(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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