2018-2019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——RNA和蛋白質(zhì)的合成教學(xué)案 浙科版必修2.doc

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第四節(jié)遺傳信息的表達——RNA和蛋白質(zhì)的合成 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．DNA具有攜帶遺傳信息、傳遞遺傳信息和表達遺傳信 息的三重功能。 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 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。 5．每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種特定的氨基酸，同種氨基酸可以被一種或多種轉(zhuǎn)運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。 7．表達是基因通過轉(zhuǎn)錄形成RNA產(chǎn)物或通過轉(zhuǎn)錄翻譯形成蛋 白質(zhì)產(chǎn)物的過程。 考試內(nèi)容 必考 加試 遺傳信息的表達 (1)DNA的功能 (2)DNA與RNA的異同 (3)轉(zhuǎn)錄、翻譯的概念和過程 (4)遺傳密碼、中心法則 (5)基因的概念 (6)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的異同 a b b b b a b b b b b 轉(zhuǎn)　錄 1．DNA的功能 DNA具有攜帶遺傳信息、傳遞遺傳信息和表達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： (3)條件： ①原料：4種游離的核糖核苷酸。 ②酶：RNA聚合酶等。 ③能量：ATP。 ④模板：DNA的一條鏈。 3．RNA的結(jié)構(gòu)與分類 (1)RNA與DNA的區(qū)別： 物質(zhì)組成 五碳糖 特有堿基 結(jié)構(gòu)特點 DNA 脫氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是雙鏈 RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是單鏈 (2)基本單位：核糖核苷酸。 (3)種類和功能： 1．DNA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，而是以基因為單位進行的。 2．如圖是一小段DNA片段，①鏈?zhǔn)悄０彐?，②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，與編碼鏈堿基序列基本相同(除T和U外)。 1．DNA與RNA的比較 項目 DNA RNA 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 2．DNA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)為進行DNA的復(fù)制；若大量利用堿基“U”，一般可認(rèn)為正進行RNA的合成。 (3)若有T但T≠A或嘌呤≠嘧啶，則為單鏈DNA，因雙鏈DNA分子中A＝T、G＝C，嘌呤(A＋G)＝嘧啶(T＋C)。 (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 項目 mRNA tRNA rRNA 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 氨基酸的工具 參與核糖 體的組成 聯(lián)系 ①組成相同：4種核糖核苷酸 ②來源相同：都由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生 ③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，配對關(guān)系：G－C、C－G、T－A、A－U，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 (1)概念： 場所 細(xì)胞質(zhì)的核糖體上 模板 mRNA 原料 20種氨基酸 產(chǎn)物 具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì) (2)過程： 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： ①除少數(shù)密碼子外，生物界的遺傳密碼是通用(或統(tǒng)一)的。 ②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．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)。 2．一個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。 1．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較 項目 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 核糖體 模板 DNA的兩條單鏈 DNA的其中一條鏈片段 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 RNA聚合酶 合成酶 產(chǎn)物 2個雙鏈DNA 1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)胞核進入細(xì)胞質(zhì) 組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白 特點 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 多個核糖體串聯(lián)在一個mRNA上同時合成多肽鏈 堿基 配對 A—T，T—A， C—G，G—C A—U，T—A， C—G，G—C A—U，U—A， C—G，G—C 實質(zhì) 遺傳信息的傳遞 遺傳信息的表達 2．巧辨遺傳信息、密碼子和反密碼子 (1)界定遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子： (2)必記氨基酸與密碼子、反密碼子的數(shù)量關(guān)系： ①每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。 ②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。 ③密碼子有64種(3種終止密碼子和61種決定氨基酸的密碼子)；理論上反密碼子有61種。 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 計算項目 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) a 3a(或＋3) 6a(或＋6) 備注 “或”表示考慮終止密碼子，相應(yīng)情況下要計算括號內(nèi)數(shù)據(jù) [特別提醒] (1)一般認(rèn)為DNA(基因)中的堿基數(shù)是mRNA堿基數(shù)的2倍，但事實上，DNA(基因)中的堿基數(shù)比mRNA堿基數(shù)多很多。 (2)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。事實上，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)提出者：克里克。 (2)要點：遺傳信息由DNA傳遞到RNA，然后由RNA決定蛋白質(zhì)的特異性。 (3)內(nèi)容圖解(用簡式表示)： 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。線粒體、葉綠體中也是基因載體。 1．在正常人體細(xì)胞中能否進行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遺傳活動。 人體細(xì)胞內(nèi)遺傳信息流動過程為： 2．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?；虻牟煌怯捎诿撗鹾塑账岬呐帕许樞虿煌瑢?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。 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 ①DNA的復(fù)制DNA→DNA DNA的兩條鏈 A、T、C、G四 種脫氧核苷酸 A→T　T→A C→G　G→C ②DNA的轉(zhuǎn)錄DNA→RNA DNA的一條鏈 A、U、G、C四 種核糖核苷酸 A→U　T→A C→G　G→C ③翻譯 RNA→多肽 信使RNA 20種氨基酸 A→U　U→A C→G　G→C ④RNA的復(fù)制 RNA→RNA RNA A、U、G、C四 種核糖核苷酸 A→U　U→A C→G　G→C ⑤RNA的逆轉(zhuǎn) 錄RNA→DNA RNA A、T、C、G四 種脫氧核苷酸 A→T　U→A C→G　G→C [特別提醒] (1)中心法則中幾個生理過程準(zhǔn)確進行的原因： ①前者為后者的產(chǎn)生提供了一個標(biāo)準(zhǔn)化的模板。 ②嚴(yán)格的堿基互補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)格有序的堿基互補配對關(guān)系保證了遺傳信息的正常傳遞和表達，進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病毒才能進行。逆轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄酶，其堿基配對方式為A－T、U－A、G－C、C－G。 (3)中心法則各過程均發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)，病毒相關(guān)的中心法則發(fā)生在宿主細(xì)胞內(nèi)。 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”： ①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。 ②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。 ③功能上，基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。 ④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，因為它們是由同一個受精卵經(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]　遺傳信息的傳遞過程如圖所示，其中①～⑥表示6種不同的物質(zhì)。下列敘述錯誤的是(　　) A．①復(fù)制時，2條鏈均可作為模板鏈 B．形成②時，需沿整條DNA長鏈進行 C．密碼子AUG編碼⑥所攜帶的氨基酸 D．②上可同時結(jié)合多個核糖體形成多條⑤ [思路點撥] [精講精析]?、偈荄NA分子，DNA復(fù)制時2條鏈均可作為模板鏈，A正確；②是mRNA分子，轉(zhuǎn)錄是以DNA分子上的基因區(qū)段為模板進行的，B錯誤；⑥是tRNA，其上的反密碼子是UAC，與mRNA上的密碼子AUG配對，密碼子AUG編碼⑥所攜帶的氨基酸，C正確；②mRNA上可同時結(jié)合多個核糖體形成多聚核糖體，每個核糖體上均可形成1條肽鏈(⑤)，D正確。 [答案]　B 1．(2013浙江學(xué)考)如圖為轉(zhuǎn)錄過程示意圖。下列敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)是編碼鏈 B．c是游離的脫氧核苷酸 C．圖中RNA聚合酶的移動方向是從右向左 D．圖示DNA雙螺旋解開不需要RNA聚合酶 解析：選A　圖中a是編碼鏈，b是模板鏈，c是游離的核苷酸，RNA聚合酶的移動方向是從左向右，圖示DNA雙螺旋解開需要RNA聚合酶。 以圖形為依托，考查基因表達及其拓展 [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只起始一次，乙可起始多次 D．甲、乙過程中的堿基互補配對方式完全相同 [思路點撥] [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；參與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的酶種類不同；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)錄可以進行多次。甲、乙中堿基配對方式不完全相同，甲中是A－T配對，乙中是A－U配對。 [答案]　C DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的差異 (1)DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都主要在細(xì)胞核中進行，但DNA復(fù)制只發(fā)生在間期的S期，而轉(zhuǎn)錄任何時間均可進行。 (2)DNA復(fù)制需解旋酶和DNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄需RNA聚合酶。 (3)DNA復(fù)制進行A←→T與G←→C的兩種堿基互補配對方式，而轉(zhuǎn)錄是進行A→U、T→A、C←→G三種堿基互補配對方式。 2．某種生物基因表達過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．RNA聚合酶與DNA某一啟動部位結(jié)合時，只能使一個或幾個基因解旋 B．RNA聚合酶具有催化形成氫鍵、磷酸二酯鍵等作用 C．轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物a需在細(xì)胞質(zhì)中加工成b才能成為翻譯的模板 D．多肽c在核糖體內(nèi)合成結(jié)束后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工、運輸 解析：選A　RNA聚合酶與 DNA 某一啟動部位結(jié)合時，解旋的片段包含一個或幾個基因，A正確；RNA聚合酶具有催化形成磷酸二酯鍵和解旋的作用，B錯誤；轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物a需在細(xì)胞核中加工成成熟的mRNA才能成為翻譯的模板，C錯誤；多肽c邊合成邊進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工、運輸，D錯誤。 遺傳信息表達的相關(guān)計算 　　[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(　　) A．300個、100個　　　　　　 B.300個、99個 C．180個、99個 D.129個、100個 [思路點撥] [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C＋T占了全部堿基的50%，因此該模板DNA片段中C＋T＝300(個)。該信使RNA翻譯的多肽鏈中有3003＝100(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)＝6∶3∶1。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： ①DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。 ②在基因片段中，有的片段起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。 ③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(　　) A．900　300　1 000 B．900　300　900 C．900　297　1 000 D．900　297　900 解析：選B　因該蛋白質(zhì)中有3條肽鏈，297個肽鍵，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)＝6∶3∶1，故mRNA中至少含有堿基3003＝900(個)，需tRNA 300個，轉(zhuǎn)錄此mRNA的基因中C＋T的個數(shù)為(3006)2＝900(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．噬菌體進行①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①②⑤過程 C．③④⑥過程常見于RNA病毒侵入細(xì)胞時 D．細(xì)胞中①④過程的發(fā)生都需要解旋酶的催化作用 [思路點撥] [精講精析]　噬菌體不能單獨生活，必須寄生在其他活細(xì)胞內(nèi)，故不能單獨培養(yǎng)噬菌體；①②⑤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)⑥過程；①過程需要解旋酶的催化，④過程不需要。 [答案]　B 中心法則與基因表達的關(guān)系 4．圖甲所示為基因表達過程，圖乙為中心法則，①～⑤表示生理過程。下列敘述正確的是(　　) A．圖甲所示為染色體DNA上的基因表達過程，需要多種酶參與 B．紅霉素影響核糖體在mRNA上的移動，故影響基因的轉(zhuǎn)錄過程 C．圖甲所示過程為圖乙中的①②③過程 D．圖乙中涉及堿基A與U配對的過程為②③④⑤ 解析：選D　圖甲所示為DNA分子上的基因表達過程，轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行，屬于原核生物的基因表達，原核生物中無染色體，A錯誤；核糖體在mRNA上的移動是基因的翻譯過程，B錯誤；圖乙中①表示DNA分子復(fù)制，②表示轉(zhuǎn)錄，③表示翻譯，④表示RNA分子復(fù)制，⑤表示逆轉(zhuǎn)錄，圖甲包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，即圖乙中的②③過程，C錯誤；U為RNA特有的堿基，因此在圖乙中涉及堿基U與A配對的過程為②③④⑤，D正確。 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。基因主要存在于染色體上，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)] 1．下列關(guān)于RNA的敘述，不正確的是(　　) A．RNA可分為mRNA、tRNA、rRNA B．mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯都是在細(xì)胞核中進行的 C．RNA可以作為某些生物的遺傳物質(zhì) D．mRNA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．(2016浙江10月選考)遺傳信息表達的過程中，mRNA的三個堿基是UAC，則DNA模板鏈上對應(yīng)的三個堿基是(　　) A．ATG　　　　　　　　B．TAC C．TUC D．AUG 解析：選A　mRNA上的堿基與DNA模板鏈上的堿基互補配對。 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)進行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進行 C．DNA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)錄可以進行多次。 5．如圖所示，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。 6．(2014浙江學(xué)考)下列關(guān)于遺傳信息表達的敘述，正確的是(　　) A．轉(zhuǎn)錄成的RNA能與編碼鏈形成RNA－DNA雜交區(qū)域 B．DNA聚合酶與DNA的啟動部位相結(jié)合即開始轉(zhuǎn)錄 C．核糖體認(rèn)讀到mRNA上的終止密碼時翻譯即終止 D．翻譯過程所需的原料是四種核糖核苷酸分子 解析：選C　轉(zhuǎn)錄成的RNA能與模板鏈形成RNA－DNA雜交區(qū)域，A錯誤；RNA聚合酶與DNA的啟動部位相結(jié)合即開始轉(zhuǎn)錄，B錯誤；核糖體認(rèn)讀到mRNA上的終止密碼時翻譯即終止，C正確；翻譯過程所需的原料是游離的氨基酸，D錯誤。 [課時跟蹤檢測] 一、選擇題 1．下列關(guān)于中心法則的敘述，不正確的是(　　) A．中心法則揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律 B．克里克在提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)之后，又提出中心法則 C．克里克提出的中心法則不包括蛋白質(zhì)到DNA的過程，但有蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)的過程 D．病毒的遺傳信息傳遞也可以用中心法則來表示 解析：選C　中心法則由科學(xué)家克里克提出，揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律?？死锟颂岢龅闹行姆▌t不包括蛋白質(zhì)到DNA的過程，也不包括蛋白質(zhì)到蛋白質(zhì)的過程。 2．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．圖甲所示過程為翻譯，多個核糖體共同完成一條多肽鏈的合成 B．圖甲所示過程中，核糖體移動的方向是從右到左 C．圖乙所示過程為轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的作用一定是作為圖甲中的模板 D．圖甲和圖乙所示過程中都發(fā)生了堿基配對，并且堿基互補配對方式相同 解析：選B　圖甲所示過程為翻譯，翻譯過程中一條多肽鏈的合成由一個核糖體完成；由圖甲中肽鏈長短可知核糖體移動方向是從右向左；圖乙所示過程為轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物有信使RNA、轉(zhuǎn)運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。 3．下列關(guān)于遺傳信息的傳遞、表達的敘述正確的是(　　) 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、翻譯等過程進行傳遞和表達，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，因為有些氨基酸對應(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 C．mRNA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)運一種氨基酸。 5．(新課標(biāo)全國卷Ⅰ)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 B．DNA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．如圖是起始甲硫氨酸和相鄰氨基酸形成肽鍵的示意圖，下列敘述正確的是(　　) A．圖中結(jié)構(gòu)含有核糖體RNA B．甲硫氨酸處于圖中?的位置 C．密碼子位于tRNA的環(huán)狀結(jié)構(gòu)上 D．mRNA上堿基改變即可改變肽鏈中氨基酸的種類 解析：選A　由題意可知，圖中正在進行縮合反應(yīng)，進而推知這是發(fā)生在核糖體中的翻譯過程，圖中的長鏈為mRNA，三葉草結(jié)構(gòu)為tRNA，核糖體中含有核糖體RNA(rRNA)。甲硫氨酸是起始氨基酸，圖中?位置對應(yīng)的氨基酸明顯位于第2位。密碼子位于mRNA上，而不是tRNA上 。由于密碼子的簡并性，mRNA上堿基改變時，肽鏈中的氨基酸不一定發(fā)生變化。 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，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1/3 D．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(　　) A．DNA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.如圖表示細(xì)胞內(nèi)某些重要物質(zhì)的合成過程，該過程發(fā)生在(　　) A．真核細(xì)胞內(nèi)，一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體同時合成多條肽鏈 B．原核細(xì)胞內(nèi)， 轉(zhuǎn)錄促使mRNA在核糖體上移動以便合成肽鏈 C．原核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄還未結(jié)束便啟動遺傳信息的翻譯 D．真核細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄的同時核糖體進入細(xì)胞核啟動遺傳信息的翻譯 解析：選C　由圖中信息可知，轉(zhuǎn)錄沒有結(jié)束便啟動遺傳信息的翻譯，所以該過程發(fā)生在原核細(xì)胞內(nèi)。 10．研究轉(zhuǎn)錄和翻譯過程最好的時期是細(xì)胞的(　　) A．有絲分裂的間期 　　　 B．有絲分裂后期 C．四分體時期 D．減數(shù)第二次分裂時期 解析：選A　轉(zhuǎn)錄和翻譯過程是蛋白質(zhì)的合成過程，在有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂前的間期都有蛋白質(zhì)的合成過程。 二、非選擇題 11.右圖表示真核細(xì)胞中遺傳信息的傳遞過程，請據(jù)圖回答： (1)科學(xué)家克里克提出的中心法則包括圖中 ________ 所示的遺傳信息的傳遞過程。A過程發(fā)生在____________________的間期，B過程需要的原料是________________，圖中需要解旋酶的過程有________。 (2)D過程表示tRNA運輸氨基酸參與翻譯，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是AUG、UAC，某tRNA上的反密碼子是AUG，則該tRNA所攜帶的氨基酸是________。 (3)圖中a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動方向是________。圖中的不同核糖體最終形成的肽鏈________(填“相同”或“不同”)。 解析：(1)科學(xué)家克里克提出的中心法則包括DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，也就是圖中A、B、C所示的遺傳信息的傳遞過程。DNA的復(fù)制(A)過程發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。B過程需要的原料是游離的4種核糖核苷酸。DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄過程中，DNA分子都要首先解開螺旋，故圖中需要解旋酶的過程有A、B。(2)某tRNA上的反密碼子是AUG，與其配對的密碼子是UAC，可知該tRNA所攜帶的氨基酸是酪氨酸。(3)圖中a、b為mRNA的兩端，據(jù)翻譯出的肽鏈長度可知，核糖體在mRNA上的移動方向是由a到b。因為模板相同，故圖中的不同核糖體最終形成的肽鏈相同。 答案：(1)A、B、C　有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前　游離的4種核糖核苷酸　A、B (2)酪氨酸　(3)由a到b　相同 12．【加試題】如圖甲為某種真菌線粒體中蛋白質(zhì)的生物合成示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)結(jié)構(gòu)Ⅰ、Ⅱ代表的結(jié)構(gòu)或物質(zhì)分別為：__________、__________。 (2)完成過程①需要的物質(zhì)是從細(xì)胞質(zhì)進入細(xì)胞核的。它們是________________。　　　　 (3)從圖甲分析，基因表達過程中轉(zhuǎn)錄的發(fā)生場所有____________________。 (4)根據(jù)圖甲中的表格判斷：Ⅲ為________(填名稱)。其攜帶的氨基酸是________。若蛋白質(zhì)2在線粒體內(nèi)膜上發(fā)揮作用，推測其功能可能是參與有氧呼吸的第________階段。 (5)用α鵝膏蕈堿處理細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中RNA含量顯著減少，那么推測α鵝膏蕈堿抑制的過程是________(填序號)，線粒體功能________(填“會”或“不會”)受到影響。 (6)圖乙為圖甲中①過程，圖中的b和d二者在化學(xué)組成上的區(qū)別是__________________。圖中a是一種酶分子，它能促進c的合成，其名稱為________________。 解析：(1)由圖甲可知，結(jié)構(gòu)Ⅰ是雙層膜結(jié)構(gòu)的核膜，Ⅱ是線粒體DNA。(2)過程①是核DNA轉(zhuǎn)錄合成RNA的過程。需要核糖核苷酸為原料，還需要酶和ATP。它們都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的。(3)核基因表達過程中的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核中，線粒體DNA的表達場所是線粒體。(4)Ⅲ是tRNA，上面的三個特定的堿基(反密碼子)和mRNA上的密碼子是互補配對的，即mRNA上的密碼子是ACU，該tRNA攜帶的氨基酸是蘇氨酸。線粒體是細(xì)胞進行有氧呼吸的主要場所，其中第三階段在線粒體內(nèi)膜上進行，故蛋白質(zhì)2應(yīng)該是與有氧呼吸有關(guān)的酶。(5)由圖甲可知，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的RNA來自于核DNA的轉(zhuǎn)錄。因此最有可能的是α鵝膏蕈堿抑制了核DNA轉(zhuǎn)錄，使得細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中RNA含量顯著減少。蛋白質(zhì)1是核DNA表達的產(chǎn)物且作用于線粒體，核DNA表達受抑制必定會影響線粒體的功能。(6)①過程是核DNA的轉(zhuǎn)錄，其中b在DNA分子中，應(yīng)該是胞嘧啶脫氧核苷酸，而d在RNA分子中，應(yīng)該是胞嘧啶核糖核苷酸。RNA聚合酶是催化轉(zhuǎn)錄過程的酶，可以催化單個核糖核苷酸聚合成RNA分子。 答案：(1)核膜　線粒體DNA　(2)ATP、核糖核苷酸、酶　(3)細(xì)胞核、線粒體　(4)tRNA　蘇氨酸　三 (5)①　會　(6)前者含脫氧核糖，后者含核糖　RNA聚合酶 [章末小結(jié)與測評] [知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]