《创新课堂》第4章第1节 第2课时 遗传信息的翻译、中心法则 讲义（教师版）-高中生物学必修2（人教版）同步讲练测

第2课时　遗传信息的翻译、中心法则
[课标内容]
1．借助模型与建模的方法，阐述翻译的具体过程。　2.基于地球上几乎所有生物共用一套密码子的事实，阐明生物界的统一性。 　3.运用结构与功能观，说出中心法则的具体过程。
一、遗传信息的翻译
1．概念
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2．密码子和反密码子
(1) INCLUDEPICTURE "WX107学.TIF" INCLUDEPICTURE "WX107学.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)
3．过程
INCLUDEPICTURE "AJ17AB学.TIF" INCLUDEPICTURE "AJ17AB学.TIF" \* MERGEFORMAT
二、中心法则 INCLUDEPICTURE "箭头C.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头C.TIF" \* MERGEFORMAT eq \a\vs4\al(遗传信息传递所遵循的规则)
1．中心法则
(1)提出者：____________。
(2)模型
(3)具体内容
①________：遗传信息从______流向__________。
②________：遗传信息从________流向__________。
③________：遗传信息从______流向__________。
　 　具RNA复制酶的病毒
　　 　 INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" \* MERGEFORMAT
④RNA复制：遗传信息从__________流向__________。
　 　具逆转录酶的病毒
　　 　 INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" INCLUDEPICTURE "箭头F.TIF" \* MERGEFORMAT
⑤逆转录：遗传信息从________________流向______________。
2．生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中，____________是信息的载体，__________是信息的表达产物，而________为信息的流动提供能量。
[答案自填] 核糖体　mRNA　mRNA　3
密码子　终止密码子　硒代半胱氨酸　起始密码子　甲硫氨酸　核糖体　tRNA　终止密码子　核糖体与mRNA的复合物　克里克
DNA复制　DNA　DNA　转录　DNA
RNA　翻译　RNA　蛋白质　RNA　RNA　RNA　DNA　DNA、RNA
蛋白质　ATP
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(1)每种密码子都有对应的反密码子。(　　)
(2)每种氨基酸都有多个密码子，这种现象称作密码子的简并。(　　)
(3)通常一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行一条肽链的合成。(　　)
(4)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。(　　)
(5)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　　)
提示：(1)×　终止密码子不编码氨基酸，其没有对应的反密码子。
(2)×　一种氨基酸可能有几个密码子，这种现象称作密码子的简并，但不是每种氨基酸都有多个密码子。
(3)×　一个mRNA分子上连接多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成，不是合成一条肽链。
(4)√
(5)×　DNA病毒中没有RNA，但其遗传信息的传递遵循中心法则。
【知识框架】
INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂合作探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
核心点一　遗传信息的翻译[学生用书P84]
INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "问题探究LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
[探究1]
结合教材P67的密码子表及tRNA的结构示意图，回答有关问题：
(1)密码子有多少种？这些密码子在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？
(2)已知一段mRNA的碱基序列是 AUGGAAGCA，请写出对应的氨基酸序列。
(3)组成蛋白质的21种氨基酸最多对应62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？
(4)图中的tRNA携带哪种氨基酸？判断依据是什么？
(5)在tRNA中是不是只有反密码子的这3个碱基？在tRNA中是否存在氢键？
(6)为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构？
提示：(1)密码子共有64种，正常情况下，决定氨基酸的密码子共有61种，有3种为终止密码子，不决定氨基酸。
(2)甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸。
(3)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，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质结构或生物体性状的稳定；保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸，可以保证翻译的速度。
(4)甲硫氨酸。题图中的tRNA上的反密码子是UAC，其对应的密码子是AUG，根据密码子表可以确定AUG是甲硫氨酸的密码子。
(5)不是。存在。
(6)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，另一端能携带氨基酸，是真正起“翻译”作用的结构。
[探究2] 下图表示遗传信息表达的某一环节，据图回答下列问题：
(1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构？
(2)图乙中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种的数量关系？其意义何在？
(3)图乙翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？
提示：(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。
(2)a为mRNA，b为核糖体，c为肽链。题图表明一个mRNA 分子上可相继结合多个核糖体。其意义在于可同时进行多条肽链的合成，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
(3)图乙翻译的方向是A→B。由c中三条肽链看出，越往B侧越长，可确定翻译方向是A→B。
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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 多种
联系图解
2.基因表达过程中有关数量的变化
(1)转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。
(2)图解(以精氨酸为例)
(3)有关DNA(基因)碱基数、mRNA碱基数和氨基酸数的计算中，“最多”和“最少”的分析。
①翻译时，mRNA上的终止密码子一般不决定氨基酸，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。
②DNA(基因)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倍还要多些。
③在回答问题时，应加上“最少”或“最多”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指导合成的蛋白质最多由n/3个氨基酸组成。
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1．(2024·广东佛山测试)密码子的破译对于生物遗传和变异的研究具有重要意义。下列叙述错误的是(　　)
A．密码子位于mRNA上，且每个密码子由3个相邻的碱基组成
B．密码子具有简并性
C．反密码子在翻译的过程中起携带氨基酸的作用
D．翻译过程密码子和反密码子存在碱基互补配对
解析：选C。密码子由位于mRNA上的3个相邻的碱基组成，A正确；密码子具有简并性，B正确；反密码子位于tRNA 上，携带氨基酸的是tRNA，C错误；翻译过程中，密码子与反密码子通过碱基互补配对，实现肽链的延伸，D正确。
2．(教材P68图4—7改编)下图表示细胞内进行的某种生理过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A.赖氨酸对应的密码子是UUU
B．图中过程表示翻译，沿mRNA 5′端→3′端方向进行
C．该过程需要RNA聚合酶
D．图中只有两种RNA
解析：选B。密码子是mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基，故赖氨酸对应的密码子是AAA，A错误；题图中过程表示翻译，沿mRNA 5′端→3′端方向进行，B正确；RNA聚合酶参与转录过程，题图过程表示翻译，不需要RNA聚合酶，C错误；题图中有三种RNA，它们分别是翻译的模板mRNA、运载氨基酸的工具tRNA、组成核糖体的成分rRNA，D错误。
3．一段原核生物的mRNA上有60个碱基，其中U和G有32个，转录出该mRNA的一段DNA中的C和A的个数以及以该mRNA为模板翻译合成一条多肽链时最多脱去的水分子数分别是(　　)
A．60，19　　　　　　 B．60，20
C．32，19 D．28，20
解析：选A。按照碱基互补配对原则，转录出该mRNA的DNA单链(模板链)片段上含有60个碱基，其中A和C有32个，进而可知该DNA单链上T和G有28个。与模板链互补的另一条DNA单链片段上也含有60个碱基，其中A和C有28个，T和G有32个，所以，该DNA片段中C和A的个数为32＋28＝60(个)。由于mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸，以该mRNA为模板，最多能合成含20个氨基酸的多肽链。利用20个氨基酸合成一条多肽链脱去的水分子数为20－1＝19(个)。
核心点二　中心法则[学生用书P86]
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[探究1] 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的产生途径有哪些。
(2)任意一个人体细胞内均能发生①②③过程吗？
(3)请写出流感病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递的过程及发生场所。
提示：(1)DNA的产生途径有DNA的复制及逆转录；RNA的产生途径有RNA的复制及转录。
(2)高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。
(3)，病毒遗传信息的传递过程发生在宿主活细胞内。
[探究2] 下列四个试管分别模拟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？
(2)四个试管模拟的过程分别需要什么酶？
提示：(1)a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。
(2)a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA复制酶；d：逆转录酶。
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1．不同生物中心法则的体现
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
RNA病毒 不含逆转录酶 烟草花叶病毒
含逆转录酶　 艾滋病病毒　
细胞生物 动物、植物、真菌、细菌等
2.解决中心法则问题的技巧
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1．下图表示生物界的中心法则，有关叙述正确的是(　　)
A．健康的人体内可以发生图中所有过程
B．烟草花叶病毒侵入宿主细胞后发生①→②→③→④的过程
C．⑤过程需要逆转录酶的参与
D．该图揭示了遗传信息传递的一般规律
解析：选D。健康的人体内可以发生题图中①(DNA复制)、②(转录)和③(翻译)过程，不会发生⑤(RNA复制)和④(逆转录)过程，A错误；烟草花叶病毒是RNA病毒，侵入宿主细胞后发生⑤(RNA复制)和⑥(翻译)过程，B错误；④(逆转录)过程需要逆转录酶的参与，⑤(RNA复制)过程需要RNA复制酶的参与，C错误；题图所表示的中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律，D正确。
2.右图表示某种生理过程，下列与此图相关的叙述错误的是(　　)
XY
A.图中的“能量”直接来源于ATP水解
B．若X、Y均表示DNA，则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶
C．若X是RNA，则Y只能是蛋白质，图中“原料”为氨基酸
D．若X是DNA，Y是RNA，则此过程要以X为模板，酶是RNA聚合酶
解析：选C。ATP是生命活动的直接能源物质，题图中的“能量”直接来源于ATP水解，A正确；若X、Y均表示DNA，则该过程为DNA的复制，题图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若X是RNA，则Y可能是蛋白质、RNA或DNA，该过程可能为翻译、RNA的复制或逆转录，题图中“原料”为氨基酸、核糖核苷酸或脱氧核苷酸，C错误；若X是DNA，Y是RNA，则此过程是转录，要以DNA为模板，酶是RNA聚合酶，D正确。
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "随堂效果检测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5([学生用书P88]))
1．下列关于遗传信息的翻译的叙述，正确的是(　　)
A．通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列
B．生物体内组成蛋白质时，1种氨基酸只能由1种密码子决定
C．生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种
D．生物体内合成蛋白质时，1种密码子一定能决定1种氨基酸
解析：选A。mRNA上的1个密码子决定1个氨基酸，所以在翻译过程中mRNA中的碱基序列决定了蛋白质中的氨基酸序列，A正确；密码子具有简并性，1种氨基酸可以由1种或多种密码子决定，B错误；绝大多数生物体内组成蛋白质的氨基酸有21种，而tRNA不止21种，C错误；正常情况下终止密码子不能决定氨基酸，D错误。
2．(2024·湖北选择考)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5′—ATG—3′，则该序列所对应的反密码子是(　　)
A．5′—CAU—3′　　 B．5′—UAC—3′
C．5′—TAC—3′ D．5′—AUG—3′
解析：选A。若编码链的一段序列为5′—ATG—3′，则模板链的一段序列为3′—TAC—5′，则mRNA的碱基序列为 5′—AUG—3′，该序列所对应的反密码子是5′—CAU—3′，A符合题意。
3．下图是某tRNA的结构示意图。下列关于tRNA结构或功能的叙述错误的是(　　)
A.每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
B．每种氨基酸只能被一种 tRNA 转运
C．tRNA链折叠后像三叶草的叶形
D．该tRNA一端的GAU称为一个反密码子
解析：选B。tRNA具有专一性，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，A正确；由于一种氨基酸由一种或几种密码子编码，因此每种氨基酸可能被一种或多种tRNA转运，B错误；tRNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，C正确；tRNA一端为结合氨基酸的部位，另一端有反密码子，能与密码子互补配对，因此该tRNA一端的GAU称为一个反密码子，D正确。
4．(2024·黑龙江哈尔滨高一期末)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中
解析：选B。密码子存在于mRNA上，读取的方向为5′→3′，由题图可知，图中①(氨基酸)对应的密码子为AUU，则①为异亮氨酸，A错误；②是核糖体，由于题图中右边的tRNA上无氨基酸，说明其上氨基酸已参与脱水缩合，该tRNA离开核糖体，左边的tRNA 上有氨基酸，说明其正准备进入核糖体参与脱水缩合，所以②(核糖体)移动的方向是从右向左，B正确；该过程中存在碱基互补配对，碱基互补配对过程中存在氢键的形成和断裂，C错误；该过程为翻译，细胞核中进行的是DNA复制和转录，无翻译过程，D错误。
5．(教材P69“拓展应用”改编)下图为遗传信息传递的途径，下表为几种抗生素的作用机理，结合图表分析，下列叙述错误的是(　　)
抗菌药物 抗菌机制
环丙沙星 抑制细菌DNA复制
红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链延伸
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
A.环丙沙星与红霉素分别抑制①和③过程
B.烟草花叶病毒存在③和④过程，但必须在宿主细胞中进行
C.环丙沙星影响细菌有丝分裂前的DNA复制，进而抑制细菌的增殖
D.利福平影响细菌内的②过程，可能使 mRNA、tRNA和rRNA无法合成
解析：选C。环丙沙星能抑制细菌的①(DNA复制)过程，红霉素能与核糖体结合，抑制肽链延伸，因此会抑制细菌的③(翻译)过程，A正确；烟草花叶病毒属于RNA病毒，能进行④(RNA复制)和③(翻译)过程，但必须在宿主细胞中进行，B正确；细菌属于原核生物，不能进行有丝分裂，C错误；RNA聚合酶参与转录过程，利福平能抑制RNA聚合酶的活性，从而影响细菌内的②(转录)过程，可能使 mRNA、tRNA和rRNA无法合成，D正确。