人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成导学案及答案

这是一份人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 基因指导蛋白质的合成导学案及答案，共28页。
第1节　基因指导蛋白质的合成

课程内容标准
核心素养对接
1．比较DNA与RNA的区别，说明RNA适于作DNA信使的原因。
2．概述遗传信息的转录和翻译的过程及特点。
3．说明中心法则的内容。
1．利用对比分析，归纳和概括，辨别三种RNA的结构和组成及转录和翻译的异同。(科学思维)
2．从存在位置、作用等方面，探讨密码子、反密码子和遗传信息之间的关系，构建知识脉络。(生命观念)
3．利用中心法则的原理，根据相关资料分析不同药物杀菌抗病毒的机理，科学选择药物，促进人体健康的恢复。(社会责任)

[对应学生用书P95]

1．RNA的结构

2．RNA与DNA的比较
比较项目
DNA
RNA
组成
单位
基本组成
单位不同
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖不同
脱氧核糖
核糖
碱基不同
特有的是
胸腺嘧啶(T)
特有的是
尿嘧啶(U)
结构不同
规则的双螺旋结构
一般为单链

3.RNA的种类及其作用
(1)
(2)
(3)

1．概念

2．过程


1．密码子
(1)概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2)
2．tRNA：形状像三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位；另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，称为反密码子。
3．翻译
(1)概念

(2)过程


1．提出者：克里克。
2．图解：
3．中心法则的发展
(1)相关内容
发展内容
信息流动
举例
RNA自
我复制
遗传信息从RNA流向RNA
RNA病毒
RNA逆转录
合成DNA
遗传信息从RNA流向DNA
HIV病毒、致癌的RNA病毒
(2)补充后的中心法则图解


1．判正误(对的画“√”，错的画“×”)
(1)遗传信息转录的产物只有mRNA。(　×　)
(2)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。(　×　)
(3)一个tRNA分子中只有一个反密码子。(　√　)
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。(　×　)
(5)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(　√　)
(6)在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。(　×　)
(7)细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。(　√　)
(8)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　×　)
(9)正常情况下，真核生物细胞内可发生中心法则的每个过程。(　×　)
2．微思考
下图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条多肽链的现象，请回答有关问题：

(1)图中每个核糖体是共同合成一条多肽链，还是分别合成一条完整的多肽链？
提示　每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。
(2)图中合成的4条多肽链是否相同？判断依据是什么？
提示　相同，因为它们结合的模板mRNA相同。
(3)图中翻译的方向是从左向右，判断的依据是什么？
提示　根据多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)图中所示的翻译特点，有什么意义？
提示　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

[对应学生用书P98]
任务驱动一　遗传信息的转录

如下所示为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，试回答下列问题：
DNA　α链：……A T G A T A G GG A AA C……
β链：……T A C T A T C CC T TT G……
(1)写出对应的mRNA的碱基序列。
提示　……AUGAUAGGGAAAC……。
(2)转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同？
提示　①转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。
②相同点：a.碱基数目相等；b.都含A、G、C 3种碱基。
不同点：RNA中含有U，DNA中含有T。
(3)RNA为什么能作为DNA的信使。
提示　①RNA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；②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。

1．转录的概念、条件和产物
概念
RNA主要是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录
场所
真核生物主要发生在细胞核，线粒体和叶绿体也可以发生
条件
①模板：以DNA的一条单链为模板链(另一条单链为非模板链)
②原料：四种核糖核苷酸
③能量：ATP
④酶：RNA聚合酶
碱基配对情况
T与A配对(形成两个氢键)，G与C配对(形成三个氢键)，A与U配对(形成两个氢键)，C与G配对(形成三个氢键)

产物
RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
2.转录有关问题分析
①碱基互补配对关系：G—C、C—G、T—A、A—U。
②mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。
③转录特点：边解旋边转录。

(2021·河北邢台月考)下列说法中正确的是(　　)
A．RNA都是由DNA转录而来
B．每种氨基酸至少都有两种密码子
C．一个DNA分子可转录出多种产物
D．tRNA上的密码子和mRNA上相应的碱基互补配对
C　[细胞的大多数RNA都是由DNA转录而来的，但某些病毒中的RNA可在细胞中进行自我复制产生RNA，A错误；色氨酸只有UGG一种密码子，甲硫氨酸只有AUG一种密码子，B错误；一个DNA分子上有许多基因，基因是选择性表达的，所以同一个DNA分子，可转录出多种mRNA，C正确；mRNA上的密码子可与tRNA上的反密码子碱基互补配对，D错误。]
下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．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合
B　[本题考查的是转录过程，其中①链为模板链，②链为RNA，①链中的碱基A与②链中的碱基U互补配对；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。]
[举一反三]　DNA与RNA的判定方法
(1)根据五碳糖种类来判定：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。
(2)根据含氮碱基种类来判定：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。
(3)根据含氮碱基含量比较来判定：若嘌呤数≠嘧啶数，则肯定不是双链DNA。


　(2021·湖北武汉外国语学校期末)如图为真核细胞内某生理过程。下列叙述正确的是(　　)

A．图中方框中C为胞嘧啶核糖核苷酸，其与②链上的G通过氢键结合
B．图中a为RNA聚合酶，其与②链上起始密码子识别并结合
C．图示生理过程可表示遗传信息传递的方向是DNA到RNA或RNA到DNA
D．细胞周期中分裂期能发生图示过程而在分裂间期不能发生
A　[图中方框中碱基C属于mRNA上的，其方框中C为胞嘧啶核糖核苷酸，mRNA与②DNA模板链的碱基互补(U—A、A—T、G—C、C—G)，碱基之间靠氢键连接，因此图中方框中碱基C与②链上的G通过氢键结合，A正确；图中a为RNA聚合酶，能识别并结合与②链上的启动子，而起始密码子存在于mRNA上，不在②链上(DNA链)，B错误；图示表示遗传信息的转录过程，遗传信息传递的方向是DNA到RNA，C错误；图示表示遗传信息的转录过程，分裂间期的主要特点是DNA复制和蛋白质的合成，在细胞周期中分裂间期能发生转录和翻译，形成蛋白质，但分裂期染色体高度螺旋化，很难解旋，一般都不能发生转录过程，D错误。]
任务驱动二　遗传信息的翻译

下图是翻译过程的示意图，请据图分析：

(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
提示　Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
(2)Ⅲ是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？
提示　起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸；终止密码子：UAA，不编码氨基酸。
(3)一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称作密码子的简并性，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？
提示　密码子的简并性在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：
①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变对应的氨基酸。
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以保证翻译的速率。

1．DNA转录和翻译的比较
项目
转录
翻译
时间
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的一条链
mRNA
原料
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
条件
酶(RNA聚合酶等)、ATP
酶、ATP、tRNA
产物
RNA(mRNA、tRNA、rRNA)
多肽链
特点
边解旋边转录
一个mRNA上结合多个核糖体，同时合成多条肽链
碱基配对
A—U，T—A，C—G，G—C
A—U，U—A，C—G，G—C
遗传信息传递
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
意义
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
2.遗传信息、密码子、反密码子的比较
项目
遗传信息
密码子
反密码子
概念
DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基
tRNA上与密码子互补的3个碱基
作用
控制生物的性状
直接决定蛋白质中的氨基酸序列
识别密码子，转运氨基酸
种类
多样性
64种
61种
图解

3.原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别
(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。
(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。过程如图所示：

图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。

(2021·浙江1月选考T22)下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的部分密码子(5′→3′)是：丝氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列叙述正确的是(　　)

A.图中①为亮氨酸
B.图中结构②从右向左移动
C.该过程中没有氢键的形成和断裂
D.该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中
B　[已知密码子的方向为5′→3′，由图示可知，携带①的tRNA上的反密码子为UAA，与其互补配对的mRNA上的密码子为AUU，因此氨基酸①为异亮氨酸，A错误；由图示可知，tRNA的移动方向是由左向右，则结构②核糖体移动并读取密码子的方向为从右向左，B正确；互补配对的碱基之间通过氢键连接，图示过程中，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成，tRNA离开核糖体时有氢键的断裂，C错误；细胞核内不存在核糖体，细胞核基质中不会发生图示的翻译过程，D错误。]
(2020·云南宣威高一检测)一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数依次为(　　)
A.33，11　　　　　　　 B．36，12
C.12，36 D．11，36
B　[由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3＝36 (个)，对应DNA上的碱基数目至少为12×6＝72 (个)，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。]
[举一反三]　基因表达过程中的相关数量计算

由上图可知：在不考虑终止密码子等条件下，基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1。
由于在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA 的DNA片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为n，则对应的mRNA分子中的碱基数最少为3n，DNA(基因)中的碱基数最少为6n。

1．(2021·河南高一检测)下图为真核细胞中发生的一个生理过程。据图判断，下列描述中不正确的是(　　)

A.合成mRNA的场所主要是细胞核，需要ATP供能和RNA聚合酶催化
B.该过程存在着遵循碱基互补配对原则的行为
C.图中所示最终合成的四条多肽链在结构上各不相同
D.该过程发生在细胞质中，由少量的mRNA迅速合成大量蛋白质
C　[真核细胞中，合成mRNA的主要场所是细胞核，需要RNA聚合酶催化、ATP供能，A正确；该图是翻译过程，翻译是在核糖体中以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，以tRNA为转运工具、以细胞质中游离的氨基酸为原料合成蛋白质的过程，B正确；多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上彼此相同，因为翻译形成这些多肽链的模板是同一条mRNA，C错误；翻译发生在细胞质核糖体中，一条mRNA可结合多个核糖体，合成多条多肽链，即由少量的mRNA迅速合成大量蛋白质，D正确。]
2．某DNA分子共有1 200对碱基，A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是(　　)
A.32%　400个 B．32%　200个
C.18%　200个 D．22%　400个
A　[DNA分子中A＋T占46%，则每条链中A＋T占46%，G＋C占54%。已知一条链中G和T分别为22%和28%，则该链中A和C分别为18%和32%。则以此链为模板转录的mRNA中G占32%。由DNA碱基数目∶RNA碱基数目∶氨基酸数目＝6∶3∶1可知，其翻译产物中含氨基酸的数目最多为1 200×2÷6＝400(个)。]
任务驱动三　中心法则及其发展

下图为中心法则内容及其发展图解，请回答有关问题。

(1)结合中心法则，思考DNA、RNA产生的途径有哪些？
提示　DNA产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。
(2)线粒体和叶绿体中的DNA是否遵循中心法则？
提示　遵循，在线粒体和叶绿体中也有DNA的复制及基因的表达过程。
(3)图中的过程都是遗传信息流动的过程，每个过程为什么能准确地将遗传信息传递？
提示　原因有二：一是每个过程都有精确的模板；二是严格遵守碱基互补配对原则。
(4)下列四个试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。

①四个试管分别模拟中心法则中的哪个过程？
提示　a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。
②四个试管模拟的过程分别需要什么酶？
提示　a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶(RNA复制酶)；d：逆转录酶。

1．中心法则体现了DNA的两大基本功能
(1)传递遗传信息：通过DNA复制完成的，发生在亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
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：

(2)以RNA为遗传物质的生物
①不含逆转录酶的RNA病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：

②含逆转录酶的RNA病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：


(2021·广东选考T7)金霉素(一种抗生素)可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是(　　)
A.DNA复制　　　　　　　 B．转录
C.翻译 D．逆转录
C　[分析题意可知，金霉素可抑制tRNA与mRNA的结合，使tRNA不能携带氨基酸进入核糖体，从而直接影响翻译的过程，C正确。]
(2021·宁夏银川高一月考)如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)

A.若甲是DNA，乙为RNA，则此过程要以甲的一条链为模板，酶为RNA聚合酶
B.若甲是DNA，乙为DNA，则此过程为DNA复制，酶为DNA聚合酶和解旋酶
C.若甲是RNA，乙为DNA，则此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D.若甲是RNA，乙为蛋白质，则此过程为翻译，原料为氨基酸
C　[若甲是DNA，乙为RNA，则图示表示转录过程，要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A正确；若甲是DNA，乙为DNA，则图示表示DNA复制过程，要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若甲是RNA，乙为DNA，则图示表示逆转录过程，原料为脱氧核苷酸，C错误；若甲是RNA，乙为蛋白质，则图示表示翻译过程，原料为氨基酸，D正确。]
[举一反三]　
(1)逆转录需要逆转录酶。
(2)逆转录和RNA复制只有在某些病毒复制时才能进行。
(3)哺乳动物成熟的红细胞中无遗传信息的传递。


　下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。
①青霉素：抑制细菌细胞壁的合成；②环丙沙星：抑制细菌DNA解旋酶的活性；③红霉素：能与细菌细胞中的核糖体结合以阻止其发挥作用；④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有关说法错误的是(　　)

A.环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程
B.除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用
C.过程d涉及的氨基酸最多有21种、tRNA最多有64种
D.e过程需要逆转录酶
C　[由题干可知，环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性，故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)。利福平会抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的转录过程(b过程)。红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用，故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，其不影响遗传信息的传递和表达过程。e过程是逆转录过程，需要逆转录酶。翻译过程涉及的氨基酸最多有21种、tRNA最多有61种。]

知识网络构建
关键知识积累

1．RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。
2．转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。
3．翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。
4．一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只决定一种氨基酸。
5．每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。

[对应学生用书P103]
1．(2021·江苏高考，T7)关于转录和翻译的叙述，错误的是(　　 )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
C　[转录的产物是RNA，因此以核糖核苷酸为原料，A正确；转录时，RNA聚合酶能识别DNA中特定的碱基序列，并与DNA结合，开始转录过程，B正确；翻译时，核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质，C错误；不同密码子编码同种氨基酸即密码子的简并性，可增强密码子的容错性，D正确。]
2．对于下列图解，正确的说法有(　　)

①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　③共有5种碱基　④共有8种核苷酸　⑤共有5种核苷酸　⑥A均代表同一种核苷酸
A.①②③　　　　　　　 B．④⑤⑥
C.②③④ D．①③⑤
C　[由题干信息可知，图示为DNA转录过程。因为DNA与RNA的基本单位不同，故相同碱基代表不同核苷酸，所以图示核苷酸种类为8，碱基种类数为5。综上所述，C正确。]
3．下列关于如图所示生理过程的叙述，最合理的是(　　)

A.该生理过程可能发生于硝化细菌细胞内
B.可表示噬菌体的转录和翻译过程
C.图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中
D.图中两核糖体合成的肽链不同
A　[由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出mRNA后，mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导肽链的合成，该过程与图示不符。噬菌体是非细胞结构的生物，不能独立进行代谢过程。图中两核糖体以同一mRNA为模板，合成的肽链相同。]
4．克里克提出的中心法则是指(　　)
A.遗传信息的转录、翻译过程
B.遗传信息的转录、翻译及表达过程
C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
D　[克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程，以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。]
5．(2020·全国卷Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(　　)

A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
C　[由分析可知：一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基之间通过互补配对，然后通过氢键结合，B正确；RNA包括mRNA、tRNA、rRNA，一般都为单链结构，C错误；由于密码子的简并性，一种氨基酸可以对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，如图中的三种密码子都决定甘氨酸，D正确。]
6．下图表示某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。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG为甲硫氨酸、GCU为丙氨酸、AAG为赖氨酸、UUC为苯丙氨酸、UCU为丝氨酸、UAC为酪氨酸)

(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需要的酶有______________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是______________________________________________________________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入3个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明_________________________________________________ _____________________________________________________________________________。
解析　分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中的b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，所以图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的密码子可知指导合成的多肽链中氨基酸的序列：甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。(3)由图可知DNA片段含7个T，故第三次复制需要23－1×7＝28(个)胸腺嘧啶脱氧核苷酸。(4)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。
答案　(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶　(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸　(3)28　(4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成

课时作业(13)　基因指导蛋白质的合成
[对应学生用书P225]

1．关于RNA和DNA的区别，下列说法错误的是(　　)
A.DNA是规则的双螺旋结构，而RNA一般是单链
B.DNA中的五碳糖是核糖，RNA中的五碳糖是脱氧核糖
C.DNA特有的碱基是T，而RNA特有的碱基是U
D.DNA中的嘧啶数量和嘌呤数量相等，但RNA中不一定
B　[DNA中的五碳糖是脱氧核糖，RNA中的五碳糖是核糖。]
2．(2020·福建漳州质检)DNA决定mRNA的序列是通过(　　)
A.mRNA的密码　　　　 B．DNA的自我复制
C.tRNA的转运 D．碱基互补配对
D　[mRNA是以四种核糖核苷酸为原料，以DNA分子的一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成的。因此DNA决定mRNA的序列是通过碱基互补配对。]
3．(2020·福建泉州期中)下列对遗传信息翻译过程的说法，错误的是(　　)
A.以细胞质中游离的氨基酸为原料
B.以核糖体RNA作为遗传信息模板
C.翻译时同时需要三种RNA
D.合成具有一定氨基酸序列的多肽链
B　[翻译的原料是细胞质中游离的氨基酸，A正确；翻译的模板是信使RNA，B错误；翻译时同时需要tRNA、mRNA与rRNA三种RNA，C正确；翻译过程能合成具有一定氨基酸排列顺序的多肽链，D正确。]
4．(2021·湖南高一期末)下列关于密码子的叙述，正确的是(　　)
A.一种密码子能编码多种氨基酸，所以密码子有简并性
B.一种密码子能与多种反密码子碱基互补
C.病毒和细胞结构的生物各用一套遗传密码
D.密码子只存在于mRNA上
D　[一种密码子只能编码一种氨基酸，而一种氨基酸可以由多个密码子决定，A错误；一种密码子只能与一种反密码子碱基互补，B错误；所有生物共用一套遗传密码，C错误；密码子指的是mRNA可以决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，D正确。]
5．(2020·甘肃武威十八中期末)DNA分子的复制、转录、翻译分别产生(　　)
A.DNA、RNA、蛋白质
B.DNA、RNA、氨基酸
C.DNA、RNA、核糖体
D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质
A　[DNA分子复制的产物为DNA，转录的产物为RNA，翻译的产物为蛋白质，A正确。]
6．(2017·全国卷Ⅲ)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
C　[真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的；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；真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA也可以转录形成RNA；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。]
7．(2021·四川攀枝花高一检测)如图是某细胞中正在进行的翻译过程，下列说法正确的是(　　)

A.参与图示过程的RNA有3种，均不含氢键
B.图中tRNA中氨基酸的结合位置为乙，可携带多种氨基酸
C.细胞膜上和细胞中运输氨基酸的物质化学本质不同
D.mRNA在核糖体上的移动速度决定了图中翻译的速度
C　[参与翻译过程的RNA有3种，分别是mRNA、tRNA和rRNA，如题图所示，tRNA为三叶草结构，含有氢键，A错误；题图中携带氨基酸的分子为tRNA，氨基酸结合位置为乙，一种氨基酸可对应多种tRNA，但是一种tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；细胞膜上运输氨基酸的物质是载体蛋白，细胞中运输氨基酸的物质是tRNA，C正确；核糖体在mRNA上移动，并非mRNA在核糖体上移动，D错误。]
8．(2021·山东潍坊高一月考)如图表示某生物细胞中基因表达的过程，下列有关叙述错误的是(　　)

A.图中Ⅰ为转录过程，Ⅱ为翻译过程，在细菌细胞中可进行图示过程
B.图中的Ⅱ翻译过程是从右向左进行的
C.Ⅰ、Ⅱ过程都有水的形成，但形成的化学键不同
D.一个mRNA结合多个核糖体可以在短时间内合成大量的多种蛋白质
D　[据题图分析可知，图示转录和翻译过程在同一时间和空间进行，发生在原核生物细胞中，因此在细菌细胞中可进行图示过程，A正确；根据多肽链的长短可以判断，核糖体在该mRNA上的移动方向是从右向左，B正确；图示Ⅰ是转录以核糖核苷酸为原料合成RNA过程中脱水形成磷酸二酯键，Ⅱ过程是翻译，以氨基酸为原料合成蛋白质过程中脱水缩合形成肽键，C正确；一个mRNA结合多个核糖体可以在短时间内合成大量的同种蛋白质，D错误。]
9．下列能正确表示HIV感染人体后“遗传信息流”的是(　　)

D　[HIV是以RNA为遗传物质的病毒，在宿主细胞内能以RNA为模板进行逆转录得到DNA，该DNA可以和人体细胞核内的DNA整合在一起，在人体细胞内一起复制，并经转录和翻译形成病毒的蛋白质。该病毒的RNA不能复制。]
10．(2020·全国卷Ⅱ)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题：
氨基酸
密码子
色氨酸
UGG
谷氨酸
GAA
GAG
酪氨酸
UAC
UAU
组氨酸
CAU
CAC
(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是__________________。
(2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是________，作为mRNA执行功能部位的是________；作为RNA聚合酶合成部位的是______，作为RNA聚合酶执行功能部位的是________。
(3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是_____________________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为__________________。
解析　(1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是rRNA(核糖体RNA)、tRNA(转运RNA)。(2)在大豆细胞中，mRNA在细胞核内以DNA为模板转录形成，在细胞质中翻译蛋白质。RNA聚合酶的本质是蛋白质，是在细胞质中被翻译出来，在细胞核中催化转录过程。(3)大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，相邻的三个碱基决定一个氨基酸，查询题干中的密码子表可知该序列对应着：酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，查询题干中的密码子表可知：酪氨酸、谷氨酸、组氨酸三个的密码子发生了变化，即UAUGAGCACUGG。
答案　(1)rRNA、tRNA　(2)细胞核　细胞质　细胞质　细胞核　(3)酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG
11．中心法则解释了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请据图回答下列问题：

(1)过程a需要的酶有_________________________________________________________ ____________________；过程d需要的酶与模板为________、________。
(2)过程c称为____________，需要的物质有_____________________________________。
(3)若已知通过b过程形成的mRNA含有50个碱基，其中A和G共15个，则形成该mRNA的相应DNA片段中至少含有C和T的总数是______个。若在mRNA的起始密码子AUG(甲硫氨酸的密码子)后面添加三个核糖核苷酸，则合成的多肽链除在甲硫氨酸后多加一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明_____________________________________。一个mRNA通常连接多个核糖体，其意义是_______________________________________ _____________________________________________________________________________。
解析　(1)过程a为DNA分子的复制过程，该过程需要解旋酶和DNA聚合酶；过程d为逆转录过程，该过程的模板为RNA，需要的酶是逆转录酶。(2)过程c为翻译，翻译过程中需要搬运工具tRNA、原料氨基酸、模板mRNA，此外还需酶的催化及ATP的供能。(3)若已知通过b(转录)过程形成的mRNA含有50个碱基，其中A和G共15个，则其模板链上对应区段的T＋C为15个，A＋G＝35个，根据DNA双链的碱基互补配对原则可知另外一条链上对应区段的T＋C＝35个，故形成该mRNA的相应DNA片段中至少含有C和T的总数是15＋35＝50个；若在mRNA的起始密码子AUG后面添加三个核糖核苷酸，合成的肽链只是增加了一个氨基酸，由此可推知该新增的氨基酸是由新加的三个碱基决定的，即一个密码子由三个相邻的碱基组成；一个mRNA通常连接多个核糖体，这样少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，提高了翻译的效率。
答案　(1)解旋酶和DNA聚合酶　逆转录酶　RNA　(2)翻译　tRNA、氨基酸、mRNA、酶、ATP　(3)50　一个密码子由三个相邻的碱基组成　少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质

12．(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.③④⑤ D．①③⑤
C　[在体外合成同位素标记的多肽链，需要有翻译合成该多肽链的模板——mRNA，人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作为模板；还需要有合成该多肽链的原料——同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)。此外，合成该多肽链还需要核糖体、相关酶以及能量等，可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。]
13．如图表示生物细胞中基因的表达过程，下列相关判断不正确的是(　　)

A.图示现象不可能发生在人体细胞的核基因表达过程中
B.一个基因可在较短时间内合成多条肽链
C.一条多肽链的合成需要多个核糖体的共同参与
D.图示过程中既有DNA—RNA之间的碱基配对，也有RNA—RNA之间的碱基配对
C　[图示为转录和翻译过程同时发生，表示原核细胞基因表达的过程，而人体细胞的细胞核具有核膜，核基因转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质中的核糖体上，A正确；由图可知，一条mRNA可相继与多个核糖体结合，加快了翻译的速度，因此一个基因可在较短时间内合成多条肽链，B正确；一个核糖体只能完成一条多肽链的合成，C错误；图示过程中既有DNA—RNA之间的碱基配对，也有RNA—RNA之间的碱基配对，D正确。]
14．(多选)图甲是果蝇体细胞内基因表达过程示意图，图乙是tRNA的结构示意图。请据图判断下列说法，正确的是(　　)

A.图甲中过程①需要DNA聚合酶，过程⑦需要RNA聚合酶
B.图甲中②③④⑤完全合成后，它们的氨基酸排列顺序相同
C.图乙中c是反密码子，能与图甲中的mRNA 上的密码子互补配对
D.图乙中a可以携带多种氨基酸，b处通过氢键连接形成双链区
BC　[图甲中过程①需要RNA聚合酶，过程⑦需要蛋白质合成酶，A错误；图甲中②③④⑤完全合成后，它们的氨基酸排列顺序相同，因为合成它们的模板是同一条mRNA，B正确；图乙中c是反密码子，与图甲中的mRNA上的密码子互补配对，C正确；图乙中a可以携带一种氨基酸，b处通过碱基之间的氢键连接形成双链区，D错误。]
15．(2021·六盘山高级中学高三月考)如图为某生物遗传信息传递的部分途径示意图，图中过程Ⅰ所合成的RNA链不易与模板分开，形成了R环(由一条RNA链与双链DNA中的一条链杂交而组成的三链核酸结构)。请据图回答：

(1)图中过程Ⅰ表示_________，过程Ⅱ表示_________。某同学判断该图表示的遗传信息传递过程发生在原核细胞中，他判断的依据是________________________________________ _____________________________________________________________________________。
(2)图示过程Ⅰ中，A物质是_______________。R环结构的形成往往会与DNA分子中某种碱基对的数量有关，则推测该片段可能含有较多的________碱基对，能使mRNA不易脱离模板链。
(3)对真核生物来说，DNA分子复制通常不能发生在细胞周期的分裂期，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)过程Ⅱ中，每个核糖体与mRNA结合的部位会形成__________个tRNA 的结合位点。据图可知，核糖体的移动方向是_______________(填“从左向右”或“从右向左”)。
解析　(1)据图分析，过程Ⅰ表示转录；过程Ⅱ表示翻译。判断该图表示的遗传信息传递过程发生在原核细胞中的依据是转录和翻译在同一场所进行。(2)图中A表示RNA聚合酶。过程Ⅰ中，R环结构的形成往往与DNA分子中某种碱基对的数量有关，推测该片段可能含有较多的G－C碱基对，形成的氢键较多，使mRNA不易脱离模板链。(3)对真核生物来说，DNA分子复制不能发生在细胞周期的分裂期，原因是分裂期染色体高度螺旋化，DNA不能解旋。(4)过程Ⅱ中，每个核糖体与mRNA结合的部位会形成2个tRNA的结合位点。据图可知，右侧核糖体上的多肽链较长，所以核糖体的移动方向是从右向左。
答案　(1)转录　翻译　转录和翻译在同一场所进行　(2)RNA聚合酶　G—C(C—G)　(3)分裂期染色体高度螺旋化，DNA不易解旋　(4) 2　从右向左