25-26学年高中生物人教版必修第二册课件：第4章　第1节　第1课时　RNA的结构和功能、遗传信息的转录

第1课时RNA的结构和功能、遗传信息的转录1.概述RNA的结构、种类和功能。2.概述遗传信息转录的过程。一、RNA的结构和功能二、遗传信息的转录课时对点练1.RNA的组成梳理　教材新知核糖核苷酸A、U、C、G单链2.DNA和RNA的比较细胞核细胞质脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖TU双螺旋结构单链3.RNA的种类和功能信使核糖体氨基酸(1)核糖核酸是组成RNA的基本单位，一共有4种(　　)×提示　核糖核苷酸是组成RNA的基本单位。(2)RNA一般是单链，所以RNA都不含有氢键(　　)×提示　tRNA的局部含有氢键。任务一：信使物质是RNA的实验证据和原因1.信使物质是RNA的实验证据实验1：科学家用洋葱根尖和变形虫进行了实验，发现若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。探究　核心知识(1)根据实验1可以得出什么结论？提示　蛋白质的合成依赖于RNA。实验2：科学家经过实验发现，用噬菌体侵染细菌，在培养基中添加14C标记的尿嘧啶，培养一段时间后，把细菌裂解离心，分离出RNA与核糖体。分离出来的RNA有14C标记，将分离得到的RNA分别与细菌的DNA和噬菌体的DNA杂交(杂交的原理是碱基互补配对原则)，发现RNA只能与噬菌体DNA形成双链杂交分子。(2)实验2为什么选择14C标记的尿嘧啶作为标记物？提示　尿嘧啶是RNA特有的碱基，实验中用14C－U作为标记物可以标记新合成的RNA。(3)实验2中分离出的含14C标记的RNA，能与噬菌体的DNA分子形成杂交分子，不能与细菌的DNA结合，说明什么问题？提示　新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板合成的。(4)综合实验1和实验2，尝试写出DNA控制蛋白质合成的过程？提示　DNA→RNA→蛋白质。2.为什么RNA适于作DNA的信使？提示　(1)RNA的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成的，也能储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。1.下列关于RNA的叙述，错误的是A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成C.RNA参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜√落实　思维方法2.下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是A.DNA和RNA都能携带生物的遗传信息B.真核细胞中RNA主要分布在细胞质中C.原核细胞中同时含有DNA和RNA分子D.RNA分子彻底水解的产物有5种√ 遗传信息的转录二1.概念：RNA是在 中，通过RNA聚合酶以 为模板合成的，这一过程叫作转录。梳理　教材新知细胞核DNA的一条链2.过程(1)图中①表示 ，②表示 ，③表示 。(2)以DNA为模板转录RNA的过程可被划分为4步。这4步的主要内容分别是：第1步： ，碱基暴露出来。第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基 ，在___________的作用下开始mRNA的合成。第3步：新结合的 连接到正在合成的mRNA分子上。第4步：合成的mRNA从DNA链上 。而后，DNA双螺旋 。转录的方向RNA聚合酶游离的核糖核苷酸DNA双链解开互补配对RNA聚合酶核糖核苷酸释放恢复(1)转录只发生在细胞核内(　　)×提示　转录可发生在细胞核、线粒体和叶绿体内。(2)遗传信息转录的产物只有mRNA(　　)提示　转录的产物有mRNA、tRNA和rRNA。×(3)转录以DNA的两条链作为模板，以4种核糖核苷酸为原料(　　)提示　转录以DNA的一条链作为模板。×(4)转录是以DNA完整的一条链为模板合成RNA的过程(　　)提示　转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，而基因通常是有遗传效应的DNA片段。×任务二：转录的过程和转录与DNA复制的比较1.遗传信息的转录如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：探究　核心知识(1)图中遗传信息的转录方向为 (用“→”或“←”表示)；RNA链延伸的方向是由 端到 端。(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是 ，其作用：①作用于氢键，使DNA双螺旋 ；②催化核糖核苷酸连接到RNA链上(形成 键)。5′3′RNA聚合酶解开磷酸二酯←(3)b和c的名称分别是 、 。(4)此过程中的碱基配对方式为 。胞嘧啶脱氧核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸A—U、T—A、C—G、G—C2.真核细胞的转录及与DNA复制的比较(1)转录与DNA复制有什么共同之处？这对遗传信息的转录有什么意义？提示　转录与复制都需要模板、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则。这保证了遗传信息的准确转录。(2)与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？提示　DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。(3)转录时，DNA的一条链作为转录的模板链，可为反意义链，与其互补的另一条链称为有意义链。如图表示一个DNA分子的片段，回答相关问题：5′－TACGCTCCGTACCC－3′　非模板链(有意义链)3′－ATGCGAGGCATGGG－5′　模板链(反意义链)①写出该片段转录出的mRNA中的碱基排列顺序。提示　5′－UACGCUCCGUACCC－3′。②转录出的mRNA碱基序列与DNA模板链的碱基序列有什么关系？提示　转录出的mRNA的碱基序列与DNA模板链的碱基序列是互补配对的关系。③转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列有哪些异同？提示　转录出的mRNA碱基序列与DNA非模板链的碱基序列基本相同，区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T。核心归纳1.DNA复制和转录的比较核心归纳核心归纳2.有关转录的问题分析(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因。(2)转录时不需要解旋酶。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解，从而保证生命活动的有序进行。(4)线粒体、叶绿体中也可以进行转录。(5)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要消耗能量。(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。3.如图为真核细胞内的转录过程示意图，①②表示两条多聚核苷酸链，下列叙述正确的是A.①为DNA上的模板链，②链的左 侧为3′端B.②表示多聚脱氧核苷酸链C.图中甲、乙两处圆圈内均代表腺 嘌呤核糖核苷酸D.细胞核和线粒体内均可发生该过程√落实　思维方法4.如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。下列有关分析正确的是 A.图中酶1和酶2是同一种酶B.图丙中b链可能是构成核糖体 的成分 C.图丙是图甲的部分片段放大D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生√网络构建 课时对点练三1234567891011121314对一对答案1234567891011121314对一对答案题组一　RNA的结构和功能1.下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是A.所有RNA中都不含氢键B.RNA含有的五碳糖是核糖C.RNA能在细胞内传递遗传信息，也能携带氨基酸D.某些RNA能在细胞内催化化学反应1234567891011121314答案√1234567891011121314答案2.(2024·南京高一期末)如图为三种RNA的示意图，下列相关叙述错误的是A.合成三种RNA都遵循碱基互补配对原则B.三种RNA都可通过转录形成C.丙中的嘌呤数等于嘧啶数D.甲可以传递遗传信息，但乙和丙不能√3.(2024·徐州高一调研)如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是A.DNA与RNA在核苷酸上只有②不同B.如果要构成ATP，在①位置上加上两个磷酸基团即可C.③在人的遗传物质中只有4种D.DNA分子中每个②均只与一个①相连√1234567891011121314答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案题组二　遗传信息的转录4.(2023·无锡高一期末)一条DNA单链的序列是5′—GATACC—3′，那么以它为模板转录成的信使RNA的序列是A.5′—CUAUGG—3′B.5′—GATACC—3′C.5′—GGUAUC—3′D.5′—CCATAG—3′√1234567891011121314答案1234567891011121314答案5.(2023·承德高一期末)解旋酶和RNA聚合酶都有解旋功能。下列有关这两种酶的作用特点的说法，正确的是A.两种酶都对DNA分子进行全部解旋B.两种酶都对DNA分子进行局部解旋C.前者对DNA分子全部解旋，后者对DNA分子局部解旋D.前者对DNA分子局部解旋，后者对DNA分子全部解旋1234567891011121314答案√1234567891011121314答案6.如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是A.该过程仅发生在细胞核内B.该过程与DNA复制时碱基互补配对 方式完全相同C.该过程涉及ATP的消耗D.该过程需要DNA聚合酶√1234567891011121314答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案7.(2024·河北，4)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是A.DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链B.复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋C.复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开D.DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端√1234567891011121314答案1234567891011121314答案8.某双链DNA中，G与C之和占全部碱基总数的34%，其一条链中的T与C分别占该链碱基总数的32%和18%，则在它转录的mRNA中，U和C分别占该链碱基总数的A.34%和18% B.34%和16%C.16%和34% D.32%和18%1234567891011121314√答案1234567891011121314答案1234567891011121314答案9.(2024·烟台高一阶段检测)核仁组织区(NOR)是染色体上含有rRNA基因的一段区域。核仁由NOR、颗粒成分和NOR中的基因转录形成的细丝成分三部分构成。通常认为，颗粒成分是核糖体亚基的前身，由细丝成分逐渐转变而成。下列说法正确的是A.细胞中核糖体的形成都与NOR有关B.核仁由DNA、RNA和蛋白质组成C.细丝成分的形成需要DNA聚合酶的参与D.已分化的细胞内NOR中的基因不转录√1234567891011121314答案1234567891011121314答案10.图甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述错误的是1234567891011121314答案A.甲所示过程为DNA复制，图示表明复制可以从多个起点双向复制B.乙所示过程为转录，图示表明DNA分子的两条链都可以做模板链C.甲、乙所示过程中DNA分子解旋都消耗细胞内能量并需要解旋酶D.一个细胞周期中，甲过程在每个起点只起始一次，乙过程可起始多次√1234567891011121314答案1234567891011121314答案11.图1中m、n、l表示某哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因，a、b为基因的间隔序列；图2为l基因进行的某种生理过程。下列分析正确的是1234567891011121314答案A.图1中a、b、m、n、l都能指导 蛋白质的合成B.m、n、l基因在同一细胞中不一定都转录C.图2中甲为RNA聚合酶，转录的方向是从右向左D.图2中的丙与乙碱基的组成、排列顺序都相同√1234567891011121314答案1234567891011121314答案12.转录因子蛋白能通过与DNA的结合来开启或关闭基因的表达，转录因子与RNA聚合酶形成转录起始复合体，共同参与转录的重要过程。大多数时候，机体内的DNA均能正确复制，但有时也因碱基间的错配而发生差错形成错配区段。最新研究发现，转录因子有一种能与DNA的错配部分强烈结合的倾向，而这会诱导包括癌症在内的多种疾病的发生。下列相关叙述正确的是A.转录产生的RNA都可作为蛋白质合成的模板B.转录因子会诱发DNA复制差错，从而导致癌症的发生C.对错配DNA区段上的基因转录时，转录因子只起开启作用D.转录因子可通过核孔进入细胞核发挥调控基因表达的作用1234567891011121314答案√1234567891011121314答案13.(2023·苏州高一期中)某些情况下，原核细胞的个别基因转录形成的mRNA分子未与DNA链分离，形成RNA－DNA杂交体，并与对应的脱氧核苷酸链共同构成R环结构(如图)。图中①②表示遗传信息传递过程。请回答下列问题：1234567891011121314答案(1)图中过程发生场所是细胞的_______，其中①过程是___________，以_________的方式进行，所需的酶2是_________。1234567891011121314答案拟核DNA复制半保留解旋酶1234567891011121314答案(2)图中酶3是____________，据图推测mRNA的________(填“左端”或“右端”)是3′端，除了mRNA外，②过程的产物还有_______________。1234567891011121314答案RNA聚合酶右端tRNA、rRNA1234567891011121314答案(3)①②过程都遵循_______________原则，其中②过程的原料是_________________。1234567891011121314答案碱基互补配对4种核糖核苷酸1234567891011121314答案(4)如图所示的过程中，R环的形成会使①过程被迫停止，原因是___________________________。1234567891011121314答案R环会阻碍解旋酶的解旋过程14.(2024·成都高一期中)在大肠杆菌的培养基中同时加入葡萄糖和乳糖时，发现大肠杆菌的数量会先增长，稳定一段时间后再增长，科学家经过研究发现大肠杆菌优先利用葡萄糖，当葡萄糖被利用完后，再利用乳糖。利用乳糖时，需要乳糖酶基因表达。如图所示，乳糖酶基因由启动子(与RNA聚合酶结合后启动转录)、操纵基因和结构基因三部分组成。同时，细胞中存1234567891011121314答案在分解代谢物基因激活蛋白(CAP)和阻遏蛋白对乳糖酶基因的转录进行调控。请回答下列问题：(1)葡萄糖是分解代谢物基因激活蛋白(CAP)的抑制剂，当培养基中_____(填“有”或“无”)葡萄糖时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。1234567891011121314答案无1234567891011121314答案因为葡萄糖是CAP的抑制剂，所以只有葡萄糖不存在时，分解代谢物基因激活蛋白才能与CAP结合位点结合，从而激活RNA聚合酶。(2)阻遏蛋白与操纵基因结合时会阻止_____________与启动子的结合，从而阻止结构基因的转录，但是如果细胞中存在乳糖，乳糖会与__________结合，使其空间结构发生改变，从而使其无法与操纵基因结合。1234567891011121314答案RNA聚合酶阻遏蛋白1234567891011121314答案RNA聚合酶与启动子结合后才能启动基因的转录，因此，阻遏蛋白与操纵基因结合后，通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来阻止结构基因的转录。乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的空间结构发生改变，从而使阻遏蛋白不能与操纵基因结合。(3)如果培养基中有乳糖，也有葡萄糖，则________会抑制CAP的活性，使其无法与CAP结合位点结合，RNA聚合酶的活性受到抑制，乳糖酶基因仍然不能转录。如果培养基中有乳糖，但无葡萄糖，则由于有乳糖，乳糖与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，同时，由于无葡萄糖，________________________________会激活RNA聚合酶的活性，乳糖酶基因可以转录。1234567891011121314答案葡萄糖CAP(或分解代谢物基因激活蛋白)1234567891011121314答案乳糖会与阻遏蛋白结合，改变阻遏蛋白的空间结构，使阻遏蛋白无法与操纵基因结合，但是，由于有葡萄糖的存在，葡萄糖抑制了CAP的活性，从而使RNA聚合酶无法被激活，因此虽然有乳糖，但是有葡萄糖存在时，结构基因仍然不能转录，如果没有葡萄糖，CAP就会激活RNA聚合酶，结构基因就会进行转录。