高中生物必修二优质学案：4.1.2 DNA复制、转录、翻译的比较及相关计算

第2课时DNA复制、转录、翻译的比较及相关计算学习目标导引核心素养对接关键术语1.了解DNA复制、转录、翻译的区别和联系；2.掌握基因表达过程中的相关计算。

1.生命观念——理解DNA复制、转录及翻译，认同DNA的遗传物质观；2.科学思维——分析、归纳DNA复制及基因表达过程，提高逻辑思维和计算能力。

DNA复制转录翻译|预知概念|完成下表中的横线内容遗传信息的传递遗传信息的表达复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质中的核糖体上模板亲代DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸模板去向子代DNA分子中DNA链重新聚合降解成核糖核苷酸产物完全相同的两个DNA分子RNA 蛋白质(多肽)碱基配对A－T、T－A、C－G、G－CA－U、T－A、C－G、G－CA－U、U－A、C－G、G－C 特点①半保留复制②边解旋边复制边解旋边转录，DNA双链全保留一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质|过程评价|1.DNA 的复制、转录和翻译中的碱基互补配对方式相同( )2.DNA 的复制和转录都主要发生于细胞核中( )3.DNA 的复制和转录的模板都是DNA 的每一条链( )4.DNA 的复制、转录和翻译的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸( )5.边解旋边复制、边解旋边转录有利于提高DNA 复制和转录的效率( )6.一条mRNA 可以与多个核糖体结合，形成多个相同的蛋白质( )答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√ 6.√|联想·质疑|★DNA 复制、转录和翻译的关系DNA （遗传信息）――→转录 mRNA （密码子）――→识别 tRNA （反密码子）――→翻译多肽（蛋白质）DNA的复制、转录和翻译在细胞核以及细胞质中是否都能发生？提示细胞核中只能进行DNA复制和转录，在细胞质的核糖体上完成了翻译过程，但细胞质中由于线粒体和叶绿体中也含有DNA，所以在线粒体，叶绿体中三个过程都能发生。

科学探究1DNA的复制、转录和翻译的比较下图①～③分别表示人体细胞中的三种生理过程。

请据图思考下列问题：（1）图中的①～③分别表示什么过程？提示①是DNA的复制，②是转录，③是翻译。

（2）过程①和②所需的原料和酶分别是什么？提示过程①：原料是脱氧核苷酸，酶是解旋酶和DNA聚合酶；过程②：原料是核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。

（3）如果在过程①中发生了差错，则形成的产物参与过程②，产物中的密码子是否一定发生改变？过程③的产物中氨基酸的序列是否一定发生改变？提示过程②的产物中，密码子一定发生改变。

过程③的产物中氨基酸的序列不一定发生改变，因为密码子具有简并性。

（4）在有丝分裂过程中，哪个时期能发生图中的三个过程？为什么？提示间期，因为间期要完成DNA的复制和蛋白质的合成，其中蛋白质的合成包括转录和翻译。

【探究应用】1.如图表示生物体内三个重要的生理活动。

请根据所学知识回答下列问题：（1）甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是。

对于小麦的叶肉细胞来说，能发生乙图所示过程的场所有。

（2）在正常情况下，甲图中碱基的排列顺序相同的单链是（填字母）。

（3）起始密码子和终止密码子位于乙图中（填字母）上。

（4）丙图中1彻底水解得到的化合物有种。

（5）丙图所示的生理过程是从1的端开始的。

如果1由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链最多需要脱掉分子的水。

解析（1）DNA复制以解旋后的两条链为模板，转录以解旋后的一条链为模板，翻译以mRNA单链为模板。

小麦叶肉细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中都含有DNA，可以进行乙图所示过程。

（2）a和d分别是亲代DNA分子上的单链，二者的碱基序列为互补关系，因此a和c、b和d上的碱基序列相同。

（3）起始密码子和终止密码子位于信使RNA（f）上。

（4）丙图中两个核糖体都位于1上，说明1为信使RNA，其彻底水解后得到的化合物有6种：核糖、磷酸、4种碱基。

（5）从两条肽链m和n的长度可以知道，翻译从A端开始，1由351个基本单位构成，则最多对应117个密码子，这117个密码子最多对应117个氨基酸，形成多肽链时最多脱掉116个水分子。

答案（1）DNA复制、转录、翻译细胞核、线粒体、叶绿体（2）a和c、b和d（3）f（4）6（5）A1162.如图表示某DNA片段中遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。

请据图回答下列问题。

（AUG：甲硫氨酸，GCU：丙氨酸，AAG：赖氨酸，UUC：苯丙氨酸，UCU：丝氨酸，UAC：酪氨酸）（1）完成遗传信息表达的是（填字母）过程，a过程所需的酶有。

（2）图中含有核糖的是（填数字序号）；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是。

（3）若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。

由此证明：____________________________。

解析分析图示过程可知：a表示DNA的复制、b表示转录、c表示翻译。

（1）完成遗传信息表达的是转录和翻译，为b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。

（2）RNA中含有核糖，图中含有核糖的物质包括mRNA、tRNA、rRNA。

根据②（mRNA）上的碱基顺序可知，由其指导合成的多肽链中氨基酸序列是：甲硫氨酸－丙氨酸－丝氨酸－苯丙氨酸。

（3）三个碱基对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基组成。

答案（1）b、c解旋酶和DNA聚合酶（2）②③⑤甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸（3）一个密码子由三个相邻的碱基组成科学探究2基因表达中相关数量的计算1.根据下图思考下列问题：（1）图中的基因中的碱基数量、mRNA中的碱基数量、蛋白质中的氨基酸数量有何关系？提示基因中的碱基数量∶mRNA中的碱基数量∶蛋白质中的氨基酸数量＝6∶3∶1。

（2）如果某基因中有6 000个碱基，则它所表达出的蛋白质中至多有多少个氨基酸？如果某蛋白质中有500个氨基酸，则它对应的基因中至少有多少个碱基？ 提示 1 000个；3 000个。

2.已知AUG 、GUG 为起始密码，UAA 、UGA 、UAG 为终止密码。

某信使RNA 的碱基排列顺序如下：AUUCGAUGAC ……（40个碱基）……CUCUAGAUCU ，此信使RNA 控制合成的蛋白质所含氨基酸的个数最可能是多少？提示 由题干中信使RNA 的碱基排列顺序可知：从起始密码AUG 到终止密码UAG 共有51个碱基，AUG 编码氨基酸，UAG 是不编码氨基酸，所以该信使RNA 控制合成的蛋白质所含氨基酸最可能为16个。

【探究应用】1.现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。

现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的mRNA 序列中有A 和U 共313个，则合成的生长激素基因中G 至少有（ ）A.130个B.260个C.313个D.无法确定解析 此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA 中最少有573个碱基，又知mRNA 中A ＋U 为313个，所以mRNA 中G ＋C 为573－313＝260（个），故DNA 的两条链中G ＋C 共有520个，即该基因中G 至少有260个。

答案 B2.由n 个碱基对组成的基因，控制合成由m 条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a ，则该蛋白质的相对分子质量最大为（ ）A.na 6B.na 6－18⎝ ⎛⎭⎪⎫n 6－mC.na －18（n －m ）D.na 3－18⎝ ⎛⎭⎪⎫n 3－m 解析 基因中有n 个碱基对，则由此基因转录形成的mRNA 中有n 个碱基，指导合成的蛋白质中最多有n3个氨基酸，该蛋白质分子由m条肽链组成，其分子量为：na3－⎝⎛⎭⎪⎫n3－m·18。

答案 D知识脉络要点晨背1.DNA的复制、转录和翻译的主要场所分别是细胞核、细胞核和细胞质（核糖体）。

2.DNA的复制、转录和翻译的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸，产物分别是DNA、RNA和蛋白质（肽链）。

3.DNA的复制需要解旋酶和DNA聚合酶。

4.转录需要RNA聚合酶。

5.基因中的碱基数量∶mRNA中的碱基数量∶蛋白质中的氨基酸数量＝6∶3∶1。

（不考虑终止密码子）1.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（）A.两种过程都可在细胞核中发生B.两种过程都有酶参与反应C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料D.两种过程都以DNA为模板解析DNA复制和转录都主要在细胞核内进行，A正确；都需要酶的参与，B 正确；DNA复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是4种核糖核苷酸，C 错误；两种过程的模板都是DNA，DNA复制是以DNA的两条链为模板，而转录是以DNA的一条链为模板，D正确。

答案 C2.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，错误的是（）A.转录和翻译都可发生在线粒体内B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸C.一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA解析线粒体中含有少量的DNA，是一种半自主性细胞器，可以进行DNA的复制、转录和翻译，A正确；转录是以DNA的一条链为模板，利用核糖核苷酸合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板，利用20种氨基酸合成蛋白质的过程，B、D正确；由于密码子的简并性，一种氨基酸可以有多种密码子，一种密码子对应一种tRNA，故一种氨基酸可由多种tRNA转运，C错误。

答案 C3.对于下列图解，说法错误的是（）DNA…—A—T—G—C—C—C—…| || | | |RNA…—U—A—C—G—G—G—…A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”B.该过程表示一个DNA分子转录成mRNAC.该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质D.该图中共有7种核苷酸解析DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接的，A正确；该图示表示DNA转录形成mRNA的过程，B正确；转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中，没有穿过生物膜结构，C正确；该图中共有8种核苷酸，D错误。

答案 D4.如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法错误的是（）A.该过程共涉及5种核苷酸B.在不同组织细胞中该过程的产物有差异C.该过程需要RNA聚合酶D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗解析由图可知，该图是在人体细胞核中发生的转录过程，DNA单链中涉及4种脱氧核苷酸，转录产生的RNA中含4种核糖核苷酸，故该过程共涉及8种核苷酸；不同组织细胞表达的基因具有选择性，故转录产生的mRNA有差异。