人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成集体备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成集体备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了基础知识·双基夯实，核糖核苷酸，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶，细胞核，DNA的一条链，RNA，2过程，mRNA等内容，欢迎下载使用。

第1节　基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录1．RNA的组成、结构和种类：
mRNA、tRNA和rRNA
2．遗传信息的转录：(1)概念
二、遗传信息的翻译1．密码子和反密码子的比较：
2．翻译过程：起始：mRNA与__________结合↓运输：________携带氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应_______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上↓终止：当核糖体到达mRNA上的______________时，合成停止↓脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定____________和________的蛋白质分子
三、中心法则1．提出者：克里克。2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的________；也可以从DNA流向_______，进而流向__________，即遗传信息的转录和翻译。3．补充后的中心法则图解
〔学霸记忆〕1．RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。2．转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。3．翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。
4．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。5．每个tRNA的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。6．中心法则图解：
〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中特定碱基序列。(　　)(2)转录以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA。(　　)(3)一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。(　　)(4)遗传密码子的简并性有利于遗传信息的容错性。(　　)(5)分化后的不同细胞中tRNA种类是相同的。(　　)(6)一条mRNA上相继结合多个核糖体可提高翻译的效率。(　　)
〔思考〕1．现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)(生命观念、科学思维)提示：(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。(3)根据含氮碱基的含量判断：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。
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中碱基的排列顺序？(科学思维)提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸)，但一种氨基酸可以有多种密码子。
3．组成蛋白质的21种氨基酸对应62种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？(科学思维)提示：①增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质结构或生物性状的稳定。②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都转运同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
1．DNA与RNA的比较
3．RNA适于作为DNA信使的原因(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。[特别提醒]　(1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别
(2022·山东省临沂市高一下学期期末)下列关于RNA的叙述正确的是(　　)A．tRNA只有三个碱基B．一种tRNA可携带一种或多种氨基酸C．一种氨基酸只能由一种tRNA携带D．tRNA是通过转录过程合成的
[解析]　一个tRNA含有多个碱基，其一端的三个碱基构成反密码子，A错误；一种tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；一种氨基酸可以由一种或多种tRNA携带，C错误；tRNA是通过转录过程合成的，D正确。故选D。
(不定项)如图为真核细胞中基因的转录过程简图，下列叙述错误的是(　　　)A．①为细胞核，是DNA复制和转录的场所B．②是酶，可以降低转录过程中反应的活化能C．③部位的双链结构中嘌呤数和嘧啶数是相等的D．④处在逐渐解开DNA双链，保证转录的正常进行
[解析]　图为真核细胞中基因的转录过程，主要发生在细胞核中，在线粒体、叶绿体中也能发生转录过程，①是RNA聚合酶，不是细胞核，A错误；②是核糖核苷酸，是转录所需的原料，B错误；③处正在转录形成RNA，遵循碱基互补配对原则，双链结构中嘌呤数和嘧啶数是相等的，C正确；④处双螺旋正在重新形成，D错误。
1．翻译的概念游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫翻译。(1)部位：细胞质。(2)原料：各种游离氨基酸。(3)模板：mRNA。
(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。2．氨基酸的“搬运工”－tRNAtRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，是RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
4．遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：
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：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程同时进行，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
(2022·河北五县一中高三上联考改编)如图代表人体胰岛细胞中合成胰岛素的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是(　　)
A．所示过程的模板是DNA的一条链B．图中所示过程只有两种RNA参与C．该过程形成的是多肽，要经过加工才能形成胰岛素D．运输氨基酸的工具是rRNA，其中也含碱基对和氢键
[解析]　题图中所示的过程是翻译，其模板是mRNA，A错误；翻译过程三种RNA都要参与，其中mRNA在翻译过程中作模板，tRNA转运氨基酸，rRNA参与构成的核糖体是翻译的场所，B错误；胰岛素属于分泌蛋白，翻译的结果是形成多肽，多肽经过内质网和高尔基体的加工才能得到具有一定结构和功能的蛋白质，C正确；运输氨基酸的工具是tRNA，D错误。
(2022·山东省聊城市高一下学期期末)关于密码子、tRNA和氨基酸的关系的叙述，正确的是(　　)A．一种密码子可以决定多种氨基酸B．一种氨基酸只由一种密码子决定C．密码子是mRNA上3个相邻的碱基D．一种tRNA可以转运多种氨基酸
[解析]　一种密码子可以决定一种氨基酸，且终止密码子不编码氨基酸，A错误；密码子的简并是指一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码，B错误；mRNA上每3个决定一种氨基酸的相邻的碱基构成一个密码子，C正确；tRNA具有专一性，即每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，D错误。故选C。
1．中心法则内容及其发展图解
2．不同生物的遗传信息传递过程(1)以DNA为遗传物质的生物主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：(2)以RNA为遗传物质的生物①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：
②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：
3．中心法则5个过程的比较
[易错提醒]　中心法则的两点提醒(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂前必须要进行DNA的复制，同时也要进行转录和翻译，为分裂提供所需要的酶等条件。(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程一看模板：(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。二看原料：(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
(不定项)(2022·山东省菏泽第一中学期末)如图表示某种病毒的遗传信息流，其中②过程离不开宿主细胞内染色体的复制。下列叙述正确的是(　　)A．①过程和②过程所需原料相同B．①过程与模板链配对的碱基有A、U、G、CC．④过程需要多个核糖体共同完成一条肽链的合成D．若该病毒的宿主细胞不增殖，则②过程将不能进行
[解析]　过程①～④分别表示逆转录、DNA 复制、转录和翻译，其中①过程和②过程的产物均是DNA，所需的原料均为4种游离的脱氧核苷酸，A正确；逆转录(①)过程的模板是RNA，新合成的子链为DNA 单链，因此与模板链(RNA)配对的碱基有A、T、G、C，B错误；翻译(④)过程是以mRNA为模板，通常一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，C错误；由题干信息“②过程离不开宿主细胞内染色体的复制”可知，病毒RNA 逆转录产生的DNA已经整合到宿主细胞的染色体上，若该病毒的宿主细胞不增殖，则其染色体上的 DNA不能复制，即②过程不能进行，D正确。
(2022·山东省潍坊市诸城市高一期中)中心法则概括了自然界生物遗传信息的流动途径，如图所示。相关说法错误的是(　　)A．1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③B．图中①～⑤过程都要进行碱基互补配对C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础D．④过程需要逆转录酶参与
[解析]　1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③，④⑤两个过程是后来对中心法则的补充，A正确；图中①～⑤过程都要进行碱基互补配对，但配对方式不完全相同，B正确；蛋白质是生命活动的体现者，遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础，C正确；只有⑤过程需要逆转录酶参与，D错误。故选D。
一、基因表达中有关的数量计算转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数∶mRNA碱基个数∶肽链(蛋白质)中氨基酸个数＝6∶3∶1，可参考下图理解。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。2．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。3．在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
(2022·辽宁辽阳高一下期中)已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某mRNA的碱基排列顺序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A— C…(37个碱基，且无终止密码子)…C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。此mRNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为(　　)A．15个B．16个C．17个D．19个
[解析]　根据mRNA碱基序列为A—U—U—C—G—A—U—G—A—C…(37个碱基，且无终止密码子)…C—U—C—U—A—G—A—U—C—U，AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子，则该序列的第6、7、8三个碱基构成起始密码子(AUG)，倒数第7、6、5三个碱基构成终止密码子(UAG)，即编码氨基酸的序列长度为5＋37＋3＝45，则此mRNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为45÷3＝15(个)，A正确。
二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
(2022·湖南省株洲二中高一测试)如图甲、乙、丙表示真核生物遗传信息传递的过程，以下分析正确的是(　　)A．图中酶1和酶2表示同一种酶B．图甲、乙、丙所示过程在高度分化的细胞中均会发生C．图丙过程需要tRNA，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；而某些氨基酸可以由不同tRNA转运D．图丙中最终合成的四条肽链各不相同
[解析]　图中酶1和酶2分别是催化DNA复制和转录的酶，不是同一种酶，A错误；图甲所示过程在高度分化的细胞中不会发生，但是图乙和丙可以发生，B错误；翻译过程需要tRNA搬运氨基酸，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；某些氨基酸有多个密码子，可以由多个不同tRNA转运，C正确；图丙中以同一条mRNA为模板，最终合成的四条肽链上的氨基酸的种类、数目和排列顺序是相同的，D错误。故选C。
问题探讨☞P64提示：本节的问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
想象空间☞P64提示：DNA相当于指挥官(司令员)，指挥官(司令员)的作用是运筹帷幄发出指令，如果它深入前线阵地直接指挥，就会影响他把握全局，从而贻误战机。思考·讨论☞P661．提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2．提示：DNA复制需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶，原料为四种脱氧核苷酸；转录需要的酶为RNA聚合酶，原料为四种核糖核苷酸。3．提示：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的“A”配对的是“U”，不是“T”；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上“T”的位置，在RNA链上是“U”。
思考·讨论☞P671．提示：此题具有一定的开放性、要积极思考。可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几个不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。2．提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都用相同的氨基酸合成蛋白质，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。
练习与应用☞P69一、概念检测1．(1)×(2)×　一个密码子只对应一种氨基酸，终止密码子不对应任何氨基酸，一个氨基酸可能有多个密码子，如精氨酸(CGU、CGCCGA、CGG)，也有些氨基酸只对应一个密码子，如：色氨酸(UGG)。2．D　密码子是指mRNA分子上决定一种氨基酸的相邻的3个碱基。
二、拓展应用提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸影响了翻译过程；环丙沙星抑制细菌DNA的复制，影响细菌的繁殖；利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，影响了转录过程。
1．(2022·河北省承德市隆化县存瑞中学高一期中)下列关于tRNA和氨基酸之间相互关系的说法正确的是(　　)A．一种tRNA可以携带几种结构相似的氨基酸B．每种氨基酸都可由几种tRNA识别并转运C．一种氨基酸可由一种或几种特定的tRNA将它转运到核糖体上D．每种氨基酸只有一种tRNA识别并转运
[解析]　tRNA有特异性，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，A错误；1种密码子决定1种氨基酸，有些氨基酸可能由几种密码子决定。tRNA上反密码子与mRNA上密码子互补配对，因此一种或几种tRNA可以携带运输同一种的氨基酸，但不是每种氨基酸都可以由多种tRNA携带运输的，B错误；有些氨基酸可能由几种密码子决定，tRNA上反密码子与mRNA上密码子互补配对，因此同一种的氨基酸可能由一种或几种tRNA携带运输，C正确；几种tRNA可以携带运输同一种的氨基酸，D错误。故选C。
2．(2022·山东省德州市高一下学期期末)真核细胞的DNA聚合酶和RNA聚合酶有很多相似之处。下列关于两种酶参与的生理过程的叙述正确的是(　　)A．都发生氢键的断裂B．都只在细胞核内进行C．都以脱氧核苷酸为底物D．碱基互补配对方式相同[解析]　DNA聚合酶参与DNA的复制，RNA聚合酶参与转录，都发生氢键的断裂，A正确；复制和转录还可以发生在叶绿体和线粒体中，B错误；RNA聚合酶以核糖核苷酸为底物，C错误；由于DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U，DNA复制和转录碱基互补配对方式不完全相同，D错误。故选A。
3．(2022·山东省潍坊市诸城市高一期中)下图表示真核细胞内，核酸参与的部分生理活动，其中①②③表示生理过程，a、b、c、d、e表示分子，请据图回答问题：
(1)参与图中①过程中DNA复制的酶是_____________________。若c的两条链被3H标记，则a、b中能检测到放射性的是________。(2)细胞周期中的分裂期，能发生过程②吗？________。原因是____________________________________。(3)过程③中，甲硫氨酸和赖氨酸之间形成的化学键是________(填名称)，赖氨酸的密码子是_______。(4)图中①②③都需要______________(物质名称)直接提供能量，是细胞内遗传信息流动的主要过程。细胞内遗传信息流动过程体现了生命是____________________的统一体。
分裂期染色体高度螺旋化，不能解旋
[解析]　(1)图中①过程为DNA复制，在该过程中用到了解旋酶和DNA聚合酶。c为染色体，其中含有一个DNA分子，若该DNA分子的两条链被3H标记，由于DNA复制的特点表现为半保留复制，因此产生的a和b中含有的DNA分子均能检测到放射性。(2)细胞周期的分裂期中染色体高度螺旋化，不能解旋，因此，一般不能发生转录过程即图中的②过程不发生。(3)过程③为翻译过程，甲硫氨酸和赖氨酸之间通过脱水缩合反应形成的肽键将其连接起来，密码子是mRNA上的三个相邻的碱基能够决定一个氨基酸，这样的三个碱基称为一个密码子，因此，结合图示可以看出赖氨酸的密码子是AAA。