高中生物第四章基因的表达基因指导蛋白质的合成学案新人教必修Word格式文档下载.docx

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tRNA

种类

____种

实质

决定一个氨基酸的______

__________（终止密码子除外）

与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基

一、遗传信息的转录

1．DNA与RNA的比较

核酸

DNA

RNA

分布

主要存在于________中

基本组成单位

____________

化学成分

碱基

五碳糖

__________

磷酸

空间结构

分类

通常只有____种

________________________

功能

携带__________，控制______、______和____________

mRNA：

______________

tRNA：

rRNA：

2．转录过程

思考回答：

（1）三种RNA都能携带遗传信息吗？

RNA还有什么功能？

（2）DNA的转录和复制的主要区别有哪些？

下列关于RNA的叙述，不正确的是（　　）。

A．RNA可分为mRNA、tRNA、rRNA

B．mRNA的转录和翻译都是在细胞核中进行的

C．RNA可以作为某些生物的遗传物质

D．mRNA直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序

1．DNA转录的场所主要在细胞核，叶绿体、线粒体中也有DNA，也可以发生转录现象。

2．DNA的功能是储存、传递和表达遗传信息，其碱基排列顺序代表遗传信息；

DNA可以复制得到两份完全相同的DNA，进而通过细胞分裂均分到子代，实现遗传信息的传递；

DNA可以在细胞内通过转录与翻译控制蛋白质的合成，从而表达遗传信息。

3．RNA不仅仅只有mRNA、tRNA、rRNA三种，还可以作为RNA病毒的遗传物质，有些RNA还具有催化功能。

4．转录的产物不仅有mRNA，还有tRNA和rRNA。

二、遗传信息的翻译

1．密码子与反密码子

（1）所有密码子在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？

起始密码子是什么？

终止密码子是什么？

（2）在人体中，氨基酸、tRNA和密码子是一一对应的关系吗？

（3）密码子的简并对于生物体的生存发展有什么意义？

2．翻译过程

（1）mRNA进入细胞质与________结合→

（2）tRNA与mRNA______________，将氨基酸运到特定位置→（3）氨基酸之间发生__________形成肽链→（4）肽链从核糖体上脱离，经盘曲折叠形成成熟的________。

翻译时是核糖体沿着mRNA移动，还是mRNA沿着核糖体移动？

（2012·

江苏苏州高二模拟）一个转运RNA的一端碱基为GUA，此转运RNA所运载的氨基酸是（　　）。

A．GUA（缬氨酸）B．CAU（组氨酸）

C．UAC（酪氨酸）D．AUG（甲硫氨酸）

1．密码子是mRNA上相邻的3个碱基。

2．mRNA上的碱基和DNA模板链上的碱基互补配对。

3．mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子互补配对。

三、DNA复制、转录和翻译的比较

1．区别

传递遗传

信息（复制）

表达遗传信息

转录

翻译

时间

有丝分裂间期；

减Ⅰ间期

生长发育的连续过程中

真核细胞主要在细胞核，原核细胞在拟核

真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；

原核细胞在拟核

细胞质

4种脱氧核苷酸

4种核糖核苷酸

20种氨基酸

DNA的两条链

DNA中的一条链

条件

特定的酶和ATP

过程

DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化

DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA（单链），mRNA进入细胞质与核糖体结合

以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质

模板去向

分别进入两个子代DNA分子中

恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构

分解成单个核苷酸

特点

边解旋边复制；

半保留复制

边解旋边转录，DNA双链全保留

一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链

两个双链DNA分子

mRNA等

蛋白质

意义

复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代

表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状

2．联系

关于右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．表示酵母菌的转录和翻译过程

C．人体细胞都可以发生图中现象

D．图中两核糖体合成的蛋白质不同

遗传信息、密码子和反密码子的比较

（1）遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。

（2）mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。

四、基因的表达中的相关计算

DNA与mRNA中的碱基、蛋白质中的氨基酸的数量关系：

如果DNA分子有2N个碱基，那么在形成一条肽链的蛋白质时最多形成多少个肽键？

最多失去多少分子的水？

由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为（　　）。

A．na/6B．na/3－18（n/3－1）

C．na－18（n－1）D．na/6－18（n/6－1）

计算中“最多”和“最少”的分析

（1）翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

（2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。

（3）在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。

如：

mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有

个氨基酸。

1．下列关于RNA的叙述不正确的是（　　）。

A．RNA可以催化细胞内的某些代谢反应

B．RNA的化学组成、结构与DNA不同，但链长与DNA分子相差不大

C．一条mRNA上可结合多个核糖体，每个核糖体都可合成一条完整的肽链

D．RNA也可作为遗传物质

2．（2012·

福建惠安模拟）下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是（　　）。

A．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运

B．该过程需要有三个高能磷酸键的ATP提供能量

C．该过程一定遵循碱基互补配对原则，即A一定与T配对，G一定与C配对

D．DNA转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸

3．DNA分子的解旋（　　）。

A．只发生在转录过程中

B．只发生在翻译过程中

C．发生在复制和翻译过程中

D．发生在复制和转录过程中

4．（2012·

北京丰台模拟）下图是真核生物信使RNA的合成过程图，请据图判断下列说法正确的是（　　）。

A．染色质高度螺旋化时不能发生此过程

B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的

C．RNA聚合酶遇到起始密码子才能开始转录

D．图中②合成后，通过胞吐进入细胞质中，在核糖体上合成蛋白质

5．（2012·

河南三校联考）人的血红蛋白含有四条多肽链，由574个氨基酸构成。

下列有关血红蛋白的说法，正确的是（　　）。

A．血红蛋白合成过程中需要574种tRNA

B．转录合成血红蛋白所需要的模板时，需要8种脱氧核苷酸

C．由于人的成熟红细胞没有细胞核，不存在DNA，无法转录形成mRNA，所以人的血红蛋白的合成不需要模板

D．人的成熟红细胞中没有血红蛋白基因

答案：

一、1．核糖核苷酸

2．核糖　腺嘌呤（A）　鸟嘌呤（G）　胞嘧啶（C）　尿嘧啶（U）

3．单链　短　核孔

4．mRNA　tRNA　rRNA

二、1．细胞核　DNA　RNA

2．细胞核　DNA的一条链　四种游离的核糖核苷酸　RNA　A—U　T—A

三、1．氨基酸　mRNA　一定氨基酸顺序的蛋白质

2．核糖体　mRNA　20种游离的氨基酸　蛋白质　tRNA　A—U　U—A

3．64　61　3个相邻的碱基

问题导学

一、活动与探究：

1．细胞核　细胞质　脱氧核苷酸　核糖核苷酸　A、G、C、T　A、G、C、U　脱氧核糖　核糖　磷酸　一般为双螺旋结构　一般为单链结构　一　mRNA、tRNA、rRNA　遗传信息　遗传　变异　蛋白质合成

传递遗传信息　运输氨基酸　构成核糖体

2．DNA　RNA聚合酶　解旋酶　DNA双链的碱基　碱基互补配对　一条链　核糖核苷酸　RNA聚合酶　mRNA　DNA　DNA链　双螺旋

（1）答案：

只有mRNA可以携带遗传信息；

RNA除去前述功能还具有催化和作为某些生物遗传物质的功能。

（2）答案：

DNA复制以两条链为模板，转录仅以一条链为模板；

复制的原料是脱氧核苷酸，转录是核糖核苷酸；

复制的产物是DNA，转录是RNA等。

迁移与应用：

B　解析：

真核生物转录的场所是细胞核，翻译的场所是细胞质，原核生物转录的场所是拟核。

部分病毒的遗传物质是RNA。

二、活动与探究：

1．

（1）答案：

不是，只有61种密码子对应氨基酸。

起始密码子有AUG、GUG，终止密码子有UAA、UAG、UGA，终止密码子不决定氨基酸。

密码子有64种，tRNA有61种，氨基酸有20种，说明部分氨基酸可能对应多种tRNA，但每种tRNA都对应特定的密码子，只有3种终止密码子不对应tRNA。

（3）答案：

从密码子的使用频率看，密码子的简并可以保证翻译的速率；

而且，密码子的简并可以在一定程度上防止基因突变对生物性状的影响。

2．

（1）核糖体　碱基互补配对　脱水缩合　蛋白质

翻译时是核糖体沿着mRNA移动。

转运RNA中的反密码子为GUA，根据碱基互补配对原则，推知位于mRNA上的密码子为CAU，决定的氨基酸为组氨酸。

三、迁移与应用：

A　解析：

由图可以看出，转录和翻译是同时进行的，表示的是原核细胞的蛋白质合成过程。

四、活动与探究：

N　N/3　6　3　1

N/3－1，N/3－1。

D　解析：

基因上的碱基数与其控制的蛋白质上的氨基酸数的比值为6:

1，所以氨基酸数为n/6，这些氨基酸形成多肽时脱去（n/6－1）个水。

解题时，应看清是DNA或基因上的碱基对数还是碱基个数，是mRNA上的密码子个数还是碱基个数。

当堂检测

1．B　解析：

RNA含有核糖和尿嘧啶，DNA含有脱氧核糖和胸腺嘧啶；

RNA为单链，DNA为双链，因此RNA的化学组成、结构与DNA不同。

RNA由DNA分子上的基因转录而来，其长度比转录它的基因还要短（内含子部分已被剪切），比整个DNA分子的长度更短。

2．D　解析：

一种氨基酸可能对应两种、三种或四种密码子。

ATP含有两个高能磷酸键。

翻译过程中A与U配对。

合成mRNA的原料是4种核糖核苷酸，蛋白质的原料是20种氨基酸。

3．D　解析：

DNA分子的复制和转录都需要按照碱基互补配对原则把原料合成新链，所以需要解旋。

而翻译是以mRNA作为模板，其本身就是单链，不需要解旋。

4．A　解析：

本题考查遗传信息的转录过程。

A中，染色质高度螺旋化时，以染色体形式存在，此时DNA不能解旋，也就不能转录；

B中，需要四种核糖核苷酸为原料；

C中，需要RNA聚合酶与DNA上相应的位点结合，催化遗传信息的转录；

起始密码子是翻译开始的位点。

D中，②为mRNA，在细胞核内合成后通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后合成蛋白质。

5．D　解析：

A错，tRNA共61种；

B错，需要4种核糖核苷酸；

C错，人的红细胞在没有成熟之前，已经合成了血红蛋白，人的血红蛋白的合成需要模板；

D中，人的成熟红细胞中没有细胞核，没有DNA，所以没有血红蛋白基因。

1．如图表示生物体内核苷酸的结构模式图，下列说法正确的是（　　）

A．DNA和RNA的不同点只在b方面

B．DNA和RNA中的a表示含义不同

C．DNA中特有的c为T

D．人体内的c有4种，b有2种

解析：

选C。

图中a表示磷酸，b为五碳酸，c为含氮碱基。

DNA和RNA在核苷酸上的不同是五碳糖不同，碱基不完全相同（DNA特有T，RNA特有U），区别既在b方面，也在c方面，但磷酸是相同的。

人体内的c有5种，b有2种。

2．下列关于RNA的叙述，错误的是（　　）

A．RNA主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中

B．tRNA每次能运载多个特定的氨基酸

C．RNA一般是单链，而且比DNA短，分子中不含碱基T

D．RNA可作为核糖体的组成成分

选B。

在合成蛋白质时，需tRNA作为运载氨基酸的工具，每个tRNA一次只能运载一个特定种类的氨基酸。

3．某生理过程经分析发现有两个核酸分子、五种碱基、三条多核苷酸链，下列有关此过程的叙述正确的是（　　）

A．复制：

两个DNA分子

B．转录：

一个DNA分子，一个RNA分子

C．翻译：

D．复制：

两个RNA分子

DNA分子具有两条链和A、T、G、C四种碱基，而RNA分子只有一条链和A、U、G、C四种碱基。

结合题意，发生的生理过程为转录。

4．真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是（　　）

A．细胞核、细胞核、核糖体

B．细胞核、细胞质、核糖体

C．细胞核、细胞核、高尔基体

D．细胞核、细胞核、内质网

选A。

DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的场所主要是细胞核，翻译是在细胞质的核糖体上完成的。

5．（2015·

临沂高一检测）下列各项中，不属于遗传信息转录所必需的条件的是（　　）

A．酶　　B．ATP

C．模板链D．氨基酸

选D。

遗传信息转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。

转录过程中需要RNA聚合酶，同时还需要ATP提供能量断开A与T、C与G之间的氢键。

氨基酸参与遗传信息的翻译过程。

6．下图表示人体内胰岛素合成时基因表达过程中的某个阶段，相关叙述符合此图的是（　　）

A．图中进行的过程需要解旋酶、DNA聚合酶等酶的催化才能完成

B．胰岛素合成时，胰岛素基因的表达在人体所有活细胞内都可进行

C．图中的①合成后不经跨膜运输就与核糖体结合

D．若该基因是呼吸酶合成基因，则该过程的模板链也是③

此过程表示基因的转录过程，需要RNA聚合酶等酶的催化，A错误；

胰岛素合成时基因只能在胰岛B细胞内表达，B错误；

图中的①是mRNA，合成后经核孔进入细胞质与核糖体结合，C正确；

呼吸酶合成基因转录时的模板链不一定是③，但转录时是以DNA分子的其中一条链作为模板的，D错误。

7．下列关于密码子的叙述，错误的是（　　）

A．一种氨基酸可能有多种与之对应的密码子

B．GTA肯定不是密码子

C．每种密码子都有与之对应的氨基酸

D．mRNA上的GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸

密码子是mRNA上有特定顺序的3个相邻的碱基；

转录时，RNA以U取代T与A进行配对，B项正确；

mRNA上共有64个密码子，61个密码子编码氨基酸，有的1个氨基酸对应1个密码子，也有的1个氨基酸对应多个密码子，这称为密码子的简并性，A项正确；

3个密码子不编码任何氨基酸，称为终止密码子，即UAA、UAG、UGA，C项错误；

一般而言，不同生物体都共有同一套密码子，所以GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸，D项正确。

8．mRNA上某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是（　　）

A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变

B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变

C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变

D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变

mRNA上碱基改变，密码子一定改变，相应的tRNA一定改变，但由于密码子的简并性，决定的氨基酸不一定改变。

9．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为（　　）

A．33、11、66B．36、12、72

C．12、36、72D．11、36、66

一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。

mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；

一个氨基酸至少由一种tRNA来转运。

因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个tRNA，DNA中至少有72个碱基。

10．一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至少需要碱基（　　）

A．3000和3000个B．1000和2000个

C．2000和4000个D．3000和6000个

mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以mRNA上碱基的数量至少是其控制合成多肽链中氨基酸个数的3倍；

mRNA是以DNA双链中的一条单链为模板，按照碱基互补配对原则转录形成的，所以DNA分子的碱基数量是其转录形成的mRNA碱基数量的2倍，至少是其指导合成蛋白质的氨基酸数量的6倍。

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（　　）

A．25%B．30%

C．35%D70%

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分子中碱基的比率与模板链的碱基比率是相对应的。

根据题意，U占20%，A占10%，则DNA模板链中的（A＋T）占该链的比率与另一条链中的（A＋T）占另一条链的比率及整个DNA中（A＋T）的比率是相等的，即整个DNA分子中（A＋T）占全部碱基的比率是30%，那么（G＋C）就占70%，又由于在DNA分子中G＝C，则G＝C＝35%。

12．下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。

据图判断，下列描述中正确的是（　　）

A．转录尚未结束，翻译即已开始

B．由该DNA模板产生了三条肽链

C．原核细胞转录和翻译在时空上完全分开

D．多个核糖体完成不同mRNA的翻译

图中显示转录尚未结束，翻译即已开始，原核细胞转录和翻译在时空上是同时进行的；

由该DNA模板产生了三条mRNA，多个核糖体完成一条mRNA的翻译，同时产生多条肽链。

13．（2015·

成都高一检测）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1中方框内所示结构是________的一部分，它主要在________中合成，其基本组成单位是________，可以用图1方框中________（数字）表示。

（2）图2中以④为模板合成⑤物质的过程称为______，进行的主要场所是[⑥]________，所需要的原料是________。

（3）图2中RNA的形成是以______________为模板形成的，密码子存在于____________上。

（4）若图2①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20

C．333和111D．333和20

根据题意和图示分析可知：

遗传信息传递的方向为从DNA传递给mRNA的转录过程和从mRNA传递给蛋白质的翻译过程。

（1）图1中方框内含有碱基U，所以所示结构是RNA的一部分，它在细胞核中经转录形成，其基本组成单位是核糖核苷酸，用图1方框中1磷酸、2核糖、7碱基表示。

（2）图2中以④mRNA为模板合成⑤多肽的过程称为翻译，进行的主要场所是⑥核糖体，所需要的原料是氨基酸。

（3）图2中以DNA的一条链为模板转录形成RNA，密码子是指mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。

（4）若图2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中有碱基1000个，密码子个数最多为333个，所合成的蛋白质中氨基酸个数最多为333个，种类最多不超过20。

（1）RNA　细胞核　核糖核苷酸　1、2、7

（2）翻译　核糖体　氨基酸

（3）DNA的一条链　信使RNA　（4）D

14．如图为蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题：

氨基酸

丙氨酸

苏氨酸

精氨酸

色氨酸

GCA

ACU

CGU

UGG

GCG

ACC

CGC

GCC

ACA

CGA

GCU

ACG

CGG

（1）图示属于蛋白质合成过程中的________步骤，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）根据图并参考上表分析：

[1]________________上携带的氨基酸是________，这个氨基酸与前接的氨基酸是通过________________反应连接在一起的。

（1）图示核糖体上蛋白质的合成过程，属于基因表达中的翻译过程，模板为mRNA。

（2）DNA模板链上碱基的排列顺序与mRNA的互补配对。

（3）tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对，通过查所给密码子表可知tRNA上携带的氨基酸的种类。

tRNA转运的氨基酸通过脱水缩合形成多肽。

（1）翻译　3　信使RNA

（2）ACCCGATTTGGC

（3）转运RNA　丙氨酸　脱水缩合

15．下图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，①②③④表示相关过程。

请据图回答下列问题：

（1）①过程的产物是DNA，则①