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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第2课时学案设计
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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第2课时学案设计，共13页。
一、遗传信息的翻译
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，这一过程叫作翻译。
2．碱基与氨基酸之间的对应关系
(1)推测
①如1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸。
②如2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定16种氨基酸。
③如3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基能决定64种氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。
(2)密码子
①概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。
②密码子表
a．密码子种类：64种。
b．起始密码子：2种，包括AUG和GUG_，其中后者只在原核生物中作为起始密码子时编码甲硫氨酸，其他情况下编码缬氨酸。
c．终止密码子：共3种，包括UAA、UAG和UGA；不编码氨基酸，是翻译终止的信号，但在特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。
3．tRNA的结构和功能特点
(1)结构和功能
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
4．翻译过程
判断正误
(1)tRNA由3个碱基构成( )
(2)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质( )
(3)每种氨基酸仅由一种tRNA转运( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)tRNA上含有多个碱基，但每个tRNA上的3个相邻碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，这3个碱基称为反密码子。
(2)核糖体在mRNA上移动。
(3)一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运。
任务一：分析密码子的特点
1．从密码子表可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
提示 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；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以保证遗传信息的翻译速度。
2．地球上几乎所有的生物体都共用同一密码子表。根据这一事实，你能想到什么？
提示 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。
任务二：翻译的过程
1．如图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：
(1)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向，并根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。
提示 核糖体沿着mRNA从左向右移动；图甲中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
(2)图乙中①⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
提示 ①⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
(3)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
提示 相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
(4)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？
提示 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。
提示 真核生物：先转录，后翻译；原核生物：边转录边翻译。
1．DNA复制、转录与翻译的比较
2.基因表达的计算
(1)关系图
(2)说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。
1．如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
(1)图中表示遗传信息的________过程，发生的场所是____________，此过程除图中所示条件外，还需要______________等。
(2)图中③表示____________，合成的主要场所是__________，通过____________运输到细胞质中。
(3)图中方框内的碱基应为____________，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。
(4)图中核糖体的移动方向是____________。
答案 (1)翻译 核糖体 酶和能量 (2)mRNA 细胞核 核孔 (3)UUU 赖氨酸 (4)从左到右
解析 (1)图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量和酶等。(2)③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中。(3)密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。(4)根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。
二、中心法则
1．提出者：克里克。
2．中心法则的内容
最初内容eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA,②转录：遗传信息从DNA流向RNA,③翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质))
补充内容eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(④RNA的复制：遗传信息从RNA流向RNA,⑤逆转录：遗传信息从RNA流向DNA))
3．生命是物质、能量和信息的统一体
(1)DNA、RNA是信息的载体。
(2)蛋白质是信息的表达产物。
(3)ATP为信息的流动提供能量。
判断正误
(1)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则( )
(2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则( )
(3)遗传信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
解析 (2)DNA病毒中虽没有RNA，但其遗传信息的传递遵循中心法则。
(3)遗传信息可以由DNA流向RNA，也可经过逆转录过程由RNA流向DNA。
任务三：中心法则的内容
中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题：
(1)②表示转录过程，需要RNA聚合酶；④表示逆转录过程，需要逆转录酶的参与。
(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是①②③。
(3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是①②③④⑤。
(4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？
提示 高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。
(5)请写出流感病毒(一种RNA病毒)遗传信息传递的过程。
提示 。
中心法则各过程的适用范围
2．中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，如图为中心法则的图解。下列相关说法正确的是( )
A．1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③
B．图中③④过程均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同
C．图中①⑤过程的酶是DNA聚合酶，②过程是RNA聚合酶
D．在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程
答案 A
解析 1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①DNA复制过程、②转录过程和③翻译过程，A正确；图中③过程是翻译，④过程是RNA复制，碱基配对方式都是A—U、U—A、G—C、C—G，B错误；图中①过程是DNA复制，需要DNA聚合酶和解旋酶；⑤过程是逆转录，需要逆转录酶；②过程是转录，需要RNA聚合酶，C错误；由于①DNA复制过程只能在具有分裂能力的细胞中才发生，而人体心肌细胞已高度分化，不能再分裂增殖，D错误。
3．下列关于中心法则的叙述，正确的是( )
A．肽链的合成一定以rRNA为模板，以氨基酸为原料
B．RNA的合成一定以RNA为模板，以核糖核苷酸为原料
C．DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料
D．中心法则揭示了遗传信息在生物大分子之间的传递过程
答案 D
解析 肽链的合成是以mRNA为模板的，A错误；RNA的合成可能以DNA或RNA为模板，B错误；DNA的合成可能以DNA或RNA为模板，C错误。
题组一 遗传信息的翻译
1．下列关于密码子的叙述，正确的是( )
A．密码子位于mRNA或tRNA上
B．一种氨基酸只由一种密码子决定
C．密码子与反密码子配对时能够形成氢键
D．反密码子有64种
答案 C
解析 密码子位于mRNA上，tRNA上存在反密码子，A错误；一种氨基酸可由一种或多种密码子决定，B错误；密码子有64种，正常情况下，3种终止密码子没有对应的氨基酸，也没有对应的反密码子，D错误。
2．(2023·湖北孝感高一期中)把兔子的血红蛋白的mRNA加入大肠杆菌的提取液中，结果能合成兔子的血红蛋白，这说明( )
A．兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码
B．兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成
C．兔子血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌
D．蛋白质的合成不需要能量
答案 A
解析 兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，A正确。
3．(2023·河北石家庄高一期中)如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子
B．一种tRNA只可以转运一种氨基酸
C．图中b处上下链中间的结构为磷酸二酯键
D．图中c处表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对
答案 B
解析 tRNA是由许多个核糖核苷酸连接成的单链分子，A错误；tRNA是搬运氨基酸的工具，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B正确；图中b处上下链中间的结构表示氢键，C错误；图中c处表示反密码子，可与mRNA上的密码子发生碱基互补配对，D错误。
4．下列关于通过翻译形成蛋白质的说法，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作为遗传信息的模板
C．以转运RNA为氨基酸运输的工具
D．合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质
答案 B
解析 翻译的模板是信使RNA(mRNA)，B错误。
5．若细胞质中tRNA1(3′AUU 5′)、tRNA2(3′ACG 5′)、tRNA3(3′UAC 5′)分别转运氨基酸a、b、c。现以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板，指导合成短肽。该短肽基本组成单位的排列是( )
A．a—b—c B．c—b—a
C．b—c—a D．b—a—c
答案 D
解析 翻译的直接模板是mRNA，而mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板转录形成的mRNA的碱基序列为5′—UGCUAAAUG—3′，其中第一个密码子(UGC)对应的反密码子为3′ACG 5′，编码的氨基酸为b，第二个密码子(UAA) 对应的反密码子为3′AUU 5′，编码的氨基酸为a，第三个密码子(AUG) 对应的反密码子为3′UAC 5′，编码的氨基酸为c，所以该蛋白质基本组成单位的排列是b—a—c，D正确。
6．(2023·江苏泰州高一检测)如图表示动物细胞中遗传信息表达的某一过程，下列相关叙述正确的是( )
A．结构②转运的氨基酸为赖氨酸
B．物质③以协助扩散的方式跨膜进入细胞质
C．结构④可存在于线粒体中
D．图中核糖体移动的方向为从右到左
答案 C
解析 结构②为tRNA，其反密码子为AAG，对应的密码子为UUC，则其转运的氨基酸为苯丙氨酸，A错误；结构③为mRNA，mRNA在细胞核内合成后，通过核孔进入细胞质，不是协助扩散，B错误；结构④为核糖体，线粒体内能发生翻译过程，所以含有核糖体，C正确；根据tRNA的移动方向可知，翻译方向(即核糖体移动方向)为从左到右，D错误。
题组二 中心法则
7．下列关于DNA复制、转录和逆转录的叙述，错误的是( )
A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
C．细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板
D．DNA复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核苷酸
答案 C
解析 DNA复制以DNA的两条链为模板；逆转录以RNA为模板。
8．如图表示“中心法则”的内容，图中①～⑤分别表示相关过程。下列说法正确的是( )
A．人体造血干细胞中可以进行过程①②和③
B．人体口腔上皮细胞内只能进行过程①②
C．乳酸菌可以发生过程①④
D．过程④和⑤需要的原料相同
答案 A
解析 人体造血干细胞可以进行①DNA复制、②转录和③翻译，A正确；口腔上皮细胞是高度分化的细胞，不能进行①DNA复制，B错误；乳酸菌的遗传物质是DNA，在乳酸菌中可以发生过程①②③，但不能进行过程④RNA复制，C错误；过程④RNA复制需要的原料是核糖核苷酸，过程⑤逆转录需要的原料是脱氧核苷酸，二者需要的原料不同，D错误。
9．(2023·北京朝阳区高一期末)结合下列图表进行分析，有关说法正确的是( )
A.环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③过程
B．青霉素和利福平都能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤过程都发生在细胞质中
D．①～⑤过程可发生在人体健康细胞中
答案 A
解析 环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性，抑制DNA的解旋过程，从而抑制①DNA复制；红霉素能与核糖体结合，使mRNA不能与核糖体结合，从而抑制③翻译过程，A正确。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，不影响DNA复制过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，因此会抑制细菌的转录和RNA复制，不会抑制DNA复制过程，B错误。结核杆菌中无④RNA的复制和⑤逆转录过程，C错误。分析题图中心法则的内容可知，在人体健康细胞中一般不发生④⑤过程，D错误。
10．(2023·重庆渝北区高一期末)如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．图1细胞中可能没有以核膜为界限的细胞核，可以边转录边翻译
B．两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量
C．真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译，翻译方向为5′－端到3′－端
D．图中所示的遗传信息的流动方向都是DNA→mRNA→蛋白质
答案 B
解析 图1细胞是原核细胞，没有线粒体，B错误；真核生物细胞核DNA中的遗传信息通过转录流向mRNA中，mRNA必须通过核孔到细胞质中的核糖体上才能作为翻译的模板，根据合成肽链的长度分析，翻译方向为5′－端到3′－端，C正确。
11．生物体内的核酸常与蛋白质结合，以核酸—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在核酸—蛋白质复合物
B．原核细胞的拟核中没有核酸—蛋白质复合物
C．若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行蛋白质的合成，则该复合物中含有核糖体
答案 B
解析 真核细胞的细胞核中有DNA—蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也有，但不形成染色质结构，B错误。
12．当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA参与基因表达的调控，过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．①过程需解旋酶和RNA聚合酶共同参与
B．②过程中一种负载tRNA只能转运一种氨基酸
C．空载tRNA可抑制蛋白激酶从而抑制②过程
D．核糖体d距离模板mRNA上的终止密码子最近
答案 B
解析 ①为转录过程，不需要解旋酶，A错误；当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA通过激活蛋白激酶抑制②翻译过程，也可以抑制①转录过程，C错误；根据核糖体上肽链的长短可知，核糖体的移动方向是由右向左，即核糖体a距离模板mRNA上的终止密码子最近，D错误。
13．基因指导蛋白质合成的过程较为复杂，有关信息如图1、2、3所示。图2中的甘、天、色、丙表示甘氨酸、天冬氨酸、色氨酸和丙氨酸；图3为中心法则图解，a～e表示生理过程。请据图分析回答下列问题：
(1)图1为____________(填“原核”或“真核”)生物核基因表达的过程，图中mRNA上结合了2个核糖体，一条mRNA上同时结合了多个核糖体的生物学意义是____________________
_______________________________________________________________________________。
(2)图2过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，能特异性识别密码子的分子是__________________。图2中，决定丙氨酸的密码子是____________。
(3)图1所示过程为图3中的____________过程。在图3的各生理过程中，T2噬菌体在宿主细胞内可发生的是____________过程；在正常动植物细胞内不存在图3中的____________(均填字母)过程。
(4)已知胰岛素由2条多肽链共51个氨基酸组成，指导其合成的基因中至少应含碱基________个。
(5)已知b过程产生的mRNA链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，其模板链对应的区段中胞嘧啶占29%，则模板链中腺嘌呤所占的比例为____________。
答案 (1)原核 少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质 (2)tRNA GCA (3)b、e a、b、e c、d
(4)306 (5)25%
解析 (1)分析题图1中转录和翻译同时进行，是原核生物基因表达的过程。(2)图2是翻译过程，是以mRNA为模板合成肽链的过程，能特异性识别mRNA中密码子的是tRNA；图2中，携带丙氨酸的tRNA上的反密码子为CGU，反密码子与密码子能够发生碱基互补配对，因此决定丙氨酸的密码子是GCA。(3)图1代表的是转录与翻译过程，而图3中b代表转录过程，e代表翻译过程；T2噬菌体是一种DNA病毒，其在宿主细胞内可完成复制、转录与翻译过程，即图3中的a、b、e；c表示逆转录过程，某些致癌病毒、HIV等能在宿主细胞内逆转录形成DNA，再整合到宿主细胞上；d表示RNA的复制过程，以RNA为遗传物质的生物在侵染宿主细胞时才发生c过程，如烟草花叶病毒，因此在正常动植物细胞内不存在图3中的c、d过程。(4)已知胰岛素由2条多肽链共51个氨基酸组成，根据DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，可知指导其合成的基因中至少应含碱基51×6＝306(个)。(5)根据b过程产生的mRNA链中G＋U＝54%，可知模板链对应的区段中C＋A＝54%，C＝29%，因此腺嘌呤A＝54%－29%＝25%。
14．(2023·河北衡水高一联考)肠道病毒EV71为单股正链RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。如图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题：
(1)图中物质M的合成场所是__________。催化①②过程的物质N是_____________________。
(2)假定病毒基因组＋RNA含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C____________个。
(3)图中＋RNA有三方面功能，分别是______________、____________、______________。
答案 (1)宿主细胞的核糖体 RNA聚合酶
(2)9 000 (3)翻译的模板 复制的模板 病毒的重要组成成分
解析 (1)题图中的物质M是一条多肽链，EV71病毒没有细胞结构，该多肽链合成的场所是宿主细胞的核糖体；①②过程是以＋RNA为模板合成＋RNA的过程，需要的是RNA聚合酶。(2)由＋RNA合成＋RNA的过程需要先以＋RNA为模板合成－RNA，再以－RNA为模板合成＋RNA，也就相当于合成了一条完整的双链RNA，在这条双链RNA中A＝U，G＝C，根据题目中的条件，在病毒＋RNA中A＋U＝40%，则G＋C＝60%，所以以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C的个数为7 500×2×60%＝9 000(个)。(3)据图可知，＋RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质；也作为复制的模板形成新的＋RNA；还是病毒的重要组成成分之一。项目
复制
转录
翻译
时间
分裂前的间期
个体发育的整个过程
场所
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种氨基酸
产物
DNA
RNA
肽链
碱基配对
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、T—A、C—G、G—C
A—U、U—A、C—G、G—C
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
一、遗传信息的翻译
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，这一过程叫作翻译。
2．碱基与氨基酸之间的对应关系
(1)推测
①如1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸。
②如2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定16种氨基酸。
③如3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基能决定64种氨基酸，这种方式能够满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要。
(2)密码子
①概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。
②密码子表
a．密码子种类：64种。
b．起始密码子：2种，包括AUG和GUG_，其中后者只在原核生物中作为起始密码子时编码甲硫氨酸，其他情况下编码缬氨酸。
c．终止密码子：共3种，包括UAA、UAG和UGA；不编码氨基酸，是翻译终止的信号，但在特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。
3．tRNA的结构和功能特点
(1)结构和功能
(2)功能特点：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
4．翻译过程
判断正误
(1)tRNA由3个碱基构成( )
(2)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质( )
(3)每种氨基酸仅由一种tRNA转运( )
答案 (1)× (2)× (3)×
解析 (1)tRNA上含有多个碱基，但每个tRNA上的3个相邻碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，这3个碱基称为反密码子。
(2)核糖体在mRNA上移动。
(3)一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运。
任务一：分析密码子的特点
1．从密码子表可以看出，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
提示 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；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以保证遗传信息的翻译速度。
2．地球上几乎所有的生物体都共用同一密码子表。根据这一事实，你能想到什么？
提示 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。
任务二：翻译的过程
1．如图是翻译过程的示意图，请据图分析回答下列问题：
(1)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向，并根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。
提示 核糖体沿着mRNA从左向右移动；图甲中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。
(2)图乙中①⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？
提示 ①⑥分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。
(3)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？
提示 相同；因为它们的模板是同一条mRNA。
(4)图乙所示的翻译特点，其意义是什么？
提示 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
2．请据图概括真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别。
提示 真核生物：先转录，后翻译；原核生物：边转录边翻译。
1．DNA复制、转录与翻译的比较
2.基因表达的计算
(1)关系图
(2)说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。
1．如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：
(1)图中表示遗传信息的________过程，发生的场所是____________，此过程除图中所示条件外，还需要______________等。
(2)图中③表示____________，合成的主要场所是__________，通过____________运输到细胞质中。
(3)图中方框内的碱基应为____________，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。
(4)图中核糖体的移动方向是____________。
答案 (1)翻译 核糖体 酶和能量 (2)mRNA 细胞核 核孔 (3)UUU 赖氨酸 (4)从左到右
解析 (1)图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量和酶等。(2)③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中。(3)密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。(4)根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。
二、中心法则
1．提出者：克里克。
2．中心法则的内容
最初内容eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNA,②转录：遗传信息从DNA流向RNA,③翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质))
补充内容eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(④RNA的复制：遗传信息从RNA流向RNA,⑤逆转录：遗传信息从RNA流向DNA))
3．生命是物质、能量和信息的统一体
(1)DNA、RNA是信息的载体。
(2)蛋白质是信息的表达产物。
(3)ATP为信息的流动提供能量。
判断正误
(1)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则( )
(2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则( )
(3)遗传信息可以由DNA流向RNA，而不能由RNA流向DNA( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
解析 (2)DNA病毒中虽没有RNA，但其遗传信息的传递遵循中心法则。
(3)遗传信息可以由DNA流向RNA，也可经过逆转录过程由RNA流向DNA。
任务三：中心法则的内容
中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题：
(1)②表示转录过程，需要RNA聚合酶；④表示逆转录过程，需要逆转录酶的参与。
(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是①②③。
(3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是①②③④⑤。
(4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？
提示 高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。
(5)请写出流感病毒(一种RNA病毒)遗传信息传递的过程。
提示 。
中心法则各过程的适用范围
2．中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，如图为中心法则的图解。下列相关说法正确的是( )
A．1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③
B．图中③④过程均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同
C．图中①⑤过程的酶是DNA聚合酶，②过程是RNA聚合酶
D．在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程
答案 A
解析 1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①DNA复制过程、②转录过程和③翻译过程，A正确；图中③过程是翻译，④过程是RNA复制，碱基配对方式都是A—U、U—A、G—C、C—G，B错误；图中①过程是DNA复制，需要DNA聚合酶和解旋酶；⑤过程是逆转录，需要逆转录酶；②过程是转录，需要RNA聚合酶，C错误；由于①DNA复制过程只能在具有分裂能力的细胞中才发生，而人体心肌细胞已高度分化，不能再分裂增殖，D错误。
3．下列关于中心法则的叙述，正确的是( )
A．肽链的合成一定以rRNA为模板，以氨基酸为原料
B．RNA的合成一定以RNA为模板，以核糖核苷酸为原料
C．DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料
D．中心法则揭示了遗传信息在生物大分子之间的传递过程
答案 D
解析 肽链的合成是以mRNA为模板的，A错误；RNA的合成可能以DNA或RNA为模板，B错误；DNA的合成可能以DNA或RNA为模板，C错误。
题组一 遗传信息的翻译
1．下列关于密码子的叙述，正确的是( )
A．密码子位于mRNA或tRNA上
B．一种氨基酸只由一种密码子决定
C．密码子与反密码子配对时能够形成氢键
D．反密码子有64种
答案 C
解析 密码子位于mRNA上，tRNA上存在反密码子，A错误；一种氨基酸可由一种或多种密码子决定，B错误；密码子有64种，正常情况下，3种终止密码子没有对应的氨基酸，也没有对应的反密码子，D错误。
2．(2023·湖北孝感高一期中)把兔子的血红蛋白的mRNA加入大肠杆菌的提取液中，结果能合成兔子的血红蛋白，这说明( )
A．兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码
B．兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成
C．兔子血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌
D．蛋白质的合成不需要能量
答案 A
解析 兔子血红蛋白的mRNA能在大肠杆菌中指导血红蛋白的合成，这说明兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码，A正确。
3．(2023·河北石家庄高一期中)如图为tRNA的结构示意图，下列有关叙述正确的是( )
A．tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子
B．一种tRNA只可以转运一种氨基酸
C．图中b处上下链中间的结构为磷酸二酯键
D．图中c处表示密码子，可以与mRNA碱基互补配对
答案 B
解析 tRNA是由许多个核糖核苷酸连接成的单链分子，A错误；tRNA是搬运氨基酸的工具，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B正确；图中b处上下链中间的结构表示氢键，C错误；图中c处表示反密码子，可与mRNA上的密码子发生碱基互补配对，D错误。
4．下列关于通过翻译形成蛋白质的说法，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作为遗传信息的模板
C．以转运RNA为氨基酸运输的工具
D．合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质
答案 B
解析 翻译的模板是信使RNA(mRNA)，B错误。
5．若细胞质中tRNA1(3′AUU 5′)、tRNA2(3′ACG 5′)、tRNA3(3′UAC 5′)分别转运氨基酸a、b、c。现以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板，指导合成短肽。该短肽基本组成单位的排列是( )
A．a—b—c B．c—b—a
C．b—c—a D．b—a—c
答案 D
解析 翻译的直接模板是mRNA，而mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，以双链DNA中的一条链3′—ACGATTTAC—5′为模板转录形成的mRNA的碱基序列为5′—UGCUAAAUG—3′，其中第一个密码子(UGC)对应的反密码子为3′ACG 5′，编码的氨基酸为b，第二个密码子(UAA) 对应的反密码子为3′AUU 5′，编码的氨基酸为a，第三个密码子(AUG) 对应的反密码子为3′UAC 5′，编码的氨基酸为c，所以该蛋白质基本组成单位的排列是b—a—c，D正确。
6．(2023·江苏泰州高一检测)如图表示动物细胞中遗传信息表达的某一过程，下列相关叙述正确的是( )
A．结构②转运的氨基酸为赖氨酸
B．物质③以协助扩散的方式跨膜进入细胞质
C．结构④可存在于线粒体中
D．图中核糖体移动的方向为从右到左
答案 C
解析 结构②为tRNA，其反密码子为AAG，对应的密码子为UUC，则其转运的氨基酸为苯丙氨酸，A错误；结构③为mRNA，mRNA在细胞核内合成后，通过核孔进入细胞质，不是协助扩散，B错误；结构④为核糖体，线粒体内能发生翻译过程，所以含有核糖体，C正确；根据tRNA的移动方向可知，翻译方向(即核糖体移动方向)为从左到右，D错误。
题组二 中心法则
7．下列关于DNA复制、转录和逆转录的叙述，错误的是( )
A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA
B．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶
C．细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板
D．DNA复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核苷酸
答案 C
解析 DNA复制以DNA的两条链为模板；逆转录以RNA为模板。
8．如图表示“中心法则”的内容，图中①～⑤分别表示相关过程。下列说法正确的是( )
A．人体造血干细胞中可以进行过程①②和③
B．人体口腔上皮细胞内只能进行过程①②
C．乳酸菌可以发生过程①④
D．过程④和⑤需要的原料相同
答案 A
解析 人体造血干细胞可以进行①DNA复制、②转录和③翻译，A正确；口腔上皮细胞是高度分化的细胞，不能进行①DNA复制，B错误；乳酸菌的遗传物质是DNA，在乳酸菌中可以发生过程①②③，但不能进行过程④RNA复制，C错误；过程④RNA复制需要的原料是核糖核苷酸，过程⑤逆转录需要的原料是脱氧核苷酸，二者需要的原料不同，D错误。
9．(2023·北京朝阳区高一期末)结合下列图表进行分析，有关说法正确的是( )
A.环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③过程
B．青霉素和利福平都能抑制DNA的复制
C．结核杆菌的④和⑤过程都发生在细胞质中
D．①～⑤过程可发生在人体健康细胞中
答案 A
解析 环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性，抑制DNA的解旋过程，从而抑制①DNA复制；红霉素能与核糖体结合，使mRNA不能与核糖体结合，从而抑制③翻译过程，A正确。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，不影响DNA复制过程；利福平抑制RNA聚合酶的活性，因此会抑制细菌的转录和RNA复制，不会抑制DNA复制过程，B错误。结核杆菌中无④RNA的复制和⑤逆转录过程，C错误。分析题图中心法则的内容可知，在人体健康细胞中一般不发生④⑤过程，D错误。
10．(2023·重庆渝北区高一期末)如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．图1细胞中可能没有以核膜为界限的细胞核，可以边转录边翻译
B．两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量
C．真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译，翻译方向为5′－端到3′－端
D．图中所示的遗传信息的流动方向都是DNA→mRNA→蛋白质
答案 B
解析 图1细胞是原核细胞，没有线粒体，B错误；真核生物细胞核DNA中的遗传信息通过转录流向mRNA中，mRNA必须通过核孔到细胞质中的核糖体上才能作为翻译的模板，根据合成肽链的长度分析，翻译方向为5′－端到3′－端，C正确。
11．生物体内的核酸常与蛋白质结合，以核酸—蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A．真核细胞染色体和染色质中都存在核酸—蛋白质复合物
B．原核细胞的拟核中没有核酸—蛋白质复合物
C．若复合物中的某蛋白质参与DNA复制，则该蛋白质可能是DNA聚合酶
D．若复合物中正在进行蛋白质的合成，则该复合物中含有核糖体
答案 B
解析 真核细胞的细胞核中有DNA—蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也有，但不形成染色质结构，B错误。
12．当细胞中缺乏氨基酸时，负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA参与基因表达的调控，过程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．①过程需解旋酶和RNA聚合酶共同参与
B．②过程中一种负载tRNA只能转运一种氨基酸
C．空载tRNA可抑制蛋白激酶从而抑制②过程
D．核糖体d距离模板mRNA上的终止密码子最近
答案 B
解析 ①为转录过程，不需要解旋酶，A错误；当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA通过激活蛋白激酶抑制②翻译过程，也可以抑制①转录过程，C错误；根据核糖体上肽链的长短可知，核糖体的移动方向是由右向左，即核糖体a距离模板mRNA上的终止密码子最近，D错误。
13．基因指导蛋白质合成的过程较为复杂，有关信息如图1、2、3所示。图2中的甘、天、色、丙表示甘氨酸、天冬氨酸、色氨酸和丙氨酸；图3为中心法则图解，a～e表示生理过程。请据图分析回答下列问题：
(1)图1为____________(填“原核”或“真核”)生物核基因表达的过程，图中mRNA上结合了2个核糖体，一条mRNA上同时结合了多个核糖体的生物学意义是____________________
_______________________________________________________________________________。
(2)图2过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质，能特异性识别密码子的分子是__________________。图2中，决定丙氨酸的密码子是____________。
(3)图1所示过程为图3中的____________过程。在图3的各生理过程中，T2噬菌体在宿主细胞内可发生的是____________过程；在正常动植物细胞内不存在图3中的____________(均填字母)过程。
(4)已知胰岛素由2条多肽链共51个氨基酸组成，指导其合成的基因中至少应含碱基________个。
(5)已知b过程产生的mRNA链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，其模板链对应的区段中胞嘧啶占29%，则模板链中腺嘌呤所占的比例为____________。
答案 (1)原核 少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质 (2)tRNA GCA (3)b、e a、b、e c、d
(4)306 (5)25%
解析 (1)分析题图1中转录和翻译同时进行，是原核生物基因表达的过程。(2)图2是翻译过程，是以mRNA为模板合成肽链的过程，能特异性识别mRNA中密码子的是tRNA；图2中，携带丙氨酸的tRNA上的反密码子为CGU，反密码子与密码子能够发生碱基互补配对，因此决定丙氨酸的密码子是GCA。(3)图1代表的是转录与翻译过程，而图3中b代表转录过程，e代表翻译过程；T2噬菌体是一种DNA病毒，其在宿主细胞内可完成复制、转录与翻译过程，即图3中的a、b、e；c表示逆转录过程，某些致癌病毒、HIV等能在宿主细胞内逆转录形成DNA，再整合到宿主细胞上；d表示RNA的复制过程，以RNA为遗传物质的生物在侵染宿主细胞时才发生c过程，如烟草花叶病毒，因此在正常动植物细胞内不存在图3中的c、d过程。(4)已知胰岛素由2条多肽链共51个氨基酸组成，根据DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，可知指导其合成的基因中至少应含碱基51×6＝306(个)。(5)根据b过程产生的mRNA链中G＋U＝54%，可知模板链对应的区段中C＋A＝54%，C＝29%，因此腺嘌呤A＝54%－29%＝25%。
14．(2023·河北衡水高一联考)肠道病毒EV71为单股正链RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。如图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题：
(1)图中物质M的合成场所是__________。催化①②过程的物质N是_____________________。
(2)假定病毒基因组＋RNA含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C____________个。
(3)图中＋RNA有三方面功能，分别是______________、____________、______________。
答案 (1)宿主细胞的核糖体 RNA聚合酶
(2)9 000 (3)翻译的模板 复制的模板 病毒的重要组成成分
解析 (1)题图中的物质M是一条多肽链，EV71病毒没有细胞结构，该多肽链合成的场所是宿主细胞的核糖体；①②过程是以＋RNA为模板合成＋RNA的过程，需要的是RNA聚合酶。(2)由＋RNA合成＋RNA的过程需要先以＋RNA为模板合成－RNA，再以－RNA为模板合成＋RNA，也就相当于合成了一条完整的双链RNA，在这条双链RNA中A＝U，G＝C，根据题目中的条件，在病毒＋RNA中A＋U＝40%，则G＋C＝60%，所以以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C的个数为7 500×2×60%＝9 000(个)。(3)据图可知，＋RNA的功能是作为翻译的模板翻译出新的蛋白质；也作为复制的模板形成新的＋RNA；还是病毒的重要组成成分之一。项目
复制
转录
翻译
时间
分裂前的间期
个体发育的整个过程
场所
主要是细胞核
主要是细胞核
细胞质
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种氨基酸
产物
DNA
RNA
肽链
碱基配对
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、T—A、C—G、G—C
A—U、U—A、C—G、G—C
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素
能与核糖体结合
利福平
抑制RNA聚合酶的活性
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