2019高中生物 第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成学案 新人教版必修2.doc

1第第 1 1 节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成学习目标 1.掌握 DNA 和 RNA 分子的异同。2.描述遗传信息的转录和翻译的过程。3.理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。一、RNA 的组成及分类1基本单位：核糖核苷酸。2组成成分3结构：一般是单链，且比 DNA 短。4分类种类作用信使 RNA(mRNA)蛋白质合成的直接模板转运 RNA(tRNA)运载氨基酸核糖体 RNA(rRNA)核糖体的组成成分归纳总结 DNA 和 RNA 的比较种类DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸(4 种)核糖核苷酸(4 种)五碳糖脱氧核糖核糖特有碱基TU共有碱基A、G、C空间结构规则的双螺旋结构多呈单链结构真核生物中的分布主要在细胞核中，少量在线粒体、叶绿体中主要在细胞质基质、线粒体、叶绿体、核糖体中，少量在细胞核中例 1 下列关于 RNA 的叙述，错误的是( )2A有些 RNA 可催化细胞内的某些生化反应BRNA 是某些病毒的遗传物质CRNA 参与构成核糖体DRNA 参与构成细胞膜答案 D解析 有些酶是 RNA，RNA 是某些病毒的遗传物质，rRNA 参与构成核糖体。例 2 对比 RNA 和 DNA 的化学成分，RNA 特有的是( )A核糖和尿嘧啶B脱氧核糖和尿嘧啶C核糖和胸腺嘧啶D脱氧核糖和胸腺嘧啶答案 A解析 DNA 与 RNA 两种核酸化学成分的区别是五碳糖不同，碱基不完全相同。RNA 的五碳糖是核糖，特有的碱基是尿嘧啶。规律方法 DNA 与 RNA 的判定方法(1)根据五碳糖种类来判定：若有核糖，一定为 RNA；若有脱氧核糖，一定为 DNA。(2)根据含氮碱基种类来判定：若含 T，一定为 DNA；若含 U，一定为 RNA。(3)根据含氮碱基含量比较来判定：若嘌呤数嘧啶数，则肯定不是双链 DNA。二、遗传信息的转录1概念：是指在细胞核中，以 DNA 的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成 RNA 的过程。2过程第 1 步：DNA 双链解开，DNA 双链的碱基得以暴露。第 2 步：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。第 3 步：在 RNA 聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mRNA 分子上。3第 4 步：合成的 mRNA 从 DNA 链上释放，DNA 双链恢复。归纳总结 1转录不是转录整个 DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA 的种类和数量不同，但 tRNA 和 rRNA 的种类没有差异。2细胞核中转录形成的 RNA 通过核孔进入细胞质，穿过 0 层膜，需要能量。3完成正常使命的 RNA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行。4质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。例 3 下列关于转录的叙述，不正确的是( )A多数发生在细胞核中B以核糖核苷酸为原料C转录时，DNA 的两条链都可作模板D边解旋边转录答案 C解析 转录时，DNA 的两条链中只有其中一条链可作为模板。例 4 如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )A链的碱基 A 与链的碱基 T 互补配对B是以 4 种核糖核苷酸为原料合成的C如果表示酶分子，则它的名称是 DNA 聚合酶D转录完成后，需穿过两层生物膜才能与核糖体结合答案 B解析 链为模板链，链为 RNA，链中的碱基 A 与链中的碱基 U 互补配对；表示RNA 聚合酶；转录完成后，通过核孔进入细胞质，穿过 0 层生物膜。三、遗传信息的翻译1概念Error!2密码子和反密码子(1)密码子：位于 mRNA 上，其实质是决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基，有 64 种。(2)反密码子：位于 tRNA 上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的 3 个相邻的碱基。特别提醒 密码子的特性(1)简并性当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。4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保证翻译的速率。(2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。3过程起始：mRNA 与核糖体结合运输：tRNA 携带氨基酸置于特定位置延伸：核糖体沿 mRNA 移动，读取下一个密码子，由对应 tRNA 运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。(一个 mRNA 可以结合多个核糖体)终止：当核糖体到达 mRNA 上的终止密码子时，合成终止脱离：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空间结构和功能的蛋白质分子4翻译能精确进行的原因(1)mRNA 为翻译提供了精确的模板。(2)通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确地进行。5翻译能高效进行的原因：1 个 mRNA 可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。归纳总结1密码子、反密码子、氨基酸数量的对应关系52遗传信息与密码子和反密码子的关系3原核生物和真核生物基因的转录和翻译真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，而原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。例 5 如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是( )A图示 mRNA 中起始密码子位于 RNA 链上的左侧BmRNA 上决定甘氨酸的密码子都是 GGUC图中碱基的配对方式有 AU、CG、ATD图示过程的正常进行需要 ATP 和 RNA 聚合酶答案 A解析 由图可知，核糖体移动的方向是从左向右，A 正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，决定甘氨酸的密码子有 GGU、GGC、GGA、GGG，B 错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有 AU、CG，C 错误；RNA 聚合酶在转录过程中起作用，D 错误。6例 6 (2018·曲阜师大高一检测)关于密码子和反密码子的叙述，正确的是( )A密码子位于 mRNA 上，反密码子位于 tRNA 上B密码子位于 tRNA 上，反密码子位于 mRNA 上C密码子位于 rRNA 上，反密码子位于 tRNA 上D密码子位于 rRNA 上，反密码子位于 mRNA 上答案 A解析 mRNA 上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，这样相邻的三个碱基称为密码子；每个tRNA 上有三个碱基与密码子相配对，这样的三个碱基称为反密码子，即密码子位于 mRNA上，反密码子位于 tRNA 上，A 项正确，B、C、D 项错误。1判断正误(1)DNA 和 RNA 都含有核糖( )(2)转录是以 DNA 的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以 4 种核糖核苷酸为原料( )(3)DNA 是蛋白质合成的直接模板( )(4)密码子位于 mRNA 上，ATC 一定不是密码子( )(5)mRNA 在核糖体上移动翻译出蛋白质( )(6)每种转运 RNA 能识别并转运一种或多种氨基酸( )答案 (1)× (2)× (3)× (4) (5)× (6)×2在烟草叶肉细胞的核糖体中，核苷酸共有( )A4 种B5 种C7 种D8 种答案 A解析 核糖体的成分为 rRNA 和蛋白质，构成 RNA 的核苷酸有 4 种。73下列有关 DNA 和 RNA 的叙述，不正确的是( )ARNA 中含有核糖，DNA 中含有脱氧核糖BDNA 和 RNA 都可以分布于真核生物的细胞核和细胞质中CRNA 中不含氢键，DNA 中含有氢键DRNA 和 DNA 都可以作为遗传物质答案 C解析 DNA 是脱氧核糖核酸，含脱氧核糖，主要分布于真核细胞的细胞核中，少量分布于细胞质中。RNA 是核糖核酸，含核糖，主要分布于真核细胞的细胞质中，少量分布于细胞核中，A、B 正确；tRNA 中有双链区域，遵循碱基互补配对原则，含氢键，C 错误；有细胞结构的生物的遗传物质是 DNA，少数病毒的遗传物质是 RNA，D 正确。4下图表示某细胞中的转录过程，相关叙述不正确的是( )A表示 DNAB表示 RNAC表示解旋酶D图中可有 5 种碱基答案 C解析 题图表示转录过程，是双链，已部分解旋，表示 DNA；是以 DNA 的一条链为模板合成的，表示 RNA；表示的是 RNA 聚合酶，不是解旋酶；图中既有 DNA，又有 RNA，所以含有 A、T、C、G、U 共 5 种碱基。5下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答下列问题：(1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为_，图中的结构名称是_，该过程的模板是_。(2)由图中信息可推知 DNA 模板链上对应的碱基序列为_。(3)根据图并参考下表分析：_上携带的氨基酸是_。氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸GCAACUCGUUGG密码子 GCGACCCGC8GCCACACGAGCUACGCGG答案 (1)翻译 核糖体 (或 mRNA)(2)ACCCGATTTCGC (3)tRNA 丙氨酸解析 (1)图中所示过程是发生于核糖体中的“翻译” ，的名称为核糖体，翻译的模板是mRNA。(2)由 mRNA 上的碱基序列为 UGGGCUAAAGCG，据碱基互补配对原则可写出 DNA 模板链上的碱基序列为 ACCCGATTTCGC。(3)由 mRNA 中密码子为 GCU 并查得密码子表，可知tRNA 上携带的氨基酸为丙氨酸。对点训练题组一 RNA 的组成及分类1关于 RNA 的叙述，错误的是( )A少数 RNA 具有生物催化作用B真核细胞内 mRNA 和 tRNA 都是在细胞质中合成的CmRNA 上决定 1 个氨基酸的 3 个相邻碱基称为密码子D细胞中有多种 tRNA，一种 tRNA 只能转运一种氨基酸答案 B解析 真核细胞内 mRNA 和 tRNA 主要在细胞核中合成。2(2018·北京师大附中)下列关于 RNA 的叙述，正确的是( )A线粒体中含有 mRNA、tRNA 和 rRNA3 种 RNAB在翻译时，mRNA 上有多少个密码子就有多少个 tRNA 与之对应CmRNA 和 tRNA 的种类都是 64 种D由基因转录形成的 mRNA 经加工后部分形成 tRNA 和 rRNA答案 A解析 线粒体中含有少量 DNA、RNA 和核糖体，DNA 转录生成 mRNA、tRNA 和 rRNA，参与蛋白质合成，A 正确；mRNA 的终止密码子不决定氨基酸，无 tRNA 与之对应，B 错误；mRNA 的种类不确定，mRNA 上的终止密码子不编码氨基酸，没有与之相对应的 tRNA，故 tRNA 的种类是 61 种，C 错误；基因转录形成的 mRNA 经加工后形成成熟 mRNA，D 错误。3如图为生物体内转运氨基酸 m 的 tRNA，对此叙述正确的是( )9A该 tRNA 还能识别并转运其他氨基酸B氨基酸 m 只能由该 tRNA 转运C氨基酸 m 的密码子是 UUADtRNA 是由许多个核糖核苷酸构成的答案 D解析 一种 tRNA 只能转运一种氨基酸，A 错误；一种氨基酸可由一种或多种 tRNA 转运，B错误；氨基酸 m 的反密码子为 UUA，密码子为 AAU，C 错误；tRNA 是由许多个核糖核苷酸连接而成的，D 正确。题组二 遗传信息的转录4(2017·全国，1)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )AtRNA、rRNA 和 mRNA 都从 DNA 转录而来B同一细胞中两种 RNA 的合成有可能同时发生C细胞中的 RNA 合成过程不会在细胞核外发生D转录出的 RNA 链与模板链的相应区域碱基互补答案 C解析 转录是以 DNA 的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料，合成 RNA 的过程，包括tRNA、rRNA 和 mRNA 三种，A 正确；不同的 RNA 由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种 RNA 的合成有可能同时发生，B 正确；细胞中的 RNA 合成过程主要在细胞核内发生，在线粒体和叶绿体中也能进行转录合成 RNA，C 错误；转录时遵循碱基互补配对原则，所以转录出的 RNA 链与模板链的相应区域碱基互补，D 正确。5下图表示在人体细胞核中进行的某一生理过程，据图分析，下列说法正确的是( )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相同C该过程需要脱氧核苷酸和 DNA 模板10D该过程涉及碱基互补配对和 ATP 的消耗答案 D解析 由图可知，此为人体细胞核中发生的转录过程，涉及碱基互补配对和 ATP 的消耗；DNA 含 4 种脱氧核苷酸，转录产生的 RNA 中含 4 种核糖核苷酸，故该过程涉及 8 种核苷酸；转录需要核糖核苷酸做原料，而不是脱氧核苷酸；基因的表达具有选择性，故不同组织细胞转录产生的 mRNA 有差异。6.如图中 、 是真核细胞某基因的两条链， 是另外一条多核苷酸链，下列说法正确的是( )A图中的酶是 DNA 聚合酶B 彻底水解后能生成 6 种小分子物质C该过程只发生在细胞核中D 链中碱基 G 占 28%，则 链中碱基 A 占 22%答案 B解析 据图分析，该基因正在以其中一条链为模板转录生成 RNA，故该酶为 RNA 聚合酶，故 A 错误；RNA 彻底水解后生成 4 种碱基、1 种核糖、1 种磷酸，故 B 正确；细胞质中的线粒体和叶绿体含有的 DNA 也能转录，故 C 错误； 链中碱基 G 占 28%，但不知道在整个DNA 双链中的比例，故无法判断 链中碱基 A 的比例，故 D 错误。7如图是雌性激素与相应受体结合情况的示意图。由图可知，雌性激素与相应的受体结合后形成“激素受体”复合体，并作用于核内基因的某区域，从而直接影响遗传信息的什么过程( )ADNA 复制B转录C翻译D转录和翻译答案 B解析 由图可知， “激素受体”复合体从核孔进入细胞核，作用于 DNA，从而转录出相应的 mRNA 并合成相应的多肽，可见该复合体影响转录过程。题组三 遗传信息的翻译8下列对蛋白质的翻译过程的说法中，错误的是( )11A以细胞质中游离的氨基酸为原料B以核糖体 RNA 作为遗传信息模板C以转运 RNA 为氨基酸运输工具D合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质答案 B解析 翻译是以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，B 错误；由于蛋白质的基本组成单位是氨基酸，故 A、D 正确；在翻译过程中，搬运工是 tRNA，C 正确。9.如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽链的示意图，下列叙述正确的是( )A图中结构含有核糖体 RNAB甲硫氨酸处于图中的位置C密码子位于 tRNA 的环状结构上DmRNA 上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类答案 A解析 核糖体是氨基酸形成肽链的场所，核糖体由核糖体 RNA 和蛋白质构成，A 正确；甲硫氨酸是第一个氨基酸，位于的左边，B 错误；密码子位于 mRNA 上，tRNA 的环状结构上有反密码子，C 错误；由于密码子的简并性，mRNA 上碱基改变不一定改变肽链中氨基酸的种类，D 错误。10如图为细胞中合成蛋白质的过程，下列说法正确的是( )A该过程最终合成的 b、c、d、e 在结构上各不相同Bf 在 a 上的移动方向是左右Ca 的合成与核仁有关，且图中 4 个核糖体在 a 上的结合位点相同D该过程表明生物体内少量的 mRNA 可以迅速合成出大量的蛋白质答案 D解析 由于 b、c、d、e 以同一个 mRNA 为模板翻译形成，所以结构相同，A 错误；根据肽链的长度可判断核糖体在 mRNA 上移动的方向是右左，B 错误；核糖体的形成与核仁有关，mRNA 的合成与核仁无关，C 错误；多聚核糖体是在一条肽链没有合成完之前就开始合成下一条肽链，所以少量的 mRNA 可以迅速合成大量的蛋白质，D 正确。1211已知 AUG、GUG 为起始密码子，UAA、UGA、UAG 为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA 碱基排列顺序如下：AUUCGAUGAC(40 个碱基)CUCUAGAUCU，此信使 RNA 控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为( )A20 个B15 个C16 个D18 个答案 C解析 先找到起始密码子，再找到终止密码子，中间的一共 45 个碱基，对应 15 个密码子，决定 15 个氨基酸，注意起始密码子也决定氨基酸，终止密码子不决定氨基酸，故为 16 个氨基酸。12下列关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是( )A该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内B可表示噬菌体内的转录和翻译过程C图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中D图中两核糖体合成的肽链不同答案 A解析 由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出 mRNA 后，mRNA 通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导肽链的合成，该过程与图示不符；噬菌体是非细胞结构的生物，不能独立进行代谢过程，故不能进行转录和翻译；图中两核糖体是以同一mRNA 为模板，合成的肽链相同。综合强化13下图表示以 DNA 为模板转录形成 RNA 的过程。请据图分析回答下列问题：(1)在玉米的叶肉细胞中，能够进行该生理过程的细胞结构有_。(2)转录过程中在 _的催化作用下，以其中的_链作为模板链，以 _为原料，由_提供能量，按照13_原则，合成出 _。(3)通过转录，DNA 分子中的遗传信息被准确地转移到_中。(4)在真核细胞的细胞核中，转录的产物通过_进入细胞质中，与_结合在一起直接指导蛋白质的合成过程。答案 (1)细胞核、线粒体、叶绿体 (2)4 RNA 聚合酶 甲 3 四种游离的核糖核苷酸 ATP 碱基互补配对 2 RNA (3)信使 RNA (4)核孔 核糖体解析 玉米叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中都有 DNA，可进行 DNA 的转录；转录时以 DNA 的一条链为模板，需要 ATP 供能和 RNA 聚合酶的催化，以四种游离的核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成 RNA，转录的结果是 DNA 上的遗传信息转移到 mRNA 上，mRNA 从核孔出来进入细胞质中与核糖体结合，直接指导蛋白质的合成。14如图所示为真核细胞中 RNA 参与蛋白质合成的翻译过程示意图。据图回答下列问题：(1)在翻译过程中，参与的 RNA 有_、_和中的_。(2)根据给出的密码子判断，图中所携带的氨基酸为_。该过程中的移动方向为_(填“向左”或“向右”)，合成的多肽链共有_个肽键。(3)很多多肽链合成时第一个氨基酸都是甲硫氨酸，然而细胞中大部分蛋白质的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是因为很多多肽链要在_处进行加工、修饰。(4)若以为模板合成一条多肽链需要的时间是 1s，但在 2s 内却指导合成了数条同种多肽链，原因是_。答案 (1)转运 RNA(tRNA) 信使 RNA(mRNA) 核糖体 RNA(rRNA) (2)脯氨酸 向右 8 (3)内质网和高尔基体 (4)一个可以相继结合多个核糖体，同时进行多条相同多肽链的合成解析 (1)在翻译过程中，mRNA 是合成蛋白质的模板，tRNA 是运输氨基酸的工具，核糖体是翻译的场所，核糖体中含有 rRNA。(2)携带的反密码子与 mRNA 上的密码子 CCG 配对，密码子 CCG 编码的氨基酸是脯氨酸。从 mRNA 上找到起始密码子 AUG 和终止密码子 UAA，起始密码子 AUG 在左，终止密码子 UAA 在右，因此，在整个翻译过程中的移动方向为向右。从起始密码子到终止密码子共有 10 个密码子，终止密码子不编码氨基酸，因此合成的多肽14链共含有 9 个氨基酸，8 个肽键。(3)真核生物细胞的内质网和高尔基体具有对新合成的肽链进行加工、修饰的作用。(4)在蛋白质合成过程中，一个 mRNA 上可以相继结合多个核糖体，进行多条相同多肽链的合成，因此，若以为模板合成一条多肽链需要的时间是 1 s，则在 2 s 内能合成多条同种多肽链。15如图表示某动物细胞 DNA 片段遗传信息的传递过程，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：(可能用到的密码子：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)反映遗传信息表达的是_(填字母)过程，b 过程所需的酶是_。加工成熟的场所是_。(2)图中含有核糖的是_(填数字)；由指导合成的多肽链中氨基酸序列是_。(3)该 DNA 片段应有_个游离的磷酸基，氢键有_个，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为_个。答案 (1)b、c RNA 聚合酶 细胞核 (2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸 (3)2 29 28解析 (1)遗传信息表达包括转录和翻译两个过程，即图中 b、c。转录 b 需要 RNA 聚合酶， mRNA 加工成熟的场所是细胞核。(2)核糖存在于 RNA 中，是 mRNA，是核糖体，由 rRNA 和蛋白质组成，是 tRNA。由中密码子的排列顺序查密码子表可知氨基酸的排列 顺序是“甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸” 。(3)DNA 有 2 个游离的磷酸基，DNA 片 段转录的 RNA 中碱基有 1 个 A 和 6 个 U、2 个 G、3 个 C，在 DNA 分子中 A 与 T 之间有 2 个氢键，C 与 G 之间有 3 个氢键，共有 29 个氢键；第三次复制增加 4 个 DNA 分子，每个 DNA 中有胸腺嘧啶 7 个，共 28 个。