学案 基因指导蛋白质的合成.docx
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学案基因指导蛋白质的合成
学案 基因指导蛋白质的合成
及对性状的控制
考纲要求
1.遗传信息的转录和翻译（Ⅱ）。
2.基因与性状的关系（Ⅱ）。
基础自查
一、RNA的结构与分类
1．RNA与DNA的区别
物质组成
结构特点
五碳糖
特有碱基
DNA
脱氧核糖
T（胸腺嘧啶）
一般是双链
RNA
核糖
U（尿嘧啶）
通常是单链
2．基本单位：
核糖核苷酸。
3．种类功能
[判一判]
1．若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA（ √ ）
2．若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA（ √ ）
3．若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA（ √ ）
4．要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率（ √ ）
思考 若某些核酸中共有8种核苷酸，5种碱基，4条链，则推断可能的核酸情况。
提示 1个DNA分子＋2个RNA分子。
二、遗传信息的转录和翻译
1．判断正误
（1）转录只发生在细胞核中（ × ）
（2）转录时以核糖核苷酸为原料（ √ ）
（3）转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列（ √ ）
（4）mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质（ × ）
（5）不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性（ √ ）
2．密码子和反密码子
（1）密码子存在于mRNA上，共有64种。
决定氨基酸的密码子有61种；终止密码有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。
（2）反密码子存在于tRNA上（如下图）
判一判
（1）密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系（ × ）
（2）决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种（ × ）
（3）DNA复制就是基因表达的过程（ × ）
考考你 密码子与氨基酸有怎样的对应关系？
三、基因对性状的控制
1．中心法则
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
解惑 RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
2．基因控制性状（连一连）
（1）直接控制：
通过控制________________来直接控制生物性状。
（2）间接控制：
通过控制________来控制代谢过程，进而控制生物性状。
[以图助学] 基因与性状的关系
（1）基因与性状的关系并不都是简单的________关系。
如人的身高可能是由________决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。
（2）基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
考点一 聚焦基因的表达——转录和翻译
1．观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。
（1）区别
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂的间期
生物个体发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件
解旋酶、DNA
聚合酶、ATP
解旋酶、RNA
聚合酶、ATP
酶、ATP、
tRNA
产物
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链
模板去向
分别进入两个子
代DNA分子中
恢复原样，重新组成双螺旋结构
水解成单个
核糖核苷酸
（2）联系
2．下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。
（1）mRNA与核糖体的数量关系：
一个mRNA可同时结合多个核糖体。
（2）存在上述关系的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
（3）蛋白质合成的方向：
从左向右（据上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
（4）蛋白质合成的结果：
合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
（5）讨论：
图示中合成了几条肽链？
是否相同？
答案 图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
3．根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
DNA
ACG
GAT
CTT
TGC
CTA
GAA
mRNA（密码子）
UGC
CUA
GAA
反密码子
ACG
GAU
CUU
氨基酸
半胱氨酸
亮氨酸
谷氨酸
易错警示 与转录、翻译有关的5个注意点
（1）转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。
（2）密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
（3）翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
（4）DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
（5）解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
对应训练
1．如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．图中共有2种RNAB．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键D．终止密码子位于b端
答案 D
解析 图示为翻译过程。
图中共有mRNA、tRNA、rRNA3种RNA。
碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。
翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。
2．如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
（1）完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。
（2）从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。
（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。
由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。
（4）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________（序号），线粒体功能__________（会或不会）受到影响。
（5）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。
某信使RNA的碱基排列顺序如下：
A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……（40个碱基）……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。
此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。
答案
（1）ATP、核糖核苷酸、酶
（2）细胞质基质和线粒体（3）细胞核（4）① 会（5）16个
技法提炼
碱基与氨基酸数目计算
根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基（一个密码子），再翻译成1个氨基酸（无特别说明，不考虑终止密码）。
数量关系式：
―→
―→
―→
思维拓展 遗传信息、密码子、反密码子的比较
比较项目
概念
作用
存在位置
种类、数量
特点
相互联系
遗传
信息
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
控制生物的遗传性状
DNA
不同基因中脱氧核苷酸的数量、排列顺序不同，决定遗传信息特异性
DNA两条链上的碱基互补
基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列，mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对，密码子与相应反密码子的序列互补配对
密码子
mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基
直接决定蛋白质中的氨基酸序列
mRNA
64种（3种终止密码子、61种决定氨基酸的密码子）
与DNA模板链上的碱基互补（T被U取代）
反密码子
tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
识别密码子，转运氨基酸
tRNA
理论上61种（实际不详）
与mRNA的碱基互补
探究示例1
（2010·天津卷，2）根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ）
DNA双链
T
G
mRNA
tRNA（反密码子）
A
氨基酸
苏氨酸
A．TGUB．UGAC．ACUD．UCU
考点二 分析中心法则
探究示例2
中心法则是指（ ）
A．遗传信息的“转录”和“翻译”过程
B．遗传信息的“转录”、“翻译”及“表达”过程
C．DNA复制和“转录”过程中碱基互补配对过程
D．遗传信息通过DNA复制以及“转录”和“翻译”的传递过程
相关知识：
1．利用流程图分类剖析中心法则
（1）写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则
答案
（2）写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则
答案
（3）写出HIV等逆转录病毒的中心法则
答案
（4）总结所有生物的中心法则
答案
对应训练
1．利用图示分类剖析中心法则
（1）图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。
（2）若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。
2．下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是（ ）
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可在RNA病毒体内发生
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
3．如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。
下列相关叙述中合理的
是（ ）
A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA
4．依据中心法则式完成填空：
（1）．图中生理过程①、②、③分别叫________、________、________，进行的场所依次是________、________、________。
（2）．图中④________、⑤________只发生在______________的细胞中。
（3）．图中的三个实线箭头表示的含义是________________。
思维拓展 中心法则与生物种类的关系
图解表示出遗传信息的传递有5个过程。
1．以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
2．以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
（1）
（2）
3．中心法则体现了DNA的两大基本功能
（1）传递遗传信息：
它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
（2）表达遗传信息：
它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
探究点三 基因对性状的控制
探究示例3
（2010·南通模拟）着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因为DNA损伤，患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。
这说明一些基因（ ）
A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状
B．通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状
C．通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状
D．可以直接控制生物性状，发生突变后生物性状随之改变
相关知识：
1．分析基因对豌豆粒型、镰刀型细胞贫血症影响的示意图，总结基因对性状的两种控制方式：
豌豆粒型
镰刀型细胞贫血症
（1）________________________________________________________________________。
（2）________________________________________________________________________。
2．如何理解“基因和性状间并不都是线性关系”？
思维拓展
1．
2．线粒体、叶绿体中也有DNA、基因存在，这些部位基因的表达受核基因调控、制约，但其基因的复制、转录、翻译均是在基因所属细胞器中的核糖体上完成的。
课后训练
1．判断正误
（1）转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列（2011·江苏，7B）（ ）
（2）以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是—CUUAAC—（2010·上海，2C）（ ）
（3）转录和翻译两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料（2009·海南，12C）（ ）
（4）每种tRNA只转运一种氨基酸（2009·广东，25B）（ ）
（5）tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息（2009·广东，25C）（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）× （4）√ （5）×
2．（2012·新课标全国卷，1）同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。
其原因是参与这两种蛋白质合成的（ ）
A．tRNA种类不同B．mRNA碱基序列不同
C．核糖体成分不同D．同一密码子所决定的氨基酸不同
3．（2012·安徽卷，5）图示细胞内某些重要物质的合成过程。
该过程发生在A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
4．（2012·上海卷，7）在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括（ ）
A．复制和转录B．翻译和转录C．复制和翻译D．翻译和逆转录
5．（2011·安徽卷，5）甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是
（ ）
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
6．下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是（ ）
A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中
B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物质是DNA或RNA
C．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于mRNA上
D．在真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成RNA，也能以RNA为模板逆转录形成DNA
7．甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是
（ ）
A．甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C．乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且碱基互补配对方式相同
8．如图所示为人体内蛋白质合成的部分过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是与蛋白质合成相关的三种重要结构或物质。
下列说法正确的是（ ）
A．图示过程发生于细胞质基质中的核糖体上
B．Ⅰ、Ⅲ中含有RNA，Ⅱ中只含蛋白质
C．密码子表中GAA所编码的氨基酸就是Ⅰ中所携带的氨基酸
D．经过图示过程形成的蛋白质往往要经过进一步的加工才具有特定的功能
9．据研究发现，红霉素等抗生素能抑制细菌生长，原因是有的抗生素能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止mRNA与tRNA的结合，以上事实不能说明（ ）
A．有的抗生素能抑制蛋白质的合成B．有的抗生素能阻止翻译过程
C．有的抗生素能阻止转录过程D．有的抗生素能抑制rRNA的合成
10．关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是（ ）
A．可能发生于硝化细菌细胞内
B．表示噬菌体的转录和翻译过程
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蛋白质不同
11．在真核生物细胞内发生的tRNA和mRNA碱基互补配对的过程中，下列所述情况可能发生的是（ ）
A．tRNA和mRNA要分别穿过1层生物膜才能进行碱基互补配对
B．该过程发生在真核细胞的核糖体中
C．遗传信息的流向是tRNA→mRNA
D．mRNA上的反密码子与tRNA上的密码子发生碱基互补配对
12．如图所示为高等生物多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说
法正确的是（ ）
A．该图表示翻译过程，图中核糖体从左向右移动，共同翻译出一条
多肽链
B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同
C．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
D．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
13．在遗传信息的传递和表达过程中，一般不可能发生的是（ ）
A．DNA的复制主要发生在细胞核中，以DNA的两条链为模板
B．转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板
C．翻译发生在核糖体上，以mRNA为模板
D．DNA复制和转录的原料都是脱氧核苷酸
14．如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．①②过程中碱基配对情况相同B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同D．③过程中核糖体的移动方向是从左向右
15．下列有关真核生物DNA复制、转录与翻译的叙述，不正确的是（ ）
A．在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次
B．基因通过转录和翻译实现对生物性状的控制
C．通过翻译过程将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
D．DNA复制必须在细胞核内进行，而翻译必须在细胞质中进行
16．如图是中心法则的部分示意图，该示意图可以表示的过程包括（ ）
①DNA复制 ②转录 ③逆转录 ④翻译
A．①②B．②③C．③④D．①③
17．下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是（ ）
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒（如噬菌体）在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒（如烟草花叶病毒）在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
18．（2011·北京理综，4）胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。
下列有关胰岛素的叙述，正确的是（ ）
A．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
B．沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
C．胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关
D．核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
19．（2010·连云港摸底）关于真核细胞中转录和翻译的比较，正确的是（多选）（ ）
A．都遵循碱基互补配对原则B．需要的原料不同
C．所需酶的种类不同D．主要在线粒体和叶绿体中进行
20．乙型肝炎是由乙肝病毒（HBV）感染引起的。
完整的HBV是由一个囊膜和核衣壳组成的病毒颗粒，其DNA是一个有部分单链区的环状双链DNA。
如图所示乙肝病毒在肝脏细胞中的增殖过程。
下列说法不正确的是（ ）
A．①过程有可能发生基因突变，从而引起乙肝病毒的变异
B．②过程在生物学上叫转录，需要的酶是RNA聚合酶和解旋酶
C．③过程在生物学上叫翻译，需要在核糖体上完成
D．④过程与①过程相比，其特有的碱基配对方式是T－A
21．下表有关基因表达的选项中，不可能的是（ ）
基因
表达的细胞
表达产物
A
细菌抗虫蛋白基因
抗虫棉叶肉细胞
细菌抗虫蛋白
B
人酪氨酸酶基因
正常人皮肤细胞
人酪氨酸酶
C
动物胰岛素基因
大肠杆菌工程菌细胞
动物胰岛素
D
兔血红蛋白基因
兔成熟红细胞
兔血红蛋白
22.（2011·温州模拟）下列关于密码子的叙述错误的是（ ）
A．mRNA可以通过逆转录合成目的基因
B．tRNA利用氨基酸与密码子发生互补配对并进一步合成多肽
C．信使RNA上的3个相邻的碱基可能是密码子也可能不是
D．一种氨基酸可以由多种密码子决定，一种密码子不一定决定一种氨基酸
23．（2011·淮安调研）下图为中心法则图解。
下列有关的叙述中，正确的是（多选）（ ）
A．过程③只发生在含有逆转录酶的病毒中
B．转基因生物中能够体现①～⑤过程
C．①～⑤的过程中，都能发生碱基互补配对
D．③过程中碱基互补配对时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的原则
24．如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。
下列相关叙述中合理的是（ ）
A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还应该有其他RNA
25．（2011·淮安调研）生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。
下面是几种与此有关的说法，不正确的是（ ）
A．在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的
B．DNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的
C．在同一个体不同的体细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不一定相同
D．在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的
26．（2010·南通期末）下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：
（1）图2中方框内所示结构是________的一部分，它在________中合成，其基本组成单位是__________，可以用图2方框中数字__________表示。
（2）图1中以④为模板合成⑤物质的过程称为____________，进行的主要场所是[ ]______，所需要的原料是________。
（3）若该多肽合成到图1中UCU决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是______。
（4）从化学成分角度分析，与图1中⑥结构的化学组成最相似的是（ ）
A．乳酸杆菌B．噬菌体
C．染色体D．流感病毒
（5）若图1的①所示的分子中有1000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过（ ）
A．166和55B．166和20C．333和111D．333和20
27．（2010·江苏卷，34）铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。
铁应
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