学年苏教版生物必修二新素养同步学案第四章 第三节 第1课时 从基因到蛋白质 Word版含答案Word下载.docx
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判一判
(1)转录过程只发生在细胞核中。
(×
)
(2)转录和DNA复制一样都需要两条链同时作模板。
(3)密码子是指tRNA上三个相邻的碱基。
连一连
遗传信息的转录
DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质的呢?
结合教材P77内容完成以下探究。
探究1 观察下图,总结转录的过程
(1)原料:
4种游离的核糖核苷酸。
主要在细胞核中。
(3)步骤
①第1步(解旋):
DNA的双螺旋结构被打开,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A—U、G—C、T—A、C—G的碱基互补配对原则,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。
(4)产物:
三种RNA。
探究2 RNA的类型及功能的比较
信使RNA(mRNA)
转运RNA(tRNA)
核糖体RNA(rRNA)
特点
带有从DNA链上转录下来的遗传信息
一端能与氨基酸结合,另一端有三个碱基,与mRNA的碱基互补配对
由核仁组织区的DNA转录而成,是核糖体的组成物质
功能
携带着特定碱基序列的信息,在蛋白质合成中起着模板作用
转运特定的氨基酸,识别mRNA上的遗传密码,在蛋白质合成中作为转运氨基酸的载体
与核糖体蛋白质结合在一起,形成核糖体
转录的实质与意义
(1)实质:
转录是以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则合成RNA分子的过程。
(2)意义:
通过转录,DNA分子中脱氧核苷酸排列顺序所代表的遗传信息,就在信使RNA分子中以遗传密码的种类、数量、排列顺序等得到体现,也就是说遗传信息就从DNA分子上传递到了信使RNA上。
突破1 RNA的种类与功能
1.下列关于RNA的叙述,错误的是( )
A.RNA可作为核糖体的组成成分
B.mRNA是翻译的直接模板
C.mRNA是转运氨基酸的工具
D.RNA分子中不含碱基T
解析:
选C。
在合成蛋白质时,需要tRNA作为运载氨基酸的工具,每个tRNA每次只能运载一个特定的氨基酸。
突破2 转录的过程
2.如图为细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图,相关叙述正确的是( )
A.图中有五种碱基,八种核苷酸
B.该过程需要DNA聚合酶催化
C.若图中转录的基因含300个碱基对,则其指导合成的RNA至少含150个核苷酸
D.图中②③的化学本质相同
选A。
转录过程是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程需要RNA聚合酶的催化,无需DNA聚合酶;
该图中共有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸。
若转录的基因中含有300个碱基对,则指导合成的RNA中碱基为300个。
图中②为脱氧核糖,③为核糖。
遗传信息的翻译过程
探究1 结合教材P78~79内容,分析生物的遗
传密码子
(1)尼伦伯格等人的研究表明,在全部64个密码子中,有61个负责20种氨基酸的编码,另外3个是终止密码子。
(2)真核细胞唯一的起始密码子:
AUG,编码的是甲硫氨酸。
三种终止密码子:
UAA、UAG、UGA,它们不编码氨基酸。
少数原核生物中GUG也被用作起始密码子。
(3)密码子和氨基酸之间的对应关系:
1种密码子只能决定1种氨基酸(终止密码子除外),1种氨基酸可由1种或多种密码子决定。
探究2 观察下图并思考下面问题,理解遗传信息翻译的过程
(1)图1、图2中[A]是搬运工tRNA,[B]是原料氨基酸,[C]是场所核糖体,[D]是模板mRNA,[E]是产物多肽(链)。
(2)据上图完成翻译的三个阶段
①起始阶段:
利用ATP供能,携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体第一位置上的mRNA上的起始密码子AUG,mRNA、tRNA与核糖体三者相结合,翻译开始。
②延伸阶段
a.进位:
携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入第二位置。
b.转肽:
下一个氨基酸通过与前一个氨基酸(甲硫氨酸)形成肽链而转移到占据第二位置的tRNA上。
c.移位:
核糖体读取下一个密码子,原占据第一位置的tRNA离开核糖体,占据第二位置的tRNA进入第一位置,一个新的携带氨基酸的tRNA进入第二位置,继续肽链的合成。
d.以后依次在多肽链上每增加一个氨基酸都需要经过进位、转肽和移位三个步骤,并不断重复这三个步骤,肽链不断延伸。
③终止阶段:
核糖体沿mRNA移动,当遇到终止密码子时,翻译自行停止。
(1)完成下图,区分遗传信息、遗传密码子和反密码子。
(2)蛋白质中氨基酸数目与mRNA碱基数目、DNA碱基数目的对应关系是什么?
提示:
在不考虑非编码区、内含子和终止密码子等条件下,蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA碱基数目。
1.转录与翻译的比较
DNA
表达遗传信息
转录
翻译
时间
生长发育的连续过程中
场所
真核细胞主要在细胞核,部分在线粒体和叶绿体;
原核细胞在拟核
细胞质
原料
四种核糖核苷酸
二十种氨基酸
模板
DNA中的一条链
mRNA
条件
特定的酶和ATP
过程
DNA解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链),mRNA进入细胞质与核糖体结合
以mRNA为模板,tRNA一端的反密码子与mRNA上的密码子配对,另一端携带相应氨基酸,在核糖体上合成有一定氨基酸序列的蛋白质
去向
恢复原样,与非模板链重新形成双螺旋结构
分解成单个核苷酸
边解旋边转录,DNA双链全保留
一个mRNA上可连续结合多个核糖体,依次合成多肽链
产物
RNA
蛋白质
意义
表达遗传信息,使生物体表现出各种遗传性状
2.基因表达过程中的相关数量计算(如图)
说明:
翻译过程中,mRNA上每3个碱基决定一个氨基酸,所以不考虑终止密码等时,经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是DNA(基因)中碱基数目的1/6。
突破1 遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸的关系分析
1.有关蛋白质合成的叙述,不正确的是( )
A.终止密码子不编码氨基酸
B.每种tRNA只转运一种氨基酸
C.核糖体能在mRNA上移动
D.每种氨基酸都对应多种密码子
选D。
终止密码子不编码氨基酸,A正确;
每种tRNA上只含一种反密码子,故只能转运一种氨基酸,B正确;
翻译时,是核糖体在mRNA上移动,C正确;
一个氨基酸可能对应一个或几个密码子,D错误。
密码子的特性
(1)简并性:
①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。
②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。
突破2 蛋白质合成过程
2.如图1和图2是基因控制胰蛋白酶合成的两个主要步骤,下列叙述正确的是( )
A.图1和图2所示过程的进行方向都是从右往左
B.图1中乙与丁是同一种物质
C.图2中有RNA、多肽和多糖三种大分子物质
D.图1和图2中的碱基互补配对方式相同
根据图1中RNA聚合酶的位置可知,该过程进行的方向是从右向左;
由图2中多肽链的长度可知,该过程进行的方向是从右向左,A正确;
图1中乙为胞嘧啶脱氧核苷酸,丁为胞嘧啶核糖核苷酸,两者不是同一种物质,B错误;
图2中共有RNA、多肽和蛋白质三种大分子物质,C错误;
图1中碱基配对方式为:
A—U、T—A、C—G、G-C,而图2中的碱基互补配对方式为:
A—U、U—A、C—G、G—C,可见两者的碱基配对方式不完全相同,D错误,故选A。
判断转录和翻译过程的方向
(1)根据RNA聚合酶的位置推断转录的方向。
(2)1个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,表明细胞可以迅速翻译出大量相同的蛋白质,其合成方向是从短链到长链。
突破3 蛋白质合成过程及最值计算
3.一条多肽链中有氨基酸1000个,作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录mRNA的DNA分子分别至少需要碱基( )
A.3000和3000个 B.1000和2000个
C.2000和4000个D.3000和6000个
mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸,所以mRNA上碱基的数量至少是其控制合成多肽链中氨基酸个数的3倍;
mRNA是以DNA双链中的一条单链为模板,按照碱基互补配对原则转录形成的,所以DNA分子的碱基数量是其转录形成的mRNA碱基数量的2倍,至少是其指导合成蛋白质的氨基酸数量的6倍。
蛋白质翻译计算中“最多”和“最少”的分析
(1)翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)在回答有关问题时,应加上最多或最少等字。
如:
mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中至少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。
核心知识小结
[网络构建]
[关键语句]
1.基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。
2.转录的产物RNA有mRNA、rRNA和tRNA。
3.一种密码子(除终止密码子外)决定一种氨基酸,一种氨基酸可以有多个对应的密码子。
4.翻译过程分为起始、延伸和终止三个阶段。
[随堂检测]
知识点一 基因和遗传信息的关系
1.基因是有遗传效应的DNA片段,在下面关于“遗传效应”的说法中,不正确的是( )
A.能控制一种生物性状的表现
B.能控制一种蛋白质的生物合成
C.能转录形成信使RNA
D.存在遗传密码子并决定某种氨基酸
基因的遗传效应表现在:
通过转录合成信使RNA,再以信使RNA为模板生成蛋白质,从而控制生物性状,A、B、C正确。
密码子位于信使RNA上,为决定一个氨基酸的3个相邻的碱基,D错。
2.如图表示基因与染色体之间的关系,下列相关叙述中,错误的是( )
A.H是遗传物质的主要载体
B.C的种类有五种
C.E在H上呈线性排列
D.E中的遗传信息在复制过程中严格遵循碱基互补配对原则
选B。
A项,细胞核中的遗传物质全部分布在染色体上,但细胞质中的遗传物质分布在线粒体和叶绿体中,所以说染色体是遗传物质的主要载体。
B项,因为D是构成DNA的基本单位——脱氧核苷酸,所以C(碱基)只有四种。
C项,基因是具有遗传效应的DNA片段,基因在染色体上呈线性排列。
D项,基因在复制过程中要严格遵循碱基互补配对原则,以确保遗传信息准确地传递给子代。
知识点二 蛋白质合成
3.下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是( )
A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的,A正确;
由于转录产生不同RNA时的DNA片段不同,因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生,B正确;
真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA可以转录形成RNA,C错误;
转录的过程遵循碱基互补配对原则,因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
4.根据下表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )
DNA双链
T
G
mRNA(密码子)
tRNA(反密码子)
A
氨基酸
苏氨酸
A.TGU B.UGA
C.ACUD.UCU
密码子为mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基,因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系,由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U;
由DNA链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C或U和G,再结合选项可知苏氨酸的密码子为ACU。
5.如图为基因指导蛋白质合成过程的示意图,①表示过程,甲、乙、丙表示不同的物质。
下列相关叙述正确的是( )
A.过程①表示转录,此过程的产物只能是mRNA
B.基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物体的性状
C.丙段中的10个氨基酸,对应甲中碱基是60个
D.一种乙可以转运多种氨基酸
图中①表示转录过程,甲是mRNA,乙是tRNA,丙是多肽链。
转录的产物可能是mRNA,也可能是其他RNA,A错误;
基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状,也可以通过控制酶的合成控制代谢过程间接控制生物的性状,B正确;
丙段中的10个氨基酸,对应mRNA中的碱基是30个,C错误;
一种tRNA只能转运一种氨基酸,D错误。
6.下图为人体某细胞内生理活动示意图,其中字母表示相应的分子或结构,序号表示生理过程。
请回答下列问题:
(1)过程①表示______,需要__________酶的参与。
A、B两者在组成上的差别是后者含有___________________________________。
(2)如果合成的肽链共有150个肽键,则控制合成该肽链的基因至少应有______个碱基,运输氨基酸的工具是____________。
(1)由图可知过程①是由双链DNA得到单链RNA的过程,应是转录。
该过程需要RNA聚合酶,A是DNA,B是mRNA,后者含有的是核糖和特有的碱基尿嘧啶。
(2)合成的肽链共有150个肽键,则有151个氨基酸组成,基因中至少应有151×
6=906个碱基,运输氨基酸的是转运RNA即tRNA。
答案:
(1)转录 RNA聚合 核糖和尿嘧啶
(2)906 转运RNA
[课时作业]
一、选择题
1.下列关于基因的概念,错误的是( )
A.基因是有遗传效应的DNA片段
B.基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序
C.基因是DNA上任意一段
D.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
基因是有遗传效应的DNA片段,是一特定的碱基排列顺序。
由于DNA分子上有很多不能控制生物性状的区段,所以基因不是DNA上的任意一段。
2.如图表示tRNA与氨基酸的结合过程,则该过程( )
A.必须由线粒体供能
B.主要发生在细胞质基质
C.不存在特异性结合
D.不受温度影响
该过程所需的能量也可以来自细胞质基质,A错误;
tRNA主要存在于细胞质基质中,并且tRNA将氨基酸运输到核糖体上去,并且翻译过程主要发生在细胞质中,因此该过程主要发生在细胞质基质中,B正确;
tRNA具有特异性,一种tRNA只能与一种氨基酸结合,C错误;
温度会通过影响酶的活性来影响该过程,D错误。
3.细胞内基因的表达遵循“DNA→RNA→蛋白质”的表达原则,下面是几种与此有关的说法,你认为不正确的是( )
A.同一个体不同组织的细胞中,核DNA相同,RNA和蛋白质不同
B.“DNA→RNA”一般是在细胞核中完成,“RNA→蛋白质”是在细胞质中完成的
C.在细胞的一生中,核DNA不变,RNA和蛋白质分子是变化的
D.同一个体不同组织的细胞中,DNA的含量相同,种类不同
同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的,因此在同一个体不同的体细胞中,核DNA相同,但由于基因的选择性表达,不同细胞的RNA和蛋白质不一定相同,A正确;
在真核生物内DNA→RNA的转录过程主要是在细胞核中完成的,RNA→蛋白质的翻译过程是在细胞质中的核糖体上完成的,B正确;
在细胞的一生中,核DNA的种类是不变,由于基因的选择性表达,RNA和蛋白质的种类与数量是不断变化的,C正确;
同一生物体的所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的,因此在同一个体不同的体细胞中,DNA相同,D错误。
4.下列有关图中的生理过程(图中④代表核糖体,⑤代表多肽链)的叙述中,不正确的是( )
A.图中所示的生理过程主要有转录和翻译
B.①链中(A+T)/(G+C)的比值与②链中此项比值相同
C.一种细菌的③由480个核苷酸组成,它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸
D.遗传信息由③传递到⑤需要RNA作工具
图示表示遗传信息的转录和翻译过程,A正确;
根据碱基互补配对原则,DNA分子的一条单链中(A+T)/(G+C)的比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值,B正确;
mRNA上相邻的3个碱基为一个密码子,编码一个氨基酸,但终止密码子不编码氨基酸,一种细菌的③由480个核苷酸组成,则它所编码的蛋白质的长度一定小于160个氨基酸,C错误;
遗传信息由③传递到⑤需要tRNA作工具,D正确。
5.在某反应体系中,用固定序列的核苷酸聚合物(mRNA)进行多肽的合成,实验的情况及结果如下表:
请根据表中的两个实验结果,判断下列说法不正确的是( )
实验序号
重复的mRNA序列
生成的多肽中含有的氨基酸种类
实验一
(UUC)n,即UUCUUC…
丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸
实验二
(UUAC)n,即UUACUUAC…
亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸
A.上述反应体系中应加入细胞提取液,但必须除去其中的DNA和mRNA
B.实验一和实验二的密码子可能有:
UUC、UCU、CUU和UUA、UAC、ACU、CUU
C.通过实验二的结果推测:
mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸
D.通过实验一和实验二的结果,能够推测出UUC为亮氨酸的密码子
正常细胞内的DNA能转录合成mRNA,所以除去细胞提取液中的DNA和mRNA,避免干扰实验,故A正确;
密码子是指mRNA上能决定氨基酸的相邻的3个碱基,则实验一的密码子可能有三种,即UUC、UCU、CUU,实验二的密码子可能有4种,即UUA、UAC、ACU、CUU,故B正确;
实验二的密码子可能有4种,而生成的多肽中含有的氨基酸种类只有3种,所以mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸,故C正确;
实验二的密码子中没有UUC,但生成的多肽中含有亮氨酸,所以不能推测出UUC为亮氨酸的密码子,故D错误。
6.下表所示为DNA分子模板链上的碱基序列最终翻译的氨基酸,如图为某tRNA的结构简图,下列分析错误的是( )
GCA
CGT
ACG
TGG
精氨酸
丙氨酸
半胱氨酸
A.图中的a为丙氨酸
B.tRNA的特殊结构使其分子内碱基间也具有一定数量的氢键
C.图中碱基U与相邻的G之间通过磷酸二酯键而连接
D.上述图表中所示物质含有碱基共有5种,所含的核苷酸有8种
由图中tRNA上的反密码子CGU可推知,a的密码子为GCA,进而推知DNA分子模板链上的碱基序列CGT,所以a为丙氨酸,A项正确;
tRNA单链内部互补的碱基之间可通过氢键形成双链区,使tRNA看上去像三叶草的叶形,B项正确;
图中碱基U与相邻的G之间通过“核糖—磷酸—核糖”而连接,C项错误;
图表中所示为DNA分子模板链上的碱基序列,携带氨基酸a的物质是tRNA,所以图表中所示物质含有碱基共有5种,所含的核苷酸有8种,D项正确。
7.下图为蛋白质的合成过程示意图。
下列相关叙述中,错误的是( )
A.a过程是转录,b过程是翻译
B.a过程和b过程都需要模板
C.a过程主要在细胞核中进行,b过程在核糖体上进行
D.Ⅰ为氨基酸,其上的三个碱基是反密码子
a图的模板是DNA的一条链,所以该过程为转录;
b图的模板是mRNA,且场所是核糖体,所以该过程为翻译。
转录的主要场所是细胞核(线粒体和叶绿体中也可以进行),翻译的场所是核糖体。
b图中的Ⅰ为转运RNA,氨基酸只存在于该RNA的一端,另一端的三个碱基组成反密码子。
8.在大豆细胞的生理活动中,当某些碱基被作为原料大量利用时,下列说法正确的是( )
选项
大量利用的碱基
细胞生理活动
U
DNA分子正在复制
B
U和T
正处于分裂间期
C
正在大量合成转运RNA
D
正在大量合成蛋白质
细胞有丝分裂的一个细胞周期包括细胞分裂间期和分裂期。
在间期完成有关蛋白质的合成、DNA的复制和RNA的合成。
由于T(胸腺嘧啶)是组成DNA的特有成分,U(尿嘧啶)是组成RNA的特有成分,因此可以判断:
细胞中大量利用“U”表明正在转录形成RNA并合成蛋白质,大量利用“T”表明正在合成DNA,处于分裂间期。
9.下列关于图示生理过程的说法,正确的是( )
A.能发生图示生理过程的细胞有成形的细胞核
B.mRNA上的密码子在tRNA上一定都能找到对应的反密码子
C.需要氨基酸和游离的核糖核苷酸参与
D.所需能量由细胞质基质和线粒体共同提供
题图表示转录和翻译过程,而且是边转录边翻译,只有原核细胞具有这样的特点,所以A项错误;
mRNA上的密码子有64种,其中有3种是终止密码子,不能编码氨基酸,因此在tRNA上不是都能找到对应的反密码子,所以B项错误;
图中的转录过程的产物是mRNA,以游离的核糖核苷酸为原料,翻译过程的产物是多肽链,以氨基酸为原料,C项正确;
原核细胞中没有线粒体,所以D项错误。
10.乳
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