?第1節(jié)　基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
第1課時(shí)　基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
[基礎(chǔ)檢查]　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列關(guān)于真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的敘述,錯(cuò)誤的是(　　)
A.細(xì)胞中的RNA合成過程不會(huì)在細(xì)胞核外發(fā)生
B.同一細(xì)胞中兩種RNA合成有可能同時(shí)發(fā)生
C.tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉(zhuǎn)錄而來
D.轉(zhuǎn)錄出的RNA鏈與模板鏈的相應(yīng)區(qū)域堿基互補(bǔ)
解析:細(xì)胞中的RNA合成過程主要在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)生,在細(xì)胞質(zhì)的線粒體和葉綠體中也能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄合成RNA,A項(xiàng)錯(cuò)誤;不同的RNA由不同的基因轉(zhuǎn)錄而來,所以同一細(xì)胞中兩種RNA的合成有可能同時(shí)發(fā)生,B項(xiàng)正確;轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板,以核糖核苷酸為原料,合成RNA的過程,包括tRNA、rRNA和mRNA,C項(xiàng)正確;轉(zhuǎn)錄遵循堿基互補(bǔ)配對原則,所以轉(zhuǎn)錄出的RNA鏈與模板鏈的相應(yīng)區(qū)域堿基互補(bǔ),D項(xiàng)正確。
答案:A
2.下圖為真核細(xì)胞中多聚核糖體合成蛋白質(zhì)的示意圖,下列敘述錯(cuò)誤的是 (　　)

A.①只有與⑥結(jié)合后才能發(fā)揮它的作用
B.①在真核細(xì)胞中合成的場所只有細(xì)胞核
C.①上的一個(gè)密碼子最多決定一種氨基酸
D.初始合成產(chǎn)物②③④⑤的氨基酸序列相同
解析:①為mRNA,⑥為核糖體,mRNA只有與核糖體結(jié)合后才能進(jìn)行翻譯,A項(xiàng)正確;①所示的mRNA是轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物,在真核細(xì)胞中合成mRNA的場所有細(xì)胞核、線粒體、葉綠體,B項(xiàng)錯(cuò)誤;密碼子位于①所示的mRNA上,一個(gè)密碼子最多決定一種氨基酸,C項(xiàng)正確;②③④⑤都是正在合成的肽鏈,合成這些肽鏈的模板相同,都是①所示的mRNA,所以初始合成產(chǎn)物②③④⑤的氨基酸序列相同,D項(xiàng)正確。
答案:B
3.某轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的反密碼子為CAU,它所轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸是(　　)
A.纈氨酸(GUA) B.組氨酸(CAU)
C.酪氨酸(UAC) D.甲硫氨酸(AUG)
答案:A
4.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)。下列敘述正確的是(　　)
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(bǔ)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,A項(xiàng)錯(cuò)誤;甲在DNA酶的作用下水解,產(chǎn)物為脫氧核苷酸,沒有丙,B項(xiàng)錯(cuò)誤;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),C項(xiàng)錯(cuò)誤;甲及其互補(bǔ)鏈復(fù)制后的子代DNA可分別位于兩條姐妹染色單體上,D項(xiàng)正確。
答案:D
5.四環(huán)素、鏈霉素、氯霉素、紅霉素等抗生素能抑制細(xì)菌的生長,它們有的能干擾細(xì)菌核糖體的形成,有的能阻止tRNA與mRNA結(jié)合,這些抗生素阻斷了(　　)
A.翻譯過程 B.DNA復(fù)制過程
C.轉(zhuǎn)錄過程 D.染色體活動(dòng)
解析:由題意知,抗生素干擾核糖體形成,由于核糖體是翻譯的場所,因此抗生素會(huì)干擾翻譯過程;翻譯過程中tRNA的一端攜帶氨基酸,另一端有反密碼子,可以與 mRNA上的密碼子進(jìn)行互補(bǔ)配對,如果抗生素阻止tRNA與mRNA結(jié)合,則會(huì)影響翻譯過程的進(jìn)行。
答案:A
6.某條多肽鏈含n個(gè)肽鍵,則其合成過程中對應(yīng)的mRNA及基因中堿基數(shù)至少為(　　)
A.3n、6n B.3n、3nC.3(n+1)、6nD.3(n+1)、6(n+1)
解析:在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中,基因中堿基數(shù)∶mRNA上堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)=6∶3∶1。若某條多肽鏈含n個(gè)肽鍵,則有(n+1)個(gè)氨基酸,控制合成該多肽鏈的mRNA及基因中至少含有的堿基數(shù)為3(n+1)、6(n+1)。
答案:D
7.如圖①、②、③分別表示細(xì)胞中3種生物大分子的合成過程。請回答下列問題。

(1)在人體內(nèi),圖①過程發(fā)生的主要場所是　　　　　　,圖②過程是在　　　　　　__________酶的作用下,將核糖核苷酸連接在一起形成α鏈。?
(2)細(xì)胞內(nèi)酶的合成　　　　(填“一定”或“不一定”)需要經(jīng)過圖③過程。若要過程③中合成的肽鏈中亮氨酸(密碼子為UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)轉(zhuǎn)變成色氨酸(密碼子為UGG),可以通過改變DNA模板鏈上的一個(gè)堿基來實(shí)現(xiàn),即　?！　　　　　?
(3)假設(shè)轉(zhuǎn)錄形成α鏈的基因中有一個(gè)堿基對發(fā)生了替換,導(dǎo)致該基因編碼的肽鏈中氨基酸數(shù)目減少,其原因可能是基因中堿基對的替換導(dǎo)致_______
_________________________。?
(4)在整個(gè)生物界中,遺傳信息的傳遞途徑除了①②③外,還包括　　　　　　　　　　　　　　　____________________________兩條途徑。?
解析:(1)圖①表示DNA復(fù)制,在人體細(xì)胞中主要發(fā)生在細(xì)胞核中。圖②表示轉(zhuǎn)錄,需要RNA聚合酶的參與。(2)絕大多數(shù)酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì),少數(shù)酶的本質(zhì)為RNA,圖③表示翻譯過程,故細(xì)胞內(nèi)酶的合成不一定需要經(jīng)過圖③過程。當(dāng)亮氨酸的密碼子為UUG時(shí),對應(yīng)模板鏈堿基序列為AAC,當(dāng)?shù)诙€(gè)堿基A變?yōu)镃時(shí),此序列對應(yīng)的密碼子變?yōu)閁GG,編碼色氨酸。(3)基因中一個(gè)堿基對的替換可能會(huì)導(dǎo)致終止密碼子提前出現(xiàn),翻譯提前終止,這會(huì)使該基因編碼的肽鏈中氨基酸數(shù)目減少。(4)根據(jù)中心法則,在整個(gè)生物界中,遺傳信息的傳遞途徑除了①②③外,還包括RNA的逆轉(zhuǎn)錄和RNA的復(fù)制兩條途徑。
答案:(1)細(xì)胞核　RNA聚合　(2)不一定　A變?yōu)镃　(3)終止密碼子提前出現(xiàn),翻譯提前終止　(4)RNA的逆轉(zhuǎn)錄和RNA的復(fù)制
[拓展應(yīng)用]
8.下圖所示為某生物細(xì)胞內(nèi)正在進(jìn)行的生理過程,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　)

A.大腸桿菌、酵母菌中都可發(fā)生如圖所示的過程
B.圖中方框內(nèi)含有6種核苷酸
C.③沿著④的移動(dòng)方向?yàn)閺腷到a
D.①→④和④→②過程中堿基互補(bǔ)配對情況不完全相同
解析:圖中是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯的過程,只能發(fā)生在原核生物中,不能發(fā)生在酵母菌等真核生物體內(nèi),A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中①表示DNA,④表示mRNA,并且方框中只含有A、C、G 3種堿基,因此DNA鏈中含有3種脫氧核苷酸,RNA鏈中含有3種核糖核苷酸,即一共有6種核苷酸,B項(xiàng)正確;從b到a的方向肽鏈逐漸延長,因此③核糖體沿著④mRNA的移動(dòng)方向?yàn)閺腷到a,C項(xiàng)正確;①→④表示轉(zhuǎn)錄過程,④→②表示翻譯過程,兩個(gè)過程中堿基互補(bǔ)配對情況不完全相同,D項(xiàng)正確。
答案:A
9.RNA病毒可分為+RNA病毒和-RNA病毒,其中+RNA能夠作為翻譯的直接模板,-RNA不能作為翻譯的直接模板。下圖是新型冠狀病毒的物質(zhì)構(gòu)成和遺傳信息的傳遞過程,下列說法正確的是 (　　)

A.①和②過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶和4種核糖核苷酸等物質(zhì)
B.③過程的堿基配對方式有A—T和G—C兩種
C.新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)包括+RNA和-RNA
D.+RNA→-RNA→+RNA過程需要等量的嘌呤和嘧啶
解析:①和②過程需要RNA聚合酶,不需要逆轉(zhuǎn)錄酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤;③表示翻譯過程,A與U配對,G與C配對,B項(xiàng)錯(cuò)誤;新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是+RNA,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖示三個(gè)過程中都遵循堿基互補(bǔ)配對原則,嘌呤總是和嘧啶配對,所以+RNA→-RNA→+RNA過程需要等量的嘌呤和嘧啶,D項(xiàng)正確。
答案:D
10.圖甲為細(xì)胞內(nèi)某些重要化合物的合成過程,圖乙為中心法則。據(jù)圖回答有關(guān)問題。

甲乙
(1)圖甲所示過程為圖乙中的　　　　(填數(shù)字),發(fā)生在　　　　(填“真核”或“原核”)生物中。?
(2)圖乙中2過程的發(fā)生需要的酶是　　　　,此時(shí)DNA—RNA雜交區(qū)域中與A配對的堿基為　　　　。?
(3)人的神經(jīng)細(xì)胞中能發(fā)生圖乙中的　　　　(填數(shù)字)過程。?
(4)人類某基因經(jīng)圖乙2過程產(chǎn)生的RNA全長有4 500個(gè)堿基,而翻譯成的蛋白質(zhì)是由107個(gè)氨基酸組成的,這是因?yàn)開___________________________。?
解析:(1)圖甲所示的過程表示轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行,圖乙中的2是轉(zhuǎn)錄,5是翻譯;因?yàn)樵松餂]有核膜,所以轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同時(shí)進(jìn)行。(2)圖乙中的2是轉(zhuǎn)錄,需要RNA聚合酶,此時(shí)DNA-RNA雜交區(qū)域中與A配對的堿基是U和T。(3)人的神經(jīng)細(xì)胞屬于高度分化的細(xì)胞,只能發(fā)生2轉(zhuǎn)錄和5翻譯。(4)轉(zhuǎn)錄得到的RNA全長有4 500個(gè)堿基,理論上對應(yīng)1 500個(gè)氨基酸,現(xiàn)在只有107個(gè),說明產(chǎn)生的RNA需要通過加工修飾后才能進(jìn)行翻譯。
答案:(1)2、5　原核
(2)RNA聚合酶　U、T
(3)2、5
(4)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA要經(jīng)過加工修飾后才能進(jìn)行翻譯
第2課時(shí)　基因表達(dá)的過程解讀及應(yīng)用

題型一　轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中有關(guān)圖形解讀
【典例1】下圖為蛋白質(zhì)的合成過程示意圖,請據(jù)圖回答有關(guān)問題。

甲乙
(1)圖甲中發(fā)生在細(xì)胞核中的過程是　　　　。?
(2)圖甲中基因表達(dá)的最后一個(gè)階段是在[　]　　　　中完成的,這一過程中還需要mRNA、tRNA、氨基酸、　　　　和　　　　。?
(3)圖甲中③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　　　　。?
(4)圖乙為該細(xì)胞中多聚核糖體合成多肽鏈的過程。對此過程的理解錯(cuò)誤的是(　　)
A.X在MN上的移動(dòng)方向是從左到右,所用原料是氨基酸
B.多聚核糖體能夠加速細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成速率的原因是同時(shí)合成多條多
肽鏈
C.該過程直接合成的T1、T2、T3三條多肽鏈中氨基酸的順序相同
D.合成MN的場所在細(xì)胞核,而X一定附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上
解析:首先要識(shí)別該細(xì)胞為真核細(xì)胞,因?yàn)橛泻四?其次要清楚圖中數(shù)字和字母的含義;圖甲中的①為RNA聚合酶,②為mRNA,③為密碼子,④為氨基酸,⑤為核糖體;圖乙中MN為mRNA,X為核糖體,T1、T2、T3為三條多肽鏈。(1)細(xì)胞核中DNA分子正在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。(2)基因表達(dá)的最后一個(gè)階段是在核糖體中完成的,這一過程稱為翻譯,翻譯需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)由于tRNA一端含有反密碼子,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)。(4)圖乙表明,多聚核糖體是以mRNA為模板,以游離的氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)的,根據(jù)多肽鏈的長短可以判斷,X在MN上是從左向右移動(dòng)的;由題圖可看出,同時(shí)有多條多肽鏈在合成,能夠加速蛋白質(zhì)的合成速率;由于T1、T2、T3的模板相同,都是MN,因此其上氨基酸順序也相同;mRNA的合成場所是細(xì)胞核,而核糖體既可附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,也可游離在細(xì)胞質(zhì)中。
答案:(1)轉(zhuǎn)錄　(2)⑤　核糖體　酶　ATP
(3)密碼子　tRNA　(4)D
【方法規(guī)律】
mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系

(1)數(shù)量關(guān)系:一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體。
(2)目的、意義:少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽鏈。
(3)方向:從左向右(如圖所示),判斷依據(jù)是多肽鏈的長短,肽鏈長的翻譯在前。
(4)結(jié)果:合成的僅是多肽鏈,需要運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步加工。
(5)因?yàn)槟０錷RNA相同,所以圖中4個(gè)核糖體合成了4條相同的肽鏈,而不是4個(gè)核糖體共同合成1條肽鏈,也不是合成4條不同的肽鏈。
遷移應(yīng)用
1.下圖表示人體細(xì)胞內(nèi)兩類物質(zhì)的合成過程,結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列相關(guān)問題。

AB
(1)圖A中生理過程發(fā)生的主要場所是　　　　　　,以　　　　作為單位進(jìn)行,甲、乙代表的物質(zhì)是　　　　。?
(2)圖B中若多肽鏈為前胰島素原(胰島素的前體物質(zhì)),則其合成后的去向是　　　　(場所)。?
(3)RNA除了具有圖B所示生理功能外,還具有的功能是________________ (寫出一項(xiàng)即可)。
(4)四環(huán)素等抗生素能夠抑制細(xì)菌的生長,原因之一是干擾了細(xì)菌核糖體的形成,從而阻礙了圖　　　　(填“A”或“B”)中所示的生理過程。?
解析:(1)圖A表示轉(zhuǎn)錄過程,甲、乙代表的是RNA聚合酶,發(fā)生的主要場所是細(xì)胞核,轉(zhuǎn)錄是以基因作為單位進(jìn)行的。(2)前胰島素原(胰島素的前體物質(zhì))合成后要去內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行加工。(3)RNA除了傳遞遺傳信息外,還可以作為酶起催化作用,或者作為RNA病毒的遺傳物質(zhì)。(4)四環(huán)素等抗生素能夠抑制細(xì)菌的生長,原因之一是干擾了細(xì)菌核糖體的形成,從而阻礙了翻譯過程,即圖B中所示的生理過程。
答案:(1)細(xì)胞核　基因　RNA聚合酶　(2)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)
(3)作為酶催化化學(xué)反應(yīng)(或作為遺傳物質(zhì))　(4)B
題型二　遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較
【典例2】(2021·廣東汕頭)細(xì)胞內(nèi)有些反密碼子含堿基次黃嘌呤(I)。含I的反密碼子存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯(cuò)誤的是 (　　)

A.該圖反映了密碼子的簡并性
B.一種反密碼子可以識(shí)別不同的密碼子
C.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵連接
D.密碼子與反密碼子空間結(jié)構(gòu)的不同造成其功能不同
解析:密碼子有簡并性,一個(gè)密碼子只能編碼一種氨基酸,但一種氨基酸可由一種或多種密碼子編碼,A項(xiàng)正確;由圖示分析可知,I與U、C、A均能配對,因此含I的反密碼子可以識(shí)別多種不同的密碼子,B項(xiàng)正確;密碼子與反密碼子的堿基之間通過互補(bǔ)配對,然后通過氫鍵連接結(jié)合,C項(xiàng)正確;密碼子決定氨基酸序列,反密碼子決定氨基酸的位置,因此密碼子與反密碼子的空間結(jié)構(gòu)是相同的,但其功能不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:D
【方法規(guī)律】
遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較
(1)區(qū)別。
比較項(xiàng)目
遺傳信息
密碼子
反密碼子
存在位置
DNA
mRNA
tRNA
概念
基因中脫氧核苷酸的排列順序
mRNA中決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基
tRNA中與mRNA密碼子互補(bǔ)配對的3個(gè)堿基
作用
控制生物的遺傳性狀
直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列
識(shí)別密碼子,轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸
種類
基因中脫氧核苷酸種類、數(shù)目和排列順序的不同,決定了遺傳信息的多樣性
共64種。其中61種能翻譯出氨基酸,3種終止密碼子不能翻譯出氨基酸。但在特殊情況下,終止密碼子UGA可以編碼氨基酸
一般情況下為61種(tRNA也為61種),特殊情況下為62種
(2)聯(lián)系。
①遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序,通過轉(zhuǎn)錄,使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上。
②mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序,反密碼子則起到翻譯的作用。
(3)對應(yīng)關(guān)系。
①基因中脫氧核苷酸的序列決定mRNA中核糖核苷酸的序列。
②mRNA中的堿基序列與基因模板鏈中的堿基序列互補(bǔ)。
③密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補(bǔ)配對。
遷移應(yīng)用
2.下圖中①和②表示藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的生理過程。相關(guān)敘述正確的是 (　　)

A.①過程的模板是b鏈,場所是細(xì)胞核
B.②過程的直接模板是c鏈,場所是核糖體
C.①②過程可以同時(shí)進(jìn)行,所需能量由線粒體提供
D.決定氨基酸的密碼子有64個(gè),酪氨酸的密碼子是AUG
解析:根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可知,①過程的模板是b鏈,由于藍(lán)細(xì)菌是原核生物,沒有細(xì)胞核,所以該過程發(fā)生在擬核中,A項(xiàng)錯(cuò)誤;②過程是翻譯,發(fā)生在核糖體上,模板是mRNA,即圖中的c鏈,B項(xiàng)正確;藍(lán)細(xì)菌是原核生物,沒有線粒體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于終止密碼子不能決定氨基酸,所以決定氨基酸的密碼子少于64個(gè),圖中酪氨酸的密碼子是UAC,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
題型三　基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計(jì)算規(guī)律
【典例3】已知一個(gè)蛋白質(zhì)分子由2條多肽鏈組成,連接蛋白質(zhì)分子中氨基酸的肽鍵共有198個(gè),翻譯成這個(gè)蛋白質(zhì)分子的mRNA中A和G共有200個(gè),則轉(zhuǎn)錄成mRNA的DNA分子中,最少應(yīng)有C和T (　　)
A.400個(gè)　　B.200個(gè)　　C.600個(gè)　　D.800個(gè)
解析:一個(gè)蛋白質(zhì)分子由2條多肽鏈組成,連接蛋白質(zhì)分子中氨基酸的肽鍵共有198個(gè),可得出該蛋白質(zhì)存在200個(gè)氨基酸,進(jìn)一步可推出mRNA的堿基數(shù)量最少為600個(gè),其中A+G=200(個(gè)),U+C=400(個(gè)),則可推出轉(zhuǎn)錄成mRNA的DNA分子中,一條鏈中C+T=200(個(gè)),另一條鏈中C+T=400(個(gè)),所以可得出轉(zhuǎn)錄成mRNA的DNA分子中,最少應(yīng)有C和T共600個(gè)。
答案:C
【方法規(guī)律】
(1)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系。
在蛋白質(zhì)的合成過程中,是以DNA(基因)的兩條鏈中的一條為模板,合成一條mRNA單鏈,因此,DNA中的堿基數(shù)目是mRNA中的堿基數(shù)目的兩倍;在翻譯時(shí),mRNA上每3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸,彼此間的數(shù)目關(guān)系一般可表示為下圖:

綜上可知,蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目= mRNA上堿基數(shù)目= DNA(或基因)上堿基數(shù)目。
(2)計(jì)算中“最多”和“最少”的分析。
①翻譯時(shí),mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸,因此,mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。
②基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。
③在回答有關(guān)問題時(shí),應(yīng)加上“最多”或“最少”等字。
遷移應(yīng)用
3.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的多肽,則此mRNA分子至少含有的堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個(gè)數(shù)依次為　　 (　　)
A.33、11　　B.36、12　　C.12、36　　D.11、36
解析:據(jù)題意可知,該多肽的氨基酸數(shù)=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)=11+1=12(個(gè)),氨基酸通過tRNA的運(yùn)輸進(jìn)入核糖體,翻譯時(shí)需12個(gè)tRNA。mRNA中3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸,則mRNA中至少含有的堿基數(shù)=氨基酸數(shù)×3=12×3=36(個(gè))。
答案:B
4.一個(gè)mRNA分子中有m個(gè)堿基(不含終止密碼子),其中G+C有n個(gè)。由該mRNA翻譯合成的蛋白質(zhì)有兩條肽鏈,則其模板DNA分子的A+T的數(shù)量、合成蛋白質(zhì)時(shí)最多脫去的水分子數(shù)分別是(　　)
A.m、-1 B.m、-2
C.2(m-n)、-1 D.2(m-n)、-2
解析:由mRNA分子中有m個(gè)堿基且G+C=n(個(gè))可知,此mRNA分子中A+U=(m-n)(個(gè)),控制其合成的DNA分子模板鏈中T+A=(m-n)(個(gè)),DNA分子中A+T=2(m-n)(個(gè));由mRNA分子有m個(gè)堿基可知,合成的蛋白質(zhì)最多含有個(gè)氨基酸,此蛋白質(zhì)分子有兩條肽鏈,最多脫去的水分子數(shù)應(yīng)為-2。
答案:D
題型四　中心法則的應(yīng)用
【典例4】許多病毒會(huì)使人體患病,下圖是一種病毒的基本結(jié)構(gòu)和該病毒進(jìn)入細(xì)胞后復(fù)制繁殖的過程。據(jù)圖回答下列問題。

甲乙
(1)圖甲病毒的主要成分是　　　　。?
(2)分析圖乙,病毒在生命活動(dòng)中的一個(gè)顯著特征是　　　　。?
(3)圖乙中①表示的是　　　　過程,通過④過程形成的是　　　　的RNA。?
(4)圖丙表示的是生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞過程,在遺傳學(xué)上稱為　　　　。請?jiān)趫D乙的①~⑦中選擇恰當(dāng)?shù)男蛱柼钊雸D丙中的括號內(nèi)。?

丙
解析:(1)病毒是無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物,由蛋白質(zhì)和核酸組成。(2)病毒自身沒有能量供給和酶系統(tǒng),不能獨(dú)立生活,只有寄生在活細(xì)胞內(nèi)才能生存。(3)由圖乙信息可知,①表示由RNA合成DNA的逆轉(zhuǎn)錄過程,④過程是轉(zhuǎn)錄。逆轉(zhuǎn)錄形成雙鏈DNA進(jìn)入宿主細(xì)胞的細(xì)胞核,整合到宿主細(xì)胞染色體DNA上,通過宿主細(xì)胞內(nèi)DNA轉(zhuǎn)錄形成病毒RNA。(4)圖丙表示遺傳信息的傳遞過程,稱為中心法則,圖中由DNA形成RNA是轉(zhuǎn)錄過程,由RNA形成蛋白質(zhì)是翻譯過程,分別對應(yīng)圖乙中的④和⑥。
答案:(1)蛋白質(zhì)、核酸　(2)寄生性　(3)逆轉(zhuǎn)錄　病毒
(4)中心法則?、堋、?br /> 【方法規(guī)律】
不同生物的遺傳信息傳遞過程

甲乙丙
(1) 若甲、乙、丙分別代表三種生物的遺傳信息傳遞過程,則甲代表遺傳物
質(zhì)為DNA的生物;乙代表RNA病毒,如煙草花葉病毒;丙為逆轉(zhuǎn)錄病毒,
如勞氏肉瘤病毒。
① 甲遺傳信息的傳遞可表示如下:

②乙遺傳信息的傳遞可表示如下:

③丙遺傳信息的傳遞可表示如下:

(2)圖中1、8為轉(zhuǎn)錄過程,2、5、9為翻譯過程,3、10為DNA復(fù)制過程,4、6為RNA復(fù)制過程,7為逆轉(zhuǎn)錄過程。
遷移應(yīng)用
5.某病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈RNA(-RNA),宿主細(xì)胞內(nèi)病毒的增殖過程如下圖所示,-RNA和+RNA的堿基序列是互補(bǔ)的。下列敘述正確的是(　　)

A.-RNA和+RNA均可與核糖體結(jié)合作為翻譯的模板
B.據(jù)圖推測,只有-RNA上有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)
C.過程①所需的嘌呤數(shù)和過程③所需的嘧啶數(shù)相同
D.過程②需要的tRNA來自病毒,原料及場所都由宿主細(xì)胞提供
解析:由圖示可得,只有+RNA可與核糖體結(jié)合作為翻譯的模板,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖中既能以-RNA為模板合成 +RNA,也能以+RNA為模板合成-RNA,說明-RNA和+RNA均有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于-RNA和+RNA的堿基是互補(bǔ)配對的,所以過程①所需嘌呤數(shù)與過程③所需嘧啶數(shù)相同,C項(xiàng)正確;②為翻譯過程,該過程需要的tRNA、原料及場所都由宿主細(xì)胞提供,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C

[基礎(chǔ)檢查]
1.下圖①~③分別表示人體細(xì)胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程。據(jù)圖分析正確的是(　　)

①②③
A.過程①和②發(fā)生的主要場所相同且均需要解旋酶
B.當(dāng)核糖體到達(dá)mRNA的終止密碼子時(shí),多肽合成就結(jié)束
C.過程③核糖體移動(dòng)方向是從右到左
D.DNA復(fù)制時(shí),親代的2條母鏈有可能出現(xiàn)在1個(gè)子代DNA分子中
解析:圖①②③表示的過程依次是DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄發(fā)生的主要場所都是細(xì)胞核,兩個(gè)過程均需要解旋,但只有DNA復(fù)制才需要解旋酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)核糖體到達(dá)mRNA的終止密碼子時(shí),由于沒有對應(yīng)的反密碼子與之配對,所以多肽合成就結(jié)束,B項(xiàng)正確;過程③核糖體移動(dòng)方向是從左到右,C項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA復(fù)制為半保留復(fù)制,子代DNA保留親代的一條鏈,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:B
2.下圖表示生物基因的表達(dá)過程,下列敘述與該圖相符的是(　　)

甲乙
A.圖甲翻譯的結(jié)果是得到了多條氨基酸序列相同的多肽鏈
B.DNA-RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與T配對
C.圖甲可發(fā)生在綠藻細(xì)胞中,圖乙可發(fā)生在藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞中
D.圖乙中①②③的合成均與核仁有關(guān)
解析:圖甲翻譯的結(jié)果得到了多條多肽鏈,因?yàn)榉g的模板是同一條mRNA,故翻譯的結(jié)果是得到了多條氨基酸序列相同的多肽鏈,A項(xiàng)正確。DNA-RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與U配對,B項(xiàng)錯(cuò)誤。圖甲發(fā)生在原核細(xì)胞中,而綠藻是真核生物;圖乙發(fā)生在真核細(xì)胞中,而藍(lán)細(xì)菌是原核生物,C項(xiàng)錯(cuò)誤。圖乙中②核糖體的合成與核仁有關(guān),①③的合成與核仁無關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:A
3.大多數(shù)生物翻譯的起始密碼子為AUG或GUG。在下圖所示的某mRNA部分堿基序列中,若下劃線“0”表示的是一個(gè)決定谷氨酸的密碼子,則該mRNA的起始密碼子可能是(　　)

A.1　　B.2
C.3 D.4
解析:若起始密碼子為2或4,則根據(jù)三個(gè)相鄰堿基決定一個(gè)氨基酸,且密碼子連續(xù)、非重疊的閱讀特點(diǎn),“0”不能表示一個(gè)氨基酸的密碼子;若起始密碼子為3,則“0”表示決定谷氨酸的密碼子。
答案:C
4.根據(jù)表中的已知條件,判斷蘇氨酸的密碼子是(　　)
DNA雙鏈


T
T
G

mRNA



tRNA反密碼子


A
氨基酸
蘇氨酸

A.TGU B.UGA
C.ACU D.UCU
解析:tRNA上的反密碼子與相應(yīng)的密碼子堿基互補(bǔ)配對,根據(jù)tRNA反密碼子的最后一個(gè)堿基可知蘇氨酸的密碼子的最后一個(gè)堿基是U,且DNA的下面一條鏈為模板鏈;mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄形成的,根據(jù)DNA模板鏈的堿基序列可知蘇氨酸的密碼子的前兩個(gè)堿基是AC,綜合以上分析可知蘇氨酸的密碼子是ACU。
答案:C
5.某蛋白質(zhì)由2條多肽鏈組成,共含42個(gè)氨基酸,若氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為110,則形成該蛋白質(zhì)時(shí)脫掉的水分子數(shù)、該蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量及編碼該蛋白質(zhì)的mRNA的堿基數(shù)至少是(　　)
A.41、3 882、512 B.41、3 882、126
C.40、3 900、126D.40、3 900、132
答案:C
6.下圖是生物體內(nèi)的中心法則示意圖,下列有關(guān)此圖的說法錯(cuò)誤的是(　　)

A.大腸桿菌分裂時(shí)能發(fā)生解旋的過程是②③
B.一個(gè)DNA可轉(zhuǎn)錄出多個(gè)不同類型的RNA
C.勞氏肉瘤病毒在宿主細(xì)胞中能發(fā)生②③④⑤過程
D.T2噬菌體在宿主細(xì)胞中只能發(fā)生①②③過程
解析:大腸桿菌分裂時(shí)能發(fā)生解旋的過程是③DNA的復(fù)制過程和②轉(zhuǎn)錄過程,A項(xiàng)正確;一個(gè)DNA上含有多個(gè)基因,因此可轉(zhuǎn)錄出多個(gè)不同類型的RNA,B項(xiàng)正確;勞氏肉瘤病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒,其在宿主細(xì)胞中能發(fā)生①②③④過程,C項(xiàng)錯(cuò)誤;T2噬菌體是DNA病毒,其在宿主細(xì)胞中只能發(fā)生①②③過程,D項(xiàng)正確。
答案:C
7.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)。據(jù)此回答下列問題。
(1)在大豆細(xì)胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí),除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是　　　　、　　　　。?
(2)大豆細(xì)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(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)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(shí)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)翻譯過程中除了需要mRNA外,還需要的核酸分子有組成核糖體的rRNA和運(yùn)輸氨基酸的tRNA。(2)就細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)部位來說,mRNA是在細(xì)胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板合成的,合成后需進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。RNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),在細(xì)胞質(zhì)中合成后,進(jìn)入細(xì)胞核用于合成RNA。(3)根據(jù)該小肽的編碼序列和對應(yīng)的部分密碼子表可知,該小肽的氨基酸序列是酪氨酸-谷氨酸-組氨酸-色氨酸。由于谷氨酸、酪氨酸、組氨酸對應(yīng)的密碼子各有兩種,故可知對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生替換后,氨基酸序列不變,則形成的編碼序列為UAUGAGCACUGG。
答案:(1)rRNA　tRNA　(2)細(xì)胞核　細(xì)胞質(zhì)(核糖體)　細(xì)胞質(zhì)(核糖體)　細(xì)胞核　(3)酪氨酸-谷氨酸-組氨酸-色氨酸　UAUGAGCACUGG
[拓展應(yīng)用]
8.如圖為基因表達(dá)過程的示意圖,下列敘述正確的是 (　　)

A.①是DNA,以其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板,此過程需要解旋酶和RNA聚合酶
B.②上有n個(gè)堿基,則新形成的肽鏈含有-1 個(gè)肽鍵(不考慮終止密碼子)
C.③是核糖體,翻譯過程③將由3'向5'方向移動(dòng)
D.④是tRNA,不同生物的細(xì)胞中,tRNA是相同的,能識(shí)別mRNA上的密碼子
解析:①是DNA,轉(zhuǎn)錄時(shí)以DNA的一條鏈為模板,該過程RNA聚合酶可起到解旋和催化子鏈合成的作用,故無需解旋酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤;翻譯時(shí),若②mRNA上有n個(gè)堿基,由于mRNA上三個(gè)相鄰的堿基決定一種氨基酸構(gòu)成一個(gè)密碼子,故指導(dǎo)合成的多肽中,氨基酸的個(gè)數(shù)為個(gè),則合成的肽鏈中最多有肽鍵-1個(gè),B項(xiàng)錯(cuò)誤;③是核糖體,圖中④從核糖體上脫離下來,則翻譯的方向?yàn)橛?'向3',C項(xiàng)錯(cuò)誤;物質(zhì)④是tRNA,tRNA上有反密碼子,可以識(shí)別mRNA上的密碼子,不同生物的細(xì)胞中,tRNA是相同的,D項(xiàng)正確。
答案:D
9.下圖表示RNA病毒M、N遺傳信息傳遞的部分過程,下列有關(guān)敘述正確的是(　　)

A.過程①②所需的酶相同
B.過程③④產(chǎn)物的堿基序列相同
C.病毒M的遺傳信息還能從DNA流向RNA
D.病毒N的遺傳信息不能從RNA流向蛋白質(zhì)
解析:①為逆轉(zhuǎn)錄過程,該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶,②為DNA的復(fù)制過程,該過程需要DNA聚合酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤;過程③④產(chǎn)物的堿基序列互補(bǔ),B項(xiàng)錯(cuò)誤;從圖中看出病毒M繁殖過程中先形成DNA,遺傳信息表達(dá)過程中又從DNA流向RNA,C項(xiàng)正確;病毒N的遺傳信息也能控制蛋白質(zhì)的合成,因此也能從RNA流向蛋白質(zhì),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案:C
10.目前發(fā)現(xiàn)的病毒主要有以下三種類型,它們的遺傳信息的傳遞方式分別用下圖表示。據(jù)圖回答下列問題。

甲乙丙
(1)MERS的全稱是中東呼吸綜合征,MERS病毒是一種新型的冠狀病毒。以正義單鏈RNA作為遺傳物質(zhì),即遺傳物質(zhì)能直接進(jìn)行翻譯。
①M(fèi)ERS病毒屬于　　　　種類型病毒,感染人體后其蛋白質(zhì)合成的場所是　　　　。?
②實(shí)驗(yàn)室研究MERS病毒時(shí)能不能用含多種營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)液來培養(yǎng)?　　　　,理由是____________________________________________。?
(2)圖中需要逆轉(zhuǎn)錄酶的過程有　　　　,過程8需要的兩種酶是　　　　　　,過程2需要的工具是　　　　。?
(3)赫爾希和蔡斯實(shí)驗(yàn)使用的T2噬菌體屬于　　　　種類型病毒,在實(shí)驗(yàn)過程中對遺傳物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記,一個(gè)噬菌體產(chǎn)生的多個(gè)子代中有兩個(gè)具有放射性,這是因?yàn)镈NA的復(fù)制方式為　　　　　　　。?
解析:(1)①已知MERS病毒以正義單鏈RNA作為遺傳物質(zhì),所以其屬于乙種類型病毒,病毒不能獨(dú)立代謝,感染人體后在人體細(xì)胞的核糖體上合成蛋白質(zhì)。②MERS病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),必須依賴于活細(xì)胞才能繁殖,所以實(shí)驗(yàn)室研究MERS病毒時(shí)不能用含多種營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)液來培養(yǎng)。(2)圖中過程6表示逆轉(zhuǎn)錄,需要逆轉(zhuǎn)錄酶。過程8表示DNA的自我復(fù)制,需要解旋酶、DNA聚合酶。過程2表示翻譯,需要tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。(3)T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA,屬于甲種類型病毒,在實(shí)驗(yàn)過程中對遺傳物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記,由于DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,所以一個(gè)噬菌體產(chǎn)生的多個(gè)子代中有兩個(gè)具有放射性。
答案:(1)①乙　人體細(xì)胞的核糖體?、诓荒堋ERS病毒沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu),必須依賴于活細(xì)胞才能繁殖
(2)6　解旋酶、DNA聚合酶　tRNA
(3)甲　半保留復(fù)制


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第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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