2022-2023學(xué)年　人教版 必修二基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案

第4章基因的表達(dá)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.簡(jiǎn)述DNA與RNA的主要區(qū)別。2.概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程。3.說(shuō)明密碼子、反密碼子、遺傳信息之間的關(guān)系。4.結(jié)合“中心法則的提出及其發(fā)展”歸納并理解中心法則。1.生命觀念：在基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程中，ATP為信息流動(dòng)提供能量，使學(xué)生形成生命是物質(zhì)、能量和信息統(tǒng)一體的生命觀念；幾乎所有生物都共用一套遺傳密碼，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到生物界的統(tǒng)一性，有利于建立生物進(jìn)化觀。2.科學(xué)思維：堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的推測(cè)，體現(xiàn)了演繹推理的過(guò)程，訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)思維；結(jié)合中心法則，比較不同生物遺傳信息傳遞的異同。知識(shí)點(diǎn)一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1．基因的表達(dá)：基因可以控制eq\o(□,\s\up3(01))蛋白質(zhì)的合成，這個(gè)過(guò)程就是基因的表達(dá)。2．RNA可以作為DNA的信使的原因(1)RNA是由基本單位——eq\o(□,\s\up3(02))核糖核苷酸連接而成的，eq\o(□,\s\up3(03))核糖核苷酸含有eq\o(□,\s\up3(04))4種堿基，這些特點(diǎn)使得RNA具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。(2)RNA一般是eq\o(□,\s\up3(05))單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)eq\o(□,\s\up3(06))核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。3．RNA的種類(1)eq\a\vs4\al()eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：\o(□,\s\up3(07))信使RNA（mRNA）,作用：蛋白質(zhì)合成的直接模板))(2)eq\a\vs4\al()eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：\o(□,\s\up3(08))核糖體RNA（rRNA）,作用：組成核糖體))(3)eq\a\vs4\al()eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(名稱：\o(□,\s\up3(09))轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）,作用：\o(□,\s\up3(10))識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸))(4)tRNA和rRNA參與蛋白質(zhì)的合成過(guò)程，但是這兩種RNA本身不會(huì)翻譯為蛋白質(zhì)。4．DNA與RNA的區(qū)別比較項(xiàng)目DNARNA基本組成單位脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖eq\o(□,\s\up3(11))脫氧核糖eq\o(□,\s\up3(12))核糖堿基特有的是eq\o(□,\s\up3(13))胸腺嘧啶(T)特有的是eq\o(□,\s\up3(14))尿嘧啶(U)結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈1．為什么基因表達(dá)過(guò)程中，DNA需要信使傳遞遺傳信息呢？提示：DNA主要位于細(xì)胞核中，核糖體是蛋白質(zhì)的合成“機(jī)器”，核糖體位于細(xì)胞質(zhì)中。DNA一般是不能進(jìn)出細(xì)胞核的，因此DNA需要“信使”傳遞自己的命令。2．除了mRNA、tRNA、rRNA，還有沒有具備其他功能的RNA，并說(shuō)出其功能？提示：有。有的RNA具有催化功能(少數(shù)酶的本質(zhì)是RNA)；有的RNA可作遺傳物質(zhì)(RNA病毒中的RNA)。5．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念：RNA是在eq\o(□,\s\up3(15))細(xì)胞核中，通過(guò)eq\o(□,\s\up3(16))RNA聚合酶以eq\o(□,\s\up3(17))DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄。(2)圖示mRNA合成方向是eq\o(□,\s\up3(18))從5′-端到3′-端。(3)過(guò)程(以合成mRNA為例)第1步：當(dāng)細(xì)胞開始合成某種蛋白質(zhì)時(shí)，eq\o(□,\s\up3(19))RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段eq\o(□,\s\up3(20))DNA結(jié)合，使得DNA雙鏈解開，雙鏈的堿基得以暴露。第2步：游離的eq\o(□,\s\up3(21))核糖核苷酸與eq\o(□,\s\up3(22))DNA模板鏈上的堿基eq\o(□,\s\up3(23))互補(bǔ)配對(duì)，在eq\o(□,\s\up3(24))RNA聚合酶的作用下開始eq\o(□,\s\up3(25))mRNA的合成。第3步：新結(jié)合的eq\o(□,\s\up3(26))核糖核苷酸連接到正在合成的eq\o(□,\s\up3(27))mRNA分子上。第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋eq\o(□,\s\up3(28))恢復(fù)。知識(shí)點(diǎn)二遺傳信息的翻譯1．概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的eq\o(□,\s\up3(01))各種氨基酸，就以eq\o(□,\s\up3(02))mRNA為模板合成具有一定eq\o(□,\s\up3(03))氨基酸順序的eq\o(□,\s\up3(04))蛋白質(zhì)，這一過(guò)程叫作翻譯。2．實(shí)質(zhì)：將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。3．密碼子(1)含義：mRNA上eq\o(□,\s\up3(05))3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基叫作1個(gè)密碼子。(2)種類：64種。①正常情況下，能編碼氨基酸的密碼子有eq\o(□,\s\up3(06))61種，其中包含起始密碼子eq\o(□,\s\up3(07))2種，即AUG、GUG。②正常情況下，不編碼氨基酸的密碼子有eq\o(□,\s\up3(08))3種，即UAA、UGA、UAG，為終止密碼子。③在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。④在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它可以編碼甲硫氨酸。(3)密碼子與氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系①一個(gè)密碼子決定一種氨基酸，GUG除外。②一種氨基酸可能對(duì)應(yīng)eq\o(□,\s\up3(09))一個(gè)或eq\o(□,\s\up3(10))多個(gè)密碼子。(4)密碼子特點(diǎn)①簡(jiǎn)并性：絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子。②通用性：地球上幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。3．根據(jù)mRNA中堿基的排列順序能否準(zhǔn)確寫出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否確定mRNA中的堿基排列順序，為什么？提示：能。不能，因?yàn)橛袔追N密碼子決定同一種氨基酸的情況。4．密碼子簡(jiǎn)并性的意義？提示：保證了翻譯的速度，增強(qiáng)了密碼子的容錯(cuò)性。5．幾乎所有生物體共用一套密碼子給我們什么啟示？提示：生物界具有統(tǒng)一性。4．tRNA(1)結(jié)構(gòu)：比mRNA小得多，類似eq\o(□,\s\up3(14))三葉草的葉形，一端是攜帶eq\o(□,\s\up3(15))氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，叫作eq\o(□,\s\up3(16))反密碼子。(2)功能：攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，eq\o(□,\s\up3(17))識(shí)別密碼子。(3)與氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系①每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)eq\o(□,\s\up3(18))一種氨基酸。②一種氨基酸可由eq\o(□,\s\up3(19))一種或幾種tRNA運(yùn)輸。5．翻譯過(guò)程(1)第1步起始：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與eq\o(□,\s\up3(20))核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過(guò)與堿基AUGeq\o(□,\s\up3(21))互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。(2)第2步運(yùn)輸：攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。(3)第3步脫水縮合：甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成eq\o(□,\s\up3(22))肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。(4)第4步延伸：eq\o(□,\s\up3(23))核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。(5)第5步終止：隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過(guò)來(lái)，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的eq\o(□,\s\up3(24))終止密碼子，合成才告終止。(6)第6步脫離：肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過(guò)一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，然后開始承擔(dān)eq\o(□,\s\up3(25))細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。6．通常，一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。(1)tRNA中只含有三個(gè)含氮堿基。(×)(2)細(xì)胞中能運(yùn)輸氨基酸的物質(zhì)，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。(×)(3)3種RNA都參與翻譯過(guò)程，只是作用不同。(√)(4)翻譯過(guò)程中mRNA并不移動(dòng)，只是核糖體沿mRNA移動(dòng)。(√)(5)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程都有A—U和T—A的配對(duì)。(×)(6)多聚核糖體上合成的多條肽鏈?zhǔn)窍嗤摹?√)知識(shí)點(diǎn)三中心法則1．提出者：克里克。2．中心法則：eq\o(□,\s\up3(01))遺傳信息可以從DNA流向DNA，即eq\o(□,\s\up3(02))DNA復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的eq\o(□,\s\up3(03))轉(zhuǎn)錄和eq\o(□,\s\up3(04))翻譯。3．中心法則的補(bǔ)充：少數(shù)生物(如一些eq\o(□,\s\up3(05))RNA病毒)的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。4．中心法則圖解6.以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物（包括原核生物、真核生物和DNA病毒）的遺傳信息流動(dòng)方向是什么樣的？所有真核細(xì)胞遺傳信息傳遞都是一致的嗎？提示：不是。高度分化的細(xì)胞不具備DNA復(fù)制。7.以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物的遺傳信息流動(dòng)方向是什么樣的？提示：①；②。5．生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體：在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，eq\o(□,\s\up3(10))DNA、RNA是信息的載體，eq\o(□,\s\up3(11))蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而eq\o(□,\s\up3(12))ATP為信息的流動(dòng)提供能量。6.總結(jié)：中心法則幾個(gè)過(guò)程分析過(guò)程①DNA的復(fù)制②DNA的轉(zhuǎn)錄③翻譯④RNA的復(fù)制⑤RNA的逆轉(zhuǎn)錄信息傳遞方向DNA→DNADNA→RNARNA→多肽RNA→RNARNA→DNA模板DNA的eq\o(□,\s\up3(13))兩條鏈DNA的eq\o(□,\s\up3(14))一條鏈eq\o(□,\s\up3(15))mRNAeq\o(□,\s\up3(16))RNARNA原料含A、T、C、G的四種eq\o(□,\s\up3(17))脫氧核糖核苷酸含A、U、G、C的四種eq\o(□,\s\up3(18))核糖核苷酸21種eq\o(□,\s\up3(19))氨基酸含A、U、C、G的eq\o(□,\s\up3(20))四種核糖核苷酸含A、T、C、G的四種脫氧核糖核苷酸酶eq\o(□,\s\up3(21))解旋酶、DNA聚合酶等eq\o(□,\s\up3(22))RNA聚合酶多種酶RNA復(fù)制酶逆轉(zhuǎn)錄酶堿基互補(bǔ)配對(duì)eq\o(□,\s\up3(23))A—T，eq\o(□,\s\up3(24))T—A，C—G，G—Ceq\o(□,\s\up3(25))A—U，eq\o(□,\s\up3(26))T—A，C—G，G—Ceq\o(□,\s\up3(27))A—U，eq\o(□,\s\up3(28))U—A，C—G，G—CA—U，U—A，C—G，G—Ceq\o(□,\s\up3(29))A—T，eq\o(□,\s\up3(30))U—A，C—G，G—C產(chǎn)物DNARNA蛋白質(zhì)RNADNA8．真核生物進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的場(chǎng)所有哪些？提示：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、核糖體。1．(目標(biāo)1)與DNA相比，RNA所特有的成分是()A．脫氧核糖和鳥嘌呤B．核糖和尿嘧啶C．脫氧核糖和胸腺嘧啶D．核糖和胸腺嘧啶答案B2．(目標(biāo)2)下列有關(guān)真核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所主要是細(xì)胞核B．DNA雙鏈解開需要RNA聚合酶C.a為DNA，b為RNA，c為RNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄方向?yàn)?′-端到5′-端，即從左到右D．游離的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下合成RNA答案C解析真核生物轉(zhuǎn)錄的主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，少量在線粒體和葉綠體，A正確；轉(zhuǎn)錄方向?yàn)閺?′-端到3′-端，C錯(cuò)誤。3．(目標(biāo)2)如圖為真核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的翻譯過(guò)程，下列相關(guān)敘述正確的是()A．核糖體在①上移動(dòng)方向3′→5′B．②能讀取mRNA上的反密碼子C．DNA模板鏈上的所有堿基都能轉(zhuǎn)錄成①D．每種②只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸答案D解析由圖示可知，圖示為翻譯的過(guò)程，根據(jù)tRNA從右邊將氨基酸運(yùn)輸?shù)胶颂求w、從左邊離開可知，核糖體在①上從左向右移動(dòng)，即5′→3′，A錯(cuò)誤；mRNA上存在的是密碼子，B錯(cuò)誤；①是mRNA，DNA上有遺傳效應(yīng)的模板鏈上的堿基才能轉(zhuǎn)錄形成mRNA，C錯(cuò)誤；tRNA具有特異性，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)特定的氨基酸，D正確。4．(目標(biāo)3)基因、遺傳信息和密碼子分別是指()①mRNA上核苷酸的排列順序②基因中核苷酸的排列順序③DNA上決定氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基④tRNA上一端的3個(gè)堿基⑤mRNA上決定氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基⑥通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段A．⑤①③B．⑥②⑤C．⑤①②D．⑥③④答案B5．(目標(biāo)4)中心法則闡述了遺傳信息傳遞的規(guī)律，其中以RNA為模板合成生物大分子的過(guò)程不包括()A．RNA復(fù)制 B．轉(zhuǎn)錄C．翻譯 D．逆轉(zhuǎn)錄答案B6．(目標(biāo)2和4)Ⅰ.請(qǐng)根據(jù)基因控制蛋白質(zhì)合成的示意圖回答問題。(1)填寫圖中序號(hào)③所示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的名稱或簡(jiǎn)寫：③________。(2)合成②的過(guò)程在遺傳學(xué)上叫作________。②進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，與[]________結(jié)合起來(lái)，在④內(nèi)發(fā)生的過(guò)程叫作________。Ⅱ.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(guò)程。請(qǐng)回答下列問題。(3)d所表示的過(guò)程是________。(4)需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的過(guò)程是________(用圖中的字母回答)。(5)煙草花葉病毒生物中，遺傳信息的傳遞情況是________(用圖中的字母回答)。(6)在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP為信息的流動(dòng)提供能量，可見，生命是________________的統(tǒng)一體。答案(1)tRNA(或轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)(2)轉(zhuǎn)錄④核糖體翻譯(3)逆轉(zhuǎn)錄(4)c(5)ec(6)物質(zhì)、能量和信息題型一DNA和RNA的比較[例1]下列敘述正確的是()A．胞嘧啶存在于RNA中而不存在于DNA中B．核糖存在于RNA中而不存在于DNA中C．mRNA合成于細(xì)胞核并在細(xì)胞核中傳遞遺傳信息D．DNA都是雙螺旋結(jié)構(gòu)而RNA是單鏈結(jié)構(gòu)解題分析胞嘧啶是一種堿基，在RNA和DNA中都存在，A錯(cuò)誤；核糖存在于RNA中，不存在于DNA中，構(gòu)成DNA的五碳糖是脫氧核糖，B正確；mRNA主要在細(xì)胞核中合成，并在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用，C錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)上，DNA一般為雙螺旋結(jié)構(gòu)，RNA通常為單鏈結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。答案B方法技巧DNA與RNA的快速判定題型二遺傳信息、密碼子、反密碼子的關(guān)系分析[例2]下列相關(guān)敘述正確的是()A．密碼子有64種，每個(gè)密碼子都與一個(gè)反密碼子相對(duì)應(yīng)B.反密碼子位于mRNA上，密碼子位于tRNA上C．除原核生物外，一個(gè)密碼子最多只能對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸D．在人體細(xì)胞中每種氨基酸可以對(duì)應(yīng)多種tRNA，每個(gè)tRNA也可以對(duì)應(yīng)多種氨基酸解題分析密碼子有64種，三個(gè)終止密碼子中有兩個(gè)不編碼氨基酸，還有一個(gè)在特殊情況下可以編碼氨基酸，所以并不是每個(gè)密碼子都與反密碼子相對(duì)應(yīng)，A錯(cuò)誤；反密碼子位于tRNA上，密碼子位于mRNA上，B錯(cuò)誤；真核生物中一個(gè)密碼子最多只能對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸，C正確；在人體細(xì)胞中由于密碼子的簡(jiǎn)并性，絕大多數(shù)氨基酸可以對(duì)應(yīng)多種tRNA，每個(gè)tRNA只可以對(duì)應(yīng)一種氨基酸，D錯(cuò)誤。答案C題型三轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程考查[例3]如圖為基因表達(dá)過(guò)程的示意圖，下列敘述正確的是()A.①是DNA，其一條鏈可進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)作為轉(zhuǎn)錄的模板B．該圖可以表示原核生物基因表達(dá)過(guò)程C．③是核糖體，翻譯過(guò)程中③將由3′-端向5′-端方向移動(dòng)D．④是tRNA，一端能結(jié)合氨基酸，另一端的反密碼子能識(shí)別mRNA上的密碼子解題分析據(jù)圖可判斷①②③④依次代表DNA、mRNA、核糖體、tRNA，其中②mRNA是以①DNA的一條鏈為模板合成的，場(chǎng)所是細(xì)胞核，A錯(cuò)誤；原核生物無(wú)細(xì)胞核，基因表達(dá)是在細(xì)胞質(zhì)中邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯的，與圖示過(guò)程不符，B錯(cuò)誤；翻譯過(guò)程中③核糖體沿著mRNA由5′-端向3′-端方向移動(dòng)，C錯(cuò)誤。答案D[例4]miRNA是一種小分子RNA，某miRNA能抑制W基因控制的蛋白質(zhì)(W蛋白)的合成。某真核細(xì)胞內(nèi)形成該miRNA及其發(fā)揮作用的過(guò)程示意圖如下。下列敘述正確的是()A．miRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶與該基因的mRNA起始密碼子相結(jié)合B．W基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)用于翻譯C．miRNA與W基因mRNA結(jié)合遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A與T、C與G配對(duì)D．miRNA抑制W蛋白的合成是通過(guò)雙鏈結(jié)構(gòu)的miRNA直接與W基因的mRNA結(jié)合所致解題分析miRNA基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶與該基因首端的啟動(dòng)子相結(jié)合，起始密碼子位于mRNA上，A錯(cuò)誤；從圖中可看出miRNA抑制W蛋白的合成是通過(guò)單鏈結(jié)構(gòu)的miRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的miRNA蛋白質(zhì)復(fù)合物與W基因的mRNA結(jié)合，進(jìn)而阻礙W基因的翻譯過(guò)程，D錯(cuò)誤。答案B題后歸納1.翻譯進(jìn)程：核糖體沿著mRNA移動(dòng)，mRNA不移動(dòng)。2．一個(gè)mRNA上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條相同的多肽鏈，而不是多個(gè)核糖體共同完成一條肽鏈的合成。3．真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，在空間和時(shí)間上被分隔開，而原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔，可以同時(shí)進(jìn)行，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。題型四基因表達(dá)過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算[例5]一段原核生物的mRNA通過(guò)翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的多肽鏈，則此mRNA分子至少含有的堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽最多需要的tRNA個(gè)數(shù)，依次為()A．33，11B．36，12C．12，36D．11，36解題分析由題干知此多肽鏈有11個(gè)肽鍵，可推知此多肽應(yīng)由12個(gè)氨基酸脫水縮合而成，對(duì)應(yīng)mRNA上的堿基數(shù)目至少應(yīng)為12×3＝36(個(gè))，而12個(gè)氨基酸最多需要12個(gè)tRNA來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。答案B[例6]已知某mRNA有400個(gè)堿基，其中A＋G占45%，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的一段雙鏈DNA分子中應(yīng)有嘌呤堿基數(shù)為()A．180個(gè)B．360個(gè)C．400個(gè)D．620個(gè)解題分析mRNA是DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，DNA是雙鏈，因此轉(zhuǎn)錄此RNA的DNA至少含有800個(gè)堿基。又因?yàn)镈NA中嘌呤堿基數(shù)與嘧啶堿基數(shù)是相等的，所以嘌呤堿基數(shù)等于400個(gè)。答案C題后歸納1.DNA、mRNA中堿基數(shù)與蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)的關(guān)系翻譯過(guò)程中，mRNA上每3個(gè)相鄰堿基決定一個(gè)氨基酸，所以不考慮終止密碼子及基因中有的片段不編碼蛋白質(zhì)時(shí)，經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是mRNA中堿基數(shù)目的1/3，是DNA(基因)中堿基數(shù)目的1/6。2．計(jì)算中的“最多”和“最少”分析翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說(shuō)，mRNA的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些，基因或DNA上的堿基數(shù)目比對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。題型五中心法則及適用生物[例7]下圖表示中心法則及其補(bǔ)充的內(nèi)容，有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．①②③分別表示轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、翻譯B．人體的所有細(xì)胞都具有過(guò)程①②③C.在洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞中只有過(guò)程①D．過(guò)程①②③④⑤均有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象解題分析過(guò)程①②③分別表示DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯，A錯(cuò)誤；過(guò)程①只能發(fā)生在分裂的細(xì)胞中，人體成熟紅細(xì)胞中沒有細(xì)胞核以及遺傳物質(zhì)，不進(jìn)行①②③過(guò)程，B錯(cuò)誤；洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞既可以完成過(guò)程①，也能完成過(guò)程②③，C錯(cuò)誤。答案D[例8]脊髓灰質(zhì)炎病毒是一種單股正鏈RNA病毒，如圖是該病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖的示意圖(②③過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則)，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．脊髓灰質(zhì)炎病毒的遺傳信息和密碼子均位于＋RNA中B.過(guò)程②與過(guò)程③發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式不完全相同C．酶X是RNA復(fù)制酶D．＋RNA復(fù)制產(chǎn)生子代＋RNA的過(guò)程，消耗的嘌呤堿基數(shù)等于嘧啶堿基數(shù)解題分析脊髓灰質(zhì)炎病毒是一種單股正鏈RNA病毒，其＋RNA不僅是遺傳物質(zhì)，還可以作為模板翻譯出蛋白質(zhì)，因此其遺傳信息和密碼子均位于＋RNA中，A正確；過(guò)程②與過(guò)程③都是RNA形成RNA的過(guò)程，因此遵循的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式是相同的，B錯(cuò)誤；過(guò)程②③表示RNA復(fù)制的過(guò)程，而酶X催化的是過(guò)程②③，因此酶X是RNA復(fù)制酶，C正確；＋RNA復(fù)制產(chǎn)生子代＋RNA的過(guò)程，必須先產(chǎn)生－RNA，然后再產(chǎn)生＋RNA，所以消耗的原料用于合成互補(bǔ)的兩條RNA鏈，因此消耗的嘌呤堿基數(shù)等于嘧啶堿基數(shù)，D正確。答案B[基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)]知識(shí)點(diǎn)一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.下列有關(guān)DNA和RNA的敘述正確的是()A.細(xì)菌的遺傳物質(zhì)是DNA和RNA，病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNAB.轉(zhuǎn)錄過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，形成的RNA分子中則無(wú)堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象C.同一種tRNA分子在不同細(xì)胞中轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸不同D.相同的DNA分子轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能不同答案D解析包括細(xì)菌在內(nèi)的所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，病毒的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)錄過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，RNA一般是單鏈，但形成的tRNA分子中存在堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；一種tRNA分子只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，且在不同細(xì)胞中轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基酸相同，C錯(cuò)誤；一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因，轉(zhuǎn)錄以基因一條鏈為模板，相同的DNA分子的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能不同，D正確。2．下列關(guān)于真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的敘述，正確的是()A.tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)B.轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)在RNA上C.轉(zhuǎn)錄過(guò)程需要解旋酶將雙鏈打開D.一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)兩條DNA鏈可同時(shí)作為模板答案A解析細(xì)胞中的RNA(mRNA、rRNA和tRNA)均通過(guò)轉(zhuǎn)錄形成，A正確；轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)在DNA上，B錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)錄過(guò)程中RNA聚合酶可將雙鏈DNA解開，使堿基暴露，C錯(cuò)誤；一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)只能以DNA的一條特定的鏈為模板，D錯(cuò)誤。3．如圖為RNA的形成過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列說(shuō)法不正確的是()A.圖中存在一段DNA—RNA雜合雙鏈區(qū)B.圖中①正處于解旋狀態(tài)，②處螺旋重新形成C.真核生物中圖示過(guò)程主要發(fā)生在細(xì)胞核中D.圖中⑤處以游離的核糖核苷酸為原料答案B解析圖示為轉(zhuǎn)錄過(guò)程，圖中存在一段DNA—RNA雜合雙鏈區(qū)，A正確；從圖中可看出RNA的合成方向?yàn)閺淖笙蛴?，所以圖中①處螺旋重新形成，②正處于解旋狀態(tài)，B錯(cuò)誤；圖示是轉(zhuǎn)錄過(guò)程，對(duì)于真核生物來(lái)說(shuō)，主要發(fā)生在細(xì)胞核中，C正確；合成RNA的原料是核糖核苷酸，D正確。4．施一公教授團(tuán)隊(duì)首次獲得剪接體復(fù)合物的高分辨率空間三維結(jié)構(gòu)，闡述了剪接體剪接RNA前體的基本工作機(jī)理，實(shí)現(xiàn)RNA剪接領(lǐng)域中里程碑的突破。如圖是剪接體參與的S基因的表達(dá)過(guò)程，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.剪接體起作用的過(guò)程是②，此過(guò)程的功能是形成成熟的mRNAB.過(guò)程①②③均需要酶的參與，都存在“核酸—蛋白質(zhì)”復(fù)合物C.細(xì)胞中以DNA的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA均可編碼多肽D.過(guò)程③中一個(gè)mRNA分子上可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條相同的多肽鏈答案C解析由題干和圖可知，剪接體起作用的過(guò)程是②，此過(guò)程的功能是形成成熟的mRNA，A正確；過(guò)程①②③分別表示轉(zhuǎn)錄、剪切和翻譯過(guò)程，都需要相應(yīng)的酶的參與，都存在“核酸—蛋白質(zhì)”復(fù)合物，B正確；細(xì)胞中以DNA的一條單鏈為模板轉(zhuǎn)錄出的RNA經(jīng)過(guò)加工后可能是mRNA、rRNA或tRNA，只有mRNA可編碼多肽，C錯(cuò)誤；過(guò)程③中一個(gè)mRNA分子上可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成，由于模板相同，合成的多條多肽鏈也是相同的，D正確。知識(shí)點(diǎn)二遺傳信息的翻譯5.如圖所示為某生物細(xì)胞內(nèi)正在進(jìn)行的生理過(guò)程，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.④的形成需要RNA聚合酶B.③沿著④移動(dòng)方向?yàn)閺?′-端到3′-端C.大腸桿菌的擬核、酵母菌的細(xì)胞核中都可發(fā)生如圖所示的過(guò)程D.①→④和④→②過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)情況不完全相同答案C解析圖中③是核糖體，④是mRNA，mRNA的形成需要RNA聚合酶，A正確；多肽鏈合成過(guò)程中，核糖體沿mRNA移動(dòng)，核糖體沿著mRNA的移動(dòng)方向是從5′-端到3′-端，B正確；圖示轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)進(jìn)行的，發(fā)生在原核生物細(xì)胞中，而酵母菌是真核生物，C錯(cuò)誤；①→④表示轉(zhuǎn)錄，④→②表示翻譯，轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中的堿基互補(bǔ)配對(duì)情況不完全相同，D正確。6．已知AUG、GUG為起始密碼子，UAA、UGA、UAG為終止密碼子。某基因模板鏈的堿基排列順序如下：—G—C—T—A—C—T—G…(60個(gè)堿基)…G—A—G—A—A—T—T—A—G—A—，此基因控制合成的蛋白質(zhì)含氨基酸的個(gè)數(shù)最多為()A.16個(gè)B．23個(gè)C.21個(gè)D．18個(gè)答案B解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則可知，轉(zhuǎn)錄出的mRNA上的堿基序列為：—C—G—A—U—G—A—C…(60個(gè)堿基)…C—U—C—U—U—A—A—U—C—U，根據(jù)起始密碼子AUG，終止密碼子UAA可知，最多共有69個(gè)編碼氨基酸的堿基，則共有23個(gè)可以決定氨基酸的密碼子，翻譯的蛋白質(zhì)中最多含有23個(gè)氨基酸。7．用體外實(shí)驗(yàn)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(biāo)記的多肽鏈，所需的材料組合是()①同位素標(biāo)記的tRNA②蛋白質(zhì)合成所需的酶③同位素標(biāo)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(xì)胞裂解液A.①②④B．②③④C.③④⑤D．①③⑤答案C解析因題目中需要合成的是同位素標(biāo)記的苯丙氨酸多肽鏈，故需要以下材料：同位素標(biāo)記的苯丙氨酸、密碼子全為UUU的mRNA、tRNA、ATP、酶。由于除去了DNA和mRNA的細(xì)胞裂解液中含有tRNA、ATP和酶，因此所需材料組合是③④⑤，C正確。8．在體外用14C標(biāo)記半胱氨酸—tRNA復(fù)合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys—tRNACys，再用無(wú)機(jī)催化劑鎳將其中的半胱氨酸還原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala—tRNACys(如圖，tRNA不變)。如果該*Ala—tRNACys參與翻譯過(guò)程，A.在一個(gè)mRNA分子上不可以同時(shí)合成多條被14CB.反密碼子與密碼子的配對(duì)由tRNA上結(jié)合的氨基酸決定C.新合成的肽鏈中，原來(lái)Cys的位置會(huì)被替換為14CD.新合成的肽鏈中，原來(lái)Ala的位置會(huì)被替換為14C答案C解析一個(gè)mRNA分子上可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈，A錯(cuò)誤；tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子配對(duì)是由二者的堿基序列決定的，B錯(cuò)誤；由于半胱氨酸在鎳的催化作用下還原成丙氨酸，但tRNA未變，所以該*Ala—tRNACys參與翻譯時(shí)，新合成的肽鏈中原來(lái)Cys的位置會(huì)被替換為14C標(biāo)記的Ala，但原來(lái)Ala的位置不會(huì)被替換，C正確，D知識(shí)點(diǎn)三中心法則9.中心法則概括了自然界生物的遺傳信息的流動(dòng)途徑，途徑如圖所示。下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()A.1957年克里克提出的中心法則內(nèi)容只包括圖中的①②③B.圖中③④過(guò)程均有堿基互補(bǔ)配對(duì)，且配對(duì)方式不完全相同C.圖中①⑤過(guò)程的酶是DNA聚合酶，②過(guò)程是RNA聚合酶D.在人體胚胎干細(xì)胞和心肌細(xì)胞中均存在圖中①②③過(guò)程答案A解析1957年克里克提出的中心法則內(nèi)容只包括圖中的①②③，④⑤兩個(gè)過(guò)程是后來(lái)對(duì)中心法則的補(bǔ)充，A正確；③翻譯過(guò)程中發(fā)生的是tRNA和mRNA之間的堿基互補(bǔ)配對(duì)，④RNA自我復(fù)制過(guò)程中是RNA和RNA之間的堿基互補(bǔ)配對(duì)，兩個(gè)過(guò)程的配對(duì)方式完全相同，B錯(cuò)誤；圖中⑤過(guò)程的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶，C錯(cuò)誤；心肌細(xì)胞屬于高度分化的細(xì)胞，不會(huì)進(jìn)行DNA復(fù)制過(guò)程，D錯(cuò)誤。10．“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過(guò)程的示意圖如下。下列說(shuō)法正確的是()A.催化該過(guò)程的酶為RNA聚合酶B.a鏈上任意3個(gè)相鄰的堿基組成一個(gè)密碼子C.a鏈的脫氧核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵相連D.該過(guò)程中遺傳信息從RNA向DNA傳遞答案D解析圖示為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程，催化該過(guò)程的酶為逆轉(zhuǎn)錄酶，A錯(cuò)誤；mRNA上能決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基，組成一個(gè)密碼子，B錯(cuò)誤；a鏈為RNA，相鄰的兩個(gè)核糖核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵連接，C錯(cuò)誤；該過(guò)程為逆轉(zhuǎn)錄，遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D正確。[能力提升]11．如圖表示藍(lán)細(xì)菌DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。判斷下列說(shuō)法中正確的是()A.分析題圖可知①鏈應(yīng)為DNA中的α鏈B.DNA形成②的過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所是細(xì)胞核C.酪氨酸和天冬氨酸的密碼子分別是AUG、CUAD.圖中②與③配對(duì)的過(guò)程需要在核糖體上進(jìn)行答案D解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可知①鏈?zhǔn)铅骆?，A錯(cuò)誤；由于藍(lán)細(xì)菌屬于原核生物，沒有由核膜包被的細(xì)胞核，B錯(cuò)誤；tRNA上與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)相鄰的堿基是反密碼子，密碼子在mRNA上，C錯(cuò)誤；圖中②與③配對(duì)的過(guò)程是翻譯過(guò)程，需要在核糖體上進(jìn)行，D正確。12．某種物質(zhì)可插入DNA分子兩條鏈的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈不能解開。若在細(xì)胞正常生長(zhǎng)的培養(yǎng)液中加入適量的該物質(zhì)，下列相關(guān)敘述不正確的是()A.隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制發(fā)生障礙B.隨后細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙C.該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂中期D.可推測(cè)該物質(zhì)對(duì)癌細(xì)胞的增殖有抑制作用答案C解析DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程需將雙鏈解開，該物質(zhì)插入DNA分子兩條鏈之間，使DNA雙鏈不能解開，導(dǎo)致隨后細(xì)胞中的DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄發(fā)生障礙，A、B正確；該物質(zhì)可將細(xì)胞周期阻斷在分裂前的間期，C錯(cuò)誤；癌細(xì)胞連續(xù)增殖需要進(jìn)行DNA的復(fù)制，該物質(zhì)可抑制DNA的復(fù)制進(jìn)而抑制癌細(xì)胞的增殖，D正確。13．細(xì)胞中的siRNA與解旋酶、AGO結(jié)合形成沉默復(fù)合體(RISC)，隨后siRNA解鏈成單鏈，其中一條鏈引導(dǎo)RISC結(jié)合目的mRNA，導(dǎo)致mRNA降解，從而引起基因沉默，其部分機(jī)理如下圖所示，科研人員據(jù)此發(fā)明了RNA干擾技術(shù)。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎主要