2018-2019学年高中生物 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

第1节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()A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。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。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2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。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。3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密码子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG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()A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D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()A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。11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_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)4RNA聚合酶甲3四种游离的核糖核苷酸ATP碱基互补配对2RNA(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、cRNA聚合酶细胞核(2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸(3)22928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。14