浙江專版2018年高中生物第三章遺傳的分子基礎(chǔ)第四節(jié)遺傳信息的表達(dá)--RNA和蛋白質(zhì)的合成學(xué)案浙科版必修2 .doc

第四節(jié)遺傳信息的表達(dá)RNA和蛋白質(zhì)的合成1DNA具有攜帶遺傳信息、傳遞遺傳信息和表達(dá)遺傳信息的三重功能。其中基因的表達(dá)通過轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程完成。2轉(zhuǎn)錄的主要場所是細(xì)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(ATP)。3翻譯的場所是核糖體，條件是模板(mRNA)、“搬運(yùn)工”(tRNA)、原料(20種氨基酸)、酶和能量。4密碼子是在信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基。密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種，3種終止密碼子不決定氨基酸。一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種氨基酸可以有一種或幾種密碼子。5每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定的氨基酸，同種氨基酸可以被一種或多種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶。6基因是一段有遺傳功能的核酸片段。在遺傳物質(zhì)為DNA的細(xì)胞生物和DNA病毒中，基因是一段有遺傳功能的DNA片段；而在遺傳物質(zhì)為RNA的RNA病毒中，基因則是一段有遺傳功能的RNA片段。 轉(zhuǎn)錄1DNA的功能DNA具有攜帶遺傳信息、傳遞遺傳信息和表達(dá)遺傳信息的三重功能，即一方面DNA儲存遺傳信息，遺傳信息是一段DNA的基因中特定的脫氧核苷酸序列；第二方面通過DNA以自身為模板的復(fù)制，保持遺傳信息的穩(wěn)定性；第三方面DNA所貯存的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程控制和決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。2轉(zhuǎn)錄(1)概念：遺傳信息由DNA傳遞到RNA上的過程，結(jié)果是形成RNA。(2)過程：結(jié)合：RNA聚合酶與DNA分子的某一啟動部位結(jié)合。解旋：一個或者幾個基因的DNA片段的雙螺旋解開，暴露堿基。配對：以解開的DNA雙鏈中的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，游離的核糖核苷酸的堿基與DNA模板鏈上的堿基配對。連接：RNA聚合酶將相鄰的核糖核苷酸通過磷酸二酯鍵聚合形成分子。釋放：合成的mRNA從DNA分子上釋放，DNA雙鏈恢復(fù)到雙螺旋結(jié)構(gòu)。(3)條件：原料：4種游離的核糖核苷酸。酶：RNA聚合酶等。能量：ATP。模板：DNA的一條鏈。3RNA分子(1)基本單位：核糖核苷酸。與DNA的區(qū)別：五碳糖中沒有脫氧核糖，但有核糖。嘧啶堿基中沒有胸腺嘧啶(T)，但有尿嘧啶(U)。(2)結(jié)構(gòu)，一般是單鏈結(jié)構(gòu)。(3)種類和功能：1轉(zhuǎn)錄中模板DNA鏈的堿基A、G、C、1T是如何與信使RNA中堿基A、G、C、U互補(bǔ)配對呢？提示：A與U配對，T與A配對，G與C之間相互配對。2mRNA在細(xì)胞核中合成后到達(dá)細(xì)胞質(zhì)的過程中共經(jīng)過幾層生物膜，為什么？提示：0層。mRNA通過核孔從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，不需要穿過生物膜。3DNA轉(zhuǎn)錄時是把所有DNA分子都轉(zhuǎn)錄出來嗎？提示：轉(zhuǎn)錄的不是整個DNA分子，而是以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行的。4現(xiàn)有一核酸片段，欲確定其是DNA還是RNA，你能從哪些方面進(jìn)行判斷？提示：根據(jù)五碳糖不同；根據(jù)含氮堿基不同。5下圖是一小段DNA片段，鏈?zhǔn)悄０彐?，是編碼鏈，請寫出其轉(zhuǎn)錄生成的RNA的堿基序列，并分析RNA的堿基序列與DNA兩條鏈堿基序列的關(guān)系？ 提示：(1) (2)生成的RNA的堿基序列與模板鏈互補(bǔ)，與編碼鏈堿基序列基本相同(除T和U外)。1DNA與RNA的比較項(xiàng)目DNARNA組成成分五碳糖脫氧核糖核糖堿基胸腺嘧啶(T)尿嘧啶(U)腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)磷酸磷酸基本單位脫氧核苷酸(4種)核糖核苷酸(4種)產(chǎn)生途徑DNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)常呈單鏈結(jié)構(gòu)分布主要分布于細(xì)胞核，其次分布于線粒體、葉綠體主要分布于細(xì)胞溶膠、線粒體、葉綠體，核糖體，少量分布于細(xì)胞核2DNA與RNA的判定方法(1)若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為DNA；有核糖，一定為RNA。(2)若含堿基“T”，一定為DNA或其基本單位；若含堿基“U”，一定為RNA或其基本單位。因而用放射性同位素標(biāo)記堿基“T”或堿基“U”可探知DNA或RNA。若細(xì)胞中大量利用堿基“T”，一般可認(rèn)為進(jìn)行DNA的復(fù)制；若大量利用堿基“U”，一般可認(rèn)為正進(jìn)行RNA的合成。(3)若有T但TA或嘌呤嘧啶，則為單鏈DNA，因雙鏈DNA分子中AT、GC，嘌呤(AG)嘧啶(TC)。(4)若發(fā)現(xiàn)嘌呤嘧啶，則肯定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA，也可能為RNA)。3三種RNA的比較項(xiàng)目mRNAtRNArRNA分布部位常與核糖體結(jié)合細(xì)胞質(zhì)中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體結(jié)構(gòu)功能翻譯時作模板翻譯時作搬運(yùn)氨基酸的工具參與核糖體的組成聯(lián)系組成相同：4種核糖核苷酸來源相同：都由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生功能協(xié)同：都與翻譯有關(guān)特別提醒(1)轉(zhuǎn)錄的基本單位是基因，而不是整個DNA，因此轉(zhuǎn)錄時只解旋基因片段，其他部位不解旋。(2)轉(zhuǎn)錄時mRNA與DNA模板鏈堿基互補(bǔ)，配對關(guān)系：GC、CG、TA、AU，結(jié)果mRNA與DNA模板編碼鏈上堿基序列基本相同，只是用U代替T。(3)在真核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄出來的RNA需經(jīng)過加工才能成為具有生物活性的成熟的mRNA。翻譯1翻譯(2)過程(3)特點(diǎn)：多肽鏈合成時，若干個核糖體同時進(jìn)行工作，大大增加了翻譯效率。2遺傳密碼(1)概念：mRNA上3個連續(xù)的堿基，決定一種氨基酸。(2)特點(diǎn)：除少數(shù)密碼子外，生物界的遺傳密碼是通用(或統(tǒng)一)的。除少數(shù)氨基酸只有一種遺傳密碼外，大多數(shù)氨基酸有兩個以上的遺傳密碼。(3)種類：64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種。一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種氨基酸可以有一種或幾種密碼子，3種終止密碼子不決定氨基酸。1細(xì)胞核內(nèi)能否合成蛋白質(zhì)？提示：不能。因?yàn)榧?xì)胞核內(nèi)缺乏核糖體。細(xì)胞核內(nèi)的蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)中合成后重新進(jìn)入細(xì)胞核的。2密碼子、tRNA和氨基酸的種類及它們之間的數(shù)量關(guān)系如何？提示：(1)密碼子有64種，其中包括3種終止密碼子，能編碼蛋白質(zhì)的密碼子有61種；tRNA有61種；氨基酸有20種。(2)一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子來決定；一種密碼子(終止密碼子除外)和一種tRNA只能決定一種氨基酸。3翻譯過程完成后得到的是蛋白質(zhì)嗎？提示：不是。翻譯過程只得到了多肽，多肽經(jīng)過相應(yīng)的加工，形成一定的空間結(jié)構(gòu)后，才成為真正的蛋白質(zhì)。4一個mRNA可結(jié)合多個核糖體，每個核糖體只合成多肽鏈中的一段，還是獨(dú)立合成一條完整的多肽鏈？提示：每個核糖體合成一條完整的多肽鏈。5基因中的堿基數(shù)目、mRNA中的堿基數(shù)目和蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目有怎樣的關(guān)系？提示：基因中的堿基數(shù)目mRNA中的堿基數(shù)目蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目631。6若指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的基因中某一堿基發(fā)生改變，其控制合成的氨基酸是否一定發(fā)生改變？為什么？提示：不一定。因?yàn)橐环N氨基酸可對應(yīng)一種或多種密碼子。1DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時間細(xì)胞分裂的間期個體生長發(fā)育的整個過程場所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的其中一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸能量都需要酶解旋酶、DNA聚合酶解旋酶、RNA聚合酶合成酶產(chǎn)物2個雙鏈DNA1個單鏈RNA多肽鏈(或蛋白質(zhì))產(chǎn)物去向傳遞到2個子細(xì)胞或子代離開細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)原狀翻譯結(jié)束后，mRNA被降解成單體 堿基配對AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC實(shí)質(zhì)遺傳信息的傳遞遺傳信息的表達(dá)2遺傳信息、密碼子、反密碼子的對應(yīng)關(guān)系項(xiàng)目遺傳信息密碼子反密碼子概念基因中脫氧核苷酸的排列順序mRNA中決定一個氨基酸的三個相鄰堿基tRNA中與mRNA密碼子互補(bǔ)配對的三個堿基作用控制生物的遺傳性狀直接決定蛋白質(zhì)中的氨基酸序列識別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類基因中脫氧核苷酸種類、數(shù)目和排列順序的不同，決定了遺傳信息的多樣性64種。61種：能翻譯出氨基酸；3種：終止密碼子，不能翻譯氨基酸61種或tRNA也為61種聯(lián)系基因中脫氧核苷酸的序列決定mRNA中核糖核苷酸的序列mRNA中堿基序列與基因模板鏈中堿基序列互補(bǔ)密碼子與相應(yīng)反密碼子的序列互補(bǔ)配對3基因中的堿基、mRNA中的堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系計(jì)算項(xiàng)目組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)密碼子數(shù) tRNA分子數(shù)(即反密碼子數(shù))mRNA分子中：堿基(核糖核苷酸)數(shù)信息鏈(DNA單鏈)堿基(脫氧核苷酸)數(shù)DNA分子中：堿基數(shù)(脫氧核苷酸數(shù))數(shù)據(jù)a3a(或3)6a(或6)備注“或”表示考慮終止密碼，相應(yīng)要計(jì)算括號內(nèi)數(shù)據(jù)特別提醒(1)從核糖體上脫離下來的只是多肽鏈，再經(jīng)折疊、加工才能成為具有復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)的有活性的蛋白質(zhì)。(2)一般認(rèn)為DNA(基因)中的堿基數(shù)是mRNA堿基數(shù)的2倍，但事實(shí)上，DNA(基因)中的堿基數(shù)比mRNA堿基數(shù)多很多。(3)一般認(rèn)為mRNA堿基數(shù)是蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)的3倍，但事實(shí)上，mRNA堿基數(shù)至少是蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)的3倍；DNA(基因)中堿基數(shù)至少是蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)的6倍。中心法則與基因1中心法則(1)中心法則的提出及內(nèi)容：提出者：克里克。中心法則內(nèi)容連線： 圖解： (2)中心法則的發(fā)展：發(fā)展內(nèi)容信息流動舉例RNA自我復(fù)制遺傳信息從RNA流向RNARNA病毒RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA遺傳信息從RNA流向DNAHIV病毒、致癌的RNA病毒2基因(1)基因是遺傳的一個基本功能單位，它在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下控制生物的性狀。 (2)基因的本質(zhì)是一段包含一個完整的遺傳信息單位的有功能的核酸分子片段，在大多數(shù)生物中基因是一段DNA，在RNA病毒中基因則是一段RNA。(3)真核生物細(xì)胞中，基因以一定的次序排列在染色體上，一條染色體上有多個基因存在。1在正常人體細(xì)胞中能否進(jìn)行RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄？遺傳信息是如何流動的？提示：不能，RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄是RNA病毒在寄主細(xì)胞中繁殖活動中的一項(xiàng)遺傳活動。人體細(xì)胞內(nèi)遺傳信息流動過程為： 2生物體細(xì)胞核中染色體和DNA分子數(shù)相對恒定，而生物的性狀卻是多種多樣的。這如何解釋？提示：一個DNA分子含有多個基因，可通過控制多種蛋白質(zhì)的合成來控制多種性狀。3在真核細(xì)胞中，“染色體DNA基因”三者之間在遺傳上是怎樣的關(guān)系？提示：在真核細(xì)胞的遺傳關(guān)系上，DNA分子是遺傳物質(zhì)；染色體是DNA的主要載體；基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。基因的不同是由于脫氧核苷酸的排列順序不同導(dǎo)致的；基因控制性狀就是通過控制RNA和蛋白質(zhì)合成來完成的。4無血緣關(guān)系的兩個人的DNA分子和基因會相同嗎？ 提示：DNA分子具有多樣性和特異性，不同人的DNA分子中脫氧核苷酸序列是不同的，而每個人的DNA分子中脫氧核苷酸序列是特定的，因此無血緣關(guān)系的兩個人的DNA分子是不同的；基因是有遺傳功能的DNA片段，是一段能控制生物性狀的脫氧核苷酸序列，無血緣關(guān)系的兩個人可能擁有相同的基因。1中心法則(1)過程圖示：(2)各類生物中遺傳信息的流動過程：生物種類代表生物遺傳信息的傳遞過程DNA病毒噬菌體RNA病毒煙草花葉病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒HIV病毒、勞氏肉瘤病毒原核生物藍(lán)細(xì)菌、細(xì)菌真核生物人、動植物等(3)幾個生理過程的比較：過程模板原料堿基互補(bǔ)DNA的復(fù)制DNADNADNA的兩條鏈A、T、C、G四種脫氧核苷酸ATTACGGCDNA的轉(zhuǎn)錄DNARNADNA的一條鏈A、U、G、C四種核糖核苷酸AUTACGGC翻譯RNA多肽信使RNA20種氨基酸AUUACGGCRNA的復(fù)制RNARNARNAA、U、G、C四種核糖核苷酸AUUACGGCRNA的逆轉(zhuǎn)錄RNADNARNAA、T、C、G四種脫氧核苷酸ATUACGGC特別提醒(1)中心法則中幾個生理過程準(zhǔn)確進(jìn)行的原因：前者為后者的產(chǎn)生提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化的模板。嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對原則決定了后者是以前者提供的模板為依據(jù)形成的。由此可見，準(zhǔn)確的模板和嚴(yán)格有序的堿基互補(bǔ)配對關(guān)系保證了遺傳信息的正常傳遞和表達(dá)，進(jìn)而保證了物種的相對穩(wěn)定性。(2)中心法則中逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制只有某些RNA病毒才能進(jìn)行。逆轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄酶，其堿基配對方式為AT、UA、GC、CG。2對基因概念的理解(1)真核細(xì)胞中，脫氧核苷酸、基因、DNA和染色體的關(guān)系圖解：(2)全方位理解“基因”：本質(zhì)上，基因是有遺傳效應(yīng)的(遺傳物質(zhì))DNA片段或RNA片段。結(jié)構(gòu)上，基因是含有特定遺傳信息的脫氧核苷酸序列或核糖核苷酸序列。功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。位置上，真核細(xì)胞內(nèi)，基因在染色體上呈線性排列。(3) 對于多細(xì)胞生物而言，同一個體的不同類型的細(xì)胞中含有相同的基因，因?yàn)樗鼈兪怯赏粋€受精卵經(jīng)有絲分裂和細(xì)胞分化形成的，而在此過程中遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。特別提醒由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，一般而言，“平時所說”的基因是指真核細(xì)胞的基因，即基因是一段有遺傳功能的DNA片段。 以過程圖為依托，考查轉(zhuǎn)錄與翻譯例1下圖為人體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的一個過程。據(jù)圖分析并回答問題：(1)圖中所示屬于基因控制蛋白質(zhì)合成過程中的_過程，該過程發(fā)生在細(xì)胞的_部分。(2)圖中A、B、D分別代表_、_、_。(3)圖中的C表示_，按從左到右的順序?qū)懗鰉RNA區(qū)段所對應(yīng)的DNA鏈的堿基排列順序_。(4)該過程不可能發(fā)生在()A神經(jīng)細(xì)胞B肝細(xì)胞C成熟的紅細(xì)胞D油脂細(xì)胞思路點(diǎn)撥精講精析圖示是翻譯過程，A是mRNA，B是核糖體，C是tRNA，D是肽鏈。mRNA是以DNA的一條鏈為模板根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則轉(zhuǎn)錄而成的，mRNA片段從左到右是AUGGCUUCUUUC，所以DNA一條鏈上的堿基順序是TACCGAAGAAAG。成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核及其他有膜的細(xì)胞器，也沒有核糖體，因此不能合成蛋白質(zhì)。答案(1)翻譯核糖體(2)mRNA核糖體肽鏈(3)tRNATACCGAAGAAAG(4)C 中心法則與基因表達(dá)的關(guān)系(1)DNA的復(fù)制體現(xiàn)了遺傳信息的傳遞功能，發(fā)生在細(xì)胞增殖或產(chǎn)生子代的生殖過程中。(2)DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯共同體現(xiàn)了遺傳信息的表達(dá)功能，發(fā)生在個體的發(fā)育過程中。1下面為以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的過程圖解，圖中的4、5表示兩種功能不同的酶。請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)在玉米的葉肉細(xì)胞中，能夠進(jìn)行該過程的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有_、_、_。(2)轉(zhuǎn)錄過程中，DNA首先在酶的催化作用下，將DNA分子中堿基對內(nèi)的_斷開，該過程稱為_。然后在酶的催化作用下，以其中的甲鏈為模板，以_為原料，由ATP提供能量，按照_原則，合成出RNA。圖中轉(zhuǎn)錄的方向?yàn)閺腳。(3)在真核細(xì)胞的細(xì)胞核中，轉(zhuǎn)錄的直接產(chǎn)物經(jīng)加工成為成熟的_ 后，再通過_進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，與_結(jié)合在一起指導(dǎo)蛋白質(zhì)的生物合成。解析：圖中是DNA，其中甲為模板鏈，為新合成的RNA鏈，為游離的核糖核苷酸，與均為RNA聚合酶，根據(jù)左端RNA已脫落可判定轉(zhuǎn)錄的方向?yàn)閺淖笙蛴疫M(jìn)行。中心法則中的基因表達(dá)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)可以在真核細(xì)胞的細(xì)胞核、線粒體、葉綠體中進(jìn)行。答案：(1)細(xì)胞核、線粒體、葉綠體 (2)RNA聚合酶 氫鍵解旋核糖核苷酸堿基互補(bǔ)配對左向右 (3)mRNA核孔核糖體以圖形為依托，考查基因表達(dá)及其拓展內(nèi)容例2下面甲、乙是真核生物遺傳信息傳遞過程中的某兩個階段的示意圖，圖丙為圖乙中部分片段的放大示意圖。下列分析合理的是() A甲過程發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，乙過程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)B催化甲、乙兩過程的酶1、酶2、酶3是相同的C一個細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個起點(diǎn)只起始一次，乙可起始多次D甲、乙過程中的堿基互補(bǔ)配對方式完全相同思路點(diǎn)撥精講精析圖甲表示DNA分子的復(fù)制過程，圖乙表示轉(zhuǎn)錄過程，乙的產(chǎn)物是單鏈的mRNA分子；甲、乙參與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的酶種類不同；在一個細(xì)胞周期中，核中DNA分子只復(fù)制一次，而轉(zhuǎn)錄可以進(jìn)行多次。甲、乙中堿基配對方式不完全相同，甲中是AT配對，乙中是AU配對。 答案CDNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都主要在細(xì)胞核中進(jìn)行，但DNA復(fù)制只發(fā)生在間期的S期，而轉(zhuǎn)錄任何時間均可進(jìn)行；堿基互補(bǔ)配對方式等均不同：DNA復(fù)制需解旋酶和DNA聚合酶而轉(zhuǎn)錄需RNA聚合酶； DNA復(fù)制進(jìn)行AT與GC的兩種堿基互補(bǔ)配對方式，而轉(zhuǎn)錄是進(jìn)行AU、TA、CG三種堿基互補(bǔ)配對方式。2(海南高考)在其他條件具備情況下，在試管中加入物質(zhì)X和物質(zhì)Z，可得到相應(yīng)產(chǎn)物Y。下列敘述正確的是()A若X是DNA，Y是RNA，則Z是逆轉(zhuǎn)錄酶B若X是DNA，Y是mRNA，則Z是脫氧核苷C若X是RNA，Y是DNA，則Z是DNA聚合酶D若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，則Z是氨基酸解析：選D若X是DNA，Y是RNA，則Z是轉(zhuǎn)錄酶；若X是DNA，Y是mRNA，則Z是核糖核苷；若X是RNA，Y是DNA，則Z是逆轉(zhuǎn)錄酶；若X是mRNA，Y是在核糖體上合成的大分子，則Z是氨基酸。遺傳信息表達(dá)的相關(guān)計(jì)算例3一段信使RNA上有300個堿基，其中A和G有120個，轉(zhuǎn)錄出該信使RNA的一段DNA中的C和T的總數(shù)以及翻譯合成一條多肽鏈時脫去的水分子數(shù)分別是()A300個、100個 B.300個、99個 C180個、99個 D.129個、100個思路點(diǎn)撥精講精析該段信使RNA上有300個堿基，則轉(zhuǎn)錄出該信使RNA的DNA分子中共有堿基600個，由于該DNA片段中CT占了全部堿基的50%，因此該模板DNA片段中CT300個。該信使RNA翻譯的多肽鏈中有3003100個氨基酸，在脫水縮合過程中失去99個水分子。答案B基因表達(dá)蛋白質(zhì)過程中，“基因堿基數(shù)mRNA堿基數(shù)多肽(氨基酸數(shù))”一般以“631”計(jì)算，而蛋白質(zhì)相關(guān)計(jì)算中“肽鍵數(shù)縮合脫去水分子數(shù)水解所需水分子數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)”基因表達(dá)過程中有關(guān)數(shù)量變化(1)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中DNA(基因)堿基數(shù)mRNA堿基數(shù)多肽鏈氨基酸數(shù)631。圖解如下： (2)以上關(guān)系應(yīng)理解為：每合成1個氨基酸至少需要mRNA中3個堿基，基因中6個堿基，其原因如下：DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。在基因片段中，有的片段起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應(yīng)氨基酸，所以基因或DNA上堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目的6倍多。3已知一個蛋白質(zhì)分子由3條肽鏈組成，連接蛋白質(zhì)分子中氨基酸的肽鍵共有297個，翻譯成這個蛋白質(zhì)分子的信使RNA中的A和G共有400個。則指導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成的mRNA中至少含有的堿基個數(shù)及合成該蛋白質(zhì)需要的tRNA個數(shù)，以及轉(zhuǎn)錄此mRNA的基因中(C和T)的個數(shù)之和依次是()A9003001 000 B900300900C9002971 000 D900297900解析：選B因該蛋白質(zhì)中有3條肽鏈，肽鍵297個，所以其中的氨基酸個數(shù)為300個。DNA中堿基mRNA堿基氨基酸個數(shù)631，故mRNA中堿基至少3003900(個)，需tRNA 300個，轉(zhuǎn)錄此mRNA的基因中CT的數(shù)為(3006)2900(個)。以圖示為依托，考查中心法則例4關(guān)于下圖所示的過程，相關(guān)敘述正確的是() A噬菌體進(jìn)行過程，需將噬菌體放在含有四種游離的脫氧核糖核苷酸的溶液中B正常的真核生物細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生、過程C、過程常見于RNA病毒侵入細(xì)胞時D細(xì)胞中、過程的發(fā)生都需要解旋酶的催化作用思路點(diǎn)撥精講精析噬菌體不能單獨(dú)生活，必須寄生在其他活細(xì)胞內(nèi)，故不能單獨(dú)培養(yǎng)噬菌體；、過程在正常的真核生物細(xì)胞內(nèi)可發(fā)生；到目前為止，所有的生物體內(nèi)還沒有發(fā)現(xiàn)過程；過程需要解旋酶的催化，過程不需要。答案B遺傳物質(zhì)不同的生物，其中心法則的過程不盡相同，如RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄過程不能同時在同種生物體內(nèi)發(fā)生。(1)RNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能：種類結(jié)構(gòu)功能病毒RNA單鏈遺傳物質(zhì)mRNA單鏈傳遞遺傳信息；是翻譯的直接模板tRNA三葉草形結(jié)構(gòu)運(yùn)載氨基酸；識別密碼子rRNA單鏈組成核糖體(2)適用于以RNA為遺傳物質(zhì)的生物的中心法則第一種情況：不具逆轉(zhuǎn)錄能力的RNA病毒，如煙草花葉病毒、流感病毒等 第二種情況：具有逆轉(zhuǎn)錄能力的RNA病毒，如艾滋病病毒、勞氏肉瘤病毒等4中心法則揭示了生物遺傳信息由DNA向蛋白質(zhì)傳遞與表達(dá)的過程，請回答下列問題： (1)a、b、c、d所表示的四個過程依次分別是_、_、_和_。(2)需要tRNA和核糖體同時參與的過程是_(用圖中的字母回答)。(3)a過程發(fā)生在真核細(xì)胞分裂的_期。(4)在真核細(xì)胞中，a和b兩個過程發(fā)生的主要場所是_。(5)能特異性識別信使RNA上密碼子的分子是_，后者所攜帶的分子是_。(6)RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑有(用類似本題圖中的形式表達(dá))：_；_。解析：中心法則包括五個環(huán)節(jié)，a、b、c、d、e五個過程依次是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制；在翻譯的過程中需要tRNA和核糖體同時參與；a過程發(fā)生于細(xì)胞分裂的間期，場所主要是細(xì)胞核；能特異性識別信使DNA上密碼子的分子是tRNA，是翻譯的工具，攜帶氨基酸；RNA病毒的遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑：在逆轉(zhuǎn)錄病毒中為RNADNARNA蛋白質(zhì)；非逆轉(zhuǎn)錄病毒中包括RNA復(fù)制和翻譯。答案：(1)DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄 (2)c (3)間(S) (4)細(xì)胞核(5)tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)氨基酸 (6) RNADNARNA蛋白質(zhì)考查基因的本質(zhì)及其拓展例5下列有關(guān)基因的敘述，正確的是()A基因是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)單位和功能單位B經(jīng)測定，一個由n個脫氧核苷酸構(gòu)成的DNA分子中，包含了m個基因，則每個基因的平均長度為n/2m個脫氧核苷酸對C人體細(xì)胞內(nèi)的基因全部位于染色體上D基因中脫氧核苷酸的排列順序就是遺傳信息，只能通過減數(shù)分裂傳遞給后代思路點(diǎn)撥精講精析基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制生物性狀的結(jié)構(gòu)單位和功能單位。一個DNA分子上有許多個基因，但并非基因與基因緊密相連，那些沒有遺傳效應(yīng)的DNA片段并不是基因，因此B項(xiàng)中基因的平均長度小于n/2m個脫氧核苷酸對。人體細(xì)胞內(nèi)的基因主要在染色體上，線粒體DNA分子上也有少量基因。有性生殖的生物通過減數(shù)分裂將遺傳信息傳遞給下一代，無性生殖的生物通過有絲分裂將遺傳信息傳遞給下一代。答案A通常情況下，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；蛑饕嬖谟谌旧w上，一條染色體含一個DNA分子，一個DNA分子含多個基因?；蛲ㄟ^減數(shù)分裂或有絲分裂DNA復(fù)制傳遞遺傳信息，通過控制蛋白質(zhì)合成表達(dá)遺傳信息。5下列對基因本質(zhì)的描述，正確的是()A基因的基本單位是核糖核苷酸 B一個DNA分子就是一個基因C基因是DNA分子上的特定片段D基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變解析：選C基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，其結(jié)構(gòu)雖然具有穩(wěn)定性，但不是絕對的，也有可能發(fā)生改變。課堂回扣練習(xí)一、概念原理識記題1下列關(guān)于RNA的敘述，不正確的是()ARNA可分為mRNA、tRNA、rRNABmRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯都是在細(xì)胞核中進(jìn)行的CRNA可以作為某些生物的遺傳物質(zhì)DmRNA中的堿基序列直接決定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序解析：選B真核生物轉(zhuǎn)錄的主要場所是細(xì)胞核，翻譯的場所是細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，原核生物轉(zhuǎn)錄的場所是擬核。部分病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。2下列關(guān)于基因概念的敘述，錯誤的是()A基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段B基因是DNA分子上有一定功能的特定的堿基排列順序C基因是DNA分子上任意一個片段D基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位解析：選C基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是有一定功能的特定的堿基排列順序。由于DNA分子上有很多不能控制生物性狀的區(qū)段，所以基因不能是DNA分子上的任意一個片段。3基因、遺傳信息和密碼子分別是指()信使RNA上核苷酸的排列順序基因中脫氧核苷酸的排列順序DNA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上一端的3個堿基信使RNA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基有遺傳效應(yīng)的DNA片段A BC D解析：選B基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序；密碼子是位于mRNA上決定氨基酸的3個相鄰堿基。二、易錯易混辨析題4下圖中甲、乙表示真核細(xì)胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，有關(guān)敘述正確的是()A甲、乙所示過程通過半保留方式進(jìn)行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子B甲所示過程在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行CDNA分子解旋時，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一個細(xì)胞周期中，甲所示過程在每個起點(diǎn)只起始一次，乙可起始多次解析：選D圖甲表示DNA分子的復(fù)制過程，圖乙表示轉(zhuǎn)錄過程，乙過程的產(chǎn)物是單鏈的mRNA分子；甲、乙過程都主要在細(xì)胞核中進(jìn)行；甲過程需要解旋酶的參與；在一個細(xì)胞周期中，細(xì)胞核中DNA分子只復(fù)制一次，而轉(zhuǎn)錄可以進(jìn)行多次。 5如下圖所示，下列有關(guān)敘述中，不正確的是()A甲是DNA，乙為RNA，此過程要以甲為模板，酶為RNA聚合酶B甲是DNA，乙為DNA，此過程要以甲為模板，酶為DNA聚合酶C甲是RNA，乙為DNA，此過程為轉(zhuǎn)錄，原料為脫氧核苷酸D甲是RNA，乙為蛋白質(zhì)，此過程為翻譯，原料為氨基酸解析：選C甲是RNA、乙為DNA時，圖示過程表示逆轉(zhuǎn)錄，模板為RNA，原料為脫氧核苷酸，酶為逆轉(zhuǎn)錄酶。三、基本原理應(yīng)用題6下面甲、乙兩圖為真核細(xì)胞中發(fā)生的代謝過程示意圖，有關(guān)說法正確的是() A甲圖所示過程叫做翻譯，多個核糖體共同完成一條多肽鏈的合成B甲圖所示過程中核糖體移動的方向是從右到左C乙圖所示過程叫做轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的作用一定是作為甲圖中的模板D甲圖和乙圖所示過程中都發(fā)生了堿基配對，并且堿基互補(bǔ)配對方式相同解析：選B甲圖所示過程為翻譯，由圖中肽鏈長短可知核糖糖體移動方向從右向左；乙圖所示過程為轉(zhuǎn)錄。翻譯過程中一條多肽鏈的合成由一個核糖體完成；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有信使RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA和核糖體RNA三種；轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中都發(fā)生了堿基配對，但堿基互補(bǔ)配對方式不完全相同，如轉(zhuǎn)錄過程中有T和A的配對，翻譯過程中則沒有。回扣知識點(diǎn)1RNA的種類、分布及功能。 。2基因的概念及特點(diǎn)。 。3基因、遺傳信息、密碼子的概念或組成。 。4易誤點(diǎn)提醒：DNA、RNA分布與合成場所。細(xì)胞分裂中DNA復(fù)制的次數(shù)。5易誤點(diǎn)提醒：中心法則的應(yīng)用。6能力遷移：運(yùn)用轉(zhuǎn)錄、翻譯知識解答相關(guān)生物學(xué)問題。課下綜合檢測一、選擇題1下列有關(guān)人體細(xì)胞內(nèi)基因的敘述，正確的有()A基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，全部位于染色體上B基因的特定核糖核苷酸的排列順序代表著遺傳信息C每一種基因都包含特定的堿基序列，具有特異性D人體內(nèi)的肝臟細(xì)胞和成熟紅細(xì)胞所含的基因相同解析：選C在人體細(xì)胞內(nèi)，基因主要存在于人體細(xì)胞核內(nèi)染色體上，染色體是基因的主要載體，線粒體也有少量基因存在。基因的特定脫氧核苷酸的排列順序代表著遺傳信息。每一種基因都包含特定的堿基序列，具有特異性，哺乳動物的成熟紅細(xì)胞中因沒有細(xì)胞核和線粒體而不存在基因。2下列關(guān)于真核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述，錯誤的是()A轉(zhuǎn)錄時以核糖核苷酸為原料B轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定的堿基序列CmRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質(zhì)D不同密碼子編碼同種氨基酸可增強(qiáng)密碼的容錯性解析：選C轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料合成RNA的過程；轉(zhuǎn)錄過程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶首先結(jié)合到基因的啟動子上，從而啟動轉(zhuǎn)錄過程；以mRNA為模板翻譯合成蛋白質(zhì)時移動的是核糖體；一個氨基酸可對應(yīng)幾種不同的密碼子，這樣能保證由于差錯導(dǎo)致的密碼子改變不會改變氨基酸，從而保持生物性狀的穩(wěn)定性。3下列關(guān)于遺傳信息的傳遞、表達(dá)的敘述正確的是()A遺傳信息可以通過減數(shù)分裂和有性生殖向下一代傳遞B信使RNA上決定一個氨基酸的一個密碼子的一個堿基發(fā)生替換，則識別該密碼子的tRNA種類不一定改變C遺傳物質(zhì)復(fù)制時出現(xiàn)差錯，一定會造成生物性狀的嚴(yán)重缺陷D一個tRNA只有三個堿基并且只攜帶一個特定的氨基酸解析：選A遺傳信息是指基因中脫氧核苷酸的排列順序，可以通過DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等過程進(jìn)行傳遞和表達(dá)，減數(shù)分裂和有性生殖時，遺傳信息通過生殖細(xì)胞傳給子代；翻譯時tRNA和信使RNA互補(bǔ)配對，信使RNA上的一個密碼子的一個堿基發(fā)生替換，tRNA種類一定改變；遺傳物質(zhì)復(fù)制時出現(xiàn)差錯，但性狀不一定改變，因?yàn)橛行┌被釋?yīng)不止一種密碼子；tRNA有多個堿基，只是一端有三個堿基組成反密碼子。4關(guān)于RNA的敘述，錯誤的是()A少數(shù)RNA具有生物催化作用B真核細(xì)胞內(nèi)mRNA和tRNA都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的CmRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基稱為密碼子D細(xì)胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸解析：選B真核細(xì)胞內(nèi)的mRNA和tRNA主要是在細(xì)胞核中合成的；少數(shù)RNA是酶，具催化作用；mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基稱為一個密碼子；tRNA具有特異性，一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。5(新課標(biāo)全國卷)關(guān)于蛋白質(zhì)合成的敘述，正確的是()A一種tRNA可以攜帶多種氨基酸 BDNA聚合酶是在細(xì)胞核內(nèi)合成的C密碼子是位于tRNA上相鄰的3個堿基D線粒體中的DNA能控制某些蛋白質(zhì)的合成解析：選D一種tRNA只能識別并攜帶一種氨基酸；DNA聚合酶是蛋白質(zhì)，應(yīng)該在細(xì)胞質(zhì)中核糖體上合成；密碼子由位于mRNA上的3個相鄰堿基構(gòu)成；線粒體中有合成蛋白質(zhì)所需的DNA、RNA、核糖體以及相關(guān)的酶，也能控制某些蛋白質(zhì)的合成，是半自主性的細(xì)胞器。6一段原核生物的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(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為()A3311 B3612C1236 D1136解析：選B一條含有11個肽鍵的多肽，是由12個氨基酸脫水縮合而成的。mRNA中三個堿基決定一個氨基酸，一個氨基酸至少有一種tRNA來轉(zhuǎn)運(yùn)。因此，mRNA中至少含有36個堿基，合成這段多肽需要12個轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。7基因中含有的遺傳信息通過控制合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)而得以表達(dá)，下列與此過程有關(guān)的敘述，正確的是()A編碼蛋白質(zhì)的基因中堿基數(shù)目是相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍B編碼氨基酸的密碼子指相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA中的3個堿基C信使RNA中的堿基數(shù)是相應(yīng)基因中堿基數(shù)的1/3D由信使RNA上的9個堿基控制形成的多肽鏈中有3個肽鍵解析：選A編碼蛋白質(zhì)的基因中堿基數(shù)目是相應(yīng)蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍。密碼子是信使RNA中決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。信使RNA中的堿基數(shù)是相應(yīng)基因中堿基數(shù)的1/2。信使RNA上的9個堿基如果都對應(yīng)氨基酸，則可編碼3個氨基酸，形成的多肽鏈中有2個肽鍵。8對下圖所示過程的敘述，正確的是()ADNA模板鏈中的密碼子能夠決定氨基酸B核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所，一個基因在短時間內(nèi)可表達(dá)出多條同種多肽鏈C該圖是真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯過程的示意圖D圖中所示過程可能有64種tRNA參與解析：選B密碼子存在于mRNA上；圖中轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束，翻譯已開始，即轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進(jìn)行，則該圖應(yīng)為原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄、翻譯示意圖；密碼子共有64個，其中有3個是終止密碼子，在翻譯中不決定氨基酸，故參與的tRNA應(yīng)為61種。9.右圖表示細(xì)胞內(nèi)某些重要物質(zhì)的合成過程，該過程發(fā)生在(