2017年高中生物人教版必修二课时作业：第四章 第19课时 基因指导蛋白质的合成(Ⅱ)

第19课时基因指导蛋白质的合成(Ⅱ)ks5u目标导读] 1.阅读教材P64相关内容，推测碱基和氨基酸之间的对应关系。

2.阅读教材P65表4－1，进一步理解碱基与氨基酸之间的对应关系，分析密码子的特点。

3.结合图4－6及教材相关内容，理解转录过程，归纳转录的条件。

4.结合教材P67相关内容，分析翻译的特点及过程。

ks5u重难点击] 1.密码子的概念。

2.遗传信息翻译的过程和特点。

1．遗传信息的转录(1)场所：主要是细胞核。

真核生物转录的场所还有叶绿体和线粒体。

(2)模板：DNA转录的模板与DNA复制不同，是DNA的一条链，而且是DNA的某一片段(基因)，不是整条链。

(3)条件：RNA聚合酶、提供能量的ATP，而酶的活性的发挥需要适宜的温度和pH 等外界条件。

(4)原料：核糖核苷酸。

(5)过程：①解旋：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。

②配对：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA 的碱基互补时，两者以氢键结合。

③连接：在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个RNA分子。

④脱离：合成的RNA从DNA链上释放。

而后，DNA双链恢复。

(6)配对：A—U、G—C、T—A、C—G。

(7)结果：形成三种RNA，其中mRNA携带遗传信息。

2．多肽链是在核糖体上合成的，一条或者几条多肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。

3．蛋白质多样性的原因有：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同，多肽链的空间结构不同。

4．蛋白质中：肽键数＝脱水数＝氨基酸数目－肽链数。

课堂导入上一节咱们学习了基因的转录过程，DNA在细胞核中以DNA的一条链为模板，利用RNA聚合酶，将游离的核糖核苷酸合成RNA。

经过转录过程DNA中携带的遗传信息被传递到RNA中，RNA进入细胞质，将以怎样的方式将其携带的遗传信息翻译为蛋白质呢？这一节我们来学习基因的翻译过程。

探究点一碱基和氨基酸的对应关系阅读教材，讨论翻译的概念以及碱基和氨基酸的对应关系。

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，这一过程称为翻译。

2．碱基和氨基酸的对应关系(1)DNA和RNA都只含有4种碱基，组成生物体的蛋白质的氨基酸有20种，mRNA 上的4种碱基怎样决定蛋白质中的20种氨基酸呢？请分析：①若1个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定4(41)种氨基酸；②若2个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基只能决定16(42)种氨基酸；③若3个碱基决定一种氨基酸，则4种碱基能决定64(43)种氨基酸；因此，mRNA上决定一个氨基酸的碱基至少是3个。

(2)密码子(见课本P65密码子表)①概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基称为一个密码子，密码子共有64种。

②种类：起始密码子：AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。

终止密码子：UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。

普通密码子：59种。

③对应关系：a．决定20种氨基酸的密码子共有61种。

b．1种密码子只能决定1种氨基酸(终止密码子除外)。

密码子CGU只编码精氨酸。

c．1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。

编码精氨酸的密码子有CGU、CGC、CGA、CGG、AGA、AGG。

④特点：a.通用性：研究表明，地球上几乎所有的生物都共用这一套遗传密码，这说明所有生物可能有着共同的起源。

b．简并性：密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，那么编码的氨基酸是丙氨酸，这一现象称做密码的简并。

这种特性对生物体的生存发展的意义是：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸，不会影响生物体的性状。

⑤密码子的已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，请写出对应的氨基酸序列：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸。

(3)tRNA①结构：三叶草形结构，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA 上的密码子互补配对，叫反密码子。

②种类：共有61种。

反密码子与决定61种氨基酸的密码子对应。

③功能：携带氨基酸进入核糖体。

1种tRNA能携带1种氨基酸，1种氨基酸可由1种或多种tRNA携带。

归纳提炼遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分活学活用1．下列对mRNA的描述，不正确的是()A．mRNA可作为合成蛋白质的直接模板B．mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸C．mRNA上有四种核糖核苷酸，编码20种氨基酸的密码子有61种D．mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用问题导析(1)在细胞核中经转录产生的mRNA，经加工后由核孔进入细胞质，与核糖体结合可翻译产生蛋白质。

(2)除终止密码外，mRNA 上每三个相邻的碱基决定一个氨基酸。

(3)密码子共有64种，决定氨基酸的密码子只有61种。

(4)蛋白质合成的场所为核糖体。

答案 B解析 mRNA 是合成蛋白质的直接模板，但只有与核糖体结合后才能发挥作用，mRNA 上的密码子有64种，其中有3个终止密码子不决定氨基酸，61种密码子决定20种氨基酸。

探究点二 遗传信息的翻译过程如图是遗传信息翻译的过程，逆时针观察该图，完成下列探究内容。

1．翻译概述(1)条件⎩⎪⎨⎪⎧工具[A]tRNA原料[D]氨基酸模板[E]mRNA能量酶(2)场所ks5uB]核糖体。

(3)产物ks5uC]具有一定氨基酸顺序的肽链。

2．翻译的过程(1)起始阶段：利用ATP 供能，携带甲硫氨酸的tRNA 识别位于核糖体位点1上的mRNA 上的起始密码子AUG ，mRNA 、tRNA 与核糖体三者相结合，翻译开始。

(2)延伸阶段①进位：携带着特定氨基酸的tRNA 按碱基互补配对原则识别并进入位点2。

②转肽：两个氨基酸通过脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA 上。

③移位：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA 离开，占据位点2的tRNA 进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA 进入位点2，继续肽链的合成。

④重复：以后依次重复①②③这三个步骤，直到读取到mRNA 上的终止密码。

小贴士(1)翻译可以快速进行的原因一个mRNA可同时结合多个核糖体。

这样少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

(2)原核生物由于没有核膜，核糖体可以靠近核DNA分子，因此原核生物具有边转录边翻译的特点，如图：归纳提炼转录翻译场所细胞核细胞质原料核糖核苷酸氨基酸碱基配对原则DNA mRNAA——UT——AC——GG——CmRNA tRNAA——UU——AC——GG——C信息传递DNA→mRNA mRNA→蛋白质时间生物生长发育的过程中产物mRNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质活学活用2．判断下列关于翻译过程的描述的正误。

(1)终止密码子没有和其对应的tRNA，不能编码氨基酸()(2)真核生物翻译的场所主要在细胞核()(3)三种RNA都与翻译过程有关()(4)翻译的过程有水生成()(5)翻译需要的20种氨基酸都可以在人体内合成()问题导析(1)终止密码没有对应的反密码子，没有对应的tRNA，不编码氨基酸。

(2)生物翻译的场所都是核糖体，细胞核是真核生物转录的主要场所。

(3)在翻译过程中mRNA作为模板，tRNA携带氨基酸，作为场所的核糖体由rRNA 和蛋白质组成。

(4)翻译过程中氨基酸脱水缩合产生水。

(5)组成生物体的20种氨基酸中，有12种人体能够合成的称为非必需氨基酸，有8种(婴儿为9种)为人体必须从食物中获取的，人体不能合成的称为必需氨基酸。

答案(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×解析(2)翻译的场所是核糖体。

(5)人体内能合成的氨基酸只有非必需氨基酸。

探究点三基因表达中相关数量的计算氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有关氨基酸缩合的计算在前面已讲过。

在本节知识中，蛋白质的合成受基因控制，那么基因、mRNA以及蛋白质中氨基酸之间有什么关系呢？结合下图分析。

1．转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。

基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。

2．mRNA中碱基数与氨基酸的关系：翻译过程中，mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每个氨基酸需要一个tRNA转运，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。

3．综上可知：基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶tRNA数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1∶1。

图解如下：归纳提炼比较数目(个)DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数) 6nRNA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蛋白质中的肽链数m蛋白质中的肽键数(脱水数) n－m活学活用3．一种动物体内的某种酶是由2条多肽链构成的，含有150个肽键，则控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是()A．912个B．456个C．450个D．906个问题导析(1)该酶由2条肽链，150个肽键组成，所以组成该酶的氨基酸数为152个。

(2)DNA∶RNA：氨基酸＝6∶3∶1，因此基因中核苷酸数最少为912个。

答案 A解析首先根据缩合的概念及肽链条数计算出酶具有的氨基酸数等于150＋2＝152 (个)，再根据其中的关系求出控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是152×6＝912 (个)。

1．如图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述正确的是()A．遗传信息位于甲上B．乙由三个碱基组成C．甲的合成需要RNA聚合酶的参与D．乙可以转运多种氨基酸答案 C解析由图可知，甲为mRNA，遗传信息位于DNA上，A项错误；乙为tRNA，tRNA 是由一条单链的RNA通过折叠形成的，由多个碱基组成，B项错误；mRNA是在RNA聚合酶催化作用下，由DNA分子的一条链为模板转录形成的，C项正确；一种tRNA只能转运一种氨基酸，D项错误。

2．由表可推知决定丝氨酸密码子的是()DNA GC G信使RNA转运RNA U氨基酸丝氨酸A.TCG B．UCGC．UGC D．AGC答案 D解析转运RNA上具有反密码子，与信使RNA上的密码子可以碱基互补配对，由转运RNA的第一个碱基可知，丝氨酸的密码子第一个碱基应是A，所以选D。

3．DNA通过复制传递遗传信息，通过转录和翻译表达遗传信息，下列关于复制、转录和翻译的说法正确的是()A．三个过程所需酶的种类相同B．三个过程发生的场所都是细胞质C．三个过程都要通过碱基互补配对来完成D．复制和转录的模板相同，与翻译的模板不同答案 C解析复制需要解旋酶和DNA聚合酶，而转录需要解旋酶和RNA聚合酶。