2019-2020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。(重、难点)3理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。(重点)知识点一RNA的组成及分类学生用书P52阅读教材P62P631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。项目mRNAtRNArRNA结构分布常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具参与核糖体的组成联系(1)组成相同：都含有4种核糖核苷酸；(2)来源相同：都由转录产生；(3)功能协同：都与翻译有关DNA和RNA的快速界定方法1对于下列图解，正确的说法有()表示DNA复制过程表示DNA转录过程共有5种碱基共有8种核苷酸共有5种核苷酸A均代表同一种核苷酸ABC D解析：选C。由图可知，此过程是遗传信息的转录过程，整个过程涉及5种碱基A、T、G、C、U，但由于组成DNA链的是4种脱氧核苷酸，组成RNA链的是4种核糖核苷酸，因此图解中共有8种核苷酸。2(2019广州高一检测)下图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是()AT2噬菌体 B乳酸菌C酵母菌 D家兔解析：选A。T2噬菌体是DNA病毒，其遗传物质为DNA，含有1种五碳糖、4种碱基和4种脱氧核苷酸，A正确；乳酸菌、酵母菌、家兔都含有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质都是DNA，含有1种五碳糖、4种碱基和4种脱氧核苷酸，B、C、D错误。知识点二遗传信息的转录学生用书P53阅读教材P631概念(1)场所(主要)：细胞核。(2)模板：DNA的一条链。(3)产物：mRNA。(4)原料：核糖核苷酸。(5)碱基互补配对原则：AU，GC，CG，TA。2过程转录过程中的两点提醒(1)转录的产物：不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。(2)转录场所真核细胞原核细胞：细胞质。病毒：寄主细胞内。1在信使RNA分子结构中，相邻的碱基G与C之间是通过什么结构连接而成的()A3个氢键B脱氧核糖磷酸脱氧核糖C核糖磷酸核糖D磷酸核糖磷酸解析：选C。相邻碱基G与C之间不按照碱基互补配对原则配对形成氢键，A项错误；信使RNA分子结构中不含脱氧核糖，B项错误；信使RNA是单链结构，相邻核糖核苷酸之间的核糖和磷酸之间以磷酸二酯键相连，则相邻的碱基G与C之间是通过“核糖磷酸核糖”连在一起的，C项正确，D项错误。2下图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是()A图示过程为转录B图中是以4种脱氧核苷酸为原料合成的C如果图中表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D图中的只能是mRNA解析：选A。分析题图可知，根据产物为单链可判断此过程为转录。图中代表RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的。图中是RNA聚合酶。转录的产物包括mRNA、tRNA、rRNA三种。知识点三遗传信息的翻译学生用书P53阅读教材P64P671概念2密码子和反密码子(1)属于密码子的是(填序号)，位于mRNA(填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。(2)属于反密码子的是(填序号)，位于tRNA(填名称)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。(3)密码子有64种，反密码子有61种。3过程1遗传信息、密码子及反密码子的比较(1)密码子 (2)反密码子种类：61种。特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA的“T”对应tRNA的“U”。2基因表达过程中有关数量变化(1)转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数631。(2)图解以上关系应理解为：每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。1以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述正确的是()A此过程有水生成，主要发生在细胞核中B上面所有的碱基都可以和上相应的碱基配对C上通常可以相继结合多个D形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞解析：选C。图示为翻译过程，发生在细胞质中。mRNA上的终止密码没有反密码子对应。一个mRNA上可以同时结合多个核糖体，能明显提高翻译速率。多肽链第一加工场所是内质网，然后进入高尔基体内再加工。2一个mRNA分子有m个碱基，其中GC有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的AT数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()Am、(m/3)1Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1 D2(mn)、(m/3)2解析：选D。DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中GCn，则AUmn，所以相应DNA中AT2(mn)；RNA中有m个碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是(m/3)2。核心知识小结要点回眸规范答题 RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。 转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。 密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。 一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子只对应一种氨基酸。 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。学生用书P55拓宽教材1(必修2 P67拓展题改编)根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A.TGUBUGACACU DUCU解析：选C。由表格信息无法直接确定转录的模板链，由DNA两链间、模板链与mRNA间、mRNA与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mRNA上，可判断苏氨酸的密码子可能为ACU或UGU。2(必修2 P67图改编)图1表示真核细胞的翻译过程；图2表示原核细胞的转录和翻译过程。分析并回答下列问题：(1)图1中是_，是核糖体，表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向是_。(2)图2中是_，表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是_。答案：(1)mRNA自右向左(2)DNA模板链自下向上精练好题3经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断()A此生物体内的核酸一定是DNAB该生物一定不含DNA而只含RNAC若此生物只含DNA，则一定是单链的D若此生物含DNA，则一定是双链的解析：选C。因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。4(2019武汉外国语学校期末)下图为某果蝇染色体上相关基因转录的过程示意图。下列叙述正确的是()A由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上B图示过程与mRNA翻译的过程碱基互补配对现象一致C图中mRNA可直接与核糖体结合边转录边翻译以提高效率D果蝇细胞质中一个核糖体上可结合多个mRNA以提高效率解析：选A。由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上，A项正确；图示过程与mRNA翻译的过程相比，存在特有的T与A配对，B项错误；图中mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质，才能与核糖体结合，C项错误；果蝇细胞质中一个mRNA上可结合多个核糖体以提高效率，D项错误。5(2019河南南阳模拟)下图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，下列说法中正确的是()A由图分析可知链应为DNA的链BDNA形成的过程发生的场所是细胞核C酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG，CUAD图中与配对的过程需要在核糖体上进行解析：选D。根据碱基互补配对原则，可知链是链，A错误；由于蓝藻属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核、线粒体及叶绿体，所以DNA形成的过程发生在拟核，B错误；tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中与配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D正确。6假设有一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，C和T的个数之和及该mRNA翻译成的多肽中最多的肽键数分别为()A15，20B60，18C40，19 D60，19解析：选D。mRNA上有60个碱基，则转录成该mRNA的DNA中应有120个碱基。DNA是双螺旋结构，按照碱基互补配对原则AT、GC，则在双链DNA分子中嘌呤数、嘧啶数均等于DNA总碱基数的一半，即AGCT1/2120。所以CT60；mRNA有60个碱基，不考虑终止密码子，据关系式mRNA的碱基数氨基酸数31，可知合成的多肽中有20个氨基酸，肽键数为19。7下图表示某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)完成遗传信息表达的是_(填字母)过程，a过程所需的酶有_。(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)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明_。解析：分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据mRNA上的碱基顺序组成的密码子，指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸。(3)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。答案：(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶(2)甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸(3)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成学生用书P113(单独成册)1(2019广东中山高一期末)如表是真核生物细胞核内三种RNA聚合酶的分布与主要功能，下列说法错误的是()名称分布主要功能RNA聚合酶核仁合成rRNARNA聚合酶核液合成mRNARNA聚合酶核液合成tRNAA.真核生物的转录场所主要是细胞核B三种酶作用形成的产物均可参与翻译过程C三种酶的合成场所与其发挥作用的场所相同D任一种RNA聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成解析：选C。真核生物的DNA主要分布在细胞核中，而转录需要以DNA的一条链为模板，则转录的主要场所也在细胞核，A正确；蛋白质合成过程中均需要这3种酶作用形成的产物(rRNA、mRNA、tRNA)的参与，B正确；RNA聚合酶属于蛋白质，在核糖体中合成，据表格分析，RNA聚合酶在核仁中起作用，RNA聚合酶和RNA聚合酶在核液中起作用，这3种聚合酶发挥作用的场所不同，C错误；任一种RNA聚合酶活性变化都会影响翻译的正常进行，而酶的化学本质是蛋白质，需要通过翻译合成，D正确。2如图表示某细胞中的转录过程，相关叙述不正确的是()Aa表示DNABb表示RNACc表示解旋酶 D图中有5种碱基答案：C3(2019湖北七市教科研协作体联考)下图是蛋白质合成示意图，下列相关描述错误的是()A图中核糖体移动方向是从右向左，终止密码子位于a端B通常决定氨基酸的密码子又叫起始密码子C该过程中碱基互补配对的方式是AU、CGD图中所示蛋白质合成过程涉及3种RNA答案：A4(2019云南西畴一中期中)把小鼠血红蛋白的mRNA加入大肠杆菌提取液中，在一定条件下，能合成出小鼠的血红蛋白，这个事实说明()A控制蛋白质合成的基因位于mRNA上B小鼠的mRNA能使大肠杆菌向小鼠转化C所有生物共用一套密码子D小鼠的mRNA在大肠杆菌体内控制合成了小鼠的DNA解析：选C。将小鼠血红蛋白的mRNA加入大肠杆菌提取液中，在一定条件下，合成出小鼠的血红蛋白，说明大肠杆菌以小鼠的mRNA为模板合成了蛋白质，即所有生物共用一套密码子。5(2019南昌高一检测)下列关于密码子和tRNA与氨基酸的关系的叙述，正确的是()A一个密码子只能决定一种氨基酸B一种氨基酸只由一种密码子决定C一种氨基酸只能由一种tRNA转运D每种氨基酸都由多种tRNA转运解析：选A。一个密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定；一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。6(2019广东深圳调研)有的时候，携带丙氨酸的tRNA上反密码子中某个碱基改变，对丙氨酸的携带和转运不产生影响。下列相关说法正确的是()AtRNA可作为蛋白质翻译的模板BtRNA的反密码子直接与氨基酸结合C决定丙氨酸的密码子只有一种DtRNA上结合氨基酸的位点在反密码子外解析：选D。mRNA才是蛋白质翻译的模板，A错误；tRNA的 3端直接与氨基酸结合，而不是反密码子与之结合，反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对，B错误；反密码子中某个碱基改变，对丙氨酸的携带和转运不产生影响，也就是说有可能存在多种tRNA转运同一种氨基酸的情况，根本原因是密码子具有简并性，即决定丙氨酸的密码子不只有一种，C错误；tRNA上结合氨基酸的位点在tRNA 3的端，即反密码子之外，D正确。7(2019北京昌平期末)下图表示RNA干扰技术的原理，下列相关叙述错误的是()A推测A蛋白具有RNA聚合酶的功能B可利用该技术研究基因的功能CRNA干扰过程遵循碱基互补配对原则D利用该技术可以抑制致病基因的表达解析：选A。据图可推知，A蛋白能切割RNA，具有RNA酶的功能，A错误；可利用该技术研究基因的功能，B正确；图中mRNA和SiRNA结合遵循碱基互补配对原则，C正确；利用该技术可以抑制致病基因的表达，D正确。8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，则此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为()A20个 B15个C16个 D18个解析：选C。先找到起始密码子，再找到终止密码子，两者中间一共45个碱基对应15个密码子，决定15个氨基酸。起始密码子决定氨基酸，终止密码子不决定氨基酸，故为16个。9(2019云南高中复习统考)枯草芽孢杆菌(细菌)可分泌几丁质酶降解几丁质。某科研小组对几丁质酶的合成进行了研究，结果如下表所示。下列叙述正确的是()检测指标甲(不加诱导物)乙(加入诱导物)几丁质酶mRNA几丁质酶注：“”表示含量的多少。A枯草芽孢杆菌合成、分泌几丁质酶需要内质网和高尔基体加工B诱导物促进了几丁质酶基因的转录，从而促进几丁质酶大量合成C有诱导物时，一个几丁质酶的mRNA可能会结合多个核糖体D诱导物使基因转录时，DNA两条链同时作为模板，从而提高酶的产量解析：选C。枯草芽孢杆菌属于原核生物，其细胞中没有内质网和高尔基体，A错误；不加诱导物的甲组与加诱导物的乙组，几丁质酶mRNA的含量相同，说明诱导物不能促进几丁质酶基因的转录，B错误；乙组几丁质酶的含量明显高于甲组，说明有诱导物时，一个几丁质酶的mRNA可能会结合多个核糖体，C正确；基因转录时，以DNA的一条链为模板，D错误。10(2019安徽安庆模拟)如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述中不正确的是()A两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料B甲细胞没有核膜围成的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内C乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质D甲、乙细胞均需要RNA聚合酶解析：选A。从图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体，故A错误；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中，故B正确；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能进入细胞质，故C正确；甲、乙细胞内均存在转录过程，均需RNA聚合酶，D正确。11某mRNA分子中，U占20%，A占10%，那么它的模板DNA片段中胞嘧啶占()A25% B30% C35% D70%解析：选C。mRNA分子是以DNA分子上基因的一条链为模板转录而来的，因此mRNA分子中碱基的比例与模板链的碱基比例是相对应的。根据题意，U占20%，A占10%，则DNA模板链中的(AT)占该链的比例与另一条链中的(AT)占另一条链的比例及整个DNA中(AT)的比例是相等的，即整个DNA分子中(AT)占全部碱基的比例是30%，那么(GC)就占70%，又由于在DNA分子中GC，则GC35%。12(2019河北衡水中学高一期中)乳腺上皮细胞在孕晚期数量增加，在停止哺乳后数量减少。当向体外培养乳腺组织的培养液中加入泌乳素时，乳腺组织合成的酪蛋白的量增加了20倍。测定乳腺组织中RNA的半衰期(半数RNA降解需要的时间)，结果见表。据此作出的下列推理错误的是()RNA种类RNA半衰期(h)无泌乳素刺激有泌乳素刺激rRNA790790总mRNA3.312.8酪蛋白mRNA1.128.5A.乳腺上皮细胞的增殖能力在人体生命活动的不同阶段有所差异BmRNA半衰期较短，有利于细胞内蛋白质的种类和含量的调控C泌乳素通过提高酪蛋白基因的转录效率来促进细胞合成更多酪蛋白D肝脏细胞也含有产生酪蛋白的基因，只是没有表达答案：C13(2019天津高一检测)如图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答下列有关问题：(1)图1中发生在细胞核中的过程是_。(2)图1中基因表达的最后一阶段是在_上完成的，这一过程中还需要mRNA、氨基酸、_、_和_。(3)图1中称为_，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是_。(4)图2为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。对此过程的理解错误的是_。AX在MN上的移动方向是从左到右，所用原料是氨基酸B多聚核糖体能够加速细胞内蛋白质合成速率的原因是同时合成多条多肽链C该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序相同D合成MN的场所在细胞核，而X一定附着在内质网上解析：(1)图1中发生在细胞核中的过程是转录。(2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)为mRNA上相邻的三个碱基，属于密码子。由于tRNA一端存在反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。(4)图2表明，多聚核糖体是以mRNA为模板，以20种游离的氨基酸为原料合成蛋白质的，根据多肽链的长短可以判断，X在MN上是从左向右移动的；由题图可看出，同时有多条多肽链合成，这能够加快蛋白质的合成速率；由于T1、T2、T3的模板相同，都是MN，因此其上氨基酸顺序也相同；mRNA的合成场所是细胞核，而核糖体既可附着在内质网上，也可游离在细胞质中。答案：(1)转录(2)核糖体酶tRNAATP(3)密码子tRNA(4)D14图中分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题： (1)细胞中过程发生的主要场所是_。(2)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为_。(3)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始点_(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_。答案：(1)细胞核(2)26%(3)不完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达15下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答下列问题：(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是_、_。(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有_、_。(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。实验步骤：第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液。第二步：向A试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加_，同时A、B试管中加入_；向C试管中滴加适量一定浓度的_，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量相同的人体DNA。第三步：把A、B、C、D 4支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测_。预期实验结果并得出实验结论：该实验有可能会出现_种实验结果，如果出现_，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。解析：(1)从原料和模板可以判断对应生理过程，甲中模板是DNA，原料是核糖核苷酸，对应转录过程；乙中模板是信使RNA，原料是氨基酸，对应翻译过程。(2)翻译过程发生在核糖体，需要tRNA运输氨基酸。(3)分析实验时注意单一变量是抗生素的有无，不加抗生素要加入等量蒸馏水。A、B试管是探究抗生素能否阻断细菌DNA的转录过程，C、D试管是探究抗生素能否阻断人体DNA的转录过程。答案：(1)转录翻译(2)tRNA核糖体(3)实验步骤：第二步：等量的蒸馏水 等量相同的细菌DNA抗生素水溶液第三步：4支试管中有无RNA的生成预期实验结果并得出实验结论：4A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成17