資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
4-1 基因指導蛋白質的合成
課程內容標準 核心素養對接
1．比較DNA與RNA的區別，說明RNA適于作DNA信使的原因。 2．概述遺傳信息的轉錄和翻譯的過程及特點。 3．說明中心法則的內容。 1．利用對比分析，歸納和概括，辨別三種RNA的結構和組成及轉錄和翻譯的異同。(科學思維) 2．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系，構建知識脈絡。(生命觀念) 3．利用中心法則的原理，根據相關資料分析不同藥物殺菌抗病毒的機理，科學選擇藥物，促進人體健康的恢復。(社會責任)
1．RNA的結構
2．RNA與DNA的比較
比較項目 DNA RNA
組成 單位 基本組成 單位不同 脫氧核苷酸 核糖核苷酸
五碳糖不同 脫氧核糖 核糖
堿基不同 特有的是 胸腺嘧啶(T) 特有的是 尿嘧啶(U)
結構不同 規則的雙螺旋結構 一般為單鏈
3.RNA的種類及其作用
(1)
(2)
(3)
1．概念
2．過程
1．密碼子
(1)概念：mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰的堿基。
(2)
2．tRNA：形狀像三葉草的葉形，一端是攜帶氨基酸的部位；另一端有3個相鄰的堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，稱為反密碼子。
3．翻譯
(1)概念
(2)過程
1．提出者：克里克。
2．圖解：
3．中心法則的發展
(1)相關內容
發展內容 信息流動 舉例
RNA自 我復制 遺傳信息從RNA流向RNA RNA病毒
RNA逆轉錄 合成DNA 遺傳信息從RNA流向DNA HIV病毒、致癌的RNA病毒
(2)補充后的中心法則圖解
1．判正誤(對的畫“√”，錯的畫“×”)
(1)遺傳信息轉錄的產物只有mRNA。(　×　)
(2)轉錄和翻譯都是以mRNA為模板合成生物大分子的過程。(　×　)
(3)一個tRNA分子中只有一個反密碼子。(　√　)
(4)mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質。(　×　)
(5)細胞核中發生的轉錄過程有RNA聚合酶的參與。(　√　)
(6)在蛋白質合成過程中密碼子都決定氨基酸。(　×　)
(7)細胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉運一種氨基酸。(　√　)
(8)DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則。(　×　)
(9)正常情況下，真核生物細胞內可發生中心法則的每個過程。(　×　)
2．微思考
下圖表示一個mRNA分子上結合多個核糖體，同時合成多條多肽鏈的現象，請回答有關問題：
(1)圖中每個核糖體是共同合成一條多肽鏈，還是分別合成一條完整的多肽鏈？
提示　每個核糖體分別合成一條完整的多肽鏈。
(2)圖中合成的4條多肽鏈是否相同？判斷依據是什么？
提示　相同，因為它們結合的模板mRNA相同。
(3)圖中翻譯的方向是從左向右，判斷的依據是什么？
提示　根據多肽鏈的長短，長的翻譯在前。
(4)圖中所示的翻譯特點，有什么意義？
提示　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。
任務驅動一　遺傳信息的轉錄
如下所示為一段DNA分子，如果以β鏈為模板進行轉錄，試回答下列問題：
DNA　α鏈：……A T G A T A G GG A AA C……
β鏈：……T A C T A T C CC T TT G……
(1)寫出對應的mRNA的堿基序列。
提示　……AUGAUAGGGAAAC……。
(2)轉錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關系？與DNA的另一條鏈的堿基序列相比有哪些異同？
提示　①轉錄成的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.堿基數目相等；b.都含A、G、C 3種堿基。
不同點：RNA中含有U，DNA中含有T。
(3)RNA為什么能作為DNA的信使。
提示　①RNA的基本組成單位是核苷酸，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，從細胞核進入細胞質。
1．轉錄的概念、條件和產物
概念 RNA主要是在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程稱為轉錄
場所 真核生物主要發生在細胞核，線粒體和葉綠體也可以發生
條件 ①模板：以DNA的一條單鏈為模板鏈(另一條單鏈為非模板鏈) ②原料：四種核糖核苷酸 ③能量：ATP ④酶：RNA聚合酶
堿基配對情況 T與A配對(形成兩個氫鍵)，G與C配對(形成三個氫鍵)，A與U配對(形成兩個氫鍵)，C與G配對(形成三個氫鍵)
產物 RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
2.轉錄有關問題分析
①堿基互補配對關系：G—C、C—G、T—A、A—U。
②mRNA與DNA模板鏈堿基互補，但與非模板鏈堿基序列基本相同，只是用U代替T。
③轉錄特點：邊解旋邊轉錄。
(2021·河北邢臺月考)下列說法中正確的是(　　)
A．RNA都是由DNA轉錄而來
B．每種氨基酸至少都有兩種密碼子
C．一個DNA分子可轉錄出多種產物
D．tRNA上的密碼子和mRNA上相應的堿基互補配對
C　[細胞的大多數RNA都是由DNA轉錄而來的，但某些病毒中的RNA可在細胞中進行自我復制產生RNA，A錯誤；色氨酸只有UGG一種密碼子，甲硫氨酸只有AUG一種密碼子，B錯誤；一個DNA分子上有許多基因，基因是選擇性表達的，所以同一個DNA分子，可轉錄出多種mRNA，C正確；mRNA上的密碼子可與tRNA上的反密碼子堿基互補配對，D錯誤。]
下圖為真核生物細胞核內轉錄過程的示意圖，下列說法正確的是(　　)
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DNA聚合酶
D．轉錄完成后，②需通過兩層生物膜才能與核糖體結合
B　[本題考查的是轉錄過程，其中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；轉錄完成后，②通過核孔進入細胞質，穿過0層生物膜。]
[舉一反三]　DNA與RNA的判定方法
(1)根據五碳糖種類來判定：若有核糖，一定為RNA；若有脫氧核糖，一定為DNA。
(2)根據含氮堿基種類來判定：若含T，一定為DNA；若含U，一定為RNA。
(3)根據含氮堿基含量比較來判定：若嘌呤數≠嘧啶數，則肯定不是雙鏈DNA。
　(2021·湖北武漢外國語學校期末)如圖為真核細胞內某生理過程。下列敘述正確的是(　　)
A．圖中方框中C為胞嘧啶核糖核苷酸，其與②鏈上的G通過氫鍵結合
B．圖中a為RNA聚合酶，其與②鏈上起始密碼子識別并結合
C．圖示生理過程可表示遺傳信息傳遞的方向是DNA到RNA或RNA到DNA
D．細胞周期中分裂期能發生圖示過程而在分裂間期不能發生
A　[圖中方框中堿基C屬于mRNA上的，其方框中C為胞嘧啶核糖核苷酸，mRNA與②DNA模板鏈的堿基互補(U—A、A—T、G—C、C—G)，堿基之間靠氫鍵連接，因此圖中方框中堿基C與②鏈上的G通過氫鍵結合，A正確；圖中a為RNA聚合酶，能識別并結合與②鏈上的啟動子，而起始密碼子存在于mRNA上，不在②鏈上(DNA鏈)，B錯誤；圖示表示遺傳信息的轉錄過程，遺傳信息傳遞的方向是DNA到RNA，C錯誤；圖示表示遺傳信息的轉錄過程，分裂間期的主要特點是DNA復制和蛋白質的合成，在細胞周期中分裂間期能發生轉錄和翻譯，形成蛋白質，但分裂期染色體高度螺旋化，很難解旋，一般都不能發生轉錄過程，D錯誤。]
任務驅動二　遺傳信息的翻譯
下圖是翻譯過程的示意圖，請據圖分析：
(1)圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結構？
提示　Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是tRNA、核糖體、多肽鏈。
(2)Ⅲ是mRNA，其中的起始密碼子和終止密碼子分別是什么？它們都能決定氨基酸嗎？
提示　起始密碼子：AUG，編碼甲硫氨酸；終止密碼子：UAA，不編碼氨基酸。
(3)一種氨基酸可能對應幾個密碼子，這一現象稱作密碼子的簡并性，密碼子的簡并性對生物體的生存發展有什么意義？
提示　密碼子的簡并性在遺傳的穩定性和提高翻譯速率上有一定的意義，具體如下：
①當密碼子中有一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能并不會改變對應的氨基酸。
②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率。
1．DNA轉錄和翻譯的比較
項目 轉錄 翻譯
時間 個體生長發育的整個過程
場所 主要在細胞核 核糖體
模板 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
條件 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA
產物 RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 多肽鏈
特點 邊解旋邊轉錄 一個mRNA上結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈
堿基配對 A—U，T—A，C—G，G—C A—U，U—A，C—G，G—C
遺傳信息傳遞 DNA→RNA mRNA→蛋白質
意義 表達遺傳信息，使生物表現出各種性狀
2.遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較
項目 遺傳信息 密碼子 反密碼子
概念 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
作用 控制生物的性狀 直接決定蛋白質中的氨基酸序列 識別密碼子，轉運氨基酸
種類 多樣性 64種 61種
圖解
3.原核生物與真核生物基因轉錄和翻譯的辨別
(1)真核細胞的轉錄主要發生在細胞核中，翻譯發生在細胞質中，在空間和時間上被分隔開進行，即先轉錄后翻譯。
(2)原核細胞的轉錄和翻譯沒有分隔，可以同時進行，邊轉錄邊翻譯。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。
(2021·浙江1月選考T22)下圖是真核細胞遺傳信息表達中某過程的示意圖。某些氨基酸的部分密碼子(5′→3′)是：絲氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；異亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列敘述正確的是(　　)
A.圖中①為亮氨酸
B.圖中結構②從右向左移動
C.該過程中沒有氫鍵的形成和斷裂
D.該過程可發生在線粒體基質和細胞核基質中
B　[已知密碼子的方向為5′→3′，由圖示可知，攜帶①的tRNA上的反密碼子為UAA，與其互補配對的mRNA上的密碼子為AUU，因此氨基酸①為異亮氨酸，A錯誤；由圖示可知，tRNA的移動方向是由左向右，則結構②核糖體移動并讀取密碼子的方向為從右向左，B正確；互補配對的堿基之間通過氫鍵連接，圖示過程中，tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補配對時有氫鍵的形成，tRNA離開核糖體時有氫鍵的斷裂，C錯誤；細胞核內不存在核糖體，細胞核基質中不會發生圖示的翻譯過程，D錯誤。]
(2020·云南宣威高一檢測)一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數及合成這段多肽最多需要的tRNA個數依次為(　　)
A.33，11　　　　　　　 B．36，12
C.12，36 D．11，36
B　[由題干知此多肽有11個肽鍵，可推知此多肽應由12個氨基酸脫水縮合而成，對應mRNA上的堿基數目至少應為12×3＝36 (個)，對應DNA上的堿基數目至少為12×6＝72 (個)，而12個氨基酸最多需要12個tRNA來轉運。]
[舉一反三]　基因表達過程中的相關數量計算
由上圖可知：在不考慮終止密碼子等條件下，基因中堿基數目∶mRNA堿基數目∶蛋白質中氨基酸數目＝6∶3∶1。
由于在一段多肽鏈對應的mRNA中含有不編碼氨基酸的序列(如終止密碼子)，在其對應的DNA中，還含有一些不能轉錄為mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白質中的氨基酸數為n，則對應的mRNA分子中的堿基數最少為3n，DNA(基因)中的堿基數最少為6n。
1．(2021·河南高一檢測)下圖為真核細胞中發生的一個生理過程。據圖判斷，下列描述中不正確的是(　　)
A.合成mRNA的場所主要是細胞核，需要ATP供能和RNA聚合酶催化
B.該過程存在著遵循堿基互補配對原則的行為
C.圖中所示最終合成的四條多肽鏈在結構上各不相同
D.該過程發生在細胞質中，由少量的mRNA迅速合成大量蛋白質
C　[真核細胞中，合成mRNA的主要場所是細胞核，需要RNA聚合酶催化、ATP供能，A正確；該圖是翻譯過程，翻譯是在核糖體中以mRNA為模板，按照堿基互補配對原則，以tRNA為轉運工具、以細胞質中游離的氨基酸為原料合成蛋白質的過程，B正確；多聚核糖體合成的多條肽鏈在氨基酸的排列順序上彼此相同，因為翻譯形成這些多肽鏈的模板是同一條mRNA，C錯誤；翻譯發生在細胞質核糖體中，一條mRNA可結合多個核糖體，合成多條多肽鏈，即由少量的mRNA迅速合成大量蛋白質，D正確。]
2．某DNA分子共有1 200對堿基，A＋T占46%，其中一條鏈中G和T分別占22%和28%，則由該鏈轉錄的mRNA中G所占比例和其翻譯產物中含氨基酸的數目最多分別是(　　)
A.32%　400個 B．32%　200個
C.18%　200個 D．22%　400個
A　[DNA分子中A＋T占46%，則每條鏈中A＋T占46%，G＋C占54%。已知一條鏈中G和T分別為22%和28%，則該鏈中A和C分別為18%和32%。則以此鏈為模板轉錄的mRNA中G占32%。由DNA堿基數目∶RNA堿基數目∶氨基酸數目＝6∶3∶1可知，其翻譯產物中含氨基酸的數目最多為1 200×2÷6＝400(個)。]
任務驅動三　中心法則及其發展
下圖為中心法則內容及其發展圖解，請回答有關問題。
(1)結合中心法則，思考DNA、RNA產生的途徑有哪些？
提示　DNA產生途徑有DNA的復制及逆轉錄；RNA的產生途徑有RNA的復制及轉錄。
(2)線粒體和葉綠體中的DNA是否遵循中心法則？
提示　遵循，在線粒體和葉綠體中也有DNA的復制及基因的表達過程。
(3)圖中的過程都是遺傳信息流動的過程，每個過程為什么能準確地將遺傳信息傳遞？
提示　原因有二：一是每個過程都有精確的模板；二是嚴格遵守堿基互補配對原則。
(4)下列四個試管中分別模擬的是中心法則中的某個過程。
①四個試管分別模擬中心法則中的哪個過程？
提示　a：DNA的復制；b：轉錄；c：RNA的復制；d：逆轉錄。
②四個試管模擬的過程分別需要什么酶？
提示　a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶(RNA復制酶)；d：逆轉錄酶。
1．中心法則體現了DNA的兩大基本功能
(1)傳遞遺傳信息：通過DNA復制完成的，發生在親代產生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。
(2)表達遺傳信息：通過轉錄和翻譯完成的，發生在個體發育過程中。
2．不同生物的遺傳信息傳遞過程
(1)以DNA為遺傳物質的生物
主要包括細胞生物(原核生物、真菌、動植物和人類)以及大多數病毒，它們能發生的過程如下：
(2)以RNA為遺傳物質的生物
①不含逆轉錄酶的RNA病毒，如煙草花葉病毒，它們能發生的過程如下：
②含逆轉錄酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它們能發生的過程如下：
(2021·廣東選考T7)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結合，該作用直接影響的過程是(　　)
A.DNA復制　　　　　　　 B．轉錄
C.翻譯 D．逆轉錄
C　[分析題意可知，金霉素可抑制tRNA與mRNA的結合，使tRNA不能攜帶氨基酸進入核糖體，從而直接影響翻譯的過程，C正確。]
(2021·寧夏銀川高一月考)如圖所示，下列有關敘述不正確的是(　　)
A.若甲是DNA，乙為RNA，則此過程要以甲的一條鏈為模板，酶為RNA聚合酶
B.若甲是DNA，乙為DNA，則此過程為DNA復制，酶為DNA聚合酶和解旋酶
C.若甲是RNA，乙為DNA，則此過程為轉錄，原料為脫氧核苷酸
D.若甲是RNA，乙為蛋白質，則此過程為翻譯，原料為氨基酸
C　[若甲是DNA，乙為RNA，則圖示表示轉錄過程，要以甲為模板，酶為RNA聚合酶，A正確；若甲是DNA，乙為DNA，則圖示表示DNA復制過程，要以甲為模板，酶為DNA聚合酶和解旋酶，B正確；若甲是RNA，乙為DNA，則圖示表示逆轉錄過程，原料為脫氧核苷酸，C錯誤；若甲是RNA，乙為蛋白質，則圖示表示翻譯過程，原料為氨基酸，D正確。]
[舉一反三]　
(1)逆轉錄需要逆轉錄酶。
(2)逆轉錄和RNA復制只有在某些病毒復制時才能進行。
(3)哺乳動物成熟的紅細胞中無遺傳信息的傳遞。
　下面是幾種抗菌藥物的抗菌機理以及中心法則的圖解。
①青霉素：抑制細菌細胞壁的合成；②環丙沙星：抑制細菌DNA解旋酶的活性；③紅霉素：能與細菌細胞中的核糖體結合以阻止其發揮作用；④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有關說法錯誤的是(　　)
A.環丙沙星會抑制a過程，利福平將會抑制b過程
B.除青霉素外，其他抗菌藥物均具有抑制遺傳信息傳遞和表達的作用
C.過程d涉及的氨基酸最多有21種、tRNA最多有64種
D.e過程需要逆轉錄酶
C　[由題干可知，環丙沙星會抑制細菌DNA解旋酶的活性，故可抑制細菌DNA的復制過程(a過程)。利福平會抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的轉錄過程(b過程)。紅霉素能與核糖體結合以阻止其發揮作用，故可抑制細菌的翻譯過程(d過程)。青霉素抑制細菌細胞壁的合成，其不影響遺傳信息的傳遞和表達過程。e過程是逆轉錄過程，需要逆轉錄酶。翻譯過程涉及的氨基酸最多有21種、tRNA最多有61種。]
知識網絡構建 關鍵知識積累
1．RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。 2．轉錄的主要場所是細胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 3．翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬運工”(tRNA)、原料(21種氨基酸)、酶和能量。 4．一種氨基酸對應一種或多種密碼子，一種密碼子最多只決定一種氨基酸。 5．每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種tRNA識別和轉運。
1．(2021·江蘇高考，T7)關于轉錄和翻譯的敘述，錯誤的是(　　 )
A.轉錄時以核糖核苷酸為原料
B.轉錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定堿基序列
C.mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質
D.不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼子的容錯性
C　[轉錄的產物是RNA，因此以核糖核苷酸為原料，A正確；轉錄時，RNA聚合酶能識別DNA中特定的堿基序列，并與DNA結合，開始轉錄過程，B正確；翻譯時，核糖體在mRNA上移動翻譯出蛋白質，C錯誤；不同密碼子編碼同種氨基酸即密碼子的簡并性，可增強密碼子的容錯性，D正確。]
2．對于下列圖解，正確的說法有(　　)
①表示DNA復制過程　 ②表示DNA轉錄過程　③共有5種堿基　④共有8種核苷酸　⑤共有5種核苷酸　⑥A均代表同一種核苷酸
A.①②③　　　　　　　 B．④⑤⑥
C.②③④ D．①③⑤
C　[由題干信息可知，圖示為DNA轉錄過程。因為DNA與RNA的基本單位不同，故相同堿基代表不同核苷酸，所以圖示核苷酸種類為8，堿基種類數為5。綜上所述，C正確。]
3．下列關于如圖所示生理過程的敘述，最合理的是(　　)
A.該生理過程可能發生于硝化細菌細胞內
B.可表示噬菌體的轉錄和翻譯過程
C.圖中現象也可能出現在人體細胞核基因的表達過程中
D.圖中兩核糖體合成的肽鏈不同
A　[由圖示可以看出，轉錄和翻譯同時進行。人體細胞核基因轉錄出mRNA后，mRNA通過核孔進入細胞質，與核糖體結合后指導肽鏈的合成，該過程與圖示不符。噬菌體是非細胞結構的生物，不能獨立進行代謝過程。圖中兩核糖體以同一mRNA為模板，合成的肽鏈相同。]
4．克里克提出的中心法則是指(　　)
A.遺傳信息的轉錄、翻譯過程
B.遺傳信息的轉錄、翻譯及表達過程
C.DNA復制及轉錄、翻譯過程中的堿基互補配對原則
D.遺傳信息通過DNA復制、轉錄及翻譯的傳遞過程
D　[克里克提出的中心法則主要包括遺傳信息從DNA傳遞到DNA的自我復制過程，以及從DNA流向RNA進而流向蛋白質的轉錄和翻譯過程。]
5．(2020·全國卷Ⅲ)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.一種反密碼子可以識別不同的密碼子
B.密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結合
C.tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成
D.mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變
C　[由分析可知：一種反密碼子可以識別不同的密碼子，A正確；密碼子與反密碼子的堿基之間通過互補配對，然后通過氫鍵結合，B正確；RNA包括mRNA、tRNA、rRNA，一般都為單鏈結構，C錯誤；由于密碼子的簡并性，一種氨基酸可以對應多種密碼子，故mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，如圖中的三種密碼子都決定甘氨酸，D正確。]
6．下圖表示某DNA片段遺傳信息的傳遞過程，①～⑤表示物質或結構。a、b、c表示生理過程。請據圖回答下列問題：(可能用到的密碼子：AUG為甲硫氨酸、GCU為丙氨酸、AAG為賴氨酸、UUC為苯丙氨酸、UCU為絲氨酸、UAC為酪氨酸)
(1)完成遺傳信息表達的是________(填字母)過程，a過程所需要的酶有______________。
(2)圖中含有核糖的是________(填數字)；由②指導合成的多肽鏈中氨基酸序列是______________________________________________________________________________。
(3)該DNA片段第三次復制需要游離的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的數目為________個。
(4)若在AUG后插入3個核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明_________________________________________________ _____________________________________________________________________________。
解析　分析圖示過程可知：a為DNA的復制、b為轉錄、c為翻譯。(1)完成遺傳信息表達的是轉錄和翻譯，即圖中的b和c，DNA的復制需要在解旋酶的作用下解開雙鏈，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子鏈。(2)RNA中含有核糖，所以圖中含有核糖的結構包括mRNA、tRNA、rRNA。根據②mRNA上的密碼子可知指導合成的多肽鏈中氨基酸的序列：甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸。(3)由圖可知DNA片段含7個T，故第三次復制需要23－1×7＝28(個)胸腺嘧啶脫氧核苷酸。(4)三個核苷酸對應一個氨基酸，由此證明一個密碼子由三個相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成。
答案　(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶　(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸　(3)28　(4)一個密碼子由三個相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成
課時作業(13)　基因指導蛋白質的合成
1．關于RNA和DNA的區別，下列說法錯誤的是(　　)
A.DNA是規則的雙螺旋結構，而RNA一般是單鏈
B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脫氧核糖
C.DNA特有的堿基是T，而RNA特有的堿基是U
D.DNA中的嘧啶數量和嘌呤數量相等，但RNA中不一定
B　[DNA中的五碳糖是脫氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。]
2．(2020·福建漳州質檢)DNA決定mRNA的序列是通過(　　)
A.mRNA的密碼　　　　 B．DNA的自我復制
C.tRNA的轉運 D．堿基互補配對
D　[mRNA是以四種核糖核苷酸為原料，以DNA分子的一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下，按照堿基互補配對原則合成的。因此DNA決定mRNA的序列是通過堿基互補配對。]
3．(2020·福建泉州期中)下列對遺傳信息翻譯過程的說法，錯誤的是(　　)
A.以細胞質中游離的氨基酸為原料
B.以核糖體RNA作為遺傳信息模板
C.翻譯時同時需要三種RNA
D.合成具有一定氨基酸序列的多肽鏈
B　[翻譯的原料是細胞質中游離的氨基酸，A正確；翻譯的模板是信使RNA，B錯誤；翻譯時同時需要tRNA、mRNA與rRNA三種RNA，C正確；翻譯過程能合成具有一定氨基酸排列順序的多肽鏈，D正確。]
4．(2021·湖南高一期末)下列關于密碼子的敘述，正確的是(　　)
A.一種密碼子能編碼多種氨基酸，所以密碼子有簡并性
B.一種密碼子能與多種反密碼子堿基互補
C.病毒和細胞結構的生物各用一套遺傳密碼
D.密碼子只存在于mRNA上
D　[一種密碼子只能編碼一種氨基酸，而一種氨基酸可以由多個密碼子決定，A錯誤；一種密碼子只能與一種反密碼子堿基互補，B錯誤；所有生物共用一套遺傳密碼，C錯誤；密碼子指的是mRNA可以決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，D正確。]
5．(2020·甘肅武威十八中期末)DNA分子的復制、轉錄、翻譯分別產生(　　)
A.DNA、RNA、蛋白質
B.DNA、RNA、氨基酸
C.DNA、RNA、核糖體
D.脫氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白質
A　[DNA分子復制的產物為DNA，轉錄的產物為RNA，翻譯的產物為蛋白質，A正確。]
6．(2017·全國卷Ⅲ)下列關于真核細胞中轉錄的敘述，錯誤的是(　　)
A.tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉錄而來
B.同一細胞中兩種RNA的合成有可能同時發生
C.細胞中的RNA合成過程不會在細胞核外發生
D.轉錄出的RNA鏈與模板鏈的相應區域堿基互補
C　[真核細胞的各種RNA都是通過DNA的不同片段轉錄產生的；由于轉錄產生不同RNA時的DNA片段不同，因此同一細胞中兩種RNA的合成有可能同時發生；真核細胞細胞質中葉綠體、線粒體中的DNA也可以轉錄形成RNA；轉錄的過程遵循堿基互補配對原則，因此產生的RNA鏈與模板鏈的相應區域堿基互補。]
7．(2021·四川攀枝花高一檢測)如圖是某細胞中正在進行的翻譯過程，下列說法正確的是(　　)
A.參與圖示過程的RNA有3種，均不含氫鍵
B.圖中tRNA中氨基酸的結合位置為乙，可攜帶多種氨基酸
C.細胞膜上和細胞中運輸氨基酸的物質化學本質不同
D.mRNA在核糖體上的移動速度決定了圖中翻譯的速度
C　[參與翻譯過程的RNA有3種，分別是mRNA、tRNA和rRNA，如題圖所示，tRNA為三葉草結構，含有氫鍵，A錯誤；題圖中攜帶氨基酸的分子為tRNA，氨基酸結合位置為乙，一種氨基酸可對應多種tRNA，但是一種tRNA只能攜帶一種氨基酸，B錯誤；細胞膜上運輸氨基酸的物質是載體蛋白，細胞中運輸氨基酸的物質是tRNA，C正確；核糖體在mRNA上移動，并非mRNA在核糖體上移動，D錯誤。]
8．(2021·山東濰坊高一月考)如圖表示某生物細胞中基因表達的過程，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.圖中Ⅰ為轉錄過程，Ⅱ為翻譯過程，在細菌細胞中可進行圖示過程
B.圖中的Ⅱ翻譯過程是從右向左進行的
C.Ⅰ、Ⅱ過程都有水的形成，但形成的化學鍵不同
D.一個mRNA結合多個核糖體可以在短時間內合成大量的多種蛋白質
D　[據題圖分析可知，圖示轉錄和翻譯過程在同一時間和空間進行，發生在原核生物細胞中，因此在細菌細胞中可進行圖示過程，A正確；根據多肽鏈的長短可以判斷，核糖體在該mRNA上的移動方向是從右向左，B正確；圖示Ⅰ是轉錄以核糖核苷酸為原料合成RNA過程中脫水形成磷酸二酯鍵，Ⅱ過程是翻譯，以氨基酸為原料合成蛋白質過程中脫水縮合形成肽鍵，C正確；一個mRNA結合多個核糖體可以在短時間內合成大量的同種蛋白質，D錯誤。]
9．下列能正確表示HIV感染人體后“遺傳信息流”的是(　　)
D　[HIV是以RNA為遺傳物質的病毒，在宿主細胞內能以RNA為模板進行逆轉錄得到DNA，該DNA可以和人體細胞核內的DNA整合在一起，在人體細胞內一起復制，并經轉錄和翻譯形成病毒的蛋白質。該病毒的RNA不能復制。]
10．(2020·全國卷Ⅱ)大豆蛋白在人體內經消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題：
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
(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mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執行功能部位需要經過核孔。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__________________。
解析　(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rRNA(核糖體RNA)、tRNA(轉運RNA)。(2)在大豆細胞中，mRNA在細胞核內以DNA為模板轉錄形成，在細胞質中翻譯蛋白質。RNA聚合酶的本質是蛋白質，是在細胞質中被翻譯出來，在細胞核中催化轉錄過程。(3)大豆的某小肽對應的編碼序列為UACGAACAUUGG，相鄰的三個堿基決定一個氨基酸，查詢題干中的密碼子表可知該序列對應著：酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。若該小肽對應的DNA序列有3處堿基發生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，查詢題干中的密碼子表可知：酪氨酸、谷氨酸、組氨酸三個的密碼子發生了變化，即UAUGAGCACUGG。
答案　(1)rRNA、tRNA　(2)細胞核　細胞質　細胞質　細胞核　(3)酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG
11．中心法則解釋了生物遺傳信息由DNA向蛋白質傳遞與表達的過程。請據圖回答下列問題：
(1)過程a需要的酶有_________________________________________________________ ____________________；過程d需要的酶與模板為________、________。
(2)過程c稱為____________，需要的物質有_____________________________________。
(3)若已知通過b過程形成的mRNA含有50個堿基，其中A和G共15個，則形成該mRNA的相應DNA片段中至少含有C和T的總數是______個。若在mRNA的起始密碼子AUG(甲硫氨酸的密碼子)后面添加三個核糖核苷酸，則合成的多肽鏈除在甲硫氨酸后多加一個氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化，由此說明_____________________________________。一個mRNA通常連接多個核糖體，其意義是_______________________________________ _____________________________________________________________________________。
解析　(1)過程a為DNA分子的復制過程，該過程需要解旋酶和DNA聚合酶；過程d為逆轉錄過程，該過程的模板為RNA，需要的酶是逆轉錄酶。(2)過程c為翻譯，翻譯過程中需要搬運工具tRNA、原料氨基酸、模板mRNA，此外還需酶的催化及ATP的供能。(3)若已知通過b(轉錄)過程形成的mRNA含有50個堿基，其中A和G共15個，則其模板鏈上對應區段的T＋C為15個，A＋G＝35個，根據DNA雙鏈的堿基互補配對原則可知另外一條鏈上對應區段的T＋C＝35個，故形成該mRNA的相應DNA片段中至少含有C和T的總數是15＋35＝50個；若在mRNA的起始密碼子AUG后面添加三個核糖核苷酸，合成的肽鏈只是增加了一個氨基酸，由此可推知該新增的氨基酸是由新加的三個堿基決定的，即一個密碼子由三個相鄰的堿基組成；一個mRNA通常連接多個核糖體，這樣少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白質，提高了翻譯的效率。
答案　(1)解旋酶和DNA聚合酶　逆轉錄酶　RNA　(2)翻譯　tRNA、氨基酸、mRNA、酶、ATP　(3)50　一個密碼子由三個相鄰的堿基組成　少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白質
12．(2019·全國卷Ⅰ)用體外實驗的方法可合成多肽鏈。已知苯丙氨酸的密碼子是UUU，若要在體外合成同位素標記的多肽鏈，所需的材料組合是(　　)
①同位素標記的tRNA　②蛋白質合成所需的酶　③同位素標記的苯丙氨酸　④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸　⑤除去了DNA和mRNA的細胞裂解液
A.①②④　　　　　　 B．②③④
C.③④⑤ D．①③⑤
C　[在體外合成同位素標記的多肽鏈，需要有翻譯合成該多肽鏈的模板——mRNA，人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作為模板；還需要有合成該多肽鏈的原料——同位素標記的氨基酸(苯丙氨酸)。此外，合成該多肽鏈還需要核糖體、相關酶以及能量等，可由除去了DNA和mRNA的細胞裂解液提供。]
13．如圖表示生物細胞中基因的表達過程，下列相關判斷不正確的是(　　)
A.圖示現象不可能發生在人體細胞的核基因表達過程中
B.一個基因可在較短時間內合成多條肽鏈
C.一條多肽鏈的合成需要多個核糖體的共同參與
D.圖示過程中既有DNA—RNA之間的堿基配對，也有RNA—RNA之間的堿基配對
C　[圖示為轉錄和翻譯過程同時發生，表示原核細胞基因表達的過程，而人體細胞的細胞核具有核膜，核基因轉錄發生在細胞核，翻譯發生在細胞質中的核糖體上，A正確；由圖可知，一條mRNA可相繼與多個核糖體結合，加快了翻譯的速度，因此一個基因可在較短時間內合成多條肽鏈，B正確；一個核糖體只能完成一條多肽鏈的合成，C錯誤；圖示過程中既有DNA—RNA之間的堿基配對，也有RNA—RNA之間的堿基配對，D正確。]
14．(多選)圖甲是果蠅體細胞內基因表達過程示意圖，圖乙是tRNA的結構示意圖。請據圖判斷下列說法，正確的是(　　)
A.圖甲中過程①需要DNA聚合酶，過程⑦需要RNA聚合酶
B.圖甲中②③④⑤完全合成后，它們的氨基酸排列順序相同
C.圖乙中c是反密碼子，能與圖甲中的mRNA 上的密碼子互補配對
D.圖乙中a可以攜帶多種氨基酸，b處通過氫鍵連接形成雙鏈區
BC　[圖甲中過程①需要RNA聚合酶，過程⑦需要蛋白質合成酶，A錯誤；圖甲中②③④⑤完全合成后，它們的氨基酸排列順序相同，因為合成它們的模板是同一條mRNA，B正確；圖乙中c是反密碼子，與圖甲中的mRNA上的密碼子互補配對，C正確；圖乙中a可以攜帶一種氨基酸，b處通過堿基之間的氫鍵連接形成雙鏈區，D錯誤。]
15．(2021·六盤山高級中學高三月考)如圖為某生物遺傳信息傳遞的部分途徑示意圖，圖中過程Ⅰ所合成的RNA鏈不易與模板分開，形成了R環(由一條RNA鏈與雙鏈DNA中的一條鏈雜交而組成的三鏈核酸結構)。請據圖回答：
(1)圖中過程Ⅰ表示_________，過程Ⅱ表示_________。某同學判斷該圖表示的遺傳信息傳遞過程發生在原核細胞中，他判斷的依據是________________________________________ _____________________________________________________________________________。
(2)圖示過程Ⅰ中，A物質是_______________。R環結構的形成往往會與DNA分子中某種堿基對的數量有關，則推測該片段可能含有較多的________堿基對，能使mRNA不易脫離模板鏈。
(3)對真核生物來說，DNA分子復制通常不能發生在細胞周期的分裂期，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)過程Ⅱ中，每個核糖體與mRNA結合的部位會形成__________個tRNA 的結合位點。據圖可知，核糖體的移動方向是_______________(填“從左向右”或“從右向左”)。
解析　(1)據圖分析，過程Ⅰ表示轉錄；過程Ⅱ表示翻譯。判斷該圖表示的遺傳信息傳遞過程發生在原核細胞中的依據是轉錄和翻譯在同一場所進行。(2)圖中A表示RNA聚合酶。過程Ⅰ中，R環結構的形成往往與DNA分子中某種堿基對的數量有關，推測該片段可能含有較多的G－C堿基對，形成的氫鍵較多，使mRNA不易脫離模板鏈。(3)對真核生物來說，DNA分子復制不能發生在細胞周期的分裂期，原因是分裂期染色體高度螺旋化，DNA不能解旋。(4)過程Ⅱ中，每個核糖體與mRNA結合的部位會形成2個tRNA的結合位點。據圖可知，右側核糖體上的多肽鏈較長，所以核糖體的移動方向是從右向左。
答案　(1)轉錄　翻譯　轉錄和翻譯在同一場所進行　(2)RNA聚合酶　G—C(C—G)　(3)分裂期染色體高度螺旋化，DNA不易解旋　(4) 2　從右向左

展開更多......

收起↑