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高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第1节 基因指导蛋白质的合成集体备课ppt课件
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第1节 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录1．RNA的组成、结构和种类：
mRNA、tRNA和rRNA
二、遗传信息的翻译1．密码子和反密码子的比较：
2．翻译过程：起始：mRNA与_________结合↓运输：_______携带氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应_______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上↓
↓终止：当核糖体到达mRNA上的_____________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___________和_______的蛋白质分子
三、中心法则1．提出者：克里克。2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的_______；也可以从DNA流向______，进而流向_________，即遗传信息的转录和翻译。3．补充后的中心法则图解
〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)转录的产物只是mRNA。( )(2)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程。( )(3)密码子共64种，决定氨基酸的密码子有62种。( )(4)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。( )(5)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( )(6)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )
× × √ × √ ×
〔思考〕1．简述RNA的功能。(生命观念)提示：
2．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中碱基的排列顺序？(科学思维)提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸)，但一种氨基酸可以有多种密码子。3．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段肽链需要的tRNA个数及转录此mRNA的DNA中碱基个数至少为多少？提示：依次为36、12、72。
4．艾滋病病毒侵染细胞时，是否只将RNA注入细胞，蛋白质留在细胞外？(科学思维)提示：不是。整个艾滋病病毒进入了细胞内，包括病毒内含有的逆转录酶。
1．DNA与RNA的比较
3．RNA适于作为DNA信使的原因(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。[特别提醒] (1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别：
(2021·河南平顶山期末)下列关于人体细胞中mRNA、rRNA 和tRNA的叙述，正确的是( )A．mRNA在细胞核中合成，tRNA 和rRNA 在细胞质中合成B．mRNA 和rRNA 都是单链结构，而tRNA 是双链结构C．三种RNA中有两种参与蛋白质的合成过程D．mRNA 可携带遗传信息，tRNA 和rRNA 不携带遗传信息
[解析] 真核细胞内mRNA、tRNA 和rRNA 主要都在细胞核中合成，A错误；mRNA、rRNA和tRNA 都是单链结构，B错误；mRNA、rRNA 和tRNA 都参与蛋白质的合成过程，C错误；mRNA 可携带遗传信息，tRNA和rRNA不携带遗传信息，D正确。
如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．如果③表示酶，则它是DNA聚合酶C．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合D．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
[解析] ①链的碱基A与②链的碱基U互补配对，A错误；如果③表示酶，则它是RNA聚合酶，B错误；转录完成后，②通过核孔从细胞核进入细胞质，与核糖体(无膜结构)结合，该过程中不需要通过生物膜，C错误；②为RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，D正确。
1．翻译的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，这一过程叫翻译。(1)部位：细胞质。(2)原料：各种游离氨基酸。
(3)模板：mRNA。(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。
2．氨基酸的“搬运工”－tRNAtRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，为RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
4．遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程同时进行，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
如图是合成蛋白质时，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对的情形，下列有关叙述错误的是( )A．tRNA上结合氨基酸分子的部位为甲端B．图中戊处有氢键C．与图中tRNA上的反密码子配对的密码子为UCGD．蛋白质是在细胞内的核糖体上合成的
[解析] tRNA 上的甲端是结合氨基酸分子的部位，A正确；图中戊处为RNA的局部双链结构，有氢键，B正确；题图中tRNA 上的反密码子为CGA，与该反密码子配对的密码子为GCU，C错误；蛋白质的合成场所是核糖体，D正确。
(2021·甘肃省天水市第一中学高一期末)如图是某生物合成蛋白质的过程，下列说法正确的是( )A．该图所示生物细胞的转录和翻译在时间和空间上完全分开B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子C．该过程可表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质D．该图所示的生理过程除需要RNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA聚合酶等
[解析] 由图可知，该生物细胞的转录和翻译在时间和空间上相同，A错误；mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，所以在tRNA上找不到与终止密码子相对应的反密码子，B错误；图中一条mRNA上结合多个核糖体同时进行翻译过程，这表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质，C正确；图所示的生理过程不需要DNA聚合酶，D错误。故选C。
1．中心法则内容及其发展图解
2．不同生物的遗传信息传递过程(1)以DNA为遗传物质的生物主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：
3．中心法则5个过程的比较
[易错提醒] 中心法则的两点提醒(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂前必须要进行DNA的复制，同时也要进行转录和翻译，为分裂提供所需要的酶等条件。(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程一看模板：(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。二看原料：(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
(2021·安徽省池州市高一期末)中心法则描述了生物遗传信息的流动方向，揭示了遗传信息传递的规律。下列有关中心法则的说法错误的是( )A．不论何种生物，遗传信息流动的起点只能是核酸，不能是蛋白质B．中心法则涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程C．遗传信息的流动离不开酶的催化作用，也需要依靠线粒体提供ATPD．遗传信息能够控制生物性状，这需要依赖生物体的蛋白质来实现
[解析] 中心法则中，遗传信息只能从DNA流向DNA或RNA，再流向蛋白质，或者从RNA流向RNA、DNA或蛋白质，不能从蛋白质开始流向蛋白质或核酸，A正确；中心法则中遗传信息流向涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程，B正确；遗传信息流动过程中合成核酸或蛋白质，这些过程依赖酶的催化和ATP供能，但ATP不一定由线粒体提供，如原核生物，C错误；遗传信息控制生物性状是通过指导蛋白质的合成，再由其发挥作用来实现的，D正确。故选C。
(2021·山东省山东师范大学附中模拟)如图是中心法则及其发展的内容，下列相关叙述错误的是( ) A．生物的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中B．a、e过程所需的原料相同，b、c所需的原料也相同C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础D．b过程需要RNA聚合酶催化，而e过程需要逆转录酶催化
[解析] 据图可知，生物的遗传信息除了储存在DNA的脱氧核苷酸序列中，还可以储存在RNA的核糖核苷酸序列中，A错误；a、e过程分别是DNA复制和RNA逆转录，都是合成DNA，所需的原料是脱氧核苷酸，b、c过程分别是转录和RNA复制，都是合成RNA，所需的原料是核糖核苷酸，B正确；因蛋白质是生命活动的体现者和承担者，表型是通过形态、结构和生理特征体现，这些都需要蛋白质作为基础，C正确；b过程是DNA转录，合成RNA，需要RNA聚合酶催化，而e过程是RNA逆转录，形成DNA，需要逆转录酶催化，D正确，所以选A。
一、基因表达中有关的数量计算转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数︰mRNA碱基个数︰肽链(蛋白质)中氨基酸个数＝6︰3︰1，可参考下图理解。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，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．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，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指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
一段原核生物的mRNA通过翻译合成一条含有11个肽键的肽链，则此mRNA分子含有碱基个数、密码子个数及转录此mRNA的DNA中的碱基个数至少依次为(不考虑终止密码子)( )A．33,11,66 B．36,12,72C．12,36,72 D．11,36,66[解析] 一条含有11个肽键的肽链，含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相邻的碱基是一个密码子。因此，该段原核生物的mRNA中至少含有36个碱基、12个密码子，转录此mRNA的DNA中至少有72个碱基。
二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
(不定项)(2020·河北省张家口市第一中学高一期末)在遗传信息的传递过程中，正确的是( )A．DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式都相同B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程C．DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
[解析] DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式不完全相同，DNA复制时的碱基配对方式为A－T、G－C、T－A、C－G，转录时的碱基配对方式为A－U、G－C、T－A、C－G，翻译时的碱基配对方式为A－U、G－C、C－G、U－A，A项错误；核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中，与核糖体结合进行翻译过程，B项正确；DNA复制是以DNA的两条链为模板，转录是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板，C项错误；DNA复制、转录和翻译的产物依次是DNA、mRNA和蛋白质，因此原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，D项正确。
问题探讨☞P64提示：本节的问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
想象空间☞P64提示：DNA相当于指挥官(司令员)，指挥官(司令员)的作用是运筹帷幄发出指令，如果它深入前线阵地直接指挥，就会影响他把握全局，从而贻误战机。
思考·讨论☞P661．提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2．提示：DNA复制需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶，原料为四种脱氧核苷酸；转录需要的酶为RNA聚合酶，原料为四种核糖核苷酸。
3．提示：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的“A”配对的是“U”，不是“T”；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上“T”的位置，在RNA链上是“U”。
思考·讨论☞P671．提示：此题具有一定的开放性、要积极思考。可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几个不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。2．提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都用相同的氨基酸合成蛋白质，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。
练习与应用☞P69一、概念检测1．(1)×(2)× 一个密码子只对应一种氨基酸，终止密码子不对应任何氨基酸，一个氨基酸可能有多个密码子，如精氨酸(CGU、CGC)，也有些氨基酸只对应一个密码子，如：色氨酸(UGG)。2．D 密码子是指mRNA分子上决定一种氨基酸的相邻的3个碱基。
二、拓展应用提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸影响了翻译过程；环丙沙星抑制细菌DNA的复制，影响细菌的繁殖；利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，影响了转录过程。
1．(2021·浙江省余姚中学质检)遗传信息表达的过程中，mRNA上的三个碱基是5′UAC3′，则DNA模板链上对应的三个碱基是( )A．5′GTA3′ B．5′CAT3′C．5′CUT3′ D．5′GUA3′[解析] mRNA上的三个碱基是5′UAC3′，mRNA与DNA 模板链之间方向相反、碱基互补，则DNA模板链上对应的三个碱基是3′ATG5′。
2．如图表示某生理过程。已知四环素可抑制tRNA与a位点结合，使蛋白质合成停止，从而抑制细菌的繁殖，常用于治疗一些细菌引起的疾病。下列有关叙述错误的是( )A．该生理过程代表翻译，核糖体移动的方向是从左到右B．四环素可能会使新形成的肽链长度变短C．图中从①位点离开的tRNA可转运甲硫氨酸D．该过程形成的局部三肽中氨基酸的顺序为H、M、W
[解析] 分析题图可知，图示过程代表翻译，根据tRNA的移动方向可知，核糖体的移动方向是从左到右，A正确；由题干信息“四环素可抑制tRNA与a位点结合，使蛋白质合成停止”可知，四环素可能会使新形成的肽链长度变短，B正确；由图可知，①处离开的tRNA携带的氨基酸是M(甲硫氨酸)，C正确；该过程形成的局部三肽中氨基酸的顺序为M、H、W，D错误。
3．下列关于密码子、反密码子的叙述，正确的是( )A．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸B．真核生物的tRNA 和mRNA 相互识别的过程发生在细胞核中C．tRNA中每三个相邻的碱基构成一个反密码子D．密码子具有简并性，基因中某个碱基发生改变，翻译也可能不受影响
[解析] 每种氨基酸可以对应一种或多种tRNA，每个tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞质中，B错误；一个tRNA 上只有一个反密码子，C错误；密码子具有简并性，绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，基因中某个碱基发生变化，不一定会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，D正确。
4．(2021·湖南省株洲二中高一测试)如图甲、乙、丙表示真核生物遗传信息传递的过程，以下分析正确的是( )A．图中酶1和酶2表示同一种酶B．图甲、乙、丙所示过程在高度分化的细胞中均会发生C．图丙过程需要tRNA，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；而某些氨基酸可以由不同tRNA转运D．图丙中最终合成的四条肽链各不相同
[解析] 图中酶1和酶2分别是催化DNA复制和转录的酶，不是同一种酶，A错误；图甲所示过程在高度分化的细胞中不会发生，但是图乙和丙可以发生，B错误；翻译过程需要tRNA搬运氨基酸，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；某些氨基酸有多个密码子，可以由多个不同tRNA转运，C正确；图丙中以同一条mRNA为模板，最终合成的四条肽链上的氨基酸的种类、数目和排列顺序是相同的，D错误。故选C。
5．(不定项)(2021·山东省菏泽第一中学期末)如图表示某种病毒的遗传信息流，其中②过程离不开宿主细胞内染色体的复制。下列叙述正确的是( ) A．①过程和②过程所需原料相同B．①过程与模板链配对的碱基有A、U、G、CC．④过程需要多个核糖体共同完成一条肽链的合成D．若该病毒的宿主细胞不增殖，则②过程将不能进行
[解析] 过程①～④分别表示逆转录、DNA 复制、转录和翻译，其中①过程和②过程的产物均是DNA，所需的原料均为4种游离的脱氧核苷酸，A正确；逆转录(①)过程的模板是RNA，新合成的子链为DNA 单链，因此与模板链(RNA)配对的碱基有A、T、G、C，B错误；翻译(④)过程是以mRNA为模板，通常一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，C错误；由题干信息“②过程离不开宿主细胞内染色体的复制”可知，病毒RNA 逆转录产生的DNA已经整合到宿主细胞的染色体上，若该病毒的宿主细胞不增殖，则其染色体上的 DNA不能复制，即②过程不能进行，D正确。
6．(2021·北京101中学高一期中)请根据基因控制合成蛋白质的示意图回答问题。
(1)②是__________，是由①通过_______过程合成的，需要__________酶的催化，所用的原料为_____________。请写出合成②时所对应的DNA模板链的遗传信息_________________。
TACCGAAGAAC
(2)②进入细胞质后，与[ ]_________结合起来，在此通过③__________识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为___________，此过程称为_______。(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的_______。自然界无论是原核生物还是真核生物都遵循这一模式，而且使用共同的密码子，这体现了生物界的统一性。
[解析] (1)②是mRNA即信使RNA，是由①通过转录过程合成的，需要RNA聚合酶的催化，合成的物质是RNA，所用的原料为核糖核苷酸。②与所对应的DNA模板链碱基互补配对，则DNA模板链的遗传信息是TACCGAAGAAC。(2)②进入细胞质后，与核糖体结合起来，在此通过③tRNA上的反密码子识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为脱水缩合，形成多肽链，此过程称为基因的翻译。(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的表达。
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、遗传信息的转录1．RNA的组成、结构和种类：
mRNA、tRNA和rRNA
二、遗传信息的翻译1．密码子和反密码子的比较：
2．翻译过程：起始：mRNA与_________结合↓运输：_______携带氨基酸置于特定位置↓延伸：核糖体沿_______移动，读取下一个密码子，由对应_______运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上↓
↓终止：当核糖体到达mRNA上的_____________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___________和_______的蛋白质分子
三、中心法则1．提出者：克里克。2．内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的_______；也可以从DNA流向______，进而流向_________，即遗传信息的转录和翻译。3．补充后的中心法则图解
〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)转录的产物只是mRNA。( )(2)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程。( )(3)密码子共64种，决定氨基酸的密码子有62种。( )(4)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。( )(5)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( )(6)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。( )
× × √ × √ ×
〔思考〕1．简述RNA的功能。(生命观念)提示：
2．根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中碱基的排列顺序？(科学思维)提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸(在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸)，但一种氨基酸可以有多种密码子。3．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数、合成这段肽链需要的tRNA个数及转录此mRNA的DNA中碱基个数至少为多少？提示：依次为36、12、72。
4．艾滋病病毒侵染细胞时，是否只将RNA注入细胞，蛋白质留在细胞外？(科学思维)提示：不是。整个艾滋病病毒进入了细胞内，包括病毒内含有的逆转录酶。
1．DNA与RNA的比较
3．RNA适于作为DNA信使的原因(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。[特别提醒] (1)转录的基本单位是基因，而不是整个DNA。(2)在真核细胞内，转录出来的RNA需经过加工才具有生物活性。
4．转录与DNA分子复制的区别：
(2021·河南平顶山期末)下列关于人体细胞中mRNA、rRNA 和tRNA的叙述，正确的是( )A．mRNA在细胞核中合成，tRNA 和rRNA 在细胞质中合成B．mRNA 和rRNA 都是单链结构，而tRNA 是双链结构C．三种RNA中有两种参与蛋白质的合成过程D．mRNA 可携带遗传信息，tRNA 和rRNA 不携带遗传信息
[解析] 真核细胞内mRNA、tRNA 和rRNA 主要都在细胞核中合成，A错误；mRNA、rRNA和tRNA 都是单链结构，B错误；mRNA、rRNA 和tRNA 都参与蛋白质的合成过程，C错误；mRNA 可携带遗传信息，tRNA和rRNA不携带遗传信息，D正确。
如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是( )A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对B．如果③表示酶，则它是DNA聚合酶C．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合D．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
[解析] ①链的碱基A与②链的碱基U互补配对，A错误；如果③表示酶，则它是RNA聚合酶，B错误；转录完成后，②通过核孔从细胞核进入细胞质，与核糖体(无膜结构)结合，该过程中不需要通过生物膜，C错误；②为RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，D正确。
1．翻译的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，这一过程叫翻译。(1)部位：细胞质。(2)原料：各种游离氨基酸。
(3)模板：mRNA。(4)结果：一定氨基酸顺序的蛋白质。(5)实质：将mRNA中的碱基序列(携带遗传信息)翻译为蛋白质的氨基酸序列(具体性状)。
2．氨基酸的“搬运工”－tRNAtRNA的基本结构单位为核糖核苷酸，为RNA的一种。tRNA种类众多，但每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA呈三叶草形，其一端为携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA上的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称反密码子。
4．遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。④形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程同时进行，图中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA在核糖体上同时进行翻译过程。
如图是合成蛋白质时，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对的情形，下列有关叙述错误的是( )A．tRNA上结合氨基酸分子的部位为甲端B．图中戊处有氢键C．与图中tRNA上的反密码子配对的密码子为UCGD．蛋白质是在细胞内的核糖体上合成的
[解析] tRNA 上的甲端是结合氨基酸分子的部位，A正确；图中戊处为RNA的局部双链结构，有氢键，B正确；题图中tRNA 上的反密码子为CGA，与该反密码子配对的密码子为GCU，C错误；蛋白质的合成场所是核糖体，D正确。
(2021·甘肃省天水市第一中学高一期末)如图是某生物合成蛋白质的过程，下列说法正确的是( )A．该图所示生物细胞的转录和翻译在时间和空间上完全分开B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子C．该过程可表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质D．该图所示的生理过程除需要RNA聚合酶外，还需要解旋酶、DNA聚合酶等
[解析] 由图可知，该生物细胞的转录和翻译在时间和空间上相同，A错误；mRNA上的终止密码子不编码氨基酸，所以在tRNA上找不到与终止密码子相对应的反密码子，B错误；图中一条mRNA上结合多个核糖体同时进行翻译过程，这表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质，C正确；图所示的生理过程不需要DNA聚合酶，D错误。故选C。
1．中心法则内容及其发展图解
2．不同生物的遗传信息传递过程(1)以DNA为遗传物质的生物主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：
3．中心法则5个过程的比较
[易错提醒] 中心法则的两点提醒(1)中心法则揭示了所有生物(包括病毒)遗传信息的流动过程。细胞分裂前必须要进行DNA的复制，同时也要进行转录和翻译，为分裂提供所需要的酶等条件。(2)高度分化的不能分裂的细胞，没有DNA的复制，但无论分化与否，细胞中都有转录和翻译。
4．“三看法”判断中心法则各过程一看模板：(1)若是DNA，则为DNA复制或转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或RNA逆转录或翻译。二看原料：(1)若是脱氧核苷酸，则为DNA复制或逆转录。(2)若是核糖核苷酸，则为转录或RNA复制。(3)若是氨基酸，则为翻译。
三看产物：(1)若是DNA，则为DNA复制或RNA逆转录。(2)若是RNA，则为RNA复制或转录。(3)若是蛋白质(或多肽)，则为翻译。
(2021·安徽省池州市高一期末)中心法则描述了生物遗传信息的流动方向，揭示了遗传信息传递的规律。下列有关中心法则的说法错误的是( )A．不论何种生物，遗传信息流动的起点只能是核酸，不能是蛋白质B．中心法则涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程C．遗传信息的流动离不开酶的催化作用，也需要依靠线粒体提供ATPD．遗传信息能够控制生物性状，这需要依赖生物体的蛋白质来实现
[解析] 中心法则中，遗传信息只能从DNA流向DNA或RNA，再流向蛋白质，或者从RNA流向RNA、DNA或蛋白质，不能从蛋白质开始流向蛋白质或核酸，A正确；中心法则中遗传信息流向涉及DNA复制、RNA复制、转录、翻译和逆转录等过程，B正确；遗传信息流动过程中合成核酸或蛋白质，这些过程依赖酶的催化和ATP供能，但ATP不一定由线粒体提供，如原核生物，C错误；遗传信息控制生物性状是通过指导蛋白质的合成，再由其发挥作用来实现的，D正确。故选C。
(2021·山东省山东师范大学附中模拟)如图是中心法则及其发展的内容，下列相关叙述错误的是( ) A．生物的遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中B．a、e过程所需的原料相同，b、c所需的原料也相同C．遗传信息传递到蛋白质是表型实现的基础D．b过程需要RNA聚合酶催化，而e过程需要逆转录酶催化
[解析] 据图可知，生物的遗传信息除了储存在DNA的脱氧核苷酸序列中，还可以储存在RNA的核糖核苷酸序列中，A错误；a、e过程分别是DNA复制和RNA逆转录，都是合成DNA，所需的原料是脱氧核苷酸，b、c过程分别是转录和RNA复制，都是合成RNA，所需的原料是核糖核苷酸，B正确；因蛋白质是生命活动的体现者和承担者，表型是通过形态、结构和生理特征体现，这些都需要蛋白质作为基础，C正确；b过程是DNA转录，合成RNA，需要RNA聚合酶催化，而e过程是RNA逆转录，形成DNA，需要逆转录酶催化，D正确，所以选A。
一、基因表达中有关的数量计算转录、翻译过程中DNA(基因)碱基个数︰mRNA碱基个数︰肽链(蛋白质)中氨基酸个数＝6︰3︰1，可参考下图理解。
1．翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，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．DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA；在基因片段中，有的片段起调控作用，也不转录。因此，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指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
一段原核生物的mRNA通过翻译合成一条含有11个肽键的肽链，则此mRNA分子含有碱基个数、密码子个数及转录此mRNA的DNA中的碱基个数至少依次为(不考虑终止密码子)( )A．33,11,66 B．36,12,72C．12,36,72 D．11,36,66[解析] 一条含有11个肽键的肽链，含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸，这3个相邻的碱基是一个密码子。因此，该段原核生物的mRNA中至少含有36个碱基、12个密码子，转录此mRNA的DNA中至少有72个碱基。
二、真核生物DNA复制、转录和翻译的比较
(不定项)(2020·河北省张家口市第一中学高一期末)在遗传信息的传递过程中，正确的是( )A．DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式都相同B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程C．DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
[解析] DNA复制、转录及翻译过程碱基配对方式不完全相同，DNA复制时的碱基配对方式为A－T、G－C、T－A、C－G，转录时的碱基配对方式为A－U、G－C、T－A、C－G，翻译时的碱基配对方式为A－U、G－C、C－G、U－A，A项错误；核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中，与核糖体结合进行翻译过程，B项正确；DNA复制是以DNA的两条链为模板，转录是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板，C项错误；DNA复制、转录和翻译的产物依次是DNA、mRNA和蛋白质，因此原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸，D项正确。
问题探讨☞P64提示：本节的问题探讨意在引导学生思考DNA在生物体内有哪些作用，又是如何发挥作用的。一种生物的整套DNA分子中贮存着该种生物生长发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现，因此，在可预见的将来，利用DNA分子来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。
想象空间☞P64提示：DNA相当于指挥官(司令员)，指挥官(司令员)的作用是运筹帷幄发出指令，如果它深入前线阵地直接指挥，就会影响他把握全局，从而贻误战机。
思考·讨论☞P661．提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度来分析。例如，转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2．提示：DNA复制需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶，原料为四种脱氧核苷酸；转录需要的酶为RNA聚合酶，原料为四种核糖核苷酸。
3．提示：转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的“A”配对的是“U”，不是“T”；与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上“T”的位置，在RNA链上是“U”。
思考·讨论☞P671．提示：此题具有一定的开放性、要积极思考。可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几个不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。2．提示：这是一道开放性较强的题，答案并不唯一，旨在培养学生的分析能力和发散性思维。通过这一事实可以想到生物都用相同的氨基酸合成蛋白质，所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的等。
练习与应用☞P69一、概念检测1．(1)×(2)× 一个密码子只对应一种氨基酸，终止密码子不对应任何氨基酸，一个氨基酸可能有多个密码子，如精氨酸(CGU、CGC)，也有些氨基酸只对应一个密码子，如：色氨酸(UGG)。2．D 密码子是指mRNA分子上决定一种氨基酸的相邻的3个碱基。
二、拓展应用提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸影响了翻译过程；环丙沙星抑制细菌DNA的复制，影响细菌的繁殖；利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，影响了转录过程。
1．(2021·浙江省余姚中学质检)遗传信息表达的过程中，mRNA上的三个碱基是5′UAC3′，则DNA模板链上对应的三个碱基是( )A．5′GTA3′ B．5′CAT3′C．5′CUT3′ D．5′GUA3′[解析] mRNA上的三个碱基是5′UAC3′，mRNA与DNA 模板链之间方向相反、碱基互补，则DNA模板链上对应的三个碱基是3′ATG5′。
2．如图表示某生理过程。已知四环素可抑制tRNA与a位点结合，使蛋白质合成停止，从而抑制细菌的繁殖，常用于治疗一些细菌引起的疾病。下列有关叙述错误的是( )A．该生理过程代表翻译，核糖体移动的方向是从左到右B．四环素可能会使新形成的肽链长度变短C．图中从①位点离开的tRNA可转运甲硫氨酸D．该过程形成的局部三肽中氨基酸的顺序为H、M、W
[解析] 分析题图可知，图示过程代表翻译，根据tRNA的移动方向可知，核糖体的移动方向是从左到右，A正确；由题干信息“四环素可抑制tRNA与a位点结合，使蛋白质合成停止”可知，四环素可能会使新形成的肽链长度变短，B正确；由图可知，①处离开的tRNA携带的氨基酸是M(甲硫氨酸)，C正确；该过程形成的局部三肽中氨基酸的顺序为M、H、W，D错误。
3．下列关于密码子、反密码子的叙述，正确的是( )A．每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸B．真核生物的tRNA 和mRNA 相互识别的过程发生在细胞核中C．tRNA中每三个相邻的碱基构成一个反密码子D．密码子具有简并性，基因中某个碱基发生改变，翻译也可能不受影响
[解析] 每种氨基酸可以对应一种或多种tRNA，每个tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；真核生物的tRNA和mRNA相互识别的过程发生在细胞质中，B错误；一个tRNA 上只有一个反密码子，C错误；密码子具有简并性，绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，基因中某个碱基发生变化，不一定会引起相应蛋白质的氨基酸序列改变，D正确。
4．(2021·湖南省株洲二中高一测试)如图甲、乙、丙表示真核生物遗传信息传递的过程，以下分析正确的是( )A．图中酶1和酶2表示同一种酶B．图甲、乙、丙所示过程在高度分化的细胞中均会发生C．图丙过程需要tRNA，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；而某些氨基酸可以由不同tRNA转运D．图丙中最终合成的四条肽链各不相同
[解析] 图中酶1和酶2分别是催化DNA复制和转录的酶，不是同一种酶，A错误；图甲所示过程在高度分化的细胞中不会发生，但是图乙和丙可以发生，B错误；翻译过程需要tRNA搬运氨基酸，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸；某些氨基酸有多个密码子，可以由多个不同tRNA转运，C正确；图丙中以同一条mRNA为模板，最终合成的四条肽链上的氨基酸的种类、数目和排列顺序是相同的，D错误。故选C。
5．(不定项)(2021·山东省菏泽第一中学期末)如图表示某种病毒的遗传信息流，其中②过程离不开宿主细胞内染色体的复制。下列叙述正确的是( ) A．①过程和②过程所需原料相同B．①过程与模板链配对的碱基有A、U、G、CC．④过程需要多个核糖体共同完成一条肽链的合成D．若该病毒的宿主细胞不增殖，则②过程将不能进行
[解析] 过程①～④分别表示逆转录、DNA 复制、转录和翻译，其中①过程和②过程的产物均是DNA，所需的原料均为4种游离的脱氧核苷酸，A正确；逆转录(①)过程的模板是RNA，新合成的子链为DNA 单链，因此与模板链(RNA)配对的碱基有A、T、G、C，B错误；翻译(④)过程是以mRNA为模板，通常一个mRNA上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，C错误；由题干信息“②过程离不开宿主细胞内染色体的复制”可知，病毒RNA 逆转录产生的DNA已经整合到宿主细胞的染色体上，若该病毒的宿主细胞不增殖，则其染色体上的 DNA不能复制，即②过程不能进行，D正确。
6．(2021·北京101中学高一期中)请根据基因控制合成蛋白质的示意图回答问题。
(1)②是__________，是由①通过_______过程合成的，需要__________酶的催化，所用的原料为_____________。请写出合成②时所对应的DNA模板链的遗传信息_________________。
TACCGAAGAAC
(2)②进入细胞质后，与[ ]_________结合起来，在此通过③__________识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为___________，此过程称为_______。(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的_______。自然界无论是原核生物还是真核生物都遵循这一模式，而且使用共同的密码子，这体现了生物界的统一性。
[解析] (1)②是mRNA即信使RNA，是由①通过转录过程合成的，需要RNA聚合酶的催化，合成的物质是RNA，所用的原料为核糖核苷酸。②与所对应的DNA模板链碱基互补配对，则DNA模板链的遗传信息是TACCGAAGAAC。(2)②进入细胞质后，与核糖体结合起来，在此通过③tRNA上的反密码子识别②上的密码子，并携带对应的氨基酸；氨基酸连接起来的化学反应称为脱水缩合，形成多肽链，此过程称为基因的翻译。(3)基因通过指导蛋白质的合成从而控制生物性状，这一过程称为基因的表达。
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