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第4章基因的表達(dá)
第1節(jié)
基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
【素養(yǎng)目標(biāo)】
結(jié)合所學(xué)知識(shí)了解遺傳信息的翻譯場所。
了解密碼子的概念及反密碼子的概念。
【必備知識(shí)】
一、RNA的結(jié)構(gòu)：
1、組成元素：C、H、O、N、P
2、基本單位：核糖核苷酸（4種）
3、結(jié)構(gòu)：一般為單鏈
二、基因：是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。主要在染色體上
三、基因控制蛋白質(zhì)合成：
1、轉(zhuǎn)錄：
（1）概念：在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，合成RNA的過程。（注：葉綠體、線粒體也有轉(zhuǎn)錄）
（2）過程：①解旋；②配對；③連接；④釋放（具體看書63頁）
（3）條件：模板：DNA的一條鏈（模板鏈）
原料：4種核糖核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶、RNA聚合酶等
（4）原則：堿基互補(bǔ)配對原則（A—U、T—A、G—C、C—G）
（5）產(chǎn)物：信使RNA（mRNA）、核糖體RNA（rRNA）、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）
2、翻譯：
（1）概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。（注：葉綠體、線粒體也有翻譯）
（2）過程：（看書）
（3）條件：模板：mRNA
原料：氨基酸（20種）
能量：ATP
酶：多種酶
搬運(yùn)工具：tRNA
裝配機(jī)器：核糖體
（4）原則：堿基互補(bǔ)配對原則
（5）產(chǎn)物：多肽鏈
3、與基因表達(dá)有關(guān)的計(jì)算
基因中堿基數(shù)：mRNA分子中堿基數(shù)：氨基酸數(shù)
=
6：3：1
密碼子
①概念：mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸。每3個(gè)這樣的堿基又稱為1個(gè)密碼子．
②特點(diǎn)：專一性、簡并性、通用性
③密碼子
起始密碼：AUG、GUG
（64個(gè)）
終止密碼：UAA、UAG、UGA
注：決定氨基酸的密碼子有61個(gè)，終止密碼不編碼氨基酸。
【本節(jié)重點(diǎn)】
RNA雖都是單鏈結(jié)構(gòu)，但tRNA內(nèi)部仍有部分折疊區(qū)域能夠形成堿基互補(bǔ)配對。
（1）一種密碼子只對應(yīng)一種氨基酸，但一種氨基酸可由不止一種密碼子決定。
（2）一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，但一種氨基酸可由不止一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。
【例題解析】
例1.尿嘧啶核苷（簡稱尿苷）在細(xì)胞內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為尿嘧啶核糖核苷酸。如果選用含有3H-尿苷的營養(yǎng)液，處理活的小腸黏膜層，幾小時(shí)后檢測小腸絨毛，發(fā)現(xiàn)整個(gè)小腸黏膜層上均有放射性出現(xiàn)。推測與之密切相關(guān)的過程是下圖中的（??
）
A.?①???????????????????????????????????????B.?②???????????????????????????????????????C.?③???????????????????????????????????????D.?①和②
例2.新型冠狀病毒是單股正鏈RNA病毒，以ss（+)RNA表示。ss（+)RNA可直接作為mRNA翻譯出蛋白質(zhì)。下圖是該病毒的增殖過程示意圖。有關(guān)敘述正確的是（??
）
A.?RNA復(fù)制酶也可用于宿主細(xì)胞內(nèi)的RNA合成
B.?（+)RNA的嘧啶堿基數(shù)與（-)RNA的嘧啶堿基數(shù)相等
C.?與DNA病毒相比，新型冠狀病毒更易發(fā)生變異
D.?子代病毒的遺傳性狀由親代RNA病毒和宿主細(xì)胞決定
答案：例1.
B
【解析】AD、①是DNA復(fù)制過程，DNA復(fù)制的原料是四種脫氧核糖核苷酸，不需要尿嘧啶核糖核苷酸，A錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤；
B、②是轉(zhuǎn)錄過程，轉(zhuǎn)錄的原料是四種核糖核苷酸，包括尿嘧啶核糖核苷酸，B正確；
C、③是翻譯過程，翻譯的原料是氨基酸，不需要尿嘧啶核糖核苷酸，C錯(cuò)誤。
故答案為：B。
C
【解析】A、RNA復(fù)制酶只用于病毒RNA的合成，A錯(cuò)誤；
B、因?yàn)椋?)RNA與（-)RNA之間是嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對關(guān)系，因此（+)RNA的嘧啶堿基數(shù)與（-)RNA的嘌呤堿基數(shù)相等，B錯(cuò)誤；
C、與DNA病毒相比，由于新型冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，而RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，因此更易發(fā)生變異，C正確；
D、子代病毒的遺傳性狀由親代RNA病毒攜帶的遺傳信息決定的，D錯(cuò)誤。
故答案為：C。
【素養(yǎng)作業(yè)】
1.下列有關(guān)染色體、DNA，基因與脫氧核苷酸關(guān)系的敘述正確的是（??
）
A.?真核細(xì)胞的基因只存在于細(xì)胞核中，而核酸并非僅存在于細(xì)胞核中
B.?DNA分子中每一個(gè)片段都是一個(gè)基因
C.?并非所有的基因都位于染色體上
D.?由簡單到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層次是：脫氧核苷酸→基因→染色體→DNA
2.對于中心法則，經(jīng)科學(xué)家深入研究后，發(fā)現(xiàn)生物中還存在著逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，它是指遺傳信息的傳遞從（??
）
A.?蛋白質(zhì)→DNA????????????????????B.?RNA→DNA????????????????????C.?DNA→RNA????????????????????D.?DNA→DNA
3.組成核酸的堿基和核苷酸的種類分別為（??
）
A.?5種和8種???????????????????????????B.?4種和5種???????????????????????????C.?4種和8種???????????????????????????D.?4種和4種
4.一個(gè)生物個(gè)體的生命活動(dòng)中，DNA表現(xiàn)出兩個(gè)基本功能，就是將遺傳信息（??
）
A.?儲(chǔ)存和復(fù)制??????????????????B.?傳遞和表達(dá)????????????????????C.?復(fù)制和轉(zhuǎn)錄??????????????????D.?轉(zhuǎn)錄和翻譯
5.下圖表示中心法則，下列有關(guān)敘述正確的是（??
）
A.?過程①~⑦都會(huì)在人體的遺傳信息傳遞時(shí)發(fā)生
B.?人體細(xì)胞內(nèi)的過程③主要發(fā)生在細(xì)胞核中，產(chǎn)物都是mRNA
C.?過程③存在A-U、C-G、T-A、G-C堿基配對方式
D.?過程⑤有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，過程⑥發(fā)生在核糖體上
6.大腸桿菌遺傳信息的傳遞過程中，不會(huì)發(fā)生的是（??
）
A.?DNA分子在RNA聚合酶的作用下轉(zhuǎn)錄出mRNA
B.?DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄都是以DNA兩條鏈為模板，翻譯則是以mRNA為模板
C.?mRNA可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成
D.?轉(zhuǎn)錄和翻譯可以在細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)進(jìn)行
7.基因擴(kuò)增是指某些基因的拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象，它使細(xì)胞在短期內(nèi)產(chǎn)生大量的
基因產(chǎn)物以滿足生長發(fā)育的需要。如非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中原有rRNA基因（rDNA）約
500拷貝，在減數(shù)分裂前的間期這個(gè)基因擴(kuò)增近4000倍。下列相關(guān)敘述不正確的是（??
）
A.?rDNA表達(dá)的最終產(chǎn)物是rRNA????????????????????????????B.?在減數(shù)分裂前的間期合成大量的蛋白質(zhì)
C.?擴(kuò)增過程需要解旋酶和RNA聚合酶的參與???????????D.?分裂結(jié)束后多余的rDNA將被降解
8.在信使RNA分子結(jié)構(gòu)中，相鄰的堿基G與C之間是通過什么結(jié)構(gòu)連接而成（??
）
A.?3個(gè)氫鍵??????????????????????????????????????????????????????????????B.?一脫氧核糖一磷酸基一脫氧核糖一
C.?一核糖一磷酸基一核糖一????????????????????????????????????D.?一磷酸基一核糖一磷酸基一
參考答案
1.【答案】
C
【解析】A、真核細(xì)胞的基因主要存在于細(xì)胞核中，細(xì)胞質(zhì)中的線粒體等也含有部分基因，A錯(cuò)誤；
B、基因是指有遺傳效應(yīng)的DNA片段，DNA中沒有遺傳效應(yīng)的片段不屬于基因，B錯(cuò)誤；
C、真核細(xì)胞中絕大多數(shù)基因都是在染色體上，但在動(dòng)植物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體中也含有一定量的DNA，其中也有基因，C正確；
D、染色體由DNA和蛋白質(zhì)組成，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個(gè)DNA上有很多個(gè)基因，基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，故從簡單到復(fù)雜的結(jié)構(gòu)層次是：脫氧核苷酸→基因→DNA→染色體，D錯(cuò)誤。
故答案為：C。
2.【答案】
B
【解析】A、遺傳信息不能從蛋白質(zhì)流向DNA，A錯(cuò)誤；
B、遺傳信息從RNA流向DNA的過程的逆轉(zhuǎn)錄過程，B正確；
C、遺傳信息從DNA流向RNA的過程是轉(zhuǎn)錄過程，C錯(cuò)誤；
D、遺傳信息從DNA流向DNA的過程是DNA分子的復(fù)制過程，D錯(cuò)誤。
故答案為：B。
3.【答案】
A
【解析】核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸，基本組成單位是核苷酸，核糖核酸的組成單位有4種，脫氧核糖核酸的基本單位有4種，核糖核酸的堿基有A、G、C、U共4種，脫氧核糖核酸的堿基有A、G、C、T共4種，因此組成核酸的核苷酸有8種，堿基有5種。A正確。
故答案為：A。
4.【答案】
B
【解析】一個(gè)生物個(gè)體的生命活動(dòng)中，DNA表現(xiàn)出兩個(gè)基本功能，就是將遺傳信息傳遞和表達(dá)，即DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，B正確；
故答案為：B。
5.【答案】
C
【解析】A、過程①為DNA的復(fù)制，①⑦②為逆轉(zhuǎn)錄，③為轉(zhuǎn)錄，④⑤均為RNA的復(fù)制，⑥為翻譯。都會(huì)在人體的遺傳信息傳遞時(shí)發(fā)生的為①③⑥，A錯(cuò)誤；
B、人體細(xì)胞內(nèi)的過程③轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，產(chǎn)物是mRNA，rRNA，tRNA，B錯(cuò)誤；
C、過程③為轉(zhuǎn)錄，即DNA轉(zhuǎn)錄為RNA，存在A-U、C-G、T-A、G-C堿基配對方式，C正確；
D、由于RNA一般為單鏈，過程⑤RNA的復(fù)制沒有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，DNA的復(fù)制有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，過程⑥翻譯發(fā)生在核糖體上，D錯(cuò)誤。
故答案為：C。
6.【答案】
B
【解析】DNA分子在RNA聚合酶的作用下轉(zhuǎn)錄出mRNA，A正確；DNA轉(zhuǎn)錄是以DNA一條鏈為模板，B錯(cuò)誤；mRNA可以結(jié)合多個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成，短時(shí)間可以完成多條肽鏈的合成，提高合成效率，C正確；大腸桿菌是原核生物，其轉(zhuǎn)錄和翻譯可以在細(xì)胞質(zhì)中同時(shí)進(jìn)行，D正確。
7.【答案】
C
【解析】A、據(jù)題干信息可知，rDNA為rRNA基因，其表達(dá)（轉(zhuǎn)錄）的最終產(chǎn)物是rRNA，A正確；
B、在減數(shù)第一次分裂前的間期，會(huì)發(fā)生DNA分子的復(fù)制和蛋白質(zhì)合成，故該時(shí)期有大量蛋白質(zhì)合成，B正確；
C、擴(kuò)增過程實(shí)質(zhì)為DNA分子的復(fù)制過程，該過程需要解旋酶和DNA聚合酶，C錯(cuò)誤；
D、據(jù)題干信息可知，基因擴(kuò)增是某些基因在某些時(shí)期的現(xiàn)象，故rDNA在分裂結(jié)束后，多余的rDNA將被降解，D正確。
故答案為：C。
8.【答案】
C
【解析】由于信使RNA只有一條鏈，故相鄰的G、C之間由核糖、磷酸、核糖連接。
綜上所述，ABD不符合題意，C符合題意。
故答案為：C

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