DNA的复制、转录、RNA的复制、逆转录 4个过程。(2)a~d 4支试管模拟的过程分别需要什么酶?a.解旋酶和DNA聚合酶,b.RNA聚合酶,c.RNA聚合酶,d.逆转录酶。
归纳提升1.“三看法”判断中心法则各过程
2.利用图示分类剖析中心法则 图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。
典型例题下列关于遗传信息传递的叙述,正确的是(　　)A.中心法则总结了遗传信息的传递规律,是由沃森提出的B.乳酸菌的遗传信息传递都发生在生物大分子间C.HIV的遗传信息传递中有A—U的配对,不存在A—T的配对D.遗传信息不可能从RNA传递至DNA答案:B
解析:中心法则是由克里克提出的。乳酸菌中遗传信息的传递方向是DNA→DNA、DNA→RNA→蛋白质,由此可见其遗传信息传递都发生在生物大分子间。HIV是逆转录病毒,其遗传信息传递的方向是RNA→DNA→RNA→蛋白质,其中遗传信息由RNA传递至DNA时,存在A—T的配对。某些RNA病毒侵染宿主细胞后,宿主细胞内可进行逆转录过程,即遗传信息从RNA传递至DNA。
【变式训练】 1.在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述正确的是(　　)A.若X是DNA,Y是RNA,则Z可能是逆转录酶B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z可能是脱氧核苷酸C.若X是RNA,Y是DNA,则Z可能是RNA聚合酶D.若X是mRNA,Y是在核糖体中合成的大分子,则Z可能是氨基酸答案:D
解析:若X是DNA,Y是RNA,则Z可能是催化转录过程的RNA聚合酶。若X是DNA,Y是mRNA,则Z可能是合成mRNA的原料核糖核苷酸。若X是RNA,Y是DNA,则Z可能是催化逆转录过程的逆转录酶。若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,即蛋白质,则Z可能是合成蛋白质的原料氨基酸。
2.DNA的复制、转录、翻译分别产生(　　)A.DNA、RNA、蛋白质B.DNA、RNA、氨基酸C.DNA、RNA、核糖体D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质答案:A解析:DNA复制的产物为DNA,转录的产物为RNA,翻译的产物为蛋白质。
分析翻译过程的3种模型图
1.分析图甲所示模型(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、肽链。(2)核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(3)翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。(4)翻译终点:识别到终止密码子时翻译停止。(5)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。
2.分析图乙所示模型图乙表示真核细胞的翻译过程,其中①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条肽链,具体分析如下。(1)数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。(2)意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)方向:核糖体的移动方向为从右向左,判断依据是肽链的长短,长的肽链是先翻译出来的。
(4)结果:合成的仅是肽链,要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(5)形成的多条肽链的氨基酸序列相同的原因:有相同的模板mRNA。3.分析图丙所示模型图丙表示原核细胞中的转录和翻译过程,图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,在核糖体上同时进行着翻译过程。
下图为原核生物某基因控制蛋白质合成的示意图。下列叙述正确的是(　　) A.①过程DNA分子的两条链可分别作模板以提高合成蛋白质的效率B.①过程需要RNA聚合酶参与,此酶能识别RNA分子中特定的碱基序列C.①②过程都发生碱基互补配对,配对方式均为A—U、T—A、G—C、C—GD.不同密码子编码同种氨基酸可减小基因中碱基改变造成的影响
解析:①过程为转录,转录以DNA分子的一条链为模板。转录过程需要RNA聚合酶参与,RNA聚合酶能识别DNA分子中特定的碱基序列(启动子),并与之结合以催化转录过程。①过程碱基互补配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G,②为翻译过程,碱基互补配对方式为A—U、U—A、G—C、C—G。不同种密码子编码同种氨基酸增加了遗传密码的容错性,可减小基因中碱基改变造成的影响。