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第1节 基因指导蛋白质的合成
第2课时 遗传信息的翻译和中心法则
任务一 遗传信息的翻译
任务二 转录和翻译过程的相关计算
任务三 中心法则
一、遗传信息的翻译
1.概念：游离在细胞质中的各种________,以_______为模板合成具有
一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
氨基酸
2.密码子与反密码子
(1)密码子: 上决定1个氨基酸的_______________称为1个密码子。
(2)反密码子:每个一端的3个相邻碱基可以与 上的_______
互补配对,称为反密码子。
3个相邻的碱基
密码子
3.过程
核糖体沿着_______移动，核糖体与 的结合部位会形成___个
的结合位点，______携带着氨基酸到相应的结合位点后，两个
氨基酸之间形成______，随着核糖体移动，肽链延伸，直到遇到
____________为止。
肽链合成后，就从_________________________脱离，通常经过一系
列步骤，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
2
肽键
终止密码子
核糖体与的复合物上
二、中心法则
1.提出者：________。
2.内容：遗传信息可以从流向_____，即 的复制；也可以从
流向_____，进而流向________，即遗传信息的转录和翻译。
克里克
蛋白质
3.对中心法则的补充
少数生物(如一些病毒)的遗传信息可以从 流向_____以及从
流向_____。
(1)在翻译过程中，分子的 端与相应的氨基酸结合。( )
√
(2) 的反密码子携带了决定氨基酸序列的遗传信息。( )
×
[解析] 的密码子携带了决定氨基酸序列的遗传信息。
(3)细胞中有多种,一种 只能转运一种氨基酸。( )
√
(4) 在核糖体上移动翻译出蛋白质。( )
×
[解析] 翻译过程中，核糖体在 上移动。
(5)转录和翻译过程都存在、、 的碱基配对方式。
( )
×
[解析] 转录过程存在、、 的碱基配对方式；翻译过
程只存在、 的碱基配对方式。
(6)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( )
(7)遗传信息只能从流向 ，进而流向蛋白质。( )
×
[解析] 遗传信息也可由流向 。
√
任务一 遗传信息的翻译
【情境1】 如图中甲、乙分别为和 结构示意图。
［分析］
(1)图甲中①为________，其实质是决定一个氨基酸的___个相邻的碱基。
密码子
3
(2)密码子有____种,正常情况下，______密码子不编码氨基酸，仅作
为翻译终止的信号。但在特殊情况下，终止密码子 可以编码
______________。正常情况下，能编码氨基酸的密码子有____种，
其中包含起始密码子___种，即、 。
64
终止
硒代半胱氨酸
61
2
(3)在__________中， 也可以作起始密码子，此时它可以编码甲
硫氨酸。
(4)图乙中②为由______连接的部位；③为__________，④为结合
________的部位，每种 只能识别并转运____种氨基酸。
(5)每种氨基酸对应__________种密码子,可由__________种 转运；
一种密码子只能决定____种氨基酸。
原核生物
氢键
反密码子
氨基酸
一
一种或几
一种或几
一
(6)绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。
密码子的简并对生物体的生存发展的意义是 ____________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
______________________________________________。
①增强密码子容错性，
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；②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翻译的速度
(7)地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。根据这一事实，你
能想到什么？
提示：通过这一事实可以想到所有生物可能有共同的起源，或生命
在本质上是统一的等。
遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
区别 存在位置 (通常)
概念 基因中脱氧 核苷酸的排 列顺序 中决定一 个氨基酸的三 个相邻碱基 一端与
上密码子互
补配对的三个碱
基
项目 遗传信息 密码子 反密码子
区别 作用 控制生物的 遗传性状 直接决定蛋白 质中的氨基酸 序列 识别密码子，转
运相应氨基酸
联系 (1)遗传信息通常是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转 录，使遗传信息传递到 的核糖核苷酸的排列顺序上 (2) 上的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺 序，反密码子则与密码子互补配对
（续表）
【资料】 阅读分析教材P68图4-7蛋白质合成示意图。
［分析］
(1)填写以下空白内容,并理解翻译的过程。
终止密码子
脱离
(2)翻译过程所需场所、条件、产物、方向分析
游离的氨基酸
核糖体
肽链
由左向右
【情境2】 多聚核糖体是指一个 分子上可以相继结合多个核
糖体,同时进行多条肽链的合成。如图所示为多聚核糖体的模式图。
(1)①⑥分别是指_______________；核
糖体移动的方向是__________。
、核糖体
由右向左
(2)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗 为什么
[答案] 相同;因为它们的模板是同一条 。
(3)一个 分子上可以相继结合多个核糖体，有什么意义？
[答案] 利用少量的 分子可以迅速合成大量的蛋白质，使翻译
快速高效地进行。
［分析］
1.真核生物 复制、转录、翻译的比较
过程 复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 核糖体
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
条件 解旋酶、 聚 合酶、 聚合酶、 与蛋白质合成有关
的酶、
模板 的两条链 的一条链
碱基互补 配对原则 、 、 、 、 、 、 、 、
、
过程 复制 转录 翻译
方向 子链由端向 端延伸 子链由端向 端延伸 核糖体在 上由
端向 端移动
产物 2个双链 1个单链 蛋白质(多肽链)
信息流向 蛋白质
特点 半保留复制；边 解旋边复制 边解旋边转录； 单链转录 1条 可同时指
导合成多条肽链
（续表）
2.原核生物无核膜结构，转录和翻译可以同时进行，即边转录边翻译
(如图所示)；而真核生物必须先转录得到后， 通过核孔
到达细胞质之后再进行翻译。
例1 [2024·广东惠州月考] 下列关于生物体内遗传信息传递过程的叙
述，正确的是( )
A.氨基酸合成蛋白质的过程即为基因表达的过程
B.每种 只能识别并转运一种氨基酸
C.翻译时每种密码子都有与之对应的反密码子
D.每种氨基酸都至少对应两个以上的对应密码子
√
[解析] 基因表达的过程是基因指导蛋白质合成的过程，包括转录和
翻译两个阶段，A错误；具有特异性，即一种 只能识别并
转运一种氨基酸，B正确；终止密码子没有与之对应的反密码子，C
错误；一种氨基酸可能对应一种(如色氨酸)或几种密码子，D错误。
例2 如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )
A.①是 ，其一条链可进入细胞质作为
转录的模板
B.该图可以表示原核生物基因表达过程
C.③是核糖体，翻译过程中③将由端向
端移动
D.④是 ，其一端能结合氨基酸，另一
端的反密码子能识别 上的密码子
√
[解析] 据图可判断①②③④依次代表
、、核糖体、 ，图中
是以 的一条链为模板合成的，
场所是细胞核，A错误；原核生物无细胞核，
基因表达过程是在细胞质中进行的，边转录边翻译，与图示过程不符，
B错误；翻译过程中③核糖体沿着由端向 端移动，C错误；④
是，其一端能结合氨基酸，另一端的反密码子能识别 上的密
码子，D正确。
例3 [2024·重庆月考] 下列关于 复制、转录和翻译过程的叙述，
正确的是( )
A.的复制和转录过程都需要用到解旋酶以催化 双链解旋
B.与翻译过程相比，在转录过程中特有的碱基配对方式是
C.核 的复制、转录和翻译在有丝分裂分裂期都不能进行
D.转录时，聚合酶能识别 上的起始密码子并与之结合
√
[解析] 转录过程不需要解旋酶参与，A错误；转录是以 的一条
链作为模板进行的，因中具有碱基 ，所以转录过程中存在
，翻译过程中和之间的碱基配对， 中不含碱基
，不存在 配对方式，B正确；由于染色体在有丝分裂的分裂期
高度螺旋化不能解旋，因此有丝分裂的分裂期不能进行核 的复
制和转录，C错误；转录时，聚合酶能识别 上的启动子，D
错误。
任务二 转录和翻译过程的相关计算
【情境】 一段原核生物的 通过翻译可合成一条含有11个肽键
的多肽，该肽链含起始密码子对应的氨基酸(不考虑终止密码子)。
［分析］
(1)此 分子含有的碱基个数为____。
(2)合成这段多肽需要的 个数最多为____。
(3)转录出此 的基因中碱基个数至少为____。
36
12
72
转录和翻译过程中相关的数量关系
比较项目(不考虑终止密码子) 数目/个
基因中的碱基数(脱氧核苷酸数)
中的碱基数(核糖核苷酸数)
蛋白质中的氨基酸数
蛋白质中的肽链数
蛋白质中的肽键数(脱水数)
参与的 数量(最多)
【注意】 基因表达的实际过程中，如果蛋白质中的氨基酸数为 ,则
对应的分子中的碱基数最少为, (基因)中的碱基数最少
为 。其原因如下：
①在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。
②合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
③转录出的 中含有不编码氨基酸的序列，正常情况下，终止
密码子不编码氨基酸。
例4 [2024·湖南邵阳月考] 已知、为起始密码子， 、
、 为终止密码子。假设编码某多肽分子的基因中一条链的
碱基排列顺序为 (其中“……”表示省
略了214个碱基，并且不含有终止密码子对应的序列)，若以此链为
模板转录，最终形成的多肽分子中肽键的数目最多是( )
A.74 B.75 C.77 D.78
√
[解析] 若以题中 链为模板转录，可以根据起始密码子和终止密
码子找到该 链中对应的碱基，确定转录的起点和终点：
，可知对应的 中碱基有
(个)，因为终止密码子不编码氨基酸，所以合成
的多肽中氨基酸数最多是 ，其中肽键数目最多是
74个，A正确。
例5 已知一个由4条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键396个，控制
翻译该蛋白质分子的中A和共占 ，若不考虑终止密码子，
则控制转录该的分子中，C和 至少共有( )
A.1800个 B.1350个 C.900个 D.800个
√
[解析] 若一个由4条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键396个，则该
蛋白质分子含有的氨基酸的数目为 (个)，对应的
中碱基数目为1200个，转录该的 中的碱基数目至少
为(个)；由于控制翻译该蛋白质分子的 中A和
共占，则C和共占，对应的中 所占的比例为
，则控制转录该的双链中C和 的总数至少为
(个)，A正确。
任务三 中心法则
【情境】 如图是生物体内遗传信息的流向图解。
［分析］
(1)图中属于中心法则内容的是过程________，属于对中心法则补充
内容的是______。
(2)正常细胞生命活动中能发生的过程是________；④过程需要的酶
是__________。
①②③
④⑤
①②③
逆转录酶
(3)请参照图中模式，写出胰岛素基因控制胰岛素合成过程中遗传信
息的流动过程：_ ________________________________。
胰岛素基因胰岛素
(4)在遗传信息的流动过程中,、 是信息的______,蛋白质是信
息的__________,而_____为信息的流动提供能量,可见,生命是______、
能量和______的统一体。
载体
表达产物
物质
信息
不同生物的遗传信息传递过程
生物种类 遗传信息的传递过程 举例
细胞 生物 原核 生物 ________________________________________________________________________________________ 大肠杆菌等细菌
真核 生物 ______________________________________________________________________________________ 进行分裂的细
胞，如根尖分生
区细胞
_________________________________________________________________________ 高度分化的细胞
生物种类 遗传信息的传递过程 举例
病毒 病 毒 ______________________________________________________________________________________ 噬菌体
复 制病毒 _________________________________________________________________________ 烟草花叶
病毒、流
感病毒
逆转录 病毒 ________________________________________________________________________________________
（续表）
例6 [2024·河北正定中学月考] 中心法则是遗传信
息在细胞内转移的基本法则，如图是关于中心法
则中的某些信息传递过程模式图，下列相关说法
正确的是( )
A.若C为，D为 ，则A是脱氧核苷酸，B是解旋酶
B.若C为，D为 ，则产物D均可编码多肽链
C.若C为，D为 ，则B为逆转录酶
D.若B为核糖体，则C上任意3个碱基组成一个密码子
√
[解析] 若C为，D为，则该过程表示
复制过程，原料是脱氧核苷酸，B应为解旋酶和
聚合酶，A错误；若C为，D为 ，则
该过程表示转录过程，产物D可能为、
和，其中可以编码多肽链的只有，B错误；若C为 ，D为
，则该过程表示逆转录过程，B为逆转录酶，C正确；若B为核糖体，
则该过程表示翻译过程，C为 ，而C上并非任意3个碱基就能组成
一个密码子，D错误。
［方法技巧］ “三看法”判断中心法则各过程
都遵循碱基互补配对的原则
例7 [2024·黑龙江哈尔滨期中] 下列有关中心法则的叙述中，不正确
的是( )
A.过程①②⑤所用的酶依次是解旋酶和聚合酶、 聚合酶、
逆转录酶
B.过程④⑤可发生在 病毒中
C.过程①~⑤均遵循碱基互补配对原则
D.胰岛B细胞中发生的遗传信息的传递过程有②③
√
[解析] ①为 复制，需要解旋酶
将解旋为单链， 聚合酶将
游离的脱氧核苷酸连接为子链；②为转录，需要利用聚合酶以
为模板合成；⑤为逆转录，在逆转录酶的作用下，以 为模板合
成，A正确。④为自我复制，⑤为逆转录，均发生在被 病
毒侵染的宿主细胞内，B错误。在遗传信息传递过程中，为保证遗传信
息的准确传递，复制、转录、翻译、 自我复制、逆转录均严格
遵循碱基互补配对原则，C正确。胰岛B细胞为高度分化的真核细胞，
失去了分裂能力，但会进行基因的表达，即只发生②转录和③翻译过程，
D正确。
例8 [2024·广东东莞月考] 烟草花叶病毒是一种单链 病毒，其在
宿主细胞内的增殖过程如下图所示，有关叙述错误的是( )
A.烟草花叶病毒侵入细胞后，首先进行的是 复制
B.烟草花叶病毒的单链 可直接作为翻译的模板
C.过程①②涉及的碱基互补配对方式完全相同
D.过程②④均需要宿主细胞提供原料、能量
√
[解析] 据图可知，烟草花叶病毒侵入细胞后，首先通过翻译过程合
成复制酶，该过程中烟草花叶病毒的单链 可直接作为翻译
的模板，此后再进行 复制过程，A错误，B正确；过程①②均发
生在之间，涉及的碱基互补配对方式完全相同，都是 、
、、，C正确；②是 复制，④是翻译过程，②④
均需要宿主细胞提供原料、能量，D正确。
1．下列关于翻译过程的叙述正确的是（ ）
A．核糖体沿着mRNA移动至起始密码子，翻译过程开始
B．进入核糖体的tRNA都会先后占据两个与其结合的位点
C．携带肽链的tRNA都只与核糖体中同一个tRNA位点结合
D．第2个及之后携带氨基酸的tRNA进入核糖体，离开时脱掉的是氨基酸
√
[解析]蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；核糖体同时有两个密码子位点，携带甲硫氨酸的tRNA只会占据核糖体的1个tRNA结合位点，携带除甲硫氨酸其他氨基酸的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，B错误；携带肽链的tRNA先后与核糖体中不同tRNA位点结合，C错误；第2个及之后携带氨基酸的tRNA进入核糖体，离开时脱掉的是肽链，D错误。
A．tRNA分子内存在氢键
B．tRNA是细胞内氨基酸的（转运）载体
C．一个tRNA分子中只能转运一种氨基酸
D．tRNA一端的UCG是决定丝氨酸的密码子
2．下图为tRNA结构示意图。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
√
[解析] tRNA为单链，存在局部双链结构，含有氢键，A正确；tRNA能够识别密码子并转运相应的氨基酸，是细胞内氨基酸的载体，B正确；一个tRNA分子只能识别一种密码子，因而只能转运一种氨基酸，体现了tRNA的专一性，C正确；密码子在mRNA 上，tRNA一端的UCG是与决定丝氨酸的密码子相对应的反密码子，D错误。
3．如图表示对真核细胞某mRNA分子的一个片段进行翻译的过程，该mRNA分子片段的碱基序列为5’-AUGCACUGGCGUGGUGAGUGGGCAUGCUAG-3’。可能用到的密码子与氨基酸的对应关系如下；AUG（甲硫氨酸，起始密码子）、UGG（色氨酸）、UAG（终止密码子），下列说法正确的是（ ）
A．该mRNA片段在翻译过程中需要10种tRNA参与
B．翻译过程中运输甲硫氨酸的tRNA上的反密码子是TAC
C．图中翻译过程核糖体从左往右沿mRNA移动依次读取密码子
D．tRNA的种类很多，每种tRNA能识别并转运一种或多种氨基酸
√
[解析]该mRNA片段中共有10个密码子，由于终止密码子不对应tRNA，且该mRNA片段中有两个UGG，UGG只对应一种tRNA，所以翻译过程中不需要10种tRNA参与，A错误；tRNA上不含碱基T，B错误；由图可知，随着核糖体沿mRNA移动时肽链逐渐延长，因此图中翻译过程核糖体从左往右沿mRNA移动依次读取密码子，C正确；每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，D错误。
4．遗传密码的破译需要解决“碱基组合与氨基酸之间对应关系的规律”这一难题。下图是遗传密码破译过程中的蛋白质体外合成实验示意图,下列叙述错误的是 ( )
A.实验中每个试管内只需加入多个同种氨基酸作为翻译的原料,加入UUU……作为翻译的模板即可
B.图示实验操作需要在实验前除去细胞提取液中的DNA和mRNA
C.图示实验添加多聚尿嘧啶核苷酸后,出现多聚苯丙氨酸,说明苯丙氨酸的密码子就是UUU
D.图示实验中其他操作和成分不变,可用GGG……代替UUU……来破解GGG决定的氨基酸种类
√
[解析]每个试管中需要加入1种氨基酸作为原料,还需加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸,即UUU……作为翻译模板,此外,还需向试管中加入含有酶、tRNA、ATP及核糖体等的细胞提取液,A错误;实验中所用的细胞提取液除去DNA和mRNA,可防止细胞提取液中的DNA转录出新的RNA和原有的mRNA干扰最终结果,B正确;结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链,这说明mRNA中的密码子UUU编码的是苯丙氨酸,C正确;图示实验中其他操作和成分不变,可用GGG……代替UUU……,如果GGG决定某种氨基酸,则含有该氨基酸的试管将会出现一条肽链,D正确。
A．①过程表示转录，其所需的原料来源于宿主细胞
B．②过程中mRNA沿着多个核糖体移动从而合成多条相同的肽链
C．完成①过程所需的嘌呤数等于完成③过程所需的嘧啶数
D．HIV是逆转录病毒，图示过程也可以表示HIV的增殖过程
5．禽流感病毒是单链RNA病毒，其增殖过程如图所示，其中①～③代表相应的生理过程。下列说法正确的是（ ）
√
[解析] ①表示以-RNA为模板合成+RNA的过程，该过程应为RNA的复制，其所需的原料来源于宿主细胞，A错误；②表示以+RNA为模板合成蛋白质的翻译过程，该过程中核糖体沿着mRNA移动从而合成多条相同的肽链，B错误；图中①以-RNA为模板合成+RNA，③以+RNA为模板合成-RNA，根据碱基互补配对原则，完成①过程所需的嘌呤数等于完成③过程所需的嘧啶数，C正确；HIV增殖过程中，是以RNA为模板逆转录合成DNA，与图示过程不同，D错误。
练习册
知识点一 遗传信息的翻译
1.[2024·河南郑州月考]下列关于密码子和反密码子的叙述，错误的
是( )
A.一个密码子和一个反密码子均由三个碱基组成
B.不可能是一个密码子，因为中不含
C.一种氨基酸可能对应多种反密码子
D.密码子的一个碱基发生变化，其对应的氨基酸也一定会发生变化
√
[解析] 上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子，反密
码子是指的一端的3个相邻的碱基，能与 上的密码子互补
配对，A正确；密码子是 上决定1个氨基酸的相邻的3个碱基，
不可能是一个密码子，因为中不含 ,B正确;一种密码子只能
编码一种氨基酸，但一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码，因
此一种氨基酸可能对应多种反密码子，C正确；由于密码子具有简并
性，不同密码子可能决定同一氨基酸，所以当密码子有一个碱基改
变时，其对应的氨基酸可能并不会改变，D错误。
2.若细胞质中可转运氨基酸， 可转
运氨基酸，可转运氨基酸，现以 中一条链
为模板合成蛋白质，该蛋白质基本组成单位的
排列可能是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 翻译的直接模板是，而是以 的一条链为模板
转录形成的，以分子中的一条链 为模板转
录形成的的碱基序列为 ，其中第一个密
码子对应的反密码子为，编码的氨基酸为 ，第二个密
码子对应的反密码子为，编码的氨基酸为 ，第三个密
码子对应的反密码子为，编码的氨基酸为 ，所以该
蛋白质基本组成单位的排列可能是 ，B正确。
3.［教材改编］ 下表是三种抗菌药物的作用机制，红霉素、环丙沙
星和利福平这三种药物直接影响的过程分别是( )
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合，抑制其功能
环丙沙星 抑制解旋酶的活性
利福平 抑制细菌 聚合酶的活性
A.复制、翻译和转录 B.翻译、转录和 复制
C.翻译、复制和转录 D.翻译、 复制和逆转录
√
[解析] 据表分析，红霉素能够与核糖体结合，抑制其功能，故其抑
制的是翻译过程；解旋酶参与 复制，环丙沙星抑制解旋酶的活
性，故其影响复制过程； 聚合酶能够识别与结合启动子，
用于启动基因的转录，利福平抑制细菌 聚合酶的活性，主要抑
制转录过程，A、B、D错误，C正确。
4.下图为正常细胞中遗传信息翻译的示意图，下列相关叙述正确的是
( )
A.①是作为翻译的模板，其上的三个碱基叫
作一个密码子
B.②是转运，其为单链 ，所以不含
有氢键
C.合成①②③的模板都是
D.③为， 的合成与核仁有关
√
[解析] ①是 ，是翻译的模板，其上
决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫作一
个密码子，A错误；②是转运 ，其为单
链 ，但存在局部双链结构，含有氢键，
B错误；①是信使，②是转运 ，③
为核糖体，都是以 的一条链为模板转录形成的，C正确；
③为， 的合成与核仁有关，D错误。
5.下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正
确的是( )
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.转录尚未结束，翻译就已开始
C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D.一个基因在短时间内不可能表达出多条多肽链
√
[解析] 图中表示4条正在合成，每条 上有多个核糖体在
合成多肽链，A错误；图示转录和翻译是同时进行的，B正确；每个
核糖体独立完成一条多肽链的合成，C错误；由题图可知，一个基因
在短时间内可以表达出多条多肽链，D错误。
6.图甲、乙、丙分别表示人体细胞中遗传信息的传递和表达过程。有
关叙述错误的是( )
A.甲过程中 和运载的氨基酸不能碱基互补配对
B.甲、丙过程中对模板信息的读取都是从右向左
C.甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛B细胞的细胞核内进行
D.甲、乙、丙三个过程所用原料都是核苷酸，参与甲过程的 有
三类
√
[解析] 氨基酸结构中不存在碱基，因此，甲过程中 和运载的氨基酸不能
碱基互补配对，A正确；通过甲图来看，核糖体在 上的移动方向是从右
向左，通过丙图来看，丙过程对于转录模板的解读是从右向左进行的，B正
确；胰岛B细胞是高度分化的细胞，其不能再分裂，其细胞核内的 只能
进行转录过程，不能进行复制，同时翻译的场所在核糖体，C正确；甲表示
翻译过程，原料是氨基酸，D错误。
知识点二 转录和翻译过程的相关计算
7.一个 分子上的某个基因有300个碱基对，则它控制合成的一条
多肽链中含有肽键的个数最多为(不考虑终止密码子)( )
A.99个 B.100个 C.49个 D.50个
[解析] 根据题意可知， 分子上的某个基因有300个碱基对，则它
控制合成的 上最多有300个碱基；由于编码一个氨基酸的三个
相邻碱基构成一个密码子，因此该 翻译形成的多肽链中最多
含有100个氨基酸，肽键数氨基酸数-肽链条数 (个)，
A正确。
√
8.[2024·湖南邵阳二中月考]一个分子有个碱基，其中 有
个；由该合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板链所在
分子的 数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密
码子) ( )
A.， B.，
C.， D.，
√
[解析] 由分子有个碱基且可知，此 分子中
，控制其合成的分子模板链中 个，
则模板链所在分子中个。由分子有 个
碱基可知，其能控制合成含 个氨基酸的蛋白质分子，此蛋白质
分子有两条肽链，合成时脱去的水分子数应为 。
知识点三 中心法则
9.[2024·河北石家庄月考]关于“中心法则”过程及产物的叙述，正确的
是( )
A.转录只在细胞核内进行，翻译只在细胞质进行
B.和都是 分子转录的产物
C.每个 上都具有21种氨基酸的密码子
D.逆转录和复制的模板及产物都是
√
[解析] 转录主要在细胞核内进行，翻译在细胞质内进行，A错误；
、和都是 分子转录的产物，B正确；并非每种
蛋白质都含21种氨基酸，C错误；逆转录的模板是 ，产物是
，复制的模板是，产物也是 ，D错误。
10.图甲所示为细胞中遗传信息的表达过程，图乙表示遗传信息的传
递途径。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲所示的过程可用图乙中的②③表示
B.叶肉细胞的细胞核中过程①的原料是四种游离的脱氧核苷酸
C.能发生图甲所示过程的细胞的遗传物质是
D.大肠杆菌遗传信息传递的途径有①②③
√
[解析] 图甲表示转录和翻译，分别对应图乙的②③，A正确；叶肉
细胞属于高度分化的细胞，该细胞不具有增殖能力，因此其细胞核
中的不能复制，B错误；细胞生物的遗传物质是 ，C正确；
大肠杆菌是原核生物，遗传信息传递的途径有 复制、转录、翻
译，即①②③，D正确。
11.不同核酸类型的病毒完成遗传信息传递的具体方式不同。下图为
某“双链病毒”基因表达示意图。这类病毒携带有 复制酶，
在该酶的作用下，作为模板复制出新的，合成的
既可以翻译出病毒的蛋白质，又可以作为模板合成 ，最终形成
“”。已知逆转录病毒的核酸为“ ”。下列说法正确的是
( )
A.合成病毒蛋白质的原料来源于宿主，酶来源于病毒本身
B.与的复制不同，该病毒 的双链可能都是新合成的
C.该病毒与逆转录病毒基因表达时都存在、 的配对
D.逆转录病毒与该病毒繁殖时均有到 的过程
√
[解析] 病毒无细胞结构，合成
子代病毒所需的原料都来源于
宿主，有部分酶也来自宿主，A错误； 分子的复制是半保留复制，
据图可知，与的复制不同，该病毒在复制酶的作用下，
作为模板复制出新的，又作为模板合成，形成 ，
故 的双链可能都是新合成的，B正确；该病毒的基因表达主要发
生在与、与蛋白质之间，不存在 的配对关系，逆转录
病毒存在、、 蛋白质的过程，存在
、的配对，C错误；逆转录病毒繁殖时不存在到
的过程，D错误。
12.[2024·辽宁沈阳期末] 如图表示某 片段遗传信息的传递过程，
①~⑤表示物质或结构，、、 均表示生理过程。回答下列问题：
(1)过程需要的原料为____________，若①中含有碱基数为 个，其
中碱基A的数量为个，则过程进行4次，共需碱基 的数量为_____
__________。
脱氧核苷酸
[解析] 过程表示 的复制，所需原料为脱氧核苷酸。若①中含有
碱基数为个，其中碱基A的数量为个，则其中含有 的数量为
，过程进行4次，共需碱基 的数量为
。
(2) 过程需要__________酶，该酶沿模板链移动的方向是________
(填“”或“ ”)。已知该过程非模板链上的部分碱基序列为
，则该过程合成的②中对应的碱基序列为
_____________________。
聚合
[解析] 过程是转录，需要聚合酶参与，由于 链延伸的方
向为，故该酶沿模板链移动的方向为 。合成②时遵循
碱基互补配对的原则，所以当 中非模板链上部分碱基序列为
时，该过程合成的②中对应的碱基序列为
。
(3)核糖体在②上的移动方向是__________(填“从右向左”或“从左向
右”)，由于基因中一个碱基对发生替换，而导致 过程合成的肽链中
的异亮氨酸(密码子有、、)变成苏氨酸(密码子有 、
、、 )，则该基因的碱基对替换情况是________________
____________________。
从左向右
替换为(或替换为)
[解析] 从 移动的方向可知，核糖体在②上的移动方向是从左向
右。由于基因中一个碱基对发生替换，而导致 过程合成的肽链中的
异亮氨酸变成苏氨酸，根据所给密码子判断应是密码子中的 变成了
C，则该基因的碱基对替换情况是替换为(或 替换为
)。
(4)基因表达包括图中的_____过程，胰岛B细胞中能发生图中的____
__过程。
、
、
[解析] 基因表达过程包括转录和翻译，即图中的、 过程；胰岛B
细胞是高度分化的细胞，不能进行细胞分裂，故不能进行图中的 过
程，但可以进行基因的表达，即进行图中的、 过程。
13.[2024·山东青岛期中] 下图为一组模拟实验，假设实验能正常进
行且五支试管中都有产物生成。请据图回答下列问题:
(1)A、D试管中的产物均为_____，但A试管模拟的是____________
过程，D试管模拟的是________过程。
的复制
逆转录
[解析] A试管中 是模
板，脱氧核苷酸是原料，
所以产物是 ，进行的
是的复制；D试管中 是模板，脱氧核苷酸是原料，所以产物是
，进行的是逆转录。所以A、D试管中的产物均为 ，但A试管模
拟的是 的复制过程，D试管模拟的是逆转录过程。
(2)B、C试管中的产物均为_____，但B试管模拟的是______过程，C
试管模拟的是____________过程。
转录
的复制
[解析] B试管中是模板，核糖核苷酸是原料，所以产物是 ，
模拟的是转录；C试管中 是模板，核糖核苷酸是原料，所以产物
是，模拟的是 的复制。
(3)假如B试管中加入的 含有306个碱基，那么产物最多含有____
个碱基，最多有____个密码子。
153
51
[解析] 假如B试管中加入的 含有306个碱基，B试管进行的是
的转录，转录时以的一条链为模板，所以产物 上最多
含有153个碱基， 上3个相邻的碱基构成一个密码子，编码一
个氨基酸，所以最多有51个密码子。
(4) 试管模拟的是______过程，在细胞中该过程的场所是________，
图中的原料为________，工具是______，产物是_______________。
翻译
核糖体
氨基酸
肽链(或蛋白质)
[解析] 试管中信使 是模板，所以进行的翻译过程，产物是肽链
或蛋白质。所以 试管模拟的是翻译过程，在细胞中该过程的场所是
核糖体，图中的原料为氨基酸，工具是 ，产物是肽链
(或蛋白质)。第2课时 遗传信息的翻译和中心法则
【预习梳理】
一、1.氨基酸 mRNA
2.(1)3个相邻的碱基
(2)密码子
3.mRNA 2 tRNA 肽键 终止密码子 核糖体与mRNA的复合物上
二、1.克里克
2.DNA RNA 蛋白质
3.RNA DNA
【预习检测】
(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
[解析] (2)mRNA的密码子携带了决定氨基酸序列的遗传信息。
(4)翻译过程中,核糖体在mRNA上移动。
(5)转录过程存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式;翻译过程只存在A—U、G—C的碱基配对方式。
(7)遗传信息也可由RNA流向DNA。
【任务活动】
任务一
[情境1] (1)密码子 3
(2)64 终止 硒代半胱氨酸 61 2
(3)原核生物
(4)氢键 反密码子 氨基酸 一
(5)一种或几 一种或几 一
(6)①增强密码子容错性,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;②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翻译的速度
(7)提示:通过这一事实可以想到所有生物可能有共同的起源,或生命在本质上是统一的等。
[资料] (1)mRNA tRNA mRNA tRNA 终止密码子 脱离
(2)①游离的氨基酸 ②tRNA ③核糖体 ④mRNA ⑤肽链 ⑥由左向右
[情境2] (1)mRNA、核糖体 由右向左
(2)相同;因为它们的模板是同一条mRNA。
(3)利用少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质,使翻译快速高效地进行。
反馈评价
例1 B [解析] 基因表达的过程是基因指导蛋白质合成的过程,包括转录和翻译两个阶段,A错误;tRNA具有特异性,即一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,B正确;终止密码子没有与之对应的反密码子,C错误;一种氨基酸可能对应一种(如色氨酸)或几种密码子,D错误。
例2 D [解析] 据图可判断①②③④依次代表DNA、mRNA、核糖体、tRNA,图中②mRNA是以①DNA的一条链为模板合成的,场所是细胞核,A错误;原核生物无细胞核,基因表达过程是在细胞质中进行的,边转录边翻译,与图示过程不符,B错误;翻译过程中③核糖体沿着mRNA由5'端向3'端移动,C错误;④是tRNA,其一端能结合氨基酸,另一端的反密码子能识别mRNA上的密码子,D正确。
例3 B [解析] 转录过程不需要解旋酶参与,A错误;转录是以DNA的一条链作为模板进行的,因DNA中具有碱基T,所以转录过程中存在T—A,翻译过程中mRNA和tRNA之间的碱基配对,RNA中不含碱基T,不存在T—A配对方式,B正确;由于染色体在有丝分裂的分裂期高度螺旋化不能解旋,因此有丝分裂的分裂期不能进行核DNA的复制和转录,C错误;转录时,RNA聚合酶能识别DNA上的启动子,D错误。
任务二
[情境] (1)36 (2)12 (3)72
反馈评价
例4 A [解析] 若以题中DNA链为模板转录,可以根据起始密码子和终止密码子找到该DNA链中对应的碱基,确定转录的起点和终点:CACAGTC……AGGAACT,可知对应的mRNA中碱基有7+214+7=228(个),因为终止密码子不编码氨基酸,所以合成的多肽中氨基酸数最多是(228-3)÷3=75,其中肽键数目最多是74个,A正确。
例5 A [解析] 若一个由4条肽链组成的蛋白质分子,共有肽键396个,则该蛋白质分子含有的氨基酸的数目为396+4=400(个),对应的mRNA中碱基数目为1200个,转录该mRNA的DNA中的碱基数目至少为1200×2=2400(个);由于控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%,则C和G共占75%,对应的DNA中G+C所占的比例为75%,则控制转录该mRNA的双链DNA中C和G的总数至少为2400×75%=1800(个),A正确。
任务三
[情境] (1)①②③ ④⑤ (2)①②③ 逆转录酶
(3)胰岛素基因mRNA胰岛素
(4)载体 表达产物 ATP 物质 信息
反馈评价
例6 C [解析] 若C为DNA,D为DNA,则该过程表示DNA复制过程,原料是脱氧核苷酸,B应为解旋酶和DNA聚合酶,A错误;若C为DNA,D为RNA,则该过程表示转录过程,产物D可能为rRNA、mRNA和tRNA,其中可以编码多肽链的只有mRNA,B错误;若C为RNA,D为DNA,则该过程表示逆转录过程,B为逆转录酶,C正确;若B为核糖体,则该过程表示翻译过程,C为mRNA,而C上并非任意3个碱基就能组成一个密码子,D错误。
例7 B [解析] ①为DNA复制,需要解旋酶将DNA解旋为单链,DNA聚合酶将游离的脱氧核苷酸连接为子链;②为转录,需要利用RNA聚合酶以DNA为模板合成RNA;⑤为逆转录,在逆转录酶的作用下,以RNA为模板合成DNA,A正确。④为RNA自我复制,⑤为逆转录,均发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内,B错误。在遗传信息传递过程中,为保证遗传信息的准确传递,DNA复制、转录、翻译、RNA自我复制、逆转录均严格遵循碱基互补配对原则,C正确。胰岛B细胞为高度分化的真核细胞,失去了分裂能力,但会进行基因的表达,即只发生②转录和③翻译过程,D正确。
例8 A [解析] 据图可知,烟草花叶病毒侵入细胞后,首先通过翻译过程合成RNA复制酶,该过程中烟草花叶病毒的单链RNA可直接作为翻译的模板,此后再进行RNA复制过程,A错误,B正确;过程①②均发生在RNA之间,涉及的碱基互补配对方式完全相同,都是A—U、U—A、G—C、C—G,C正确;②是RNA复制,④是翻译过程,②④均需要宿主细胞提供原料、能量,D正确。第2课时 遗传信息的翻译和中心法则
一、遗传信息的翻译
1.概念:游离在细胞质中的各种 ,以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2.密码子与反密码子
(1)密码子:mRNA上决定1个氨基酸的 称为1个密码子。
(2)反密码子:每个tRNA一端的3个相邻碱基可以与mRNA上的 互补配对,称为反密码子。
3.过程
核糖体沿着 移动,核糖体与mRNA的结合部位会形成 个tRNA的结合位点, 携带着氨基酸到相应的结合位点后,两个氨基酸之间形成 ,随着核糖体移动,肽链延伸,直到遇到 为止。
肽链合成后,就从 脱离,通常经过一系列步骤,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。
二、中心法则
1.提出者: 。
2.内容:遗传信息可以从DNA流向 ,即DNA的复制;也可以从DNA流向 ,进而流向 ,即遗传信息的转录和翻译。
3.对中心法则的补充
少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向 以及从RNA流向 。
(1)在翻译过程中,tRNA分子的—OH端与相应的氨基酸结合。()
(2)tRNA的反密码子携带了决定氨基酸序列的遗传信息。()
(3)细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。()
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。()
(5)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式。()
(6)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。()
(7)遗传信息只能从DNA流向RNA,进而流向蛋白质。()
任务一遗传信息的翻译
【情境1】如图中甲、乙分别为mRNA和tRNA结构示意图。
[分析](1)图甲中①为 ,其实质是决定一个氨基酸的 个相邻的碱基。
(2)密码子有 种,正常情况下, 密码子不编码氨基酸,仅作为翻译终止的信号。但在特殊情况下,终止密码子UGA可以编码 。正常情况下,能编码氨基酸的密码子有 种,其中包含起始密码子 种,即AUG、GUG。
(3)在 中,GUG也可以作起始密码子,此时它可以编码甲硫氨酸。
(4)图乙中②为由 连接的部位;③为 ,④为结合 的部位,每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸。
(5)每种氨基酸对应 种密码子,可由 种tRNA转运;一种密码子只能决定 种氨基酸。
(6)绝大多数氨基酸都有几个密码子,这一现象称作密码子的简并。密码子的简并对生物体的生存发展的意义是 。
(7)地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。根据这一事实,你能想到什么
遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
区 别 存在 位置 DNA (通常) mRNA tRNA
概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基 tRNA一端与mRNA上密码子互补配对的三个碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子,转运相应氨基酸
联 系 (1)遗传信息通常是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上 (2)mRNA上的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则与密码子互补配对
【资料】阅读分析教材P68图4-7蛋白质合成示意图。
[分析](1)填写以下空白内容,并理解翻译的过程。
(2)翻译过程所需场所、条件、产物、方向分析
【情境2】多聚核糖体是指一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。如图所示为多聚核糖体的模式图。
[分析](1)①⑥分别是指 ;核糖体移动的方向是 。
(2)最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗 为什么
(3)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,有什么意义
1.真核生物DNA复制、转录、翻译的比较
过程 DNA复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 核糖体
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
条件 解旋酶、DNA 聚合酶、ATP RNA聚合酶、 ATP 与蛋白质合成 有关的酶、 ATP
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
碱基 互补配 对原则 A—T、T—A、 G—C、C—G A—U、T—A、 G—C、C—G A—U、U—A、 G—C、C—G
方向 子链由5'端向 3'端延伸 子链由5'端向 3'端延伸 核糖体在 mRNA上由5' 端向3'端移动
产物 2个双链DNA 1个单链RNA 蛋白质 (多肽链)
信息 流向 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→ 蛋白质
特点 半保留复制; 边解旋边复制 边解旋边转 录;单链转录 1条mRNA 可同时指导 合成多条肽链
2.原核生物无核膜结构,转录和翻译可以同时进行,即边转录边翻译(如图所示);而真核生物必须先转录得到mRNA后,mRNA通过核孔到达细胞质之后再进行翻译。
例1[2024·广东惠州月考]下列关于生物体内遗传信息传递过程的叙述,正确的是()
A.氨基酸合成蛋白质的过程即为基因表达的过程
B.每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
C.翻译时每种密码子都有与之对应的反密码子
D.每种氨基酸都至少对应两个以上的对应密码子
例2如图为基因表达过程的示意图,下列叙述正确的是()
A.①是DNA,其一条链可进入细胞质作为转录的模板
B.该图可以表示原核生物基因表达过程
C.③是核糖体,翻译过程中③将由3'端向5'端移动
D.④是tRNA,其一端能结合氨基酸,另一端的反密码子能识别mRNA上的密码子
例3[2024·重庆月考]下列关于DNA复制、转录和翻译过程的叙述,正确的是()
A.DNA的复制和转录过程都需要用到解旋酶以催化DNA双链解旋
B.与翻译过程相比,在转录过程中特有的碱基配对方式是T—A
C.核DNA的复制、转录和翻译在有丝分裂分裂期都不能进行
D.转录时,RNA聚合酶能识别RNA上的起始密码子并与之结合
任务二转录和翻译过程的相关计算
【情境】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,该肽链含起始密码子对应的氨基酸(不考虑终止密码子)。
[分析](1)此mRNA分子含有的碱基个数为 。
(2)合成这段多肽需要的tRNA个数最多为 。
(3)转录出此mRNA的基因中碱基个数至少为 。
转录和翻译过程中相关的数量关系
比较项目(不考虑终止密码子) 数目/个
基因中的碱基数(脱氧核苷酸数) 6n
mRNA中的碱基数(核糖核苷酸数) 3n
蛋白质中的氨基酸数 n
蛋白质中的肽链数 m
蛋白质中的肽键数(脱水数) n-m
参与的tRNA数量(最多) n
【注意】基因表达的实际过程中,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。其原因如下:
①在基因片段中,有的片段起调控作用,不转录。
②合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
③转录出的mRNA中含有不编码氨基酸的序列,正常情况下,终止密码子不编码氨基酸。
例4[2024·湖南邵阳月考]已知AUG、GUG为起始密码子,UAG、UGA、UAA为终止密码子。假设编码某多肽分子的基因中一条链的碱基排列顺序为CCACAGTC……AGGAACTTCGAT(其中“……”表示省略了214个碱基,并且不含有终止密码子对应的序列),若以此链为模板转录,最终形成的多肽分子中肽键的数目最多是()
A.74 B.75
C.77 D.78
例5已知一个由4条肽链组成的蛋白质分子,共有肽键396个,控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%,若不考虑终止密码子,则控制转录该mRNA的DNA分子中,C和G至少共有()
A.1800个 B.1350个
C.900个 D.800个
任务三中心法则
【情境】如图是生物体内遗传信息的流向图解。
[分析](1)图中属于中心法则内容的是过程 ,属于对中心法则补充内容的是 。
(2)正常细胞生命活动中能发生的过程是 ;④过程需要的酶是 。
(3)请参照图中模式,写出胰岛素基因控制胰岛素合成过程中遗传信息的流动过程: 。
(4)在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的 ,蛋白质是信息的 ,而 为信息的流动提供能量,可见,生命是 、能量和 的统一体。
不同生物的遗传信息传递过程
生物 种类 遗传信息的传递过程 举例
细 胞 生 物 原核 生物 大肠杆菌等细菌
真核 生物 进行分裂的细胞,如根尖分生区细胞
高度分化的细胞
病 毒 DNA 病毒 T2噬菌体
RNA 复制 病毒 烟草花叶病毒、流感病毒
逆转 录病毒 HIV
例6[2024·河北正定中学月考]中心法则是遗传信息在细胞内转移的基本法则,如图是关于中心法则中的某些信息传递过程模式图,下列相关说法正确的是()
A.若C为DNA,D为DNA,则A是脱氧核苷酸,B是解旋酶
B.若C为DNA,D为RNA,则产物D均可编码多肽链
C.若C为RNA,D为DNA,则B为逆转录酶
D.若B为核糖体,则C上任意3个碱基组成一个密码子
[方法技巧]“三看法”判断中心法则各过程
都遵循碱基互补配对的原则
例7[2024·黑龙江哈尔滨期中]下列有关中心法则的叙述中,不正确的是()
A.过程①②⑤所用的酶依次是解旋酶和DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶
B.过程④⑤可发生在RNA病毒中
C.过程①~⑤均遵循碱基互补配对原则
D.胰岛B细胞中发生的遗传信息的传递过程有②③
例8[2024·广东东莞月考]烟草花叶病毒是一种单链RNA病毒,其在宿主细胞内的增殖过程如下图所示,有关叙述错误的是()
A.烟草花叶病毒侵入细胞后,首先进行的是RNA复制
B.烟草花叶病毒的单链RNA可直接作为翻译的模板
C.过程①②涉及的碱基互补配对方式完全相同
D.过程②④均需要宿主细胞提供原料、能量第2课时 遗传信息的翻译和中心法则
1.D [解析] mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子,反密码子是指tRNA的一端的3个相邻的碱基,能与mRNA上的密码子互补配对,A正确;密码子是mRNA上决定1个氨基酸的相邻的3个碱基,ATT不可能是一个密码子,因为RNA中不含T,B正确;一种密码子只能编码一种氨基酸,但一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码,因此一种氨基酸可能对应多种反密码子,C正确;由于密码子具有简并性,不同密码子可能决定同一氨基酸,所以当密码子有一个碱基改变时,其对应的氨基酸可能并不会改变,D错误。
2.B [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DNA分子中的一条链3'—ACGTACATT—5'为模板转录形成的mRNA的碱基序列为5'—UGCAUGUAA—3',其中第一个密码子(UGC)对应的反密码子为3'ACG5',编码的氨基酸为b,第二个密码子(AUG) 对应的反密码子为3'UAC5',编码的氨基酸为c,第三个密码子(UAA) 对应的反密码子为3'AUU5',编码的氨基酸为a,所以该蛋白质基本组成单位的排列可能是bca,B正确。
3.C [解析] 据表分析,红霉素能够与核糖体结合,抑制其功能,故其抑制的是翻译过程;解旋酶参与DNA复制,环丙沙星抑制解旋酶的活性,故其影响DNA复制过程;RNA聚合酶能够识别与结合启动子,用于启动基因的转录,利福平抑制细菌RNA聚合酶的活性,主要抑制转录过程,A、B、D错误,C正确。
4.C [解析] ①是mRNA,是翻译的模板,其上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫作一个密码子,A错误;②是转运RNA,其为单链RNA,但存在局部双链结构,含有氢键,B错误;①是信使RNA,②是转运RNA,③为核糖体RNA(rRNA),都是以DNA的一条链为模板转录形成的,C正确;③为rRNA,rRNA的合成与核仁有关,D错误。
5.B [解析] 图中表示4条mRNA正在合成,每条mRNA上有多个核糖体在合成多肽链,A错误;图示转录和翻译是同时进行的,B正确;每个核糖体独立完成一条多肽链的合成,C错误;由题图可知,一个基因在短时间内可以表达出多条多肽链,D错误。
6.D [解析] 氨基酸结构中不存在碱基,因此,甲过程中tRNA和运载的氨基酸不能碱基互补配对,A正确;通过甲图来看,核糖体在mRNA上的移动方向是从右向左,通过丙图来看,丙过程对于转录模板的解读是从右向左进行的,B正确;胰岛B细胞是高度分化的细胞,其不能再分裂,其细胞核内的DNA只能进行转录过程,不能进行复制,同时翻译的场所在核糖体,C正确;甲表示翻译过程,原料是氨基酸,D错误。
7.A [解析] 根据题意可知,DNA分子上的某个基因有300个碱基对,则它控制合成的mRNA上最多有300个碱基;由于编码一个氨基酸的三个相邻碱基构成一个密码子,因此该mRNA翻译形成的多肽链中最多含有100个氨基酸,肽键数=氨基酸数-肽链条数=100-1=99(个),A正确。
8.D [解析] 由mRNA分子有m个碱基且G+C=n可知,此mRNA分子中A+U=m-n,控制其合成的DNA分子模板链中T+A=m-n个,则模板链所在DNA分子中A+T=2(m-n)个。由mRNA分子有m个碱基可知,其能控制合成含m/3个氨基酸的蛋白质分子,此蛋白质分子有两条肽链,合成时脱去的水分子数应为m/3-2。
9.B [解析] 转录主要在细胞核内进行,翻译在细胞质内进行,A错误;mRNA、rRNA和tRNA都是DNA分子转录的产物,B正确;并非每种蛋白质都含21种氨基酸,C错误;逆转录的模板是RNA,产物是DNA,DNA复制的模板是DNA,产物也是DNA,D错误。
10.B [解析] 图甲表示转录和翻译,分别对应图乙的②③,A正确;叶肉细胞属于高度分化的细胞,该细胞不具有增殖能力,因此其细胞核中的DNA不能复制,B错误;细胞生物的遗传物质是DNA,C正确;大肠杆菌是原核生物,遗传信息传递的途径有DNA复制、转录、翻译,即①②③,D正确。
11.B [解析] 病毒无细胞结构,合成子代病毒所需的原料都来源于宿主,有部分酶也来自宿主,A错误;DNA分子的复制是半保留复制,据图可知,与DNA的复制不同,该病毒在RNA复制酶的作用下,-RNA作为模板复制出新的+RNA,+RNA又作为模板合成-RNA,形成±RNA,故±RNA的双链可能都是新合成的,B正确;该病毒的基因表达主要发生在RNA与RNA、RNA与蛋白质之间,不存在A—T的配对关系,逆转录病毒存在RNA→DNA、DNA→RNA、RNA→蛋白质的过程,存在A—T、A—U的配对,C错误;逆转录病毒繁殖时不存在+RNA到-RNA的过程,D错误。
12.(1)脱氧核苷酸 15×(m/2-n)
(2)RNA聚合 3'→5' ……CUGGCUUCU……
(3)从左向右 T—A替换为C—G(或A—T替换为G—C)
(4)b、c b、c
[解析] (1)a过程表示DNA的复制,所需原料为脱氧核苷酸。若①中含有碱基数为m个,其中碱基A的数量为n个,则其中含有G的数量为m/2-n,a过程进行4次,共需碱基G的数量为(24-1)×(m/2-n)=15×(m/2-n)。(2)b过程是转录,需要RNA聚合酶参与,由于mRNA链延伸的方向为5'→3',故该酶沿模板链移动的方向为3'→5'。合成②时遵循碱基互补配对的原则,所以当DNA中非模板链上部分碱基序列为……CTGGCTTCT……时,该过程合成的②中对应的碱基序列为……CUGGCUUCU……。(3)从tRNA移动的方向可知,核糖体在②上的移动方向是从左向右。由于基因中一个碱基对发生替换,而导致c过程合成的肽链中的异亮氨酸变成苏氨酸,根据所给密码子判断应是密码子中的U变成了C,则该基因的碱基对替换情况是T—A替换为C—G(或A—T替换为G—C)。(4)基因表达过程包括转录和翻译,即图中的b、c过程;胰岛B细胞是高度分化的细胞,不能进行细胞分裂,故不能进行图中的a过程,但可以进行基因的表达,即进行图中的b、c过程。
13.(1)DNA DNA的复制 逆转录
(2)RNA 转录 RNA的复制
(3)153 51
(4)翻译 核糖体 氨基酸 tRNA 肽链(或蛋白质)
[解析] (1)A试管中DNA是模板,脱氧核苷酸是原料,所以产物是DNA,进行的是DNA的复制;D试管中RNA是模板,脱氧核苷酸是原料,所以产物是DNA,进行的是逆转录。所以A、D试管中的产物均为DNA,但A试管模拟的是DNA的复制过程,D试管模拟的是逆转录过程。(2)B试管中DNA是模板,核糖核苷酸是原料,所以产物是RNA,模拟的是转录;C试管中RNA是模板,核糖核苷酸是原料,所以产物是RNA,模拟的是RNA的复制。(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基,B试管进行的是DNA的转录,转录时以DNA的一条链为模板,所以产物RNA上最多含有153个碱基,mRNA 上3个相邻的碱基构成一个密码子,编码一个氨基酸,所以最多有51个密码子。(4)E试管中信使RNA是模板,所以进行的翻译过程,产物是肽链或蛋白质。所以E试管模拟的是翻译过程,在细胞中该过程的场所是核糖体,图中的原料为氨基酸,工具是tRNA,产物是肽链(或蛋白质)。第2课时 遗传信息的翻译和中心法则
知识点一 遗传信息的翻译
1.[2024·河南郑州月考] 下列关于密码子和反密码子的叙述,错误的是 ( )
A.一个密码子和一个反密码子均由三个碱基组成
B.ATT不可能是一个密码子,因为RNA中不含T
C.一种氨基酸可能对应多种反密码子
D.密码子的一个碱基发生变化,其对应的氨基酸也一定会发生变化
2.若细胞质中tRNA1(3'AUU5')可转运氨基酸a,tRNA2(3'ACG5')可转运氨基酸b,tRNA3(3'UAC5')可转运氨基酸c,现以DNA中一条链3'—ACGTACATT—5'为模板合成蛋白质,该蛋白质基本组成单位的排列可能是 ( )
A.abc B.bca
C.cba D.bac
3.[教材改编] 下表是三种抗菌药物的作用机制,红霉素、环丙沙星和利福平这三种药物直接影响的过程分别是 ( )
抗菌药物 抗菌机制
红霉素 能与核糖体结合,抑制其功能
环丙沙星 抑制解旋酶的活性
利福平 抑制细菌RNA聚合酶的活性
A.DNA复制、翻译和转录
B.翻译、转录和DNA复制
C.翻译、DNA复制和转录
D.翻译、DNA复制和逆转录
4.下图为正常细胞中遗传信息翻译的示意图,下列相关叙述正确的是 ( )
A.①是作为翻译的模板,其上的三个碱基叫作一个密码子
B.②是转运RNA,其为单链RNA,所以不含有氢键
C.合成①②③的模板都是DNA
D.③为tRNA,tRNA的合成与核仁有关
5.下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,下列描述中正确的是 ( )
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.转录尚未结束,翻译就已开始
C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D.一个基因在短时间内不可能表达出多条多肽链
6.图甲、乙、丙分别表示人体细胞中遗传信息的传递和表达过程。有关叙述错误的是 ( )
A.甲过程中tRNA和运载的氨基酸不能碱基互补配对
B.甲、丙过程中对模板信息的读取都是从右向左
C.甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛B细胞的细胞核内进行
D.甲、乙、丙三个过程所用原料都是核苷酸,参与甲过程的RNA有三类
知识点二 转录和翻译过程的相关计算
7.一个DNA分子上的某个基因有300个碱基对,则它控制合成的一条多肽链中含有肽键的个数最多为(不考虑终止密码子) ( )
A.99个 B.100个 C.49个 D.50个
8.[2024·湖南邵阳二中月考] 一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板链所在DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子) ( )
A.m,m/3-1 B.m,m/3-2
C.2(m-n),m/3-1 D.2(m-n),m/3-2
知识点三 中心法则
9.[2024·河北石家庄月考] 关于“中心法则”过程及产物的叙述,正确的是 ( )
A.转录只在细胞核内进行,翻译只在细胞质进行
B.rRNA和tRNA都是DNA分子转录的产物
C.每个mRNA上都具有21种氨基酸的密码子
D.逆转录和DNA复制的模板及产物都是DNA
10.图甲所示为细胞中遗传信息的表达过程,图乙表示遗传信息的传递途径。下列相关叙述错误的是( )
A.图甲所示的过程可用图乙中的②③表示
B.叶肉细胞的细胞核中过程①的原料是四种游离的脱氧核苷酸
C.能发生图甲所示过程的细胞的遗传物质是DNA
D.大肠杆菌遗传信息传递的途径有①②③
11.不同核酸类型的病毒完成遗传信息传递的具体方式不同。下图为某“双链±RNA病毒”基因表达示意图。这类病毒携带有RNA复制酶,在该酶的作用下,-RNA作为模板复制出新的+RNA,合成的+RNA既可以翻译出病毒的蛋白质,又可以作为模板合成-RNA,最终形成“±RNA”。已知逆转录病毒的核酸为“+RNA”。下列说法正确的是 ( )
A.合成病毒蛋白质的原料来源于宿主,酶来源于病毒本身
B.与DNA的复制不同,该病毒±RNA的双链可能都是新合成的
C.该病毒与逆转录病毒基因表达时都存在A—T、A—U的配对
D.逆转录病毒与该病毒繁殖时均有+RNA到-RNA的过程
12.[2024·辽宁沈阳期末] 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均表示生理过程。回答下列问题:
(1)a过程需要的原料为 ,若①中含有碱基数为m个,其中碱基A的数量为n个,则a过程进行4次,共需碱基G的数量为 。
(2)b过程需要 酶,该酶沿模板链移动的方向是 (填“3'→5'”或“5'→3'”)。已知该过程非模板链上的部分碱基序列为……CTGGCTTCT……,则该过程合成的②中对应的碱基序列为 。
(3)核糖体在②上的移动方向是 (填“从右向左”或“从左向右”),由于基因中一个碱基对发生替换,而导致c过程合成的肽链中的异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG),则该基因的碱基对替换情况是 。
(4)基因表达包括图中的 过程,胰岛B细胞中能发生图中的 过程。
13.[2024·山东青岛期中] 下图为一组模拟实验,假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成。请据图回答下列问题:
(1)A、D试管中的产物均为 ,但A试管模拟的是 过程,D试管模拟的是 过程。
(2)B、C试管中的产物均为 ,但B试管模拟的是 过程,C试管模拟的是 过程。
(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基,那么产物最多含有 个碱基,最多有 个密码子。
(4)E试管模拟的是 过程,在细胞中该过程的场所是 ,图中的原料为 ,工具是 ,产物是 。
