考點一　遺傳信息的轉錄和翻譯
1.RNA的結構與功能
2.遺傳信息的轉錄(1)場所:主要是　　　　,在　　　　　　　　　中也能發(fā)生轉錄過程。?(2)條件
(3)過程(以mRNA為例)
(4)產物:　　　　　　　　、核糖體RNA(rRNA)、轉運RNA(tRNA)。?
信使RNA(mRNA)
3.遺傳信息的翻譯(1)場所或裝配機器:　　　　　。?(2)條件
4.遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關系(1)相關概念及聯(lián)系
(2)明確氨基酸與密碼子、反密碼子的對應關系①一種氨基酸可對應　　 　　　密碼子(即密碼子具有簡并性),可由一種或幾種tRNA轉運,一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。?②終止密碼子并非不能編碼氨基酸,如UGA在特殊情況下,可以編碼　　　　　　　　　　。?③在原核生物中,GUG作為起始密碼子時編碼　　　　　　。?
鏈高考·前掛后連(1)tRNA分子由兩條鏈組成,mRNA分子由單鏈組成。[2020·全國Ⅲ卷](　　)(2)多個核糖體可結合在一個mRNA分子上共同合成一條多肽鏈。[2019·浙江卷](　　)(3)攜帶氨基酸的tRNA都與核糖體的同一個tRNA結合位點結合。[2019·海南卷](　　)(4)翻譯過程中,核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準確性。[2021·河北卷](　　)
1.對比分析DNA復制、轉錄和翻譯
2.用“兩看法”判斷真核生物和原核生物基因表達過程
3.基因表達中的相關數(shù)量關系(1)三種數(shù)量關系DNA堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)=6∶3∶1。
(2)實際基因表達過程中的數(shù)量關系不符合6∶3∶1的原因①DNA中有的片段無遺傳效應,不能轉錄出mRNA。②在基因片段中,有的片段(如非編碼區(qū))起調控作用,不轉錄。③合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。④轉錄出的mRNA中有終止密碼子,正常情況下,終止密碼子不編碼氨基酸。
練思維·考教銜接[根據(jù)2020全國Ⅱ卷情境設計]大豆蛋白在人體內經(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的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是　　　　　　 　　　　　　。若該小肽對應的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　　　 　　　。?
酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
(4)下圖表示大豆蛋 第三方①圖示翻譯方向是　　　　　(填“A→B”或“B→A”),判斷依據(jù)是　　　　　　　　　 　　　　　。?②核糖體和mRNA的結合部位會形成　　　　個tRNA的結合位點,攜帶多肽的tRNA　　　　(填“會”或“不會”)先后占據(jù)核糖體的不同的tRNA結合位點。一個mRNA分子上可以相繼結合多個核糖體,這些核糖體形成的肽鏈是相同的,原因是　　　　　　　　　　　 　　　　 　　　　　　。
由c中三條鏈可看出越往B側越長,可確認翻譯方向是A→B
這些肽鏈都是以同一個mRNA分子為模板翻譯合成的
考向一 圍繞遺傳信息、密碼子、反密碼子,考查科學思維1.細胞內有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I)。含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時,存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是(　　) A.細胞的tRNA和mRNA是通過轉錄產生的B.圖中tRNA的反密碼子能識別不同的密碼子C.密碼子發(fā)生改變都會導致所編碼的氨基酸發(fā)生改變D.密碼子與編碼的氨基酸之間并不都是一一對應的
解析 細胞的tRNA、rRNA和mRNA是通過轉錄產生的,A項正確;由圖可知,含有I的反密碼子可識別三種密碼子,B項正確;由圖中信息可知,三個mRNA上的密碼子不同,但它們所決定的氨基酸相同,所以密碼子與編碼的氨基酸之間并不都是一一對應的,C項錯誤,D項正確。
2.(2024·河南聯(lián)考)1981年,在世界上我國首次成功合成了具有生物活性的酵母丙氨酸t(yī)RNA。人工合成的該RNA能折疊成三葉草結構,其“葉柄”部位存在雙鏈區(qū)。下列相關敘述錯誤的是(　　)A.AMP(腺苷一磷酸)是組成酵母丙氨酸t(yī)RNA的單體之一B.在酵母丙氨酸t(yī)RNA三葉草結構中,可能存在A—T和G—C堿基對C.該tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子配對后可將丙氨酸摻入多肽鏈中D.酵母丙氨酸t(yī)RNA人工合成的成功,對生命起源的科學研究具有重大意義
解析 組成酵母丙氨酸t(yī)RNA的單體是4種核糖核苷酸(AMP、UMP、GMP、CMP),其中AMP為腺苷一磷酸,A項正確;在酵母丙氨酸t(yī)RNA三葉草結構中,“葉柄”雙鏈區(qū)堿基對的配對方式有A—U和G—C,B項錯誤;在蛋白質合成過程中,該tRNA攜帶著丙氨酸,根據(jù)tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子堿基互補配對原則,可將丙氨酸摻入多肽鏈中,C項正確;蛋白質是生命活動的主要承擔者,tRNA作為翻譯過程的工具,酵母丙氨酸t(yī)RNA人工合成的成功,對生命起源的科學研究具有重大意義,D項正確。
考向二 通過比較轉錄和翻譯的過程,考查科學思維3.圖1表示細胞內合成RNA的酶促過程,圖2表示a、b、c三個核糖體相繼結合到一個mRNA分子上,并沿著mRNA移動合成肽鏈的過程。下列相關敘述正確的是(　　) 圖1 圖2A.只要是活細胞,均能發(fā)生圖1和圖2過程B.圖1過程的模板是DNA的兩條鏈,參與的酶是DNA聚合酶C.圖2中最早與mRNA結合的核糖體是c,核糖體沿箭頭①的方向移動D.圖2的a、b、c最終合成的三條多肽鏈,其氨基酸順序不相同
解析 圖1是真核細胞內轉錄合成RNA的酶促過程,圖2表示翻譯過程,哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核,不能進行轉錄和翻譯過程,因此并非活細胞都能發(fā)生圖1和圖2過程,A項錯誤;由圖可知,圖1過程表示轉錄過程,其模板是DNA的一條鏈,參與的酶是RNA聚合酶,B項錯誤;根據(jù)多肽鏈的長度可知,圖2中最早與mRNA結合的核糖體是c,肽鏈的合成方向是從左到右,即核糖體沿箭頭①的方向移動,C項正確;圖2的a、b、c最終合成的三條多肽鏈的模板是相同的mRNA,因此它們的氨基酸順序相同,D項錯誤。
4.(2023·廣東一模)研究表明,下丘腦SCN細胞中PER基因表達與晝夜節(jié)律有關,其表達產物的濃度呈周期性變化,如圖為相關過程。
據(jù)此判斷,下列說法正確的是(　　)A.PER基因只存在于下丘腦SCN細胞中B.圖1過程①的原料為脫氧核苷酸,需要的酶是RNA聚合酶C.圖2中DNA模板鏈中一個堿基C變成了T,則mRNA中嘌呤與嘧啶比例不變D.圖3過程需要3種RNA的參與,其中甘氨酸的密碼子為CCA
解析 人生長發(fā)育的起點都是受精卵,幾乎所有的體細胞都具有全套的遺傳信息,故PER基因不只存在于下丘腦SCN細胞中,A項錯誤;圖1中①為轉錄過程,原料為核糖核苷酸,B項錯誤;圖2中DNA模板鏈中一個堿基C(胞嘧啶)變成了T(胸腺嘧啶),轉錄而來的mRNA中相應的鳥嘌呤(G)替換成了腺嘌呤(A),未改變嘌呤個數(shù),因此mRNA中嘌呤與嘧啶比例不變,C項正確;圖3是翻譯過程,核糖體移動的方向是從左向右,且密碼子存在于mRNA上,故決定甘氨酸的密碼子是GGU,D項錯誤。
考向三 圍繞基因表達中的相關計算,考查推理能力5.已知一個由2條肽鏈組成的蛋白質分子,共有198個肽鍵,控制翻譯該蛋白質分子的mRNA中A和U共占25%(不考慮終止密碼子),則控制轉錄形成該mRNA的DNA分子中,C與G應該共有(　　)A.600個　　　　　　　B.700個C.800個D.900個
解析 根據(jù)“由2條肽鏈組成的蛋白質分子,共有198個肽鍵”可知,該蛋白質由200個氨基酸組成,則翻譯形成該蛋白質的mRNA分子中至少含有600個堿基,轉錄形成該mRNA的DNA分子中至少含有1 200個堿基。mRNA中A和U共占25%,可知A+U=150個,則轉錄形成該mRNA的DNA模板鏈上T+A =150個,DNA分子中非模板鏈上A+T=150個,整個DNA分子中A+T=300個,則該DNA分子中C+G=900個。
考點二　遺傳信息流與中心法則
1.提出者:　　　　　。?2.補充后的內容圖解
3.各種生物遺傳信息的傳遞途徑(1)能分裂的細胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞:　 。?(2)具有RNA復制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)遺傳信息的傳遞:　 。?(3)具有逆轉錄功能的RNA病毒(如HIV)遺傳信息的傳遞: 　。?(4)高度分化的細胞遺傳信息的傳遞:?　 。?
4.生命是物質、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是　　　　的載體。?(2)蛋白質是信息的　　　　　。?(3)　　　　為信息的流動提供能量。?
1.不同生物遺傳信息的傳遞過程
2.“三看法”判斷中心法則各過程
考向一 結合中心法則過程分析,考查理解能力1.(2022·河北卷)下列關于中心法則相關酶的敘述,錯誤的是(　　)A.RNA聚合酶和逆轉錄酶催化反應時均遵循堿基互補配對原則且形成氫鍵B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶均由核酸編碼并在核糖體上合成C.在解旋酶協(xié)助下,RNA聚合酶以單鏈DNA為模板轉錄合成多種RNAD.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在體外發(fā)揮催化作用
解析 RNA聚合酶和逆轉錄酶催化反應時均遵循堿基互補配對原則,在轉錄和逆轉錄的過程中新合成的核酸單鏈會與模板鏈形成氫鍵,A項正確; DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆轉錄酶的本質是蛋白質,蛋白質由核酸編碼并在核糖體上合成,B項正確;轉錄過程中RNA聚合酶具有解旋的作用,C項錯誤;DNA聚合酶和RNA聚合酶在生物體內和體外均能發(fā)揮催化作用,D項正確。
2.冬季是流感高發(fā)季節(jié),甲型H1N1流感流行,甲型H1N1流感病毒為單股負鏈RNA(-RNA)病毒,下圖為該病毒在宿主細胞內增殖的示意圖,下列敘述正確的是(　　)A.子代病毒中的RNA具有mRNA功能B.甲型H1N1流感病毒可在含血清的動物細胞培養(yǎng)液中繁殖C.甲型H1N1流感病毒與HIV的遺傳信息傳遞方向相同D.①③過程代表復制,催化①③過程的物質N是RNA復制酶
解析 據(jù)圖可知,子代病毒中的RNA是-RNA,以-RNA為模板復制形成的RNA才具有mRNA的功能,翻譯出結構N(RNA復制酶)和結構蛋白,A項錯誤;甲型H1N1流感病毒無細胞結構,必須寄生在活細胞內才能生存,不可在含血清的動物細胞培養(yǎng)液中繁殖,B項錯誤;甲型H1N1流感病毒遺傳信息的傳遞方向為RNA復制和翻譯,HIV屬于逆轉錄病毒,遺傳信息的傳遞方向為逆轉錄、DNA復制、轉錄和翻譯過程,兩者遺傳信息傳遞方向并不完全相同,C項錯誤;過程①表示以-RNA為模板合成mRNA,過程③表示以mRNA為模板合成-RNA,都表示復制,因此催化①③過程的物質N是RNA復制酶,D項正確。
考向二 圍繞中心法則與疾病治療的關系,考查社會責任3.(2021·河北卷)許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機理。下列敘述不正確的是(　 )
A.羥基脲處理后,腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都出現(xiàn)原料匱乏B.放線菌素D處理后,腫瘤細胞中DNA復制和轉錄過程都受到抑制C.阿糖胞苷處理后,腫瘤細胞DNA復制過程中子鏈無法正常延伸D.將三種藥物精準導入腫瘤細胞的技術可減弱它們對正常細胞的不利影響
解析 轉錄的原料是核糖核苷酸,A項錯誤;抑制DNA的模板功能,DNA復制和轉錄過程都受到抑制,B項正確;抑制DNA聚合酶活性,DNA復制時子鏈無法正常延伸,C項正確;將三種藥物精準導入腫瘤細胞可減弱它們對正常細胞的傷害,D項正確。
1.(2023·山東卷)細胞中的核糖體由大、小2個亞基組成。在真核細胞的核仁中,由核rDNA轉錄形成的rRNA與相關蛋白組裝成核糖體亞基。下列說法正確的是(　　)A.原核細胞無核仁,不能合成rRNAB.真核細胞的核糖體蛋白在核糖體上合成C.rRNA上3個相鄰的堿基構成一個密碼子D.細胞在有絲分裂各時期都進行核rDNA的轉錄
解析 原核細胞含有核糖體,無成形的細胞核,無核仁,仍可轉錄合成rRNA, A項錯誤;核糖體是合成蛋白質的場所,真核細胞的核糖體蛋白在核糖體上合成,B項正確;密碼子是由mRNA上3個相鄰的堿基構成的,C項錯誤;細胞在有絲分裂的中、后期無核仁,核rDNA無法進行轉錄,D項錯誤。
2.(2023·全國乙卷)已知某種氨基酸(簡稱甲)是一種特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古細菌)中發(fā)現(xiàn)含有該氨基酸的蛋白質。研究發(fā)現(xiàn)這種情況出現(xiàn)的原因是,這些古菌含有特異的能夠轉運甲的tRNA(表示為 tRNA甲)和酶E。酶E催化甲與tRNA甲結合生成攜帶了甲的 tRNA甲(表示為甲—tRNA甲),進而將甲帶入核糖體參與肽鏈合成。已知tRNA甲可以識別大腸桿菌mRNA中特定的密碼子,從而在其核糖體上參與肽鏈的合成。若要在大腸桿菌中合成含有甲的肽鏈,則下列物質或細胞器中必須轉入大腸桿菌細胞內的是(　　)①ATP　②甲　③RNA聚合酶?、芄啪暮颂求w　⑤酶E的基因?、辴RNA甲的基因A.②⑤⑥　　　　B.①②⑤C.③④⑥D.②④⑤
解析 由題意可知,氨基酸甲、tRNA甲和酶E是古菌所特有的,欲在大腸桿菌中合成含有甲的肽鏈,必須使其細胞內含有以上三者,即向大腸桿菌細胞內轉入甲、酶E的基因和tRNA甲的基因;蛋白質合成過程中所需的其他物質或結構——ATP、RNA聚合酶以及核糖體可由大腸桿菌提供。
3.(2023·浙江卷)核糖體是蛋白質合成的場所。某細菌進行蛋白質合成時,多個核糖體串聯(lián)在一條mRNA上形成念珠狀結構——多聚核糖體(如圖所示)。多聚核糖體上合成同種肽鏈的每個核糖體都從mRNA同一位置開始翻譯,移動至相同的位置結束翻譯。多聚核糖體所包含的核糖體數(shù)量由mRNA的長度決定。下列敘述正確的是(　　)A.圖示翻譯過程中,各核糖體從mRNA的3'-端向5'-端移動B.該過程中,mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對C.圖中5個核糖體同時結合到mRNA上開始翻譯,同時結束翻譯D.若將細菌的某基因截短,相應的多聚核糖體上所串聯(lián)的核糖體數(shù)目不會發(fā)生變化
解析 圖示翻譯過程中,各核糖體從mRNA的5'-端向3'-端移動,A項錯誤;該過程中,mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子互補配對,tRNA通過識別mRNA上的密碼子攜帶相應氨基酸進入核糖體,B項正確;圖中5個核糖體結合到mRNA上開始翻譯,從識別到起始密碼子開始進行翻譯,識別到終止密碼子結束翻譯,并非是同時開始同時結束,C項錯誤;若將細菌的某基因截短,相應的多聚核糖體上所串聯(lián)的核糖體數(shù)目可能會減少,D項錯誤。
4.(2023·海南卷)噬菌體ΦX174的遺傳物質為單鏈環(huán)狀DNA分子,部分序列如圖。下列有關敘述正確的是(　　)A.D基因包含456個堿基,編碼152個氨基酸B.E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列,其互補DNA序列是5'-GCGTAC-3'C.噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種核糖核苷酸D.E基因和D基因的編碼區(qū)序列存在部分重疊,且重疊序列編碼的氨基酸序列相同
解析 噬菌體ΦX174的遺傳物質為單鏈環(huán)狀DNA分子,根據(jù)圖示信息,D基因編碼152個氨基酸,且包含終止密碼子對應序列,故應包含459個堿基,A項錯誤;分析圖示信息,E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列5'-GTACGC-3',根據(jù)DNA分子兩條鏈反向平行,其互補DNA序列是5'-GCGTAC-3',B項正確;DNA的基本單位是脫氧核糖核酸,噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種脫氧核糖核苷酸,C項錯誤;E基因和D基因的編碼區(qū)序列存在部分重疊,但重疊序列是錯開的,編碼的氨基酸序列不相同,D項錯誤。
1.(必修2第69頁小字內容)一個mRNA分子上結合多個核糖體,同時合成多條肽鏈,這些肽鏈的氨基酸序列是　　　　　的,其意義是??　 。?2.(必修2第69頁“拓展應用”)抗生素通過與　　　　　結合,抑制肽鏈的延伸;或抑制細菌DNA的復制;或抑制細菌　　　　　　的活性來抑制轉錄,從而抑制細菌的生長。?3.(必修2第67頁表4-1)起始密碼子AUG決定甲硫氨酸,為什么蛋白質的第一個氨基酸往往不是甲硫氨酸?提示 翻譯生成的多肽鏈往往需進行加工修飾,甲硫氨酸在此過程中會被剪切掉
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質

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