新课改地区学年高中生物第4章第1节第2课时DNA复制转录翻译的比较及相关计算学案新人教版必修2文档格式.docx

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降解成核糖核苷酸

产物

完全相同的两个DNA分子

RNA

蛋白质（多肽）

碱基配对

A－T、T－A、

C－G、G－C

A－U、T－A、

A－U、U－A、

特点

①半保留复制

②边解旋边复制

③多起点复制

边解旋边转录，DNA双链全保留

一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链

信息传递

DNA→DNA

DNA→RNA

mRNA→蛋白质

|过程评价|

1.DNA的复制、转录和翻译中的碱基互补配对方式不完全相同（　　）

2.DNA的复制和转录都主要发生于细胞核中（　　）

3.DNA的复制和转录的模板都是DNA的每一条链（　　）

4.DNA的复制、转录和翻译的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸（　　）

5.边解旋边复制、边解旋边转录有利于提高DNA复制和转录的效率（　　）

6.一条mRNA可以与多个核糖体结合，形成多个不同的蛋白质（　　）

答案　1.√　2.√　3.×

　4.√　5.√　6.×

|联想·

质疑|

（1）DNA的复制、转录和翻译在细胞核以及细胞质中是否都能发生？

提示：

细胞核中只能进行DNA复制和转录，但细胞质中由于线粒体和叶绿体中也含有DNA，所以三个过程都能发生。

（2）不进行分裂的细胞中，DNA的复制过程一般能否进行？

转录和翻译呢？

DNA的复制一般不能发生于不进行分裂的细胞中，但转录和翻译可以，因为不分裂的细胞也需要合成蛋白质。

（3）同一个人的不同细胞往往会表达不同的基因，这能否说明这些细胞所含的核遗传物质不同？

为什么？

否，之所以不同的细胞具有不同的功能，是因为基因的选择性表达，但它们都来自同一个受精卵，所含核遗传物质相同。

科学探究1　DNA的复制、转录和翻译的比较

下图①～③分别表示人体细胞中的三种生理过程。

请据图思考下列问题：

（1）图中的①～③分别表示什么过程？

①是DNA的复制，②是转录，③是翻译。

（2）过程①和②所需的原料和酶分别是什么？

过程①：

原料是脱氧核苷酸，酶是解旋酶和DNA聚合酶；

过程②：

原料是核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。

（3）下图是一小段DNA片段，甲链是模板链，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）。

（4）RNA聚合酶参与什么过程？

具体的作用是什么？

RNA聚合酶参与转录过程；

RNA聚合酶与基因上的RNA聚合酶结合位点启动子结合，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA片段上，同时还有解旋功能。

【探究应用】

如图表示生物体内三个重要的生理活动。

请根据所学知识回答下列问题：

（1）甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是　　　　　　　　　　　　。

对于小麦的叶肉细胞来说，能发生乙图所示过程的场所有　　　　　。

（2）在正常情况下，甲图中碱基的排列顺序相同的单链是　　　　　（填字母）。

（3）起始密码子和终止密码子位于乙图中　　　　　（填字母）上。

解析　

（1）DNA复制以解旋的两条链为模板，转录以解旋后的一条链为模板，翻译以mRNA单链为模板。

小麦叶肉细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中都含有DNA，可以进行乙图所示过程。

（2）a和d分别是亲代DNA分子上的单链，二者的碱基序列为互补关系，因此a和c、b和d上的碱基序列相同。

（3）起始密码子和终止密码子位于信使RNA（f）上。

答案　

（1）DNA复制、转录、翻译　细胞核、线粒体、叶绿体　

（2）a和c、b和d　（3）f

【一题多变】

（1）丙图中1彻底水解得到的化合物有　　　　种。

丙图中两个核糖体都与1结合，说明1为信使RNA，其彻底水解后得到的化合物有6种：

核糖、磷酸、4种碱基。

（2）丙图所示的生理过程是从1的　　　　端开始的。

如果1由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链最多需要脱掉　　　　分子的水。

从两条肽链m和n的长度可以知道，翻译从A端开始，1由351个基本单位构成，则最多对应117个密码子，这117个密码子最多对应117个氨基酸，形成多肽链时最多脱掉116个水分子。

（1）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。

（2）密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。

（3）转录和翻译过程中的碱基配对不是A—T，而是A—U。

科学探究2　基因表达中相关数量的计算

1．根据下图思考下列问题：

（1）图中的基因中的碱基数量、mRNA中的碱基数量、蛋白质中的氨基酸数量有何关系？

基因中的碱基数量∶mRNA中的碱基数量∶蛋白质中的氨基酸数量＝6∶3∶1。

（2）如果某基因中有6000个碱基，则它所表达出的蛋白质中最多有多少个氨基酸？

如果某蛋白质中有500个氨基酸，则它对应的基因中至少有多少个碱基？

1000个；

3000个。

2．密码子与氨基酸之间的关系怎么理解？

现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。

现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有（　　）

A.130个B.260个

C.313个D.无法确定

解析　此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中至少有573个碱基，又知mRNA中A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260（个），故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。

答案　B

（1）与人体生长激素对应的mRNA序列中密码子至少有多少个？

190个肽键（单链），故由191个氨基酸组成，则密码子至少是191个。

（2）若构成人体生长激素的氨基酸的平均分子量为110，则其分子量为？

据计算公式：

氨基酸的总分子量—脱去的水分子量，可得191×

110－190×

18＝17590

遗传信息与密码子和反密码子的关系

【运用概念】

1.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是（　　）

A.两种过程都可在细胞核中发生

B.两种过程都有酶参与反应

C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料

D.两种过程都以DNA为模板

解析　复制和转录都主要在细胞核内进行；

都需要酶的参与；

复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸；

两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。

答案　C

2.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，错误的是（　　）

A.转录和翻译都可发生在线粒体内

B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸

C.一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运

D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA

解析　转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料；

翻译则主要发生在细胞质中，以mRNA为模板，以氨基酸为原料，但线粒体内有DNA和核糖体，因此转录和翻译也可发生在线粒体内；

由于密码子的简并性，因此一种氨基酸可对应多种密码子，也可由多种tRNA转运。

3.对于下列图解，说法不正确的是（　　）

DNA　…—A—T—G—C—C—C—…

　　　　|　|　|　|　|　|

RNA　…—U—A—C—G—G—G—…

A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”

B.该过程表示一个DNA分子转录成mRNA

C.该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质

D.该图中共有7种核苷酸

解析　DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接的，A正确；

该图表示DNA转录形成mRNA的过程，B正确；

转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中，没有穿过生物膜结构，C正确；

该图中共有8种核苷酸，D错误。

答案　D

【科学思维】

4.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（　　）

DNA

C

G

信使RNA

转运RNA

A

氨基酸

色氨酸

A.UGGB.TGG

C.ACCD.UCG

解析　密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，由转运RNA的第一个碱基为A可知，该密码子的第一个碱基为U，由信使RNA的第三个字母为G，可确定DNA模板链上第三个碱基为C及DNA的模板链，进而可推知该密码子第二个碱基为G。

答案　A

5.在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU…”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。

若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU…”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。

则缬氨酸的密码子是（　　）

A.GUGB.UGU

C.GGUD.UGG

解析　分析两种碱基序列，可以发现碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU…”的mRNA中可组合成2种密码子，分别是GUG、UGU；

碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU…”的mRNA中组合成的密码子有3种可能，分别是GGU或GUG或UGG，结合题干中对应的氨基酸分析，可推出缬氨酸的密码子是GUG。

课时提升训练

（时间：

30分钟　满分：

50分）

1.蛋白质是生命活动的主要体现者，细胞在长期进化过程中形成了短时间内快速合成大量蛋白质的机制。

下列各选项中不属于细胞内提高蛋白质合成速率机制的是（　　）

A.一种氨基酸可以由多种tRNA运载，保证了翻译的速度

B.一个细胞周期中，DNA可以进行多次转录，从而形成大量mRNA

C.一条mRNA上可结合多个核糖体，在短时间内合成多条多肽链

D.几乎所有生物共用一套密码子，使各种细胞内能合成同一种蛋白质

解析　几乎所有生物共用一套密码子，体现了生物在分子水平上的统一性，与细胞内提高蛋白质合成速率无关。

2.除色氨酸和甲硫氨酸外，其他18种氨基酸均由多种密码子编码（即密码子简并性），如亮氨酸的密码子就有6种。

下列相关叙述错误的是（　　）

A.从理论上分析，亮氨酸被利用的机会多于色氨酸

B.密码子的简并性对生物体的生存发展有重要意义

C.同一种密码子在不同细胞中可以决定不同的氨基酸

D.决定亮氨酸的基因中被替换一个碱基对时，其决定的氨基酸可能不变

解析　由于亮氨酸所对应的密码子的种类多，理论上分析，亮氨酸被利用的机会增多。

密码子具有通用性，几乎所有生物共用一套密码子。

3.如图代表的是某种tRNA，对此分析正确的是（　　）

A.tRNA由四种脱氧核苷酸构成

B.tRNA参与蛋白质合成中的翻译过程

C.图中tRNA运载的氨基酸的密码子（之一）为GAC

D.tRNA中不存在碱基互补配对

解析　tRNA由四种核糖核苷酸构成；

tRNA在翻译过程中作为运载氨基酸的工具；

题图中tRNA上的反密码子为GAC，故mRNA上的密码子应为CUG；

tRNA由一条核苷酸链折叠成三叶草形，其上部分碱基进行互补配对。

4.如图表示细胞内某些重要物质的合成过程。

该过程发生在（　　）

A.真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链

B.原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链

C.原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译

D.真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译

解析　由图中信息可知，转录与翻译同时进行，即转录还没有结束，翻译便启动，而真核细胞内的转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行，因此图示过程只能发生在原核细胞内，翻译过程中，应是核糖体沿着mRNA移动。

5.下列有关遗传信息传递过程的叙述，错误的是（　　）

A.DNA的复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则

B.细胞核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中参与翻译过程

C.DNA复制、转录及翻译的原料依次是脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸

D.DNA复制和转录都是以DNA的一条链为模板，翻译则以mRNA为模板

解析　遗传信息的传递过程指DNA复制、转录及翻译过程，DNA的复制以DNA的两条链为模板，转录以DNA的一条链为模板，翻译以mRNA为直接模板。

6.真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21～23个核苷酸的小分子RNA（简称miRNA），它们能与相关基因转录出来的mRNA互补，形成局部双链。

由此可以推断这些miRNA抑制基因表达的分子机制是（　　）

A.阻断rRNA装配成核糖体

B.妨碍双链DNA分子的解旋

C.干扰tRNA识别密码子

D.影响RNA分子的远距离转运

解析　miRNA能与相关基因转录出来的mRNA互补，形成局部双链，这样就能阻断mRNA的翻译，与此意思相关的选项是C。

7.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息决定的氨基酸如下表所示。

则tRNA（ACG）所携带的氨基酸是（　　）

GCA

CGT

ACG

TGC

精氨酸

丙氨酸

半胱氨酸

苏氨酸

A.精氨酸B.丙氨酸

C.半胱氨酸D.苏氨酸

解析　tRNA上的反密码子ACG与mRNA上的碱基UGC互补配对，mRNA上的碱基UGC与DNA模板链上的碱基ACG配对，所以tRNA（ACG）携带的氨基酸是半胱氨酸。

8.如图表示翻译过程，图示的哪一种物质或结构彻底水解后产物种类最多（　　）

A.①B.②

C.③D.④

解析　图中所示为翻译过程，①代表的是mRNA，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖和磷酸；

②代表的是核糖体，由蛋白质和RNA组成，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖、磷酸和氨基酸（最多有20种）；

③代表的是tRNA，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖、磷酸；

④代表的是9个氨基酸组成的肽链，它彻底水解的产物最多为9种氨基酸。

9.（2018·

河南省三门峡市调研）如图表示原核细胞中遗传信息的传递和表达过程，有关分析正确的是（　　）

A.图中rRNA和核糖体的合成与核仁有关

B.图中①②过程中均可发生染色体变异

C.多个核糖体在mRNA上的移动合成一条肽链提高翻译效率

D.图中③④最终合成的物质结构相同

解析　在真核细胞中，核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关，原核细胞没有核仁，A错误；

原核细胞中不存在染色体，B错误；

多个核糖体在mRNA上的移动合成多条肽链提高翻译效率，C错误；

图中③④都是以同一条mRNA为模板合成的肽链，因此二者的最终物质结构相同，D正确。

10.如图所示为高等生物多聚核糖体合成多肽链的过程，有关该过程的说法正确的是（　　）

A.三个核糖体共同翻译出一条多肽链

B.多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸排列顺序上互不相同

C.图中核糖体从右向左移动

D.mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短

解析　由图中肽链的长短可知，核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链；

图示中多个核糖体以同一个mRNA为模板，故合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同；

图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同。

11.下面甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图，有关说法正确的是（　　）

A.甲图所示的过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成

B.乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板

C.甲图所示翻译过程的方向是从右到左

D.甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式完全相同

解析　由甲图可知，翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链；

转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种，而翻译的模板只是信使RNA；

甲图中多肽链②最长，说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的，因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左；

转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对，但碱基互补配对方式不完全相同。

12.大肠杆菌某生命活动中具有下列图示的碱基配对行为，则下列说法中正确的有（　　）

①表示DNA复制过程　②图中共有5种碱基　③表示DNA转录过程　④图中共有8种核苷酸　⑤图中的A均代表同一种核苷酸　⑥若X链中的碱基改变，则密码子一定改变　⑦若Y链中的碱基改变，则氨基酸一定改变

A.③④⑤⑦B.②③④⑥

C.②③④⑦D.①③⑤⑥

解析　本图是DNA转录过程，是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的。

图中的A代表两种核苷酸，腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。

mRNA上三个相邻的碱基称为密码子，若X链中的碱基改变，则密码子一定改变，而Y链中的碱基改变，由于密码子的简并性，则氨基酸不一定会改变，所以①⑤⑦错误。

13.一个mRNA分子有m个碱基，其中（G＋C）有n个；

由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。

则其模板DNA分子的（A＋T）数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是（　　）

A.m、m/3－1B.m、m/3－2

C.2（m－n）、m/3－1D.2（m－n）、m/3－2

解析　由题意知，mRNA分子有m个碱基且G＋C＝n，此mRNA分子中A＋U＝m－n，控制其合成的DNA分子模板链中A＋T＝m－n（个），模板DNA分子中A＋T＝2（m－n）个；

由mRNA分子有m个碱基可知，合成的蛋白质最多含

个氨基酸。

题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数应为m/3－2。

14.下图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：

（1）图示甲、乙、丙过程分别表示　　　　、转录和翻译的过程。

其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在　　　　和　　　　中。

（2）生物学中，经常使用3HTdR（3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷）研究甲过程的物质合成情况，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）转录时，与DNA中起点结合的酶是　　　　。

一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程在每个起点一般起始　　　　次。

（4）丙过程在核糖体中进行，通过　　　　上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。

AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经　　　　和　　　　加工修饰的效果。

解析　

（1）图示甲、乙、丙过程分别表示DNA复制、转录和翻译的过程。

其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在线粒体和叶绿体中。

（2）常用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷来研究DNA的复制情况，因为3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况。

（3）转录时，与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶，一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程是DNA复制，在每个起点一般起始一次。

即在一个细胞周期中，DNA只复制一次。

（4）丙过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。

某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经内质网和高尔基体加工修饰的结果。

答案　

（1）DNA复制　线粒体　叶绿体

（2）3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况

（3）RNA聚合酶　一

（4）tRNA　内质网　高尔基体

15.（科学探究）下面的甲图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，乙图为其中一个生理过程的模式图。

请回答下列问题：

图甲

图乙

（1）图甲中Ⅰ、Ⅱ代表的结构或物质分别为：

　　　　、　　　　。

（2）完成过程①需要的物质是从细胞质进入细胞核的。

它们是_______________

_____________________________________________________________________。

（3）从图甲中分析，基因表达过程中转录的发生场所有　　　　　　　　。

（4）图甲中Ⅲ为　　　　　　　　（填名称），携带的氨基酸是　　　　。

若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用，推测其功能可能是参与有氧呼吸的第　　　　阶段。

（5）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是　　　　（填序号），线粒体功能　　　　（填“会”或“不会”）受到影响。

（6）图乙为图甲中①过程，图中的b和d二者在化学组成上的区别是　　　　　。

图中a是一种酶分子，它能促进c的合成，其名称为　　　　　　　　。

解析　

（1）由图甲可知，结构Ⅰ是双层膜结构的核膜，Ⅱ是线粒体DNA。

（2）过程①是核DNA转录合成RNA的过程。

需要核糖核苷酸为原料，还需要酶和ATP。

它们都是在细胞质中合成的。

（3）核基因表达过程中的转录发生在细胞核中，线粒体DNA的表达场所是线粒体。

（4）Ⅲ是tRNA，上面的三个特定的碱基（反密码子）和mRNA上的密码子是互补配对的，即mRNA上的密码子是ACU，该tRNA携带的氨基酸是苏氨酸。

线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其中第三阶段在线粒体内膜上进行，故蛋白质2应该是与有氧呼吸有关的酶。

（5）由图甲可知，细胞质基质中的RNA来自于核DNA的转录。

因此最有可能的是α－鹅膏蕈碱抑制了核DNA转录，使得细胞质基质中RNA含量显著减少。

由图甲可知，蛋白质1是核DNA表达的产物且作用于线粒体，核DNA表达受抑制必定会影响线粒体功能。

（6）图甲中过程①是核DNA的转录，图乙中b在DNA分子中，应该是胞嘧啶脱氧核苷酸，而d在RNA分子中，应该是胞嘧啶核糖核苷酸。

RNA聚合酶是催化转录过程的酶，可以催化单个核糖核苷酸聚合成RNA分子。

答案　

（1）核膜　线粒体DNA　

（2）ATP、核糖核苷酸、酶　（3）细胞核、线粒体　（4）tRNA　苏氨酸　三

（5）①　会　（6）前者含脱氧核糖，后者含核糖　RNA聚合酶