高中生物第三章遗传的分子基础第14课时遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成同步备课教学案浙科版必修2 16页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 14 课时 遗传信息的表达——RNA 和蛋白质的合成 知识内容 考试属性及要求 考情解读 必考 加试 DNA 的功能 a a 1．列举 DNA 的功能。 2．比较 DNA 和 RNA 的异同。 3．概述遗传信息的转录和翻译 过程。 4．说明遗传密码、中心法则， 养成事物是普遍联系的辩证观 点。 5．比较复制、转录和翻译。 6．概述基因的概念。 DNA 与 RNA 的异同 b b 转录、翻译的概念和过程 b b 遗传密码、中心法则 b b 复制、转录和翻译的异同 b 基因的概念 b b 考点一 转录(a/a)、DNA 与 RNA 的比较(b/b) 1．DNA 的功能 (1)携带遗传信息：以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性。 (2)表达遗传信息：所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 2．转录 (1)概念：遗传信息由 DNA 传递到 RNA 上的过程。 (2)过程 (3)三种转录产物及其功能 ①mRNA：传达 DNA 上的遗传信息。 ②tRNA：把氨基酸运送到核糖体上。 ③rRNA：核糖体的重要成分。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 3．DNA 与 RNA 的比较 项目 DNA RNA 全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 组 成 成 分 碱基 A、T、G、C A、U、G、C 磷酸 磷酸 磷酸 戊糖 脱氧核糖 核糖 基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 空间结构 规则的双螺旋结构 通常是单链结构 类型 通常只有一种 三种：mRNA、tRNA、rRNA 分布 主要在细胞核中 主要在细胞质中 功能 主要的遗传物质，只要生物体内 有 DNA，DNA 就是遗传物质 ①生物体内无 DNA 时，RNA 是遗传物 质；②参与蛋白质的合成，即翻译工 作；③少数 RNA 有催化作用 相同点：①化学组成成分中都有磷酸及碱基 A、C、G； ②二者都是核酸，核酸中的碱基序列代表遗传信息； 联系：RNA 是以 DNA 的一条链为模板转录产生的，即 RNA 的遗传信息来自 DNA。 1．(2016·浙江 10 月选考)遗传信息表达的过程中，mRNA 的三个碱基是 UAC，则 DNA 模板链上对应的三个碱基是( ) A．ATG B．TAC C．TUC D． AUG 解析 mRNA 上的碱基与 DNA 模板链上的碱基互补配对。 答案 A 2．(2017·温州选考模拟)RNA 的合成过程如图所示，下列说法正确的是( ) A．①沿着 DNA 从左向右移动 B．②是模板链 C．③的一段序列能够与④碱基配对 D．④是成熟的 mRNA 解析 ①沿着 DNA 从右向左移动；③是模板链；④需加工才成熟。 答案 C 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 三种 RNA 示意图 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ RNA 的形成过程 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 考点二 翻 译(b/b) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 1．概念 游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的 过程。(注：叶绿体、线粒体也有翻译过程) 2．遗传密码 (1)概念：mRNA 上由 3 个相邻核苷酸排列而成的三联体，决定一种氨基酸。每 3 个这样 的碱基又称为 1 个密码子。 (2)特点：①除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的。 ②除少数氨基酸只有一种遗传密码外，大多数氨基酸有两个以上的遗传密码。 (3)遗传密码有 64 种，其中决定氨基酸的有 61 种，终止密码有 3 种(UAA、UAG、UGA) 3．反密码子：指 tRNA 上可以与 mRNA 上的碱基互补配对的 3 个碱基。 4．翻译过程 (1)翻译的条件和产物 起始 — mRNA 与核糖体结合 ↓ 运输 — tRNA 携带氨基酸置于特定位置 ↓ 延伸 — 核糖体沿 mRNA 移动，读取下一个密码子，由对应 tRNA 运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上 一个 mRNA 可以结合多个核糖体 ↓ 停止 — 当核糖体到达 mRNA 上的终止密码子时，合成停止 ↓ 脱离 — 肽链合成后核糖体与 mRNA 的复合物脱离 (2)多肽链合成时，若干个核糖体同时进行工作，大大增加了翻译效率。 3．(2017·绍兴选考模拟)下列各项关于遗传信息传递的图示，属于翻译的是( ) A．RNA→DNA B． DNA→RNA C．RNA→蛋白质 D． RNA→RNA 解析 翻译是指以 RNA 为模板合成蛋白质。 答案 C 4．(2016·浙江 4 月选考)遗传信息的传递过程如图所示，其中①～④表示四种不同的 物质。下列叙述错误的是( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 A．①复制时，2 条链均可作为模板链 B．形成②时，需沿整条 DNA 长链进行 C．密码子 CUU 编码③所携带的氨基酸 D．②上可同时结合多个核糖体形成多条④ 解析 图中①～④依次表示 DNA、mRNA、tRNA 和肽链。形成②即转录时，不需沿整条 DNA 长链进行，因为转录的单位是基因。 答案 B ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 翻译的过程 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 考点三 中心法则(b/b) 1．中心法则的提出及发展 提出者 克里克 要点 (1)遗传信息由 DNA 传递到 RNA (2)RNA 决定蛋白质的特异性 (3)蛋白质是生物体性状的体现者 发展 在逆转录酶作用下，以 RNA 为模板反向合成 DNA 2．图解 各过程分析 过程 模板 原料 配对方式 产物 实例 DNA 复制 DNA→ DNA DNA 的 两条链 含 A、T、G、C 的四种脱氧核 苷酸 A－T G－C DNA 绝大多 数生物 转录 DNA→ RNA DNA 的 一条链 含 A、U、G、C 的四种核糖核 苷酸 A－U T－A G－C RNA 绝大多 数生物 RNA RNA→ RNA 含 A、U、G、C A－U RNA 以 RNA 为遗传 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 复制 RNA 的四种核糖核 苷酸 G－C 物质的生物， 如烟草花叶病 毒 逆转 录 RNA→ DNA RNA 含 A、T、G、C 的四种脱氧核 苷酸 A－T U－A G－C DNA 艾滋病病毒 翻译 RNA→ 蛋白质 信使 RNA 20 种氨基酸 A－U G－C 蛋白质 所有生物 3．基因的本质 (1)基因是遗传的一个基本功能单位，在适当的条件下控制生物的性状。 (2)从本质上讲，基因就是一段包含完整遗传信息单位的有功能的核酸片段，在细胞生 物和 DNA 病毒中是一段 DNA，在 RNA 病毒则是一段 RNA。 (3)基因以一定的次序排列在染色体上。染色体是基因的主要载体。 (4)基因的基本单位是核苷酸，基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。 5．下图为中心法则的示意图，其中代表 DNA 复制的是( ) A．① B．② C．③ D．④ 解析 DNA 复制是由 DNA 形成 DNA，①为 DNA 复制；②为转录，③为翻译；④为逆转录， 以 RNA 为模板合成 DNA。 答案 A 6．(2017·苍山模拟)有关基因的叙述，错误的是( ) A．基因就是有遗传效应的 DNA 片段 B．基因中碱基的排列顺序代表遗传信息 C．染色体不是基因的唯一载体 D．基因与性状并非都是一一对应关系 解析 基因一般是有遗传效应的 DNA 片段，但在 RNA 病毒中，基因是一段有遗传效应的 RNA。 答案 A 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 两看法判断中心法则的生理过程 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 1．人体、烟草 2．大肠杆菌 3．噬菌体 4．不含逆转录酶的 RNA 病毒 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 5．含逆转录酶的 RNA 病毒 不同类型生物遗传信息的传递 ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ 1．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 解析 由于转录是以 DNA 一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成 RNA 的过程，所 以需要模板、解旋酶、能量 ATP，但不需要氨基酸。氨基酸用于翻译过程。 答案 D 2．(2017·温州选考模拟)蛋白质的生物合成过程如图所示，下列叙述正确的是( ) A．mRNA 上三个相邻核苷酸即为一个密码子 B．起始密码、终止密码分别位于 mRNA 的 5′端、3′端 C．图中新生肽链已合成部分含有 5 个肽键 D．多个核糖体串联在 mRNA 上能提高每条肽链的合成速率 解析 mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻核苷酸即为一个密码子；图中新生肽链已合 成部分含有 4 个肽键；多个核糖体串联在 mRNA 上不会改变每条肽链的合成速率。 答案 B 3．下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是( ) A．①是编码链 B．③链加工后可成为成熟的 mRNA C．④是游离的核糖核酸 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 D．该过程中存在 T 与 A 的碱基配对方式 解析 转录过程需要的原料是核糖核苷酸，而不是核糖核酸。 答案 C 4．(2017·绍兴期末)下图为中心法则图解。下列有关的叙述中，正确的是( ) A．⑤过程只能发生在真核细胞中 B．①～⑤过程可以发生在同一个细胞中 C．①～⑤过程中都能发生碱基互补配对 D．①④过程均需要 DNA 聚合酶 解析 ⑤过程表示翻译，原核细胞中也可以进行；③过程表示逆转录，④过程表示 RNA 的复制，不可以发生在同一个细胞中；④过程需要 RNA 聚合酶。 答案 C 5．图 1 是人体胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图，图 2 是图 1 中过程②的局部放大， 请据图回答： (1)过程①是________，该过程需要________酶催化。 (2)由图 2 可知，决定苏氨酸的遗传密码是________，将氨基酸运输到核糖体的工具是 ________。 (3)已知过程①产生的 mRNA 链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的 54%，其模板链对应 的区段中胞嘧啶占 29%，则模板链中腺嘌呤所占的比例为________。 (4)过程②中，一个 mRNA 上结合多个核糖体的意义是_______________________。 解析 (1)过程①是转录，需要 RNA 聚合酶催化。(2)遗传密码存在于 mRNA 上，所以决 定苏氨酸的密码子是 ACU。tRNA 运输氨基酸。(3)根据过程①产生的 mRNA 链中 G＋U＝54%， 可知模板链对应的区段中 C＋A＝54%，又 C 为 29%，因此 A 为 54%－29%＝25%。(4)过程②中， 一个 mRNA 上结合多个核糖体，从而少量的 mRNA 可以迅速合成大量的蛋白质，大大提高翻译 的效率。 答案 (1)转录 RNA 聚合 (2)ACU tRNA (3)25% 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 (4)少量的 mRNA 可以迅速合成大量的蛋白质，提高翻译的效率 (时间：40 分钟) 1．下列名称与功能匹配的是( ) A．rRNA——含有遗传密码 B．DNA——携带氨基酸到核糖体 C．tRNA——结合蛋白质组成核糖体 D．mRNA——携带来自细胞核的遗传信息到核糖体 解析 rRNA——核糖体的组成成分；DNA——主要在细胞核中，遗传信息的携带者； tRNA——运载氨基酸到核糖体上。 答案 D 2．某核酸为蛋白质合成的直接模板，下图为其结构。该核酸为( ) A．mRNA B．rRNA C．tRNA D．DNA 解析 翻译的直接模板是 mRNA。 答案 A 3．逆转录不需要( ) A．逆转录酶 B．核糖核苷酸 C．能量 D．模板 解析 逆转录过程的原料是脱氧核苷酸，该过程不需要核糖核苷酸。 答案 B 4．蛋白质是由基因所编码，要表达出基因所编码的蛋白质，关键是( ) A．DNA 的合成 B．DNA 的复制 C．染色体的形成 D．转录和翻译 解析 基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段。 答案 D 5．下列 3 个碱基一定不是遗传密码的是( ) A．AUG B．GCC C．AGT D．GGG 解析 遗传密码位于 mRNA 上，RNA 中不含有碱基 T，所以 AGT 一定不是遗传密码。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 答案 C 6．若 DNA 模板链上的 3 个相邻的碱基是 CAT，则 tRNA 上相应的 3 个碱基是( ) A．GTA B．CUA C．GAT D．CAU 解析 若 DNA 模板链上的 3 个相邻的碱基是 CAT，则 mRNA 上的遗传密码是 GUA，故 tRNA 上相应的 3 个碱基是 CAU。 答案 D 7．如图表示遗传信息传递的一般规律。图中⑤所代表的过程称为( ) A．逆转录 B．转录 C．复制 D．翻译 解析 图中③是逆转录过程，A 错误；图中②是转录过程，B 错误；图中①是 DNA 分子 复制过程，④是 RNA 分子复制过程，C 错误；图中⑤是以 mRNA 为模板合成蛋白质的翻译过 程，D 正确。 答案 D 8．DNA 分子的解旋发生在下列那些过程中( ) A．复制 B．转录 C．翻译 D．复制和转录 解析 DNA 分子复制时，在解旋酶的作用下，DNA 的两条链解旋分开，然后以两条链分 别为模板形成子链，转录时 DNA 两条链解开，以其中的一条链为模板形成 mRNA，而翻译是 以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，故 DNA 分子的解旋发生于复制和转录过 程。 答案 D 9．下列对转运 RNA 的描述，正确的是( ) A．每种转运 RNA 能识别并转运多种氨基酸 B．每种氨基酸只有一种转运 RNA 能转运它 C．转运 RNA 能识别信使 RNA D．转运 RNA 转运氨基酸到细胞核内 解析 生物体内有 64 个密码子，其中 UAG、UAA 及 UGA 不编码任何氨基酸；生物体内决 定 20 种氨基酸的密码子共有 61 种，所以有些氨基酸可以有数种密码子，但每种密码子只能 决定一种氨基酸。翻译过程是在细胞质中的核糖体上进行的，所以转运 RNA 不能将氨基酸转 运到细胞核内。 答案 C 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 10．如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是( ) A．图中结构含有核糖体 RNA B．甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置 C．密码子位于 tRNA 的环状结构上 D．mRNA 上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 解析 B 项，甲硫氨酸是起始氨基酸，图中ⓐ位置对应的氨基酸明显位于第 2 位。C 项， 密码子位于 mRNA 上，而不是 tRNA 上。D 项，由于密码子的简并性，mRNA 上碱基改变时，肽 链中的氨基酸不一定发生变化，D 项错误。 答案 A 11．若 DNA 分子的某个基因含 240 个脱氧核苷酸和 80 个鸟嘌呤，则该片段转录成的信 使 RNA 含有的尿嘧啶最多有( ) A．20 个 B．40 个 C．60 个 D．80 个 解析 在 DNA 分子中，因为 G＝80 个，所以 G＋C＝160 个，A＋T＝240－160＝80 个， 则 A＝T＝40 个，若 A 全部位于转录链中，则转录形成的 mRNA 中 U 最多有 40 个。 答案 B 12．某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是( ) A．在 RNA 聚合酶作用下 DNA 双螺旋解开 B．DNA－RNA 杂交区域中 A 应与 T 配对 C．mRNA 翻译只能得到一条肽链 D．该过程发生在真核细胞中 解析 DNA－RNA 杂交区域中 DNA 上的 A 与 RNA 上的 U 配对，RNA 上的 A 与 DNA 上的 T 配对，B 错误。由图可知，一个 mRNA 分子可以同时结合多个核糖体，从而同时合成多条肽 链，C 错误。边转录边翻译的现象发生在原核细胞中，在真核细胞的线粒体和叶绿体中也有 发生，因此该过程既可发生在真核细胞中，也可发生在原核细胞中，D 错误。 答案 A 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 14 13．中心法则揭示了生物遗传信息由 DNA 向蛋白质传递与表达的过程，请回答下列问题： (1)正常情况下，人体神经细胞内可发生的过程是________(用图中的字母回答)。 (2)在真核细胞中，a 和 b 两个过程发生的主要场所是________。 (3)c 过程发生的场所是________，该过程中能特异性识别信使 RNA 上遗传密码的物质 是________，后者所携带的物质是________。 答案 (1)b、c (2)细胞核 (3)核糖体 tRNA 氨基酸 14．下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图，据图回答： (1)在蛋白质合成过程中，该图表示的过程称为________，图中 4 的结构名称是 ________，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)根据图并参考下表分析：________上携带的氨基酸是________，这个氨基酸与前面 的氨基酸是通过________反应连接在一起的。 氨基酸 丙氨酸 苏氨酸 精氨酸 色氨酸 密码子 GCA ACU CGU UGG GCG ACC CGC GCC ACA CGA GCU ACG CGG (4)在物质 3 合成过程中，与其 DNA 模板链上碱基 A 相配对的碱基是________。 (5)在丝腺细胞中，与蛛丝蛋白加工、分泌有关的细胞器是_______________。 答案 (1)翻译 核糖体 3(mRNA) (2)ACCCGATTTGGC (3)转运 RNA 丙氨酸 脱水缩合 (4)U (5)核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 15．DNA 分子复制与遗传信息转录的相同之处是( ) 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 15 A．利用的模板都相同 B．利用的原料都相同 C．所利用的酶都相同 D．都遵循碱基互补配对原则 解析 DNA 分子复制以 DNA 的双链分别为模板进行半保留复制，遗传信息转录以 DNA 的 一条链为模板进行转录，A 错误；DNA 分子复制以游离的脱氧核苷酸为原料，遗传信息转录 以游离的核糖核苷酸为原料，B 错误；DNA 分子复制需要解旋酶和 DNA 聚合酶等，遗传信息 转录需要 RNA 聚合酶等，C 错误；DNA 分子复制与遗传信息转录都遵循碱基互补配对原则，D 正确。 答案 D 16．关于转录和翻译的叙述，错误的是( ) A．转录时以核糖核苷酸为原料 B．转录时 RNA 聚合酶能识别 DNA 中特定碱基序列 C．mRNA 在核糖体上移动翻译出蛋白质 D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 答案 C 17．下图是基因控制蛋白质合成的两个主要步骤。请分析回答下列问题： (1)图 A 中甲的名称为________，乙与丁在结构上的不同点是____________________ ____________________________________________________。 方框内表示该过程进行方向的箭头是________(填“→”或“←”)。 (2)图 B 所示的生理过程是细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程，此过程的模板是 ________(填物质名称)。②③④的最终结构是否相同？________(填“是”或“否”)。 答案 (1)RNA 聚合酶 组成乙的戊糖是脱氧核糖，组成丁的戊糖是核糖 ← (2)mRNA 是 18．图 1 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，它主要在________中合成，其基本组 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 16 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．T2 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 1 000 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 55 B．166 和 20 C．333 和 111 D．333 和 20 解析 (1)图 2 方框内所示结构具有碱基 U，而 U 是 RNA 特有的碱基，因此它表示 RNA， 主要在细胞核中转录形成，其基本组成单位是核糖核苷酸，可以用图 2 方框中数字 1、2、7 表示。(2)图 1 中④为 mRNA 分子，⑤为肽链，以 mRNA 分子为模板合成肽链的过程称为翻译； 翻译以氨基酸为原料，在⑥核糖体上进行。(3)密码子是指 mRNA 上决定氨基酸的三个相邻的 碱基，但终止密码没有对应的氨基酸，它终止蛋白质的合成，从 mRNA 中可以看出终止密码 是 UAA。(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流感病毒，由 RNA 和蛋白质组成。(5)若图 1 的①所示的分子中有 1 000 个碱基对，则由它所控制形成的信使 RNA 中有碱基 1 000 个，密码子个数最多为 1 000÷3≈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 种。 答案 (1)RNA 细胞核 核糖核苷酸 1、2、7 (2)翻译 ⑥ 核糖体 氨基酸 (3)UAA (4)D (5)D