高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進化》第4章基因的表達第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案-學(xué)案下載-教習網(wǎng)

新課程標準內(nèi)容學(xué)科核心素養(yǎng)1.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果,生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)。2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。1.生命觀念:本章主要形成生命的信息觀與結(jié)構(gòu)和功能觀。生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體,在遺傳信息的流動過程中,DNA、RNA是信息的載體,蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物,而ATP為信息的流動提供能量,可見,生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體;運用結(jié)構(gòu)與功能觀,理解表觀遺傳產(chǎn)生的原因。2.科學(xué)思維:摒棄簡單機械的基因與性狀間的線性決定論的思維模式,學(xué)會對復(fù)雜事物進行多角度、多因素的分析?；谥行姆▌t的提出和修正過程以及表觀遺傳的發(fā)現(xiàn),領(lǐng)悟批判性思維和創(chuàng)造性思維的方法。第1節(jié)　基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成1.通過對比分析,比較RNA與DNA的主要區(qū)別,歸納RNA適于作DNA信使的條件。2.通過分析、歸納圖文資料,構(gòu)建遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯的傳遞過程模型,從存在位置、作用等方面探討密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關(guān)系,達成結(jié)構(gòu)與功能觀。3.運用數(shù)學(xué)方法,分析基因中堿基、RNA的堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系。4.基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實,闡明生物界的統(tǒng)一性,認同當今生物可能有著共同的起源,形成生物進化觀。5.通過了解中心法則的提出和修正過程,認同科學(xué)是不斷發(fā)展的,形成生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體的生命觀念。新知探究一　遺傳信息的轉(zhuǎn)錄資料:DNA是主要的遺傳物質(zhì),相當于“中央指揮系統(tǒng)”,其核苷酸序列不僅決定了細胞內(nèi)所有物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu),還通過信號分子產(chǎn)生的反應(yīng),使儲存的遺傳信息不斷被修飾并逐漸形成更為精細、復(fù)雜的指令,間接控制細胞內(nèi)全部有效成分的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)運和功能發(fā)揮。此外,位于細胞質(zhì)基質(zhì)中的核糖體是翻譯的場所,遺傳信息需要與核糖體識別并結(jié)合后才能被翻譯。而基因組DNA缺乏與核糖體識別并結(jié)合的結(jié)構(gòu)。因此,即使基因組DNA能移位,也無法直接與核糖體結(jié)合翻譯出蛋白質(zhì)。既然基因組DNA被結(jié)合蛋白物理束縛不能隨意移位,由于翻譯的場所在細胞質(zhì)中的核糖體,則應(yīng)該有將DNA的遺傳信息傳遞出去的郵差、信使,即“DNA的信使”。實驗證明,RNA是DNA的信使,這樣的RNA稱為信使RNA,即mRNA。問題(1):RNA為什么能作為DNA的信使?提示:①RNA的基本組成單位是核糖核苷酸,含有4種堿基,可以儲存遺傳信息。②RNA一般是單鏈,比DNA短,能通過核孔,從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)。③組成RNA的堿基與模板DNA之間也嚴格遵循堿基互補配對原則。活動1:閱讀教材P65第4段,根據(jù)圖4-4,思考下列問題。問題(2):轉(zhuǎn)錄步驟可分為幾步?請用箭頭和文字簡要總結(jié)轉(zhuǎn)錄過程。提示:4步;解旋→堿基互補配對,在RNA聚合酶的作用下開始合成mRNA→新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上→釋放mRNA,DNA雙螺旋恢復(fù)。問題(3):解旋需要哪種酶的作用?它催化了哪種鍵的斷裂?提示:RNA聚合酶;氫鍵。問題(4):轉(zhuǎn)錄的單位是什么?轉(zhuǎn)錄時mRNA延伸的方向是怎樣的?提示:轉(zhuǎn)錄的單位是基因;mRNA由5′-端向3′-端延伸。問題(5):單個的核糖核苷酸通過哪種化學(xué)鍵連接到核苷酸長鏈上?該化學(xué)鍵的形成需要哪種酶的催化?提示:磷酸二酯鍵;RNA聚合酶。問題(6):轉(zhuǎn)錄的結(jié)果是什么?提示:產(chǎn)生mRNA、tRNA、rRNA。活動2:如圖所示為一段DNA分子,如果以β鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄,試回答下列問題。問題(7):寫出對應(yīng)的mRNA的堿基序列。提示:AUGAUAGGGAAAC。問題(8):轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系?與DNA的另一條鏈的堿基序列相比有哪些異同?提示:①轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補配對。②相同點:a.堿基數(shù)目相等;b.都含A、G、C 3種堿基;c.堿基序列基本相同。不同點:堿基U代替T。(1)轉(zhuǎn)錄有關(guān)問題分析①堿基互補配對關(guān)系:G—C、T—A、A—U。②mRNA與DNA模板鏈的堿基互補,但與非模板鏈堿基序列基本相同,只是堿基U代替T。③轉(zhuǎn)錄特點:邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,單鏈轉(zhuǎn)錄。(2)轉(zhuǎn)錄和DNA復(fù)制的比較項目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間細胞分裂前的間期個體生長發(fā)育的整個過程場所主要在細胞核主要在細胞核模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸能量都需要酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物2個完全相同的雙鏈DNA與模板DNA互補的單鏈RNA產(chǎn)物去向傳遞到2個子細胞或子代通過核孔進入細胞質(zhì)特點邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)原狀堿基配對A—T,T—A,C—G,G—CA—U,T—A,C—G,G—C 轉(zhuǎn)錄中的誤區(qū)警示(1)轉(zhuǎn)錄的單位不是整個DNA,而是其中的基因,即以基因為單位進行轉(zhuǎn)錄,不同種類的細胞,mRNA的種類和數(shù)量不同,但tRNA和rRNA的種類沒有差異。(2)細胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過核孔進入細胞質(zhì),消耗能量。(3)完成正常使命的RNA易迅速降解,保證生命活動的有序進行。(4)細胞質(zhì)基因(線粒體和葉綠體中的基因)控制蛋白質(zhì)合成過程時也進行轉(zhuǎn)錄。1.如圖表示真核細胞某基因的轉(zhuǎn)錄過程。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　C　)A.轉(zhuǎn)錄結(jié)束后①和②重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)B.③不一定是mRNAC.④是游離的脫氧核苷酸D.該過程中存在T與A的堿基配對方式解析:轉(zhuǎn)錄結(jié)束后①和②重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有mRNA、tRNA、rRNA;④是形成RNA的原料,是游離的核糖核苷酸;該過程中DNA中的T可以與RNA中的A配對。2.下列有關(guān)真核細胞核DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程的敘述,錯誤的是(　C　)A.兩種過程都在細胞核中發(fā)生B.兩種過程都有酶參與反應(yīng)C.兩種過程都以脫氧核苷酸為原料D.兩種過程都以DNA為模板解析:復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都主要在細胞核內(nèi)進行;都需要酶的參與;DNA復(fù)制的原料是四種脫氧核苷酸,轉(zhuǎn)錄的原料是四種核糖核苷酸;兩種過程的模板都是DNA,DNA復(fù)制是以DNA的兩條鏈為模板的,而轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板的。新知探究二　遺傳信息的翻譯活動1:閱讀教材P66～67,結(jié)合圖4-5和表4-1思考下列問題。問題(1):什么是密碼子?密碼子種類有多少?提示:mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基,叫作1個密碼子。64種。問題(2):密碼子與氨基酸之間具有怎樣的對應(yīng)關(guān)系?提示:1種密碼子只對應(yīng)1種特定的氨基酸(終止密碼子除外);大多數(shù)的氨基酸有多種密碼子(稱為密碼子的簡并),個別氨基酸只有1種密碼子如色氨酸。UGA在正常情況下是終止密碼子,但在特殊情況下可以編碼硒代半胱氨酸。問題(3):你認為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義?提示:密碼子的簡并可以增強密碼子的容錯性,當密碼子中有一個堿基改變時,由于密碼子的簡并,可能并不改變其對應(yīng)的氨基酸;當某種氨基酸使用頻率高時,幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸,可以保證翻譯的速度。問題(4):幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。根據(jù)這一事實,你能想到什么?提示:所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的等。活動2:如圖是翻譯過程的示意圖,請據(jù)圖分析回答問題。問題(5):最終合成的多肽鏈②、③、④、⑤的氨基酸序列相同嗎?為什么?提示:相同;因為它們的模板是同一條mRNA。問題(6):核糖體沿著RNA移動讀取遺傳密碼,從何位置開始翻譯,到何位置結(jié)束?核糖體沿著RNA移動方向是怎樣的?提示:從起始密碼子開始翻譯,到終止密碼子結(jié)束;核糖體沿著RNA從5′-端向3′-端移動。問題(7):翻譯過程中,1個mRNA分子上通?？梢韵嗬^結(jié)合多個核糖體,同時進行多條肽鏈的合成。試分析這有什么意義。提示:少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì),提高了翻譯的速率。問題(8):你能根據(jù)肽鏈的氨基酸順序,如甲硫氨酸—丙氨酸—亮氨酸—甘氨酸,寫出確定的堿基序列嗎?為什么?提示:不能,因為密碼子具有簡并性。(1)轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯主要是細胞核主要是細胞核主要是細胞質(zhì)中的核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸21種氨基酸細胞分裂前的間期生物生長發(fā)育的過程中2個相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)邊解旋邊復(fù)制,半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄1個mRNA分子可結(jié)合多個核糖體,提高合成蛋白質(zhì)的速度可用放射性同位素標記T可用放射性同位素標記U可用放射性同位素標記氨基酸(2)遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較遺傳信息密碼子反密碼子DNA分子中脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基tRNA上與密碼子互補的3個堿基控制生物的性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識別密碼子,轉(zhuǎn)運氨基酸多樣性64種61種原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的辨別(1)真核細胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細胞核中,翻譯發(fā)生在細胞質(zhì)中,在空間和時間上被分隔開進行,即先轉(zhuǎn)錄后翻譯。(2)原核細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔,可以同時進行,即邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。其過程如圖所示:圖中①是DNA模板鏈,②③④⑤表示正在合成的4條mRNA,每條mRNA上有多個核糖體同時進行翻譯過程,翻譯的方向是從下到上。3.如圖為tRNA的結(jié)構(gòu)示意圖,以下敘述錯誤的是(　C　)A.圖中b處兩條鏈中間的化學(xué)鍵表示氫鍵B.tRNA攜帶氨基酸的部位在a處C.tRNA是由三個核糖核苷酸連接成的單鏈分子D.c處的反密碼子可與mRNA上的密碼子堿基互補配對解析:題圖中RNA在部分區(qū)段通過堿基互補配對形成雙鏈,b處兩條鏈中間的化學(xué)鍵表示氫鍵;tRNA是由幾十個到上百個核糖核苷酸連接成的單鏈分子。4.如圖表示真核細胞中某基因表達過程的一部分,下列分析正確的是(　A　)A.圖示mRNA中起始密碼子位于RNA鏈上的左側(cè)B.mRNA上決定甘氨酸的密碼子都是GGUC.圖中堿基的配對方式有A—U、C—G、A—TD.圖示過程的正常進行需要ATP和RNA聚合酶解析:根據(jù)肽鏈的長度判斷,核糖體移動的方向是從左向右,則可知起始密碼子位于RNA鏈的左側(cè);一種氨基酸可由一種或一種以上密碼子決定;題圖表示翻譯過程,堿基的配對方式有A—U、C—G,不會有A—T;RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄過程中起作用。新知探究三　中心法則資料:在蛋白質(zhì)的合成過程完全弄清楚之前,科學(xué)家克里克首先預(yù)見了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律,并于1957年提出了中心法則,隨著研究的不斷深入,科學(xué)家對中心法則作出了補充,總結(jié)如下:思考并回答下列問題。問題(1):細胞生物及DNA病毒的遺傳信息流動情況是怎樣的?提示:問題(2):在以RNA為遺傳物質(zhì)的生物中遺傳信息是如何傳遞的?請寫出遺傳信息傳遞過程的圖解。提示:①含有RNA復(fù)制酶的生物②含有逆轉(zhuǎn)錄酶的生物(如HIV)問題(3):病毒的遺傳信息傳遞過程能發(fā)生在病毒自身體內(nèi)嗎?提示:不能。只能發(fā)生在宿主細胞內(nèi)。問題(4):線粒體和葉綠體中的DNA是否遵循中心法則?為什么?提示:遵循;在線粒體和葉綠體中也有DNA的復(fù)制及基因的表達過程。問題(5):圖中的過程都是遺傳信息流動的過程,遺傳信息都能準確地傳遞嗎?為什么?提示:能;因為遺傳信息傳遞過程中都嚴格遵守堿基互補配對原則。活動:下列四個試管中分別模擬的是中心法則中的某個過程。問題(6):四個試管分別模擬中心法則中的哪個過程?提示:a模擬DNA的復(fù)制;b模擬轉(zhuǎn)錄;c模擬RNA的復(fù)制;d模擬逆轉(zhuǎn)錄。問題(7):四個試管模擬的過程分別需要什么酶?提示:a需要解旋酶和DNA聚合酶;b需要RNA聚合酶;c需要RNA復(fù)制酶;d需要逆轉(zhuǎn)錄酶。中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能(1)傳遞遺傳信息:通過DNA復(fù)制完成,發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。(2)表達遺傳信息:通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成,發(fā)生在個體發(fā)育過程中。中心法則的四點提示(1)并不是所有的生物均能發(fā)生中心法則的所有過程。如:哺乳動物成熟的紅細胞中無遺傳信息的傳遞。(2)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯是所有具有細胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。(3)DNA復(fù)制主要發(fā)生在細胞分裂過程中,而轉(zhuǎn)錄和翻譯則可以發(fā)生在任何時候。(4)在病毒體內(nèi)不會發(fā)生RNA的復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄過程,該過程在被病毒寄生的宿主細胞內(nèi)進行。5.如圖為中心法則中遺傳信息流向圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　C　)A.圖中遺傳信息在同種物質(zhì)間傳遞的過程有①②④B.神經(jīng)元細胞核中可發(fā)生①②過程,HIV可發(fā)生⑤過程C.圖中能發(fā)生A與U配對的過程有②③④⑤,能發(fā)生A與T配對的過程有①②④D.③過程中核糖體與mRNA的結(jié)合部位會形成 1個 tRNA的結(jié)合位點解析:①②③④⑤過程分別表示DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄、RNA的復(fù)制。題圖中遺傳信息在同種物質(zhì)間傳遞的過程有①和⑤;神經(jīng)元細胞是高度分化的細胞,細胞核中可發(fā)生②過程,但不能發(fā)生①過程,HIV為逆轉(zhuǎn)錄病毒,可發(fā)生④過程;圖中②③④⑤過程均有RNA參與,均可發(fā)生A與U配對,①②④過程均有DNA參與,均可發(fā)生A與T配對;③過程中核糖體與mRNA的結(jié)合部位會形成2個tRNA的結(jié)合位點。6.某種RNA病毒在增殖過程中,其遺傳物質(zhì)需要經(jīng)過某種轉(zhuǎn)變,然后整合到真核宿主的基因組中。物質(zhì)Y與脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)相似,可抑制該病毒的增殖,但不抑制宿主細胞的增殖,那么物質(zhì)Y抑制該病毒增殖的機制是(　C　)A.抑制該病毒RNA的轉(zhuǎn)錄過程B.抑制該病毒蛋白質(zhì)的翻譯過程C.抑制該RNA病毒的逆轉(zhuǎn)錄過程D.抑制該病毒RNA的自我復(fù)制過程解析:RNA病毒可經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄過程形成DNA,該過程需要的原料是4種脫氧核苷酸,物質(zhì)Y與脫氧核苷酸結(jié)構(gòu)相似,會抑制逆轉(zhuǎn)錄過程,從而抑制該病毒增殖。 [生活情境] 隨著抗生素的廣泛使用甚至濫用,目前細菌對抗生素的耐藥性問題已十分嚴重,抗生素耐藥性正在對全球健康構(gòu)成威脅。因此,發(fā)展新型抗生素勢在必行,基于不同機制的新型抗生素正處于研發(fā)的不同階段。紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物能抑制細菌的生長,抗菌機制如表:抗菌藥物抗菌機制青霉素抑制細菌細胞壁的合成環(huán)丙沙星抑制細菌DNA的復(fù)制紅霉素能與核糖體結(jié)合,抑制肽鏈的延伸利福平抑制細菌RNA聚合酶的活性探究:(1)結(jié)合遺傳信息傳遞途徑和表格,分析環(huán)丙沙星、紅霉素、利福平分別阻止了遺傳信息傳遞的哪些過程。提示:紅霉素能與核糖體結(jié)合,通過抑制翻譯過程來干擾細菌蛋白質(zhì)的合成,抑制細菌的生長。環(huán)丙沙星抑制細菌DNA的復(fù)制過程,從而抑制細菌的增殖過程。利福平通過抑制RNA聚合酶的活性,抑制細菌的轉(zhuǎn)錄過程。(2)根據(jù)生活常識和題干分析,應(yīng)如何正確使用抗生素?提示:抗生素只可用于治療因細菌感染而引起的疾病,不能用于真菌和病毒感染而引起的疾病,因此不能濫用抗生素。課堂小結(jié)完善概念圖關(guān)鍵語句1.基因的表達是指基因通過mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段。2.轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板,按照堿基互補配對原則,在細胞核內(nèi)合成mRNA的過程。3.翻譯是以mRNA為模板,按照密碼子和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系,在核糖體上合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。4.中心法則揭示了遺傳信息在核酸和蛋白質(zhì)之間的傳遞規(guī)律,體現(xiàn)了生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。隨堂反饋1.下列關(guān)于RNA的描述中正確的是(　D　)A.發(fā)菜細胞中,rRNA的合成以及核糖體的形成與核仁密切相關(guān)B.轉(zhuǎn)錄時,RNA聚合酶能識別RNA分子的特定位點并與之結(jié)合C.由于密碼子具有簡并性,因此一種tRNA可與多種氨基酸結(jié)合D.有的RNA分子能降低某些生化反應(yīng)的活化能而加速反應(yīng)進行解析:發(fā)菜屬于原核生物,細胞中無核仁結(jié)構(gòu);轉(zhuǎn)錄時,RNA聚合酶能識別DNA分子的特定位點并與之結(jié)合;tRNA具有專一性,一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸;有的RNA分子是酶,能降低某些生化反應(yīng)的活化能而加速反應(yīng)進行。2.下列關(guān)于真核細胞中轉(zhuǎn)錄的敘述,正確的是(　A　)A.tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉(zhuǎn)錄而來B.轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶的結(jié)合位點在RNA上C.細胞中的RNA合成過程不會在細胞核外發(fā)生D.一個基因轉(zhuǎn)錄時兩條DNA鏈可同時作為模板解析:轉(zhuǎn)錄形成的RNA分為三種,即mRNA、rRNA和tRNA;轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶的結(jié)合位點在DNA上;細胞中的RNA合成過程也可以發(fā)生在線粒體或葉綠體內(nèi);一個基因轉(zhuǎn)錄時模板鏈是特定的,只能以DNA的一條鏈為模板。3.某種抗生素可以阻止tRNA與mRNA結(jié)合,從而抑制細菌生長。據(jù)此判斷,這種抗生素可直接影響細菌的(　D　)A.多糖合成 B.RNA合成C.DNA復(fù)制 D.蛋白質(zhì)合成解析:多糖合成不需要經(jīng)過tRNA與mRNA結(jié)合;RNA的合成是轉(zhuǎn)錄過程,轉(zhuǎn)錄及DNA的復(fù)制過程不需要tRNA;蛋白質(zhì)合成過程需要tRNA與mRNA的結(jié)合,即抗生素可能直接影響細菌的蛋白質(zhì)合成。4.在體外用14C標記半胱氨酸—tRNA復(fù)合物中的半胱氨酸(Cys),得到Cys—tRNACys,再用無機催化劑鎳將其中的半胱氨酸還原成丙氨酸(Ala),得到Ala—tRNACys(見圖,tRNA不變)。如果該Ala—tRNACys參與翻譯過程,那么下列說法正確的是(　C　)A.在一個mRNA分子上只可以結(jié)合一個核糖體來合成多條被14C標記的多肽鏈B.反密碼子與密碼子的配對由tRNA上結(jié)合的氨基酸決定C.新合成的肽鏈中,原來Cys的位置會被替換為 14C 標記的AlaD.新合成的肽鏈中,原來Ala的位置會被替換為 14C 標記的Cys解析:翻譯過程中,在一個mRNA分子上可以先后結(jié)合多個核糖體同時合成多條肽鏈,依據(jù)題干中的信息可知,*Ala—tRNACys參與翻譯過程,因此可以同時合成多條被14C標記的肽鏈;tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子配對是由兩者的堿基序列決定的;由于半胱氨酸在鎳的催化作用下還原成丙氨酸,但tRNA未變,所以該*Ala—tRNACys參與翻譯時,新合成的肽鏈中原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala,但原來Ala的位置不會被替換為14C標記的Cys。5.(2020·全國Ⅱ卷)大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)?；卮鹣铝袉栴}。(1)在大豆細胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時,除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是　　　　　　　　　　　　。 (2)大豆細胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細胞核和細胞質(zhì)這兩個部位來說,作為mRNA合成部位的是　　　　　,作為mRNA執(zhí)行功能部位的是　　　　　　;作為RNA聚合酶合成部位的是　　　　　　,作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是　　　　　　。 (3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是　　　　　　　　　　　　　　　　。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則此時編碼小肽的RNA序列為　　　　　　　　　　　　。氨基酸密碼子色氨酸UGG谷氨酸GAA　GAG酪氨酸UAC　UAU組氨酸CAU　CAC解析:(1)在大豆細胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時,還需要rRNA參與構(gòu)成核糖體、tRNA參與氨基酸的轉(zhuǎn)運。(2)大豆細胞中,僅考慮細胞核和細胞質(zhì)這兩個部位,mRNA的合成部位是細胞核,mRNA合成以后通過核孔進入細胞質(zhì),與核糖體結(jié)合起來進行翻譯過程;RNA聚合酶在細胞質(zhì)中的核糖體上合成,經(jīng)加工后,通過核孔進入細胞核,與DNA結(jié)合起來進行轉(zhuǎn)錄過程。(3)根據(jù)該小肽對應(yīng)的編碼序列,結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知,該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知,谷氨酸、酪氨酸和組氨酸的密碼子均有兩個,且均為最后一個堿基不同,因此應(yīng)該是這三種氨基酸分別對應(yīng)的密碼子的最后一個堿基發(fā)生了替換,此時編碼小肽的RNA序列為UAUGAGCACUGG。答案:(1)rRNA、tRNA　(2)細胞核　細胞質(zhì)　細胞質(zhì)　細胞核　(3)酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG選題測控導(dǎo)航表知識點題號1.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1,5,132.密碼子及遺傳信息的翻譯2,6,9,113.中心法則7,84.綜合考查3,4,10,12,14,151.轉(zhuǎn)錄是發(fā)生在細胞核內(nèi)的一項重要生理活動。下列與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的說法中錯誤的是(　A　)A.轉(zhuǎn)錄的場所是核糖體,運載工具是tRNAB.轉(zhuǎn)錄時的原料是4種核糖核苷酸,模板是DNA分子中的一條鏈C.轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物主要有3類RNA,但以密碼子形式攜帶遺傳信息的是mRNAD.轉(zhuǎn)錄時需要ATP供能,需要RNA聚合酶等解析:轉(zhuǎn)錄的主要場所是細胞核;轉(zhuǎn)錄時的原料是4種核糖核苷酸,模板是DNA分子中的一條鏈;轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物主要有3類RNA,即mRNA、tRNA和rRNA,但以密碼子形式攜帶遺傳信息的是mRNA;轉(zhuǎn)錄過程中需要RNA聚合酶和ATP供能。2.密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指(　D　)A.基因上3個相鄰的堿基B.DNA上3個相鄰的堿基C.tRNA上3個相鄰的堿基D.mRNA上3個相鄰的堿基解析:mRNA上3個相鄰的堿基決定一個氨基酸,表示密碼子。3.甲(—A—T—G—G—)是一段單鏈核DNA片段,乙是該片段的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,丙(A—P～P～P)是轉(zhuǎn)錄過程中所需的一種物質(zhì)。下列相關(guān)敘述中正確的是(　D　)A.甲、乙、丙的組成成分中均有核糖B.甲在DNA酶的作用下水解,產(chǎn)物中有丙C.甲、乙共有1種五碳糖,5種堿基,6種核苷酸D.甲及其互補鏈復(fù)制后的子代DNA可分別位于兩條姐妹染色單體上解析:乙、丙的組成成分中均有核糖,甲中含有脫氧核糖;甲在DNA酶的作用下水解,產(chǎn)物為脫氧核苷酸,沒有丙;甲、乙共有2種五碳糖,5種堿基(A、T、C、G、U),6種核苷酸(3種脫氧核苷酸、3種核糖核苷酸);甲及其互補鏈復(fù)制后的子代DNA可分別位于兩條姐妹染色單體上。4.某生物基因表達過程如圖所示,下列敘述與該圖相符的是(　A　)A.在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開B.DNA—RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與T配對C.mRNA翻譯只能得到一條肽鏈D.該過程發(fā)生在真核細胞中解析:轉(zhuǎn)錄時,DNA雙鏈是在RNA聚合酶作用下解旋的;轉(zhuǎn)錄時的堿基互補配對方式是A—U、T—A、G—C、C—G,所以DNA—RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與U配對;圖中mRNA上連接有2個核糖體且已合成出2條多肽鏈;轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行,故圖示過程發(fā)生在原核細胞中。5.研究發(fā)現(xiàn),當某些基因轉(zhuǎn)錄形成mRNA時,mRNA常與模板鏈形成穩(wěn)定的雜交體,雜交體會與DNA的非模板鏈構(gòu)成R環(huán)結(jié)構(gòu)。下列相關(guān)敘述正確的是(　C　)A.雜交體中的A—T堿基對越多,穩(wěn)定性越高B.R環(huán)結(jié)構(gòu)中最多存在5種核苷酸C.R環(huán)結(jié)構(gòu)會影響DNA的復(fù)制D.R環(huán)結(jié)構(gòu)中DNA的非模板鏈可以進行轉(zhuǎn)錄因而不會影響該基因的表達解析:A—T之間有2個氫鍵,C—G之間有3個氫鍵,因此雜交體中的C—G堿基對越多,穩(wěn)定性越高;R環(huán)結(jié)構(gòu)中最多存在8種核苷酸(4種脫氧核苷酸+4種核糖核苷酸);R環(huán)結(jié)構(gòu)會影響DNA的復(fù)制;R環(huán)結(jié)構(gòu)中DNA的非模板鏈不可以進行轉(zhuǎn)錄。6.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有12個肽鍵的多肽,則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)(不考慮終止密碼)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù),依次為(　B　)A.36　12 B.39　13C.13　39 D.12　36解析:由“可合成一條含有12個肽鍵的多肽”可知,其含有的氨基酸數(shù)目為13,在翻譯過程中存在氨基酸數(shù)∶mRNA中堿基數(shù)=1∶3的關(guān)系(不考慮終止密碼),故mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)為13×3=39(個),tRNA作為運輸氨基酸的工具,一個 tRNA 只能運輸一個氨基酸,故需要13個tRNA。7.已停止分裂的細胞,其遺傳信息的傳遞情況可能是(　C　)A.DNA→DNA→RNA→蛋白質(zhì)B.RNA→RNA→蛋白質(zhì)C.DNA→RNA→蛋白質(zhì)D.蛋白質(zhì)→RNA解析:DNA→DNA是DNA的復(fù)制,發(fā)生在能夠進行分裂的細胞內(nèi);RNA→RNA是RNA的復(fù)制,只發(fā)生在被RNA病毒侵染的宿主細胞內(nèi);DNA→RNA→蛋白質(zhì)是基因表達的過程,幾乎發(fā)生在整個生命歷程中;蛋白質(zhì)→RNA目前還未發(fā)現(xiàn)。8.如圖為皮膚生發(fā)層細胞中DNA聚合酶合成及發(fā)揮作用的示意圖。下列敘述錯誤的是(　B　)A.①過程具有邊解旋邊復(fù)制的特點B.②過程發(fā)生的主要場所是核糖體C.③過程需要tRNA的協(xié)助D.DNA聚合酶進入細胞核需經(jīng)過核孔解析:①過程是DNA復(fù)制,DNA復(fù)制的特點是邊解旋邊復(fù)制和半保留復(fù)制;②過程是轉(zhuǎn)錄,真核細胞轉(zhuǎn)錄的主要場所是細胞核;③過程是翻譯,需要tRNA運輸氨基酸;DNA聚合酶合成的場所是核糖體,發(fā)揮作用的場所是細胞核,它從細胞質(zhì)通過核孔進入細胞核。9.如圖為蛋白質(zhì)的合成過程示意圖,請據(jù)圖回答下列有關(guān)問題。(1)圖中發(fā)生在細胞核中的過程是　。(2)圖中基因表達的最后一階段是在[　]　　　　上完成的,這一過程中還需要mRNA、[④]氨基酸、　　　　、　　　　和　　　　。 (3)圖中③為mRNA上三個相鄰堿基,稱為　　　　,在蛋白質(zhì)合成過程中將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質(zhì)是　　　　。解析:(1)圖中發(fā)生在細胞核中的過程是轉(zhuǎn)錄。(2)基因表達的最后階段是在核糖體上完成的,這一過程稱為翻譯,翻譯需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)③為mRNA上相鄰的三個堿基,稱為密碼子。由于tRNA一端存在反密碼子,另一端攜帶相應(yīng)的氨基酸,所以tRNA是將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質(zhì)。答案:(1)轉(zhuǎn)錄　(2)⑤　核糖體　酶　tRNA　ATP　(3)密碼子　tRNA10.乙肝病毒為雙鏈DNA病毒,其侵染人體肝細胞后的增殖過程如圖所示。請回答下列問題。(1)過程①需要的原料是　　　　　　　　,催化過程①和過程③主要的酶分別是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)與過程②相比,過程③中特有的堿基配對方式是　　　　。若RNA片段中有300個堿基,其中A和C共有120個,則由過程③形成的DNA片段中G和T的數(shù)目之和為　　　　。 (3)治療乙肝時,通過藥物抑制過程③比抑制過程②的副作用小,這是因為　。解析:(1)過程①表示轉(zhuǎn)錄,需要的原料是核糖核苷酸,催化①轉(zhuǎn)錄過程需要RNA聚合酶,催化③逆轉(zhuǎn)錄過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶。(2)過程②堿基互補配對方式是A—U、U—A、C—G、G—C,過程③堿基互補配對方式是A—T、U—A、C—G、G—C,所以特有的堿基配對方式是A—T;若RNA片段中有300個堿基,由過程③形成的DNA片段中堿基有600個,由于A=T,G=C,所以G和T的數(shù)目之和為600×50%=300(個)。(3)治療乙肝時,通過藥物抑制③逆轉(zhuǎn)錄比抑制②翻譯的副作用小,因為③逆轉(zhuǎn)錄是乙肝病毒增殖過程中的特有過程,而②在人體蛋白質(zhì)合成過程中也存在。答案:(1)核糖核苷酸　RNA聚合酶、逆轉(zhuǎn)錄酶(2)A—T　300(3)過程③是乙肝病毒增殖過程中的特有過程,而過程②在人體蛋白質(zhì)合成過程中也存在11.真核生物的核基因必須在mRNA形成之后才能翻譯蛋白質(zhì),但原核生物的mRNA通常在轉(zhuǎn)錄完成之前便可啟動蛋白質(zhì)的翻譯,針對這一差異的合理解釋是(　D　)A.原核生物的遺傳物質(zhì)是RNAB.原核生物的tRNA呈三葉草結(jié)構(gòu)C.真核生物的核糖體可以進入細胞核D.真核生物的mRNA必須通過核孔進入細胞質(zhì)后才能翻譯解析:真核生物的細胞結(jié)構(gòu)中有細胞核,只有全部轉(zhuǎn)錄之后,mRNA才從核孔進入細胞質(zhì)進行翻譯,而原核細胞沒有核膜,是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。12.核糖體RNA即rRNA,是三類RNA(tRNA、mRNA、rRNA)中相對分子質(zhì)量最大的一類,rRNA單獨存在時不執(zhí)行其功能,它可與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體,作為蛋白質(zhì)生物合成的“裝配機”。核糖體中催化肽鍵合成的是rRNA,蛋白質(zhì)只是維持rRNA構(gòu)象,起輔助作用。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　D　)A.rRNA的合成需要以DNA的一條鏈為模板B.合成肽鏈時,rRNA可降低氨基酸間脫水縮合所需要的活化能C.在真核細胞中rRNA的合成與核仁有關(guān)D.翻譯時,rRNA上的堿基與tRNA上的堿基互補配對解析:rRNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的;rRNA能催化肽鍵的合成,可見其具有催化功能,即可降低氨基酸間脫水縮合所需的活化能;真核細胞中,核仁與rRNA的合成及核糖體的形成有關(guān);翻譯時,mRNA的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對。13.如圖為真核生物細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程的示意圖,下列說法正確的是(　B　)A.①鏈的堿基A與②鏈的堿基T互補配對B.②是以4種核糖核苷酸為原料合成的C.如果③表示酶分子,則它的名稱是解旋酶D.轉(zhuǎn)錄完成后,②需通過兩層生物膜才能與核糖體結(jié)合解析:圖中①鏈為模板鏈,②鏈為RNA,①鏈中的堿基A與②鏈中的堿基U互補配對;③表示RNA聚合酶;轉(zhuǎn)錄完成后,②通過核孔進入細胞質(zhì),穿過0層生物膜。14.如圖為原核細胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判斷,下列描述中正確的是(　C　)A.原核細胞轉(zhuǎn)錄和翻譯在時空上完全分開B.轉(zhuǎn)錄方向為從左到右C.轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束,翻譯即已開始D.一個DNA只能轉(zhuǎn)錄一條RNA,但可表達出多條多肽鏈解析:原核細胞由于沒有核膜的阻斷,所以可以邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯,沒有時空的阻隔;根據(jù)mRNA的長度可判斷轉(zhuǎn)錄方向為從右到左;一個DNA能轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生多條RNA,也可表達出多條多肽鏈。15.如圖表示某動物細胞DNA片段遺傳信息的傳遞過程,①～⑤表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)。a、b、c表示生理過程。請據(jù)圖回答下列問題。(可能用到的密碼子:AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—賴氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—絲氨酸、UAC—酪氨酸)(1)反映遺傳信息表達的是　　　　(填字母)過程,b過程所需的酶是　　　　　　　。②加工成熟的場所是　　　　　　。(2)圖中含有核糖的是　　　　(填數(shù)字);由②指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是　　　　　　　　　　　　　　　　。(3)該DNA片段應(yīng)有　　　　個游離的磷酸基,氫鍵有　　　　個,第三次復(fù)制需游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數(shù)目為　　　　個。解析:(1)遺傳信息表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程,即圖中b、c。轉(zhuǎn)錄b需要RNA聚合酶,mRNA 加工成熟的場所是細胞核。(2)核糖存在于RNA中,②是mRNA,③是核糖體,由rRNA和蛋白質(zhì)組成,⑤是tRNA。由②中密碼子的排列順序查密碼子表可知,氨基酸的排列順序是“甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸”。(3)DNA有兩條鏈,所以有2個游離的磷酸基,DNA片段轉(zhuǎn)錄的RNA中堿基有1個A和6個U,2個G,3個C,在DNA分子中A與T之間有2個氫鍵,C與G之間有3個氫鍵,共有29個氫鍵;第三次復(fù)制增加4個DNA分子,每個DNA中有胸腺嘧啶脫氧核苷酸7個,共28個。答案:(1)b、c　RNA聚合酶　細胞核(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸(3)2　29　28

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