沪科版生物必修2 第3单元 第2章 第2节 基因的表达Word格式文档下载.docx
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5.转录的过程
二、翻译
1.概念:
在细胞质中以mRNA为模板,以tRNA为运载工具,合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程称为翻译。
2.翻译场所:
核糖体。
密码子:
mRNA上决定一个特定氨基酸的碱基三联体。
反密码子:
转运RNA上能与密码子配对的三个相邻的碱基叫作一个反密码子。
3.过程
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)
↓
终止:
当核糖体到达mRNA上的终止密码子时,合成停止。
↓
脱离:
肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质。
4.中心法则及其发展
(1)要点:
遗传信息只能由DNA传递到DNA,或由DNA传递到RNA,然后决定蛋白质的特异性。
(2)补充
①研究对象:
RNA病毒。
②内容:
RNA在宿主体内可以进行自我复制,也能以RNA为模板来合成DNA。
(3)完善后的中心法则示意图
1.判断对错
(1)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。
( )
(2)转录以DNA的两条链为模板,只发生在细胞核中,以4种核糖核苷酸为原料。
(3)真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。
[答案]
(1)×
分析:
转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
(2)×
对于真核生物而言,RNA主要是在细胞核中以4种核糖核苷酸为原料、以DNA的一条链为模板合成的,除细胞核外,叶绿体和线粒体内也能合成RNA。
原核生物中,RNA是在细胞质中合成的。
(3)×
tRNA上的三个碱基能与mRNA上的三个相邻的碱基互补,称为反密码子。
2.如图表示某细胞中的转录过程,相关叙述不正确的是( )
A.a表示DNA B.b表示RNA
C.c表示解旋酶D.图中有5种碱基
C [本题考查基因表达中的转录过程。
由题图可知,a表示双链DNA,A项正确。
b表示转录形成的单链RNA,B项正确。
RNA在c的作用下合成,c表示RNA聚合酶,C项错误。
图中DNA含有A、T、C、G4种碱基,RNA含有A、U、C、G4种碱基,共5种碱基,D项正确。
]
3.DNA分子复制、转录、翻译所需的原料依次是( )
A.脱氧核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
B.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质
C.核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D [组成DNA分子的基本单位是脱氧核苷酸,而DNA复制是合成DNA分子的过程,需要的原料是脱氧核苷酸。
转录是以DNA分子的一条链为模板合成RNA,而RNA的基本组成单位是核糖核苷酸。
翻译是合成蛋白质,其原料是氨基酸。
转录
[思考交流]
1.现有一核酸片段,欲确定是DNA还是RNA,你能从哪些方面进行判断?
提示:
(1)根据五碳糖不同;
(2)根据含氮碱基不同。
2.下图是一小段DNA片段,①链是模板链,请写出其转录生成的RNA的碱基序列,并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。
(1)
(2)生成的RNA的碱基序列与模板链互补,与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。
3.转录的场所一定是细胞核吗?
产物一定是mRNA吗?
含有DNA的部分(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录,产物有mRNA、tRNA、rRNA等。
4.转录和复制都遵循碱基互补配对原则,碱基配对方式有何不同?
复制时A—T配对,转录时A—U配对。
1.三种RNA的比较
类型
mRNA
tRNA
rRNA
空间
功能
转录DNA上的遗传信息,是蛋白质合成的直接模板
一端以反密码子识别mRNA上的密码子,另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体
是核糖体的组成成分,参与蛋白质的合成
另外:
有的RNA还具有催化作用。
2.转录的过程
(1)第1步(解旋):
DNA的双螺旋结构打开,双链的碱基得以暴露。
(2)第2步(配对):
以解开的DNA的一条链作为模板,按照碱基互补配对原则,将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对,两者以氢键连接。
(3)第3步(连接):
在RNA聚合酶的作用下,将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的RNA分子上。
(4)第4步(释放):
合成的RNA分子从模板链上释放,DNA恢复双螺旋结构。
3.DNA复制和转录的比较
项目
DNA复制
时间
细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期
生长发育过程中
场所
主要在细胞核,少部分在线粒体和叶绿体
原料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
模板
DNA的两条链
DNA中的一条链
条件
解旋酶、DNA聚合酶和ATP
RNA聚合酶和ATP
特点
边解旋边复制,半保留复制
边解旋边转录,转录后DNA仍恢复原来的双链结构
产物
两个双链DNA分子
一条单链mRNA
意义
复制遗传信息,使遗传信息从亲代传给子代
传递遗传信息,为翻译作准备
1.关于DNA和RNA的叙述,正确的是( )
A.DNA有氢键,RNA没有氢键
B.一种病毒同时含有DNA和RNA
C.原核细胞中既有DNA,也有RNA
D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA
C [本题主要考查DNA和RNA的相关知识。
DNA一般为双链结构,其碱基对间为氢键,RNA虽然一般为单链,但tRNA形成的“三叶草”结构中,也存在碱基配对现象和氢键;
DNA病毒只含DNA,RNA病毒只含RNA,一种病毒不可能同时含有DNA和RNA;
原核细胞与真核细胞一样,既有DNA,也有RNA;
叶绿体和线粒体均含有DNA和RNA,而核糖体只含有RNA。
2.如图①②③是三种RNA的模式图,下列说法错误的是( )
A.①可以携带遗传信息
B.②可与①发生碱基互补配对
C.终止密码子对应的②不携带氨基酸
D.翻译过程需要①②③的参与
C [图中①②③依次为mRNA、tRNA、rRNA,mRNA可以密码子的形式携带DNA上的遗传信息,翻译过程中tRNA和mRNA上的碱基互补配对,终止密码子没有对应的tRNA。
翻译过程中mRNA为模板,tRNA为运载氨基酸的工具,rRNA参与构成核糖体。
翻译
1.所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗?
不是。
密码子共有64种,其中3个终止密码子不决定氨基酸,没有反密码子与之相对应。
2.若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变,其控制合成的氨基酸是否一定发生改变?
为什么?
不一定。
因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。
3.根据每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,能否判定tRNA与氨基酸之间是一一对应关系?
并分析原因。
不能。
虽然一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,但一种氨基酸可能被多种tRNA转运。
4.一个mRNA可结合多个核糖体,每个核糖体只合成多肽链中的一段,还是独立合成一条完整的多肽链?
每个核糖体合成一条完整的多肽链。
5.烟草花叶病毒的遗传信息传递场所是什么?
病毒的遗传信息传递过程应在其寄主细胞中进行,故烟草花叶病毒的相关过程应在烟草细胞中进行。
1.转录与翻译的不同点比较
比较项目
核糖体
氨基酸
碱基配
对原则
DNA→mRNA
A——U
T——A
C——G
G——C
mRNA→tRNA
U——A
信息传递
mRNA→蛋白质
生物生长发育的过程中
有一定氨基酸排
列顺序的蛋白质
2.列表比较法理解遗传信息、密码子与反密码子
存在位置
含义
联系
遗传
信息
脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序
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,反密码子则起到翻译的作用
密码子
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
反密码子
与密码子互补配对的3个碱基
3.辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。
(2)一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。
(3)密码子有64种(3种终止密码子,61种决定氨基酸的密码子);
反密码子理论上有61种。
(4)在不考虑非编码区、内含子和终止密码子的条件下,转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数=6∶3∶1,参考图解如下:
特别提醒:
密码子的两大特性
(1)简并性:
a.当密码子中有一个碱基改变时,可能并不会改变其对应的氨基酸,从而减少变异发生的频率。
b.当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速度。
(2)通用性:
说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
4.不同生物体内的遗传信息传递规律
(1)以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递
(2)以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递
①RNA复制病毒
②RNA逆转录病毒
名师点拨:
三看法剖析“中心法则”
如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程,①~⑤表示物质或结构,a、b、c表示生理过程。
据图回答下列问题:
(已知:
AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸)
(1)物质②为________,b过程为________,c过程为________。
(2)图中③为________;
⑤携带的氨基酸为________。
(3)该DNA片段中碱基数目为________个,该DNA复制一次要消耗________个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(4)以下生物能独立完成a、b、c三个过程的是( )
A.肌肉细胞
B.烟草花叶病毒
C.洋葱根尖分生区细胞
D.噬菌体
[解析]
(1)由题意可知,②是mRNA,b表示转录过程,c表示翻译过程。
(2)③为核糖体,⑤是tRNA,其反密码子为AAG,密码子为UUC,决定的氨基酸为苯丙氨酸。
(3)mRNA碱基序列为AUGGCUUCUUUC,共含有12个碱基,因此双链DNA中碱基数目为24个,根据mRNA中的C和G的数目可知该DNA片段中含有鸟嘌呤脱氧核苷酸5个,因此DNA复制一次要消耗5个鸟嘌呤脱氧核苷酸。
(4)a、b、c表示的过程只有由细胞构成的生物才能独立完成,病毒不能独立完成,肌肉细胞高度分化,不分裂,不能完成a过程。
[答案]
(1)mRNA 转录 翻译
(2)核糖体 苯丙氨酸
(3)24 5 (4)C
1.下列关于遗传密码子的叙述中,错误的是( )
A.一种氨基酸可能有几种与之相对应的遗传密码
B.GTA肯定不是遗传密码子
C.每种密码子都有与之对应的氨基酸
D.信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸
C [密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,RNA分子中不含有碱基T。
由于mRNA上的四种碱基组合成的遗传密码子有64种,氨基酸只有20种,所以一种氨基酸可能有多种遗传密码子,遗传密码子在生物体中都是一样的。
因为密码子有UAA终止密码,终止密码没有对应的氨基酸。
2.1983年科学家证实,引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。
下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图的是( )
A.
B.
C.
D.
D [HIV是以RNA为遗传物质的病毒,能控制宿主细胞合成逆转录酶,以RNA为模板逆转录成DNA,该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起,整合后的HIVDNA分子在人体细胞又可以复制,还可以转录出RNA,以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。
该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。
该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶,故HIV的RNA不能复制,所以A、B、C错误。
1.下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中○代表磷酸基团)。
下列为几位同学对此图的评价,其中正确的是( )
A.甲说:
该图没有什么物质和结构上的错误
B.乙说:
该图有一处错误,就是U应改为T
C.丙说:
该图中核糖应改为脱氧核糖
D.丁说:
如果他画的是双链RNA分子,则该图就是正确的
C [该同学要画的为DNA分子结构图,图中的错误:
五碳糖应为脱氧核糖;
碱基不能含尿嘧啶(U);
磷酸与磷酸之间无化学键的连接,磷酸应与脱氧核糖交替连接。
2.下图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙),下列有关叙述中正确的是( )
A.遗传信息储存在甲上
B.乙由三个碱基组成
C.甲的合成需要RNA聚合酶的参与
D.乙可以转运多种氨基酸
C [甲为mRNA,乙为tRNA,真核生物的遗传信息存在于DNA中,A错。
乙由多个碱基构成,B错。
甲的合成称为转录,需RNA聚合酶的催化,C对。
一种tRNA只识别并转运一种氨基酸,D错。
3.(2019·
全国卷Ⅰ)用体外实验的方法可合成多肽链。
已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是( )
①同位素标记的tRNA
②蛋白质合成所需的酶
③同位素标记的苯丙氨酸
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A.①②④ B.②③④
C.③④⑤D.①③⑤
C [本题考查翻译所需的条件,意在考查考生的理解能力。
蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。
人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板;
要获得同位素标记的多肽链,需要使用同位素标记的氨基酸;
除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等,所以C选项符合题意。
4.下图为蛋白质合成的一个过程,据图分析并回答问题:
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。
[解析] 图示过程为翻译,以mRNA链为模板,按碱基互补配对原则进行的。
[答案]
(1)翻译 3 mRNA
(2)ACCCGATTTGGC (3)tRNA 丙氨酸 脱水缩合
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