(共70张PPT)
第三节 遗传信息控制生物的性状
第1课时 DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成
第二章 遗传的分子基础
课标内容要求
核心素养对接
必备知识·自主预习储备
01
DNA
功能
遗传信息
RNA
细胞核
DNA分子的一条链
碱基互补配对
磷酸
核糖
A、U、G、C
核糖核苷酸
信使
核糖体
转运
mRNA
mRNA
核孔
mRNA
氨基酸
三
核苷酸
碱基
64
61
AUG
甲硫氨酸
AUG
GUG
甲硫氨酸
UAA
UAG
UGA
不编码任何
20
氨基酸
核糖体
一种
密码子
反密码子
三
碱基互补配对
mRNA
起始位点
三
核糖核苷酸
一定氨基酸顺序
核糖体
AUG
第一
tRNA
第二
肽键
第二
核糖体
第一
第二
第二
肽链
终止密码子
释放因子
多
多
盘曲
修饰
空间结构
蛋白质
关键能力·重难探究达成
02
核心点一
核心点二
应用创新·问题情境探究
03
学习效果·随堂评估自测
04
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
谢谢观看 THANK YOU!
W
DNA
ACCTTACGGCATCTAAACGGATTAACTTAGGG
转录方向
3
DNA双螺
旋解开
1L211LL1/
游离的
结合部位
OH
结合部位
3′
碱基
互补配对
反密码子
反密码子
tRNA分子三级结构
tRNA分子二级结构
浅仰芹
细胞质
细胞核
氨基酸
核孔
肽链
N
N
A
UAG
A
转录
翻译
我仰
h
团结守纪勤学春
UUC
UAA
3种终止
除3种终止
UAG
密码子外
UGA
密码子
对
AAG
一对
赖氨酸
一对一
一对多或
共
一对一
●●●。。。
UGC
种
反密码子
一对一
ACG
苏氨酸
氨基酸
一对多或一对
密码子共64种
概念
种类
原料
三种RNA
转录
作用
基指蛋质
种类
密码子
因导白的成
模板
过程
翻译
位置
反密码子
产物第三节 遗传信息控制生物的性状
第1课时 DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成
概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 1．生命观念——根据结构和功能观，理解RNA的结构和功能。2．科学思维——通过分析与综合，进行转录、翻译过程中的有关计算。
一、遗传信息的转录
1．多数生物的基因是DNA分子上的功能片段，DNA分子上的遗传信息(基因)通过RNA指导蛋白质的合成。
2．RNA主要是在细胞核中以DNA分子的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的，这一合成过程称为转录。
3．RNA的结构与种类
(1)基本单位及组成
①磷酸；②核糖；③碱基：A、U、G、C；④核糖核苷酸。
(2)种类：3种，即信使RNA(mRNA)、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。
4．转录的过程示意图
5．结果：通过转录，DNA分子上的遗传信息传递到mRNA上，然后mRNA通过核孔进入细胞质。
二、遗传信息的翻译
1．遗传密码
(1)密码子：科学家把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸称为一个密码子。
(2)表示方法：通常以密码子中的碱基表示遗传密码。
(3)密码子总个数：64个。
(4)负责编码20种氨基酸的密码子个数：61个。
(5)起始密码子(翻译开始时的第一个密码子)
①真核细胞唯一的起始密码子：碱基序列为AUG的密码子，编码甲硫氨酸。
②细菌体内：除了AUG外，碱基序列为GUG的密码子，有时也可作为起始密码子，编码甲硫氨酸。
(6)终止密码子(翻译结束时的最后一个密码子)
①个数：三个，碱基序列为UAA、UAG、UGA。
②特点：不编码任何氨基酸。
2．tRNA分子
(1)结构示意图
(2)功能：在合成多肽链时，tRNA负责将游离在细胞质基质中的20种不同的氨基酸运向核糖体。
(3)特点：每种tRNA分子只能携带一种氨基酸。
3．mRNA携带的信息能正确指导多肽链的合成依赖：mRNA上每个密码子与相应的tRNA分子上反密码子(也用三个碱基表示)的结合，而这种结合要遵循碱基互补配对原则。
4．概念：在细胞中，以mRNA为模板，从一个特定的起始位点开始，按照每三个相邻的核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程称为翻译。
5．过程
步骤 图示 内容
第1步 mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入第一位置
第2步 携带异亮氨酸的tRNA以同样的方式进入第二位置
第3步 甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据第二位置的tRNA上
第4步 核糖体读取下一个密码子，原来占据第一位置的tRNA离开核糖体，占据第二位置的tRNA进入第一位置，一个新的携带甘氨酸的tRNA进入第二位置，继续肽链的合成
重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子时，释放因子进入该位置，多肽链合成停止并被释放。
6．特点：一个mRNA分子上可以结合多个核糖体，同时进行多条多肽链的合成。
7．多肽链的去向：多肽链合成后，从核糖体上脱离，经过盘曲、折叠、修饰等加工，形成特定的空间结构，最终成为具有一定功能的蛋白质分子。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
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．在蛋白质合成过程中密码子都决定氨基酸。 ( )
提示：1．× 转录合成的RNA有三种类型：mRNA、tRNA、rRNA。
2．× 转录的模板是DNA分子的一条单链，不是mRNA。
3．√
4．× 核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。
5．× 密码子共有64种，有3种终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。
遗传信息的转录和翻译
1．转录和翻译的比较
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 20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．相关图解及分析
(1)图解
(2)分析
1．RNA为什么适合做DNA的信使？
提示：(1)RNA一般为单链，比DNA短，可以通过核孔从细胞核进入细胞质。
(2)RNA是另一种核酸，也是由四种核苷酸组成的，也可以储存大量的遗传信息。
(3)RNA与DNA之间也遵循碱基互补配对原则。
2．运输氨基酸的工具是哪种结构？为什么说它是真正起“翻译”作用的结构？
提示：运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。
1．真核生物细胞核中某基因的转录过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A．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
B．RNA聚合酶能使DNA双链解开
C．转录成的RNA链与不作为模板的DNA链碱基互补
D．该基因的多个部位可同时启动转录以提高效率
B [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DNA分子能解旋，可发生DNA复制和转录过程，但分裂期染色体高度螺旋化，很难解旋，一般不能发生转录过程，A错误；结合图示分析，RNA聚合酶能使DNA双链解开，B正确；转录成的RNA链与作为模板的DNA链碱基互补，C错误；DNA复制可进行多起点复制，但转录不能在一个基因中多个部位同时启动转录过程，D错误。]
2．如图是蛋白质合成的示意图。下列相关描述错误的是( )
A．图中核糖体移动方向是从右向左，终止密码子位于a端
B．通常决定氨基酸①的密码子又叫起始密码子
C．该过程中碱基互补配对的方式有A—U、U—A、C—G、G—C
D．图中所示过程同时涉及3种RNA
A [图示为翻译过程，根据肽链的延伸可知，图中核糖体移动方向是从左向右，起始密码子位于a端，终止密码子位于b端，A错误；通常决定氨基酸①的密码子又叫起始密码子，B正确；该过程碱基互补配对的方式是A—U、U—A、C—G、G—C，C正确；图中所示过程共涉及3种RNA，即rRNA(组成核糖体的成分)、tRNA(运载氨基酸)、mRNA(翻译的模板)，D正确。]
转录、翻译过程中的有关计算
1．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
2．密码子、反密码子、氨基酸的对应关系
(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运。
(2)一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
3．基因表达过程中相关数量计算
(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系。
①图示：
②规律：蛋白质中氨基酸数目＝1/3 mRNA中碱基数目＝1/6 DNA(或基因)中碱基数目。
③计算公式：蛋白质中肽链数＋肽键数＝氨基酸数＝1/3 mRNA中碱基数＝1/6基因中碱基数。
(2)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，则mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍或多于3倍。
②基因或DNA中存在不编码氨基酸的碱基序列，因此其中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最少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
组成蛋白质的20种氨基酸对应61种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？
提示：(1)增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。(2)保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子编码同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
3．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA指导合成的蛋白质有两条肽链。则控制该mRNA合成的DNA分子至少含有的A＋T数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是( )
A．m、m/3－1 B．m、m/3－2
C．2(m－n)、m/3－1 D．2(m－n)、m/3－2
D [由题意知，mRNA分子有m个碱基且G＋C的数目为n，则此mRNA分子中A＋U的数目为m－n，控制其合成的DNA分子模板链中A＋T的数目至少为m－n，整个双链DNA分子中A＋T的数目至少为2(m－n)；由mRNA分子有m个碱基可知，以其为翻译模板可合成最多含m/3个氨基酸的蛋白质分子，题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数最多应为m/3－2。]
4．(2021·江苏连云港质检)某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最大为( )
A．2/3ab－6b＋18n B．1/3ab－6b
C．(1/3b－a)×18 D．1/3ab－(1/3b－n)×18
D [控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质最多由1/3b个氨基酸脱水缩合而成；氨基酸平均相对分子质量为a，则组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量为1/3ab；由于氨基酸经脱水缩合形成n条肽链，进而组成该蛋白质，共脱去(1/3b－n)个水分子，相对分子质量减少(1/3b－n)×18。由上述分析可知，该蛋白质的相对分子质量最大为1/3ab－(1/3b－n)×18，D符合题意。]
随着抗生素的广泛使用甚至滥用，目前细菌对抗生素的耐药性问题已十分严重，抗生素耐药性正在对全球健康构成威胁。因此，发展新型抗生素势在必行，基于不同机制的新型抗生素正处于研发的不同阶段。红霉素、环丙沙星、利福平等抗菌药物能抑制细菌的生长，抗菌机制如下表：
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸
环丙沙星 抑制细菌DNA的复制
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
通过分析和比较不同抗菌药物的抗菌机制，从而深刻理解遗传信息在细胞内的传递过程和规律。针对不同情况的病症，应选用合理的抗生素，以增强生命健康。
1．结合遗传信息传递途径和上表，分析这几种药物在遗传信息传递途径中的作用。(科学思维)
提示：红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸，故抑制细菌的翻译过程。环丙沙星抑制细菌DNA的复制。利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性，故抑制细菌的转录过程。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，影响遗传信息的传递和表达。
2．根据生活常识和题干，如何使用抗生素？(社会责任)
提示：轻微感冒不必使用抗生素治疗，可选用一般感冒药即可，用抗生素治疗，不仅“大材小用”，还会干扰体内正常菌群，或造成耐药菌株增多。许多人误认为最新的药就是最好的药，如果一开始就用最新的抗生素药物，会加快病菌出现对新药的抗药性，使得病菌在与人类研制新药的斗争中处于领先位置。因此应针对病症选用合理的抗生素。
[课堂小结]
知 识 网 络 构 建 要 点 强 化 识 记
1．核心概念(1)转录：RNA主要是在细胞核中以DNA分子的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的，这一合成过程称为转录。(2)密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸称为一个密码子。(3)翻译：在细胞中，以mRNA为模板，从一个特定的起始位点开始，按照每三个相邻的核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的过程称为翻译。2．结论语句(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(20种氨基酸)、酶和能量。(4)密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。(5)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。
1．细胞中DNA转录形成mRNA，关于此过程的说法正确的是( )
A．不存在T—A的碱基配对方式
B．形成的mRNA分子中A的数量总是等于U的数量
C．两条链同时作模板进行转录
D．一个DNA分子可以转录出多种mRNA分子
D [转录过程中，DNA与mRNA碱基互补配对，存在DNA中的T与mRNA中的A的碱基配对方式，A错误；mRNA分子为单链结构，其中A的数量不一定等于U的数量，B错误；转录的模板是DNA的一条链，C错误；一个DNA分子含有多个基因，因此可以转录出多种mRNA分子，D正确。]
2．下列关于图中①②两种分子的说法正确的是( )
① ②
A．①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA
B．②为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸
C．遗传信息位于①上，密码子位于②上
D．①和②共有的碱基是A、C、C、T
A [①为DNA，复制时两条链分别作为模板，形成两个相同的DNA，A正确；②为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上，C错误；DNA和tRNA共有的碱基为A、C、G，D错误。]
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分子含有的碱基个数、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 72
C．12 36 72 D．11 36 66
B [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，一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此，该段mRNA中至少含有36个碱基(不考虑终止密码子)，该肽链所需的氨基酸至少需要12个密码子，转录此mRNA的DNA中至少有72个碱基。]
4．细胞中基因的表达过程如图所示，下列叙述正确的是( )
A．图示过程可以发生在所有真核细胞中
B．细胞质基质中②携带③的种类由④决定
C．②和④均是①中某些片段表达的产物
D．图中核糖体沿着④向左认读遗传密码
C [图示是真核细胞中基因表达的过程，但不是发生在所有的真核细胞中，如哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和核糖体，A错误；细胞质基质中②tRNA携带③氨基酸的种类由反密码子决定，B错误；②tRNA和④mRNA均是①细胞核DNA中某些片段表达的产物，C正确；④mRNA的起始密码子AUG在左侧，因此核糖体沿着mRNA向右认读遗传密码，D错误。]
5．如图表示某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—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________。
(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片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入三个核苷酸，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
1/13课时分层作业(12) DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成
题组一 RNA分子
1．不属于RNA功能的是( )
A．作为某些细菌的遗传物质
B．在细胞质基质中搬运氨基酸
C．催化某些代谢反应
D．可穿过核孔进入细胞质作为翻译模板
A [细菌属于原核生物，遗传物质是DNA，病毒的遗传物质是DNA或RNA，A错误；细胞质基质中搬运氨基酸的是tRNA，B正确；酶具有催化功能，而绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，C正确；基因表达包括转录和翻译两个过程，细胞核内转录产生的mRNA需要穿过核孔到细胞质，作为翻译的模板，D正确。]
2．(2021·江苏苏州期末改编)RNA是生物体内重要的核酸分子。下列叙述错误的是( )
A．RNA、染色体中含有的五碳糖都是核糖
B．某些RNA能催化细胞内的化学反应
C．真核生物中某些RNA的合成与核仁有关
D．禽流感病毒的基因是有遗传效应的RNA片段
A [RNA中含有的五碳糖是核糖，染色体的主要成分是DNA和蛋白质，DNA中含有的五碳糖是脱氧核糖，A错误；酶大多数是蛋白质，少数是RNA，化学本质是RNA的酶能催化细胞内的化学反应，B正确；真核生物中，rRNA的合成与核仁有关，C正确；禽流感病毒是RNA病毒，其基因是有遗传效应的RNA片段，D正确。]
3．下列有关RNA分类、分布及结构的叙述，错误的是( )
A．RNA并不全是单链结构
B．tRNA相对分子质量比mRNA和rRNA小
C．细胞质中没有mRNA
D．rRNA可与蛋白质结合
C [RNA主要包括tRNA、mRNA、rRNA三种，其中tRNA有部分是双链的，A正确；tRNA呈三叶草形，相对分子质量较小，B正确；mRNA在细胞质的核糖体上参与翻译，所以细胞质中有mRNA，C错误；rRNA与蛋白质结合形成核糖体，D正确。]
题组二 遗传信息的转录
4．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．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，则它是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需穿过两层生物膜才能与核糖体结合
B [②链为RNA，不含碱基T，①链的碱基A与②链的碱基U互补配对，A错误。如果③表示酶分子，则它是RNA聚合酶，C错误。转录完成后，②通过核孔进入细胞质与核糖体结合，D错误。]
5．下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从一条DNA链转录而来
B．同一细胞中两种RNA合成有可能同时发生
C．真核细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA不存在碱基互补配对区
B [真核细胞的RNA均是通过DNA转录产生，但不一定都从一条DNA链转录而来，A错误；不同的RNA由不同的基因转录而来，所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；真核细胞中的RNA合成过程主要发生在细胞核，此外细胞质中的线粒体和叶绿体也可能发生，C错误；转录出的tRNA存在碱基互补配对区，D错误。]
6．如图表示真核细胞内遗传信息传递的转录过程，据图回答问题：
(1)该过程主要发生在________(填场所)中，非模板链与mRNA相比，二者除________碱基不同外，其余碱基序列都相同。
(2)在转录过程中需要解旋，但不需要专门的解旋酶，因为________本身具有解旋作用，解旋过程中破坏的是________键。
(3)从图示可知，同一个DNA分子中，不同基因的模板链________(填“不同”或“相同”)。但mRNA的合成方向都是从________(填“5′→3′”或“3′→5′”)。
(4)mRNA彻底水解的产物有______________________________________。
[解析] (1)据图可知，图示过程表示真核细胞的转录过程，该过程主要发生在细胞核中；DNA中的链与mRNA相比，前者特有的碱基是T，后者特有的碱基是U，其余碱基序列均相同。(2)因为RNA聚合酶本身具有解旋作用，所以在转录过程中不需要专门的解旋酶；解旋过程的本质是打开DNA双链，故破坏的是氢键。(3)从图示可知，同一个DNA分子中，不同基因(基因1和基因2)的模板链不同；但mRNA的合成方向都是从5′→3′。(4)mRNA的基本单位是核糖核苷酸，其彻底水解产物为磷酸、核糖和4种含氮碱基。
[答案] (1)细胞核 T、U (2)RNA聚合酶 氢 (3)不同 5′→3′ (4)磷酸、核糖和4种含氮碱基
题组三 遗传信息的翻译
7．下图表示的是某种蛋白质的合成过程，下列相关说法正确的是( )
A．Ⅰ可以运载一种或几种氨基酸
B．翻译过程中Ⅱ在mRNA上移动
C．Ⅲ中每3个碱基为1个密码子，除终止密码子外都能决定一种氨基酸
D．该过程中密码子、反密码子、氨基酸为一一对应的关系
B [Ⅰ表示tRNA，一种tRNA只运载一种氨基酸，A项错误；翻译过程中Ⅱ(核糖体)在mRNA上移动，mRNA不动，B项正确；Ⅲ(mRNA)中每3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子，除终止密码子外都能决定一种氨基酸，C项错误；密码子具有简并性，故可能有多种密码子对应同一种氨基酸，D项错误。]
8．图甲表示大肠杆菌细胞中遗传信息传递的部分过程，图乙为图甲中④的放大图。请判断下列相关说法，正确的是( )
甲 乙
A．图甲所示的生理过程中涉及的RNA有3种
B．DNA的双链解开只能发生在图甲所示的过程中
C．图甲中形成③的模板是mRNA，原料是核糖核苷酸
D．图乙中正被运载的氨基酸对应的密码子是GGA
A [图甲所示的生理过程包括转录和翻译，涉及的RNA有3种，即mRNA、tRNA、rRNA，A项正确；DNA的双链解开，除了发生在图甲所示的转录过程中外，还发生在DNA的复制过程中，B项错误；图甲中形成③所示肽链的模板是mRNA，原料是氨基酸，C项错误；图乙中正被运载的氨基酸对应的密码子是CCU，D项错误。]
9．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 [根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是由单链组成，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。]
10．图1是Y基因表达的示意图，图2是图1中过程②的局部放大图，请据图回答：
图1
图2
(1)高度螺旋化的染色体上的Y基因由于①________过程受阻而不能表达，该过程还需要________酶的参与。
(2)决定苏氨酸的密码子是________，将氨基酸运输至图2中结构的工具是____________。
(3)图1中②过程核糖体在mRNA上的移动方向是________(填“M→N”或“N→M”)。在②中不同的核糖体上合成的多肽链________(填“相同”或“不相同”)。
(4)②过程中，一个mRNA上结合多个核糖体的意义是__________________
___________________________________________________________________。
(5)若在苏氨酸对应的mRNA上的ACU后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在苏氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明：____
___________________________________________________________________。
[解析] (1)高度螺旋化的染色体上的基因由于无法解开双螺旋结构而阻止了①转录过程，转录过程需要RNA聚合酶的参与。(2)mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的核苷酸为一个密码子，所以决定苏氨酸的密码子是ACU，将氨基酸运输到核糖体的工具是tRNA。(3)从图1中②过程核糖体上多肽链的长短可判断，核糖体在mRNA上的移动方向是M→N。在②中由于模板链mRNA是一样的，故mRNA上不同的核糖体上合成的多肽链相同。(4)过程②中，一个mRNA上结合多个核糖体的意义是少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质。(5)若在苏氨酸对应的mRNA上的ACU后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在苏氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明一个密码子由3个核苷酸组成。
[答案] (1)转录 RNA聚合 (2)ACU tRNA (3)M→N 相同 (4)少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质(或肽链) (5)一个密码子由3个核苷酸组成
11．(2021·江苏连云港期中)如图为某细菌细胞中遗传信息的传递和表达过程，图中的mRNA分子含有m个碱基，其中G＋C有n个。相关叙述错误的是( )
A．图中显示的过程需要三种RNA协助才能完成
B．控制合成该mRNA的基因中含有(m－n)个腺嘌呤
C．该种mRNA可以合成3种蛋白质，肽链长度不一定相同
D．从图中推测翻译的方向是从mRNA的3′→5′
D [图中显示的过程是翻译，需要三种RNA协助才能完成，A正确；已知mRNA分子中，A＋U＋C＋G＝m，其中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，依据碱基互补配对原则和转录过程可推知，控制合成该mRNA的基因中，模板链中T＋A＝m－n，而模板链中的T与非模板链中的A相等，可见控制合成该mRNA的基因中至少含有(m－n)个腺嘌呤，B正确；该种mRNA可以合成3种蛋白质，由于模板不同，肽链长度不一定相同，C正确；从图中起始密码子和终止密码子的位置可推测翻译的方向是从mRNA的5′→3′，D错误。]
12．(2021·河北石家庄月考)下列两图表示遗传信息在生物大分子间的传递规律，①②③④⑤⑥分别表示结构或物质。以下有关说法正确的是( )
图1
图2
A．图1、图2所示的生理过程完全相同
B．图1可表示细菌细胞内基因的表达过程，图2可表示酵母菌细胞内基因的表达过程
C．图2信息反映多个核糖体完成一条多肽链的合成，有利于提高蛋白质的合成速率
D．若图2最终形成的均为同一种蛋白质，则图示RNA聚合酶将继续向左移动
D [图1表示翻译过程，①表示mRNA，⑥表示核糖体；图2表示边转录边翻译过程，①表示DNA，②③④⑤表示mRNA，图1、图2所示生理过程不完全相同，A错误。细菌为原核生物，转录与翻译同时进行，应为图2，酵母菌是真核生物，先转录后翻译，应为图1，B错误。图2中多个核糖体相继与mRNA结合，完成多条多肽链的合成，C错误。图2最终形成的均为同一种蛋白质，说明图示RNA聚合酶转录的是同一个基因，根据各mRNA的长度可知，最左侧RNA聚合酶是最先结合到DNA分子上启动转录过程的，RNA聚合酶自右向左移动，D正确。]
13．(多选)如图所示为M基因控制物质C的合成以及物质C形成特定空间结构的物质D的流程图解。下列相关叙述正确的是( )
A．图中①和④过程参与碱基配对的碱基种类较多的是①过程
B．基因转录得到的产物均可直接作为蛋白质合成的模板
C．组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值小于1/6
D．图中经过⑤过程形成物质D时需依次经过高尔基体和内质网的加工和修饰
AC [分析图中信息可知，①过程表示转录，该过程参与配对的碱基有A、T、C、G、U共5种，而④过程表示翻译，该过程参与配对的碱基有A、U、C、G 4种，A正确；从图中信息可知，控制该分泌蛋白合成的直接模板是物质B，而转录的产物是物质A，B错误；由于M基因转录形成的物质A还要剪切掉一部分片段才形成翻译的模板，所以组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值小于1/6，C正确；核糖体合成的肽链应先经内质网初加工，再由高尔基体进一步修饰和加工，D错误。]
14．(多选)(2021·江苏南京六校联考)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(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程，下列相关叙述错误的是( )
A．①与②过程中的碱基互补配对方式相同
B．②过程中a核糖体结合过的tRNA最多
C．当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA只通过激活蛋白激酶来抑制基因表达
D．终止密码子与d核糖体距离最近
ACD [①过程为转录，碱基互补配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G；②过程为翻译，碱基互补配对方式为A—U、U—A、G—C、C—G，A错误。②过程中，a核糖体合成的肽链最长，说明该核糖体是从mRNA的右侧向左侧移动进行翻译的，a核糖体结合过的tRNA数目最多，B正确。从图中分析可知，当细胞缺乏氨基酸时，一方面空载tRNA通过④过程抑制转录过程，从而抑制基因表达，另一方面空载tRNA通过激活蛋白激酶而抑制翻译过程，从而抑制基因的表达，C错误。翻译过程从核糖体读取mRNA上的起始密码子开始，②过程翻译的方向是从右到左，因此d距离起始密码子最近，a距离终止密码子最近，D错误。]
15．下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答下列问题：
甲 乙
(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是__________和________。
(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有________、________。
(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液。
第二步：向A试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加____________________，同时在A、B试管中加入________________；向C试管中滴加适量一定浓度的______________，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量相同的人体DNA。
第三步：把A、B、C、D 4支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测________________。
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现______________种实验结果，如果出现___________，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
[解析] (1)从原料和模板可以判断相对应的生理过程，甲中模板是DNA，原料是核糖核苷酸，对应转录过程；乙中模板是RNA，原料是氨基酸，对应翻译过程。(2)翻译过程发生在核糖体，需要tRNA运输氨基酸。(3)分析实验时注意单一变量是抗生素的有无，不加抗生素要加入等量蒸馏水。A、B试管是探究抗生素能否阻断细菌DNA的转录过程，C、D试管是探究抗生素能否阻断人体DNA的转录过程。
[答案] (1)转录 翻译 (2)tRNA 核糖体 (3)等量的蒸馏水 等量相同的细菌 抗生素水溶液 4支试管中有无RNA的生成 4 A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成
10/10课时分层作业(12) DNA分子通过RNA指导蛋白质的合成
题组一 RNA分子
1．不属于RNA功能的是( )
A．作为某些细菌的遗传物质
B．在细胞质基质中搬运氨基酸
C．催化某些代谢反应
D．可穿过核孔进入细胞质作为翻译模板
2．(2021·江苏苏州期末改编)RNA是生物体内重要的核酸分子。下列叙述错误的是( )
A．RNA、染色体中含有的五碳糖都是核糖
B．某些RNA能催化细胞内的化学反应
C．真核生物中某些RNA的合成与核仁有关
D．禽流感病毒的基因是有遗传效应的RNA片段
3．下列有关RNA分类、分布及结构的叙述，错误的是( )
A．RNA并不全是单链结构
B．tRNA相对分子质量比mRNA和rRNA小
C．细胞质中没有mRNA
D．rRNA可与蛋白质结合
题组二 遗传信息的转录
4．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．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，则它是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需穿过两层生物膜才能与核糖体结合
5．下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是( )
A．tRNA、rRNA和mRNA都从一条DNA链转录而来
B．同一细胞中两种RNA合成有可能同时发生
C．真核细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA不存在碱基互补配对区
6．如图表示真核细胞内遗传信息传递的转录过程，据图回答问题：
(1)该过程主要发生在________(填场所)中，非模板链与mRNA相比，二者除________碱基不同外，其余碱基序列都相同。
(2)在转录过程中需要解旋，但不需要专门的解旋酶，因为________本身具有解旋作用，解旋过程中破坏的是________键。
(3)从图示可知，同一个DNA分子中，不同基因的模板链________(填“不同”或“相同”)。但mRNA的合成方向都是从________(填“5′→3′”或“3′→5′”)。
(4)mRNA彻底水解的产物有______________________________________。
题组三 遗传信息的翻译
7．下图表示的是某种蛋白质的合成过程，下列相关说法正确的是( )
A．Ⅰ可以运载一种或几种氨基酸
B．翻译过程中Ⅱ在mRNA上移动
C．Ⅲ中每3个碱基为1个密码子，除终止密码子外都能决定一种氨基酸
D．该过程中密码子、反密码子、氨基酸为一一对应的关系
8．图甲表示大肠杆菌细胞中遗传信息传递的部分过程，图乙为图甲中④的放大图。请判断下列相关说法，正确的是( )
甲 乙
A．图甲所示的生理过程中涉及的RNA有3种
B．DNA的双链解开只能发生在图甲所示的过程中
C．图甲中形成③的模板是mRNA，原料是核糖核苷酸
D．图乙中正被运载的氨基酸对应的密码子是GGA
9．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
10．图1是Y基因表达的示意图，图2是图1中过程②的局部放大图，请据图回答：
图1
图2
(1)高度螺旋化的染色体上的Y基因由于①________过程受阻而不能表达，该过程还需要________酶的参与。
(2)决定苏氨酸的密码子是________，将氨基酸运输至图2中结构的工具是____________。
(3)图1中②过程核糖体在mRNA上的移动方向是________(填“M→N”或“N→M”)。在②中不同的核糖体上合成的多肽链________(填“相同”或“不相同”)。
(4)②过程中，一个mRNA上结合多个核糖体的意义是__________________
___________________________________________________________________。
(5)若在苏氨酸对应的mRNA上的ACU后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在苏氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明：____
___________________________________________________________________。
11．(2021·江苏连云港期中)如图为某细菌细胞中遗传信息的传递和表达过程，图中的mRNA分子含有m个碱基，其中G＋C有n个。相关叙述错误的是( )
A．图中显示的过程需要三种RNA协助才能完成
B．控制合成该mRNA的基因中含有(m－n)个腺嘌呤
C．该种mRNA可以合成3种蛋白质，肽链长度不一定相同
D．从图中推测翻译的方向是从mRNA的3′→5′
12．(2021·河北石家庄月考)下列两图表示遗传信息在生物大分子间的传递规律，①②③④⑤⑥分别表示结构或物质。以下有关说法正确的是( )
图1
图2
A．图1、图2所示的生理过程完全相同
B．图1可表示细菌细胞内基因的表达过程，图2可表示酵母菌细胞内基因的表达过程
C．图2信息反映多个核糖体完成一条多肽链的合成，有利于提高蛋白质的合成速率
D．若图2最终形成的均为同一种蛋白质，则图示RNA聚合酶将继续向左移动
13．(多选)如图所示为M基因控制物质C的合成以及物质C形成特定空间结构的物质D的流程图解。下列相关叙述正确的是( )
A．图中①和④过程参与碱基配对的碱基种类较多的是①过程
B．基因转录得到的产物均可直接作为蛋白质合成的模板
C．组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值小于1/6
D．图中经过⑤过程形成物质D时需依次经过高尔基体和内质网的加工和修饰
14．(多选)(2021·江苏南京六校联考)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(没有携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时，tRNA调控基因表达的相关过程，下列相关叙述错误的是( )
A．①与②过程中的碱基互补配对方式相同
B．②过程中a核糖体结合过的tRNA最多
C．当细胞缺乏氨基酸时，空载tRNA只通过激活蛋白激酶来抑制基因表达
D．终止密码子与d核糖体距离最近
15．下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答下列问题：
甲 乙
(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是__________和________。
(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有________、________。
(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。
实验步骤：
第一步：取A、B、C、D 4支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液。
第二步：向A试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加____________________，同时在A、B试管中加入________________；向C试管中滴加适量一定浓度的______________，D试管中滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量相同的人体DNA。
第三步：把A、B、C、D 4支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测________________。
预期实验结果并得出实验结论：
该实验有可能会出现______________种实验结果，如果出现___________，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
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