基因指导蛋白质的合成
一、RNA的组成及分类
1．基本单位的组成
2．结构
一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
3．分类
(1)信使RNA(mRNA)——传递遗传信息
(2)转运RNA(tRNA)——运输氨基酸
(3)核糖体RNA(rRNA)——组成核糖体
二、遗传信息的转录
1．对转录概念的理解
2．转录过程
三、遗传信息的翻译
1．对翻译概念的理解
2．遗传信息、密码子、反密码子的比较
存在位置 含义 生理作用
遗传信息 DNA 脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序 直接决定mRNA中碱基的排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序
密码子 mRNA mRNA上 3个相邻的碱基 直接决定氨基酸的排列顺序
反密码子 _tRNA 与密码子互补的3个碱基 识别密码子
3.翻译的过程
一、遗传信息的转录
1．阅读教材P62～63，分析图4－2、4－3探究下列问题：
结合第3章第2节DNA分子的结构，比较DNA和RNA。
提示：细胞核 细胞质 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 脱氧核糖 核糖
2．探究RNA为什么能作为DNA的信使。
提示：(1)RNA的基本组成单位是核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息；(2)RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质；(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。
3．仔细分析教材P63图4－4，探究下列问题：
如下所示为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录，试回答下列问题：
(1)写出对应的mRNA的碱基序列。
提示：……AUGAUAGGGAAAC……。
(2)转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系？与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同？
提示：①转录成的RNA的碱基序列，与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。
②相同点：a.碱基数目相等；b.都含A、G、C 3种碱基。不同点：RNA中含有U，DNA中含有T。
二、遗传信息的翻译
1．组成生物体的氨基酸有20种，如果mRNA上的1个碱基决定1个氨基酸，能决定多少种氨基酸？2个碱基决定1个氨基酸能决定多少种氨基酸？试推测mRNA上至少几个碱基决定1个氨基酸才能决定20种氨基酸。
提示：(1)mRNA上的碱基有4种，如果1个碱基决定1个氨基酸，能决定41＝4种氨基酸。
(2)2个碱基决定1个氨基酸能决定42＝16种氨基酸。
(3)当由3个碱基决定一个氨基酸时，可以编码43＝64种氨基酸，所以至少需要3个碱基决定1种氨基酸才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。
2．结合教材P65表4－1中20种氨基酸的密码子表思考：
(1)密码子有多少种？在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗？
提示：密码子共有64种，但有3种为终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种。
(2)一种氨基酸可能对应几个密码子，这一现象称做密码的简并，密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
提示：密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义，具体如下：
①当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并，可能并不会改变对应的氨基酸。
②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。
3．结合下面图解，思考：
(1)基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？
提示：基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。
(2)在蛋白质合成过程中，DNA中碱基数、mRNA中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系？
提示：不一定。因在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的DNA中，还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。
4．判断正误
(1)氨基酸与密码子之间具有一一对应的关系。(×)
(2)转录和翻译过程可以出现A－U、U－A、C－G、G－C四种配对关系，不会出现T－A的配对方式。(×)
(3)当密码子中有一个碱基改变时，可能不会改变对应的氨基酸。(√)
5．连线(将左侧的名词与其相对应的概念用线连接起来)
1．转录、翻译与DNA复制的比较
项目 DNA复制 转录 翻译
场所 主要是细胞核 主要是细胞核 主要是细胞质中的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
时间 细胞分裂间期 生物生长发育的过程中
产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体，提高合成蛋白质的速度
研究方法 可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸”
联系
[特别提醒]
(1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条，可以同时附着多个核糖体，翻译出多条多肽链。
(2)从核糖体上脱离下来的只是肽链，肽链还要进一步加工，才能成为具有生物活性的蛋白质。
2．遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系
3．转录、翻译中的有关计算
(1)基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系
①转录时只以DNA的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基的1/2。
②翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基的1/3。
(2)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系
基因中碱基数∶mRNA中碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。
[特别提醒]
(1)上述比例关系只是针对基因中的碱基，而不是整个DNA分子。
(2)由于终止密码子的存在，因此mRNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些，注意题目中是否有限定词，如“最少”等。
[例1] (浙江高考)某生物基因表达过程如图所示，下列叙述与该图相符的是( )
A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对
C．mRNA翻译只能得到一条肽链
D．该过程发生在真核细胞中
[研析] 本题以图示为信息载体考查生物基因表达过程。具体解题过程如下：
[审]——提取信息
信息a：在RNA聚合酶作用下，以双链DNA的一条链为模板，合成mRNA。
信息b：合成的mRNA上结合有2个核糖体，并有肽链合成。
[联]——联系基础
以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，叫做转录；以mRNA为模板，将游离的氨基酸合成具有一定氨基酸排列顺序的多肽的过程，叫做翻译；真核细胞中转录是在细胞核中，翻译是在细胞质中，原核细胞中转录和翻译可同时进行。
[判]——研判选项
A项：转录时，DNA双链是在RNA聚合酶作用下解旋的，A项正确。
B项：转录时的碱基互补配对方式是A－U、T－A、G－C、C－G，所以DNA－RNA杂交区域中A应与U配对，B项错误。
C项：图中mRNA上连接有2个核糖体且已合成出2条多肽链，C项错误。
D项：转录、翻译同时进行，故图示过程发生在原核细胞中，D项错误。
[答案] A
[例2] mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是( )
A．tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变
B．tRNA种类不一定改变，氨基酸种类不一定改变
C．tRNA种类一定改变，氨基酸种类不一定改变
D．tRNA种类不一定改变，氨基酸种类一定改变
[解析] 一种密码子只能对应一种氨基酸，而一种氨基酸可以有多种密码子。mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变。但改变后的密码子有可能与原密码子决定的是同一种氨基酸，故氨基酸种类不一定改变。
[答案] C
密码子、反密码子和氨基酸之间的对应关系
—————————————————[课堂归纳]——————————————————
[网络构建]
填充：①转录 ②翻译 ③mRNA、tRNA、rRNA ④核糖体?
[关键语句]
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)、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。
6．每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。
知识点一、DNA与RNA的比较
1．下列哪项是DNA和RNA共同具有的( )
A．双螺旋结构 B．脱氧核糖
C．尿嘧啶 D．腺嘌呤
解析：选D 具有双螺旋结构的是DNA，RNA不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖，尿嘧啶是RNA中特有的碱基，腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。
2．在人体中，由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有( )
A．两种 B．四种 C．五种 D．六种
解析：选C A、T、C能构成三种脱氧核苷酸，由于核糖核苷酸中没有T碱基，A、C能构成两种核糖核苷酸，因此A、T、C能构成五种核苷酸。
知识点二、DNA复制、转录、翻译的比较
3．真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是( )
A．细胞核、细胞核、核糖体
B．细胞核、细胞质、核糖体
C．细胞核、细胞核、高尔基体
D．细胞核、细胞质、内质网
解析：选A DNA的复制、转录都是以DNA为模板，DNA主要在细胞核中，故DNA复制、转录的场所主要是细胞核，翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。
4．有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是( )
A．两种过程都可在细胞核中发生
B．两种过程都有酶参与反应
C．两种过程都以脱氧核苷酸为原料
D．两种过程都以DNA为模板
解析：选C 复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要各种酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是4种核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链分别为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。
知识点三、基因控制蛋白质合成中的相关计算
5．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数，依次为( )
A．33，11 B．36，12 C．12，36 D．11，36
解析：选B 由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基至少应为12×3＝36个，对应DNA上的碱基至少为12×6＝72个，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。
6．根据下表蛋白质合成中遗传信息的传递过程，在下面表格中的空白处填入相应的字母并回答问题。
(1)丙氨酸的密码子是________，决定编码该氨基酸的密码子的碱基是________。
(2)第二个氨基酸应是________。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)]
(3)________链为转录的模板链，是储存遗传信息的链，密码子位于________链上。
(4)在控制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中，至少含有________个脱氧核苷酸。
解析：首先根据mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对，即c链和d链碱基互补配对，可以得出c链上第四个碱基是U，恰好与a链相应位置上的A互补，由此得出c链是以a链为模板转录得来的。理清上述关系，就可以将题中表格填写完整，具体如下：
答案：(1)GCA CGT (2)半胱氨酸 (3)a c (4)306
(时间：30分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题2分，共20分)
1．(海南高考)关于RNA的叙述，错误的是( )
A．少数RNA具有生物催化作用
B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
解析：选B 真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核中合成的；少数RNA是酶，具催化作用；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为1个密码子；tRNA具有特异性，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
2．(上海高考)真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，但原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，针对这一差异的合理解释是( )
A．原核生物的遗传物质是RNA
B．原核生物的tRNA呈三叶草结构
C．真核生物的核糖体可以进入细胞核
D．真核生物的mRNA必须通过核孔后才能翻译
解析：选D 真核生物的细胞结构中有细胞核，只有全部转录之后，mRNA才从核孔中出来进入细胞质中翻译，而原核细胞没有核膜，是边转录边翻译。
3．下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是( )
A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同
B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上，碱基构成相同
C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同
D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同
解析：选D 遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上具有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基构成不同。
4．有关基因控制蛋白质合成的叙述，不正确的是( )
A．转录和翻译都可发生在线粒体内
B．转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸
C．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运
D．转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA
解析：选C 转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料。翻译则主要发生在细胞质中，以mRNA为模板，以氨基酸为原料，但线粒体内也有DNA和核糖体，因此转录和翻译也可发生在线粒体内；由于密码子的简并现象，因此一种氨基酸可对应多种密码子，也可由多种tRNA转运。
5．如图所示，下列有关叙述中不正确的是( )
A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶等
B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶等
C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
解析：选C 转录是以DNA的一条链为模板，原料是核糖核苷酸，产物是RNA。
6．如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是( )
A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA
B．该过程合成的产物一定是酶或激素
C．有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应
D．该过程中有水产生
解析：选D 图示为翻译过程，为该过程提供遗传信息的是mRNA；该过程合成的产物是蛋白质，但不一定是酶或激素；在64种密码子中有3种终止密码子，不编码任何的氨基酸，没有反密码子与之对应；翻译过程的实质是氨基酸在核糖体上发生的脱水缩合。
7．在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的( )
A．24%，22% B．22%，28% C．26%，24% D．23%，27%
解析：选A 由碱基互补配对原则及题干分析知，在DNA分子中，一条链上的鸟嘌呤G和胸腺嘧啶T分别占该核苷酸链碱基的22%和28%，那么，由该链转录出来的信使RNA中的鸟嘌呤G等于该链中的胞嘧啶，即(1－54%)－22%＝24%，胞嘧啶等于该链的鸟嘌呤，即22%。
8．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，则它的名称是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合
解析：选B 图中①链为模板链，②链为RNA，①链中A与②链中U互补配对；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层生物膜。
9．对于下列图解，说法不正确的是( )
DNA…－A－T－G－C－C－C－…
RNA…－U－A－C－G－G－G－…
A．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接需通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”
B．该过程可表示一个DNA分子转录成mRNA
C．该图中的产物穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合，进行遗传信息的翻译
D．该图中共有7种核苷酸
解析：选D DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖－磷酸－脱氧核糖”连接的；该图表示DNA转录形成mRNA的过程；转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中参与翻译，没有穿过生物膜结构；该图中共有8种核苷酸。
10．如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，据图判断不正确的是( )
A．①主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质
B．②彻底水解产物的种类比③多
C．此过程还需要RNA聚合酶参与
D．图示过程可提高蛋白质合成速率
解析：选C 此过程为翻译过程，不需要RNA聚合酶的参与。①是RNA，在细胞核中合成，通过核孔进入细胞质。②是核糖体，由rRNA和蛋白质组成，彻底水解产物包括20多种氨基酸和4种核糖核苷酸；③是多肽链，彻底水解产物包括20多种氨基酸。
二、非选择题(共30分)
11．(16分)如图所示，左图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，右上图为其中一个生理过程的模式图。请回答下列问题：
(1)结构Ⅰ、Ⅱ代表的结构或物质分别为：________、__________________。
(2)完成过程①需要的物质是从细胞质进入细胞核的。它们是________________________________。
(3)据图分析，基因表达过程中转录的发生场所有__________________________。
(4)根据表格判断：[Ⅲ]为________(填名称)，携带的氨基酸是________。若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用，推测其功能可能是参与有氧呼吸的第________阶段。
(5)下图为上图中①过程，图中的b和d二者在化学组成上的区别是____________________。图中a是一种酶分子，它能促进c的合成，其名称为_______________。
解析：(1)由图可知，结构Ⅰ是双层膜结构的核膜，Ⅱ是线粒体DNA。(2)过程①是核DNA转录合成RNA的过程，需要核糖核苷酸为原料，还需要酶和ATP，它们都是在细胞质中合成的。(3)核基因表达过程中的转录发生在细胞核中，线粒体DNA的表达场所是线粒体。(4)Ⅲ是tRNA，上面的3个特定的碱基(反密码子)和mRNA上的密码子是互补配对的，即mRNA上的密码子是ACU，该tRNA携带的氨基酸是苏氨酸。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其中第三阶段在线粒体内膜上进行，故蛋白质2应该是与有氧呼吸有关的酶。(5)图中①是核DNA转录的过程，其中b在DNA分子中，应该是胞嘧啶脱氧核苷酸，而d在RNA分子中，应该是胞嘧啶核糖核苷酸。RNA聚合酶是催化转录过程的酶，可以催化单个核糖核苷酸聚合成RNA分子。
答案：(1)核膜 线粒体DNA (2)ATP、核糖核苷酸、酶 (3)细胞核、线粒体 (4)tRNA 苏氨酸 三 (5)前者含脱氧核糖，后者含核糖 RNA聚合酶
12．(14分)如图是细胞内进行遗传信息传递的部分图解，并提供了部分氨基酸的密码子，请据图回答：
酪氨酸(UAC)，苯丙氨酸(UUU、UUC)，丙氨酸(GCA)，甘氨酸(GGC)，赖氨酸(AAG、AAA)，脯氨酸(CCG)，甲硫氨酸(AUG)，精氨酸(CGA)。
(1)图中1和2分别表示________、________(物质)。
(2)若该图表示以甲链为模板合成乙链，则该过程称为________，催化该过程的酶主要是________。
(3)若两条链共含有200个碱基，且A∶T∶G∶C＝2∶1∶3∶3，则含碱基U有________个。
(4)若甲链中的一段序列为……TACTTCAAACCGCGT……，据此推测其编码的氨基酸序列为
________________________________________________________________________。
解析：(1)甲为DNA的一条链，乙为mRNA。所以，图中1和2分别表示脱氧核糖和核糖。(2)图中显示的过程为转录，催化该过程的酶主要是RNA聚合酶。(3)根据题意可推知，碱基U所占的比例为两条链碱基总数的1/10，所以碱基U有20个。(4)根据甲链中的碱基序列，可写出mRNA的碱基序列是……AUGAAGUUUGGCGCA……，再根据部分氨基酸的密码子，便可推出其编码的氨基酸序列为甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸。
答案：(1)脱氧核糖 核糖 (2)转录 RNA聚合酶 (3)20 (4)甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸
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基因对性状的控制
一、中心法则的提出及其发展
1．中心法则的提出
(1)提出者：克里克。
(2)中心法则
写出图中①②③代表的遗传信息的传递方向及代表的生理过程：
①
②③
2．中心法则的发展及完善
(1)发展
内容 RNA自我复制 RNA逆转录
信息传递方向 RNA流向RNA RNA流向DNA
实例 SARS病毒 HIV
(2)写出完善后的中心法则
。
二、基因、蛋白质与性状的关系
1．基因控制性状的两种途径
(1)直接途径：基因蛋白质结构生物性状。
(2)间接途径：基因酶的合成细胞代谢生物性状。
2．基因对性状的控制实例(连线)
3．基因与性状间的对应关系
(1)生物的绝大多数性状受单个基因控制。
(2)生物的有些性状是由多个基因决定的，如人的身高。
(3)生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境条件共同作用的结果。
一、中心法则的提出及其发展
1．阅读教材P68～69，探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的。(用中心法则表示)
(1)以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请书写传递过程图解。
提示：。
(2)在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的？请书写传递过程图解。
①含有RNA复制酶的生物：
提示：。
②含有逆转录酶的生物：
提示：。
2．病毒的遗传信息传递过程能发生在病毒自身体内吗？
提示：不能。只能发生在宿主细胞内。
二、基因、蛋白质与性状的关系
1．分析教材P69～70豌豆粒形与囊性纤维病遗传实例，探讨并归纳下列问题。
(1)基因与蛋白质有什么关系？
提示：基因能够通过转录、翻译控制蛋白质的合成。
(2)回顾必修1中蛋白质的知识，思考蛋白质与生命活动有什么关系？
提示：蛋白质是生命活动的体现者和承担者。
(3)图示总结基因、蛋白质与性状之间的关系。
提示：。
2．如图同一株水毛茛，裸露在空气中的叶是扁平的叶片，而浸在水中的叶片深裂成丝状。请思考：
(1)这两种形态的叶，其细胞的基因组成有何关系？
提示：相同。它们都是由同一个受精卵分裂分化来的，所以基因组成相同。
(2)这两种叶片的不同形态是什么因素造成的？
提示：是由环境造成的。
(3)根据(1)(2)你能得出什么结论？
提示：表现型＝基因型＋环境。
3．判断正误
(1)单链的核酸都是RNA，双链的核酸都是DNA。(×)
(2)真核细胞中发生碱基互补配对的场所只有细胞核。(×)
(3)组成人体核酸的碱基共有5种，但是核苷酸有8种。(√)
(4)基因型相同的个体其表现型一定相同。(×)
4．连线(把下面遗传信息流向与其相对应的名称用线连接起来)
1．中心法则各过程分析
[特别提醒]
(1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。
(2)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。
(3)DNA复制主要发生在细胞分裂过程中，而转录和翻译则可以发生在任何时候。
(4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。
2．基因、蛋白质和性状的关系
[例1] 已知甲、乙、丙3种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方向如图所示(注：图中单螺旋线表示RNA，双螺旋线表示DNA)，据图回答下列问题：
(1)对三种类型的病毒分别举例：
甲____________；乙____________；丙____________。
(2)①图中1、8表示遗传信息的________过程。
②图中2、5、9表示遗传信息的________过程。
③图中3、10表示________，该过程进行所必需的物质条件是________________________________________________________________________。
(3)图中7表示遗传信息的____________，此过程需有________酶的作用。这一现象的发现，其意义是_________________________________________________。
[研析] 本题借助过程图示考查中心法则。具体解题过程如下：
[审]——提取信息
信息a：甲病毒信息传递过程为
信息b：乙病毒信息传递过程为
信息c：丙病毒信息传递过程为
[析]——解读信息
具有甲图示遗传信息传递过程的病毒是DNA病毒，如噬菌体；具有乙图示遗传信息传递过程的病毒是RNA病毒，如烟草花叶病毒；具有丙图示遗传信息传递过程的病毒是逆转录病毒，如HIV。
[答]——规范解答
(2)③第一空只答“复制”不得分，第二空必须答全，若答成“模板、DNA聚合酶、脱氧核苷酸和能量”可以得分，若将其中“脱氧核苷酸”答成“核苷酸”则不得分。
[答案] (1)噬菌体 烟草花叶病毒 HIV (2)①转录 ②翻译 ③DNA的复制 模板、酶、脱氧核苷酸和ATP (3)逆转录 逆转录 对“中心法则”的重要补充
遗传信息的传递方向和产物分析
(1)从模板分析
①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录。
②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。
(2)从原料分析
①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。
②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是DNA转录或RNA复制。
③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。
(3)从产物分析
①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。
②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或DNA转录。
③如果产物是蛋白质(多肽)，生理过程是翻译。
[例2] 下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图：
从图中可得出( )
A．一种物质的合成只受一个基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若基因③不存在，但瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
[解析] 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。由示意图可知，精氨酸的合成需要酶①②③④的参与，而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性，基因②不表达时，基因③、④仍可表达，只是无法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。
[答案] B
基因、蛋白质、环境和性状之间的关系
————————————————[课堂归纳]——————————————————
?[网络构建]
填充：①转录 ②翻译 ③逆转录 ④细胞代谢 ⑤结构蛋白?
[关键语句]
1．生物遗传信息流动表示为：
2．逆转录和RNA复制只发生在某些病毒中。
3．基因控制生物性状的两条途径
(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。
(2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。
4．一个基因可能影响多种性状，一种性状也可能由多个基因控制。
5．线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译，并控制生物的性状。
知识点一、中心法则的理解
1．揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是( )
A．基因的遗传定律 B．碱基互补配对原则
C．中心法则 D．自然选择学说
解析：选C 中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律，在遗传信息传递过程中严格遵循碱基互补配对原则，基因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。
2．科学家发现，一种动物能否被驯化并和人类友好相处，取决于这种动物的“驯化基因”。在生物体中，基因控制性状表现的主要途径是( )
A．RNA→蛋白质(性状)
B．RNA→DNA→蛋白质(性状)
C．DNA→蛋白质(性状)
D．DNA→RNA→蛋白质(性状)
解析：选D DNA→RNA→蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径；只有少数逆转录病毒和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA→DNA→RNA→蛋白质和RNA→蛋白质为控制性状的途径；DNA→蛋白质还没有在生物体内发现。
3．遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充，下列能够发生该传递途径的生物是( )
A．烟草 B．烟草花叶病毒 C．噬菌体 D．大肠杆菌
解析：选B 由RNA→RNA说明发生了RNA的复制，该过程只发生在RNA病毒中。烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物，其遗传信息是通过DNA→RNA→蛋白质途径传递的。
4．如图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中发生的是( )
A．①④⑤ B．②③⑥ C．②③⑤ D．①③⑤
解析：选A ①②③④⑤分别代表转录、逆转录、RNA复制、翻译、DNA复制。②和③只在RNA病毒侵染宿主细胞后进行，⑥目前还没发现。
知识点二、基因、蛋白质与性状的关系
5．如图所示喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化最可能是( )
A．遗传对基因表达的作用
B．环境对基因表达的作用
C．同源染色体上基因的重排
D．环境引起基因突变
解析：选B 冰块(低温)处理后毛色变化，该部位的基因没有变化，最可能是环境对基因表达的影响作用。
6．关于基因与性状关系的叙述，错误的是( )
A．一对相对性状可由多对基因控制
B．基因可通过控制酶的合成进而控制生物的性状
C．隐性基因控制的性状不一定得到表现
D．基因型相同，表现型就相同
解析：选D 一对相对性状可由一对或多对基因控制；基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物的性状；隐性基因控制的性状可能被显性性状掩盖，如Aa表现为A基因控制的性状；基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。
7．根据下列图解回答：
(1)此图解全过程叫_____________________。
(2)图中①的生理过程叫________；进行的场所主要在细胞的________内。
(3)图中②的生理过程叫________；进行的场所主要在细胞的________内。
(4)图中③的生理过程叫________；图中④的生理过程叫________。
(5)图中⑤的生理过程叫________；进行的场所是细胞内的________。
解析：图示为中心法则及中心法则的补充，①为DNA复制，主要在细胞核内进行，发生的时间是细胞分裂间期；②为转录，主要在细胞核内进行；③为逆转录，④为RNA复制，③④过程的发现，说明RNA也可作为生物的遗传物质；⑤为翻译，进行的场所是核糖体。
答案：(1)中心法则及中心法则的补充 (2)DNA复制 细胞核 (3)转录 细胞核
(4)逆转录 RNA复制 (5)翻译 核糖体
(时间：30分钟；满分：50分)
一、选择题(每小题3分，共30分)
1．已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递情况可能是( )
A．DNA→DNA→RNA→蛋白质
B．RNA→RNA→蛋白质
C．DNA→RNA→蛋白质
D．蛋白质→RNA
解析：选C DNA→DNA是DNA复制，发生在能够进行分裂的细胞内，RNA→RNA是RNA复制，只发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内，DNA→RNA→蛋白质是基因表达的过程，几乎发生在整个生命历程中，蛋白质→RNA目前还未发现。
2．尿嘧啶核糖核苷(简称尿苷)在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。如果选用含有3H－尿嘧啶核糖核苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，几小时后检测小肠绒毛，发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。推测与之密切相关的过程是图中的( )
A．① B．② C．③ D．①和②
解析：选B 小肠黏膜层上均有放射性出现，说明3H－尿嘧啶核糖核苷被利用，合成了mRNA，即发生了转录。
3．(上海高考)某病毒的基因组为双链DNA，其一条链上的局部序列为ACGCAT，以该链的互补链为模板转录出相应的mRNA，后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cDNA)。由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上，相应的局部序列应为( )
A．ACGCAT B．ATGCGT C．TACGCA D．TGCGTA
解析：选A ACGCAT的互补链为TGCGTA，以此为模板转录出相应的mRNA为ACGCAU，它在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cDNA)为TGCGTA，由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链为ACGCAT。
4．在生长激素基因的表达过程中，细胞内伴随发生的变化最可能的是( )
解析：选A 基因表达是遗传信息的转录和翻译过程，DNA含量不变，RNA含量增加，氨基酸含量下降，ATP与ADP含量处于动态平衡中。
5．有科学家深入研究发现：着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤，患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补而引起突变。这说明一些基因( )
A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状
B．通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状
C．通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物的性状
D．可以直接控制生物性状，发生突变后生物的性状随之改变
解析：选C 由题意知着色性干皮症是由于患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补而引起突变，这说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。
6．如表所示为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理，下列分析判断错误的是( )
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
红霉素 能与细菌细胞中的核糖体结合
利福平 抑制敏感型结核杆菌的RNA聚合酶的活性
A.青霉素作用后使细菌因吸水而破裂死亡
B．环丙沙星可抑制细菌DNA的复制过程
C．红霉素可导致细菌蛋白质合成过程受阻
D．利福平能够抑制RNA病毒逆转录过程
解析：选D 细胞壁对细胞具有保护作用，青霉素抑制细菌细胞壁的合成，所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护因吸水而破裂死亡，A正确；DNA复制时首先要用DNA解旋酶解开螺旋，环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性，因此可抑制DNA的复制，B正确；蛋白质的合成场所是核糖体，红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合，从而导致细菌蛋白质合成过程受阻，C正确；RNA聚合酶作用于转录过程合成RNA，而逆转录过程指导合成的是DNA，利福平不能抑制RNA病毒逆转录过程，D错误。
7．甜豌豆的紫花与白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两对等位基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因(A和B)时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是( )
A．一种性状只能由一种基因控制
B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
C．每种性状都是由两个基因控制的
D．基因之间存在着相互作用
解析：选D 由题干分析，紫花受A和B两种基因控制，说明基因之间存在相互作用，但并不是说每种性状都这样受两对基因控制。大多数性状是由单个基因控制的。
8．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是( )
A.
B.
C.
D.
解析：选D HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIV的DNA分子在人体细胞中又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制所需要的酶，故HIV的RNA不能复制。
9．下面是某细胞中复制、转录和翻译的过程图解，有关说法正确的是( )
A．组成DNA和mRNA的化学元素种类不同
B．酶a和酶b的作用相同
C．结构c的形成与该细胞中的核仁密切相关
D．DNA中的碱基序列决定了多肽链中的氨基酸序列
解析：选D DNA和RNA都是由C、H、O、N、P五种化学元素组成的。酶具有专一性，酶a和酶b的作用不同。该细胞中复制、转录和翻译能够同时在一个地方进行，说明该细胞是原核细胞，没有核仁。DNA的碱基序列决定mRNA的碱基序列，最终决定多肽链中氨基酸的序列。
10．(海南高考)在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是( )
A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶
B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷
C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制酶
D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸
解析：选D 若X是DNA，Y是RNA，则Z是转录酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错误；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错误；若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，即蛋白质，则Z是氨基酸，D正确。
二、非选择题(共20分)
11．(11分)下面为基因与性状的关系示意图，据图回答：
(1)通过①过程合成mRNA，在遗传学上称为______________________。
(2)在真核细胞的细胞核中，①过程合成的mRNA通过__________进入到细胞质中，与__________结合在一起指导蛋白质的生物合成。
(3)②过程称为________________，需要的物质和结构有_____________________。
(4)在玉米的叶肉细胞中，能够进行①过程的细胞结构有________、________、________。
(5)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是由于缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的________(选填“直接”或“间接”)控制。
(6)从图中分析可以得知，生物的性状具有多样性的直接原因是_______________，根本原因是______________________________________________________________________。
解析：题中图示包括了基因与性状关系的几个方面：①基因通过基因表达控制生物的性状，即基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成，进而控制生物的性状。转录是以DNA的一条链为模板，以四种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程；翻译是以RNA为模板，以约20种氨基酸为原料，合成蛋白质(肽链)的过程。②真核细胞中，转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中，与核糖体结合在一起指导蛋白质的生物合成。③玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体和线粒体。④基因控制性状的方式一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，另一种是通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物的性状，前者为直接控制，后者为间接控制。⑤生物性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性，而根本原因则是DNA的多样性。
答案：(1)转录 (2)核孔 核糖体 (3)翻译 mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体等 (4)细胞核 叶绿体 线粒体 (5)间接 (6)蛋白质的多样性 DNA的多样性
12．(9分)香豌豆的紫花与白花是一对相对性状，由两对等位基因(A和a、B和b)共同控制，其显性基因决定花色的过程如图所示。
(1)据图可知，紫花植株必须同时具有__________和__________基因，方可产生紫色物质。
(2)基因型为AaBb和aaBb的个体，其表现型分别是________和________。
(3)AaBb×AaBb的子代中，紫花植株与白花植株的比例分别为________和________。
(4)本图示说明，基因与其控制的性状之间的关系是______________________、______________________。
解析：观察图示可以得出当植株含有A、B基因的时候才能合成酶A和酶B，这样才能催化紫色物质的合成，所以紫花植株必须同时具备A和B基因；AaBb个体中有A和B基因，故为紫色，而aaBb个体没有A基因，前体物质不能转变成中间物质，所以不能合成紫色物质，故aaBb呈白色；AaBb×AaBb的杂交后代中表现为紫色植株的是A_B_，占9/16，剩下的全是白色个体，占7/16；观察图示可以得出基因可以通过控制酶的合成控制代谢进一步控制生物的性状，同时也可以得出一个性状可以由多个基因控制。
答案：(1)A B (2)紫色 白色 (3)9/16 7/16 (4)基因可以通过控制酶的合成控制代谢进一步控制生物的性状 一个性状可以由多个基因控制
[知识归纳整合]
解答此类问题，首先要识别模式图表示的生理过程，再根据复制、转录和翻译的相关知识解答，归纳如下：
1．DNA复制和转录图形的识别方法
(1)DNA两条链都作模板?复制。
(2)DNA的一条链作模板?转录。
2．mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系
(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
(2)目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向：从左向右(见图)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)多聚核糖体中，每个核糖体合成的多肽链都相同。
[强化针对训练]
1．(安徽高考)如图表示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( )
A．真核细胞内，一个 mRNA 分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使 mRNA 在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
解析：选C 依图示，该细胞内转录和翻译同时进行，可直接判断出该过程发生在原核细胞内。在翻译过程中，核糖体是在mRNA上移动的。
2．如图为细胞中多聚核糖体合成分泌蛋白的示意图，已知分泌蛋白的新生肽链上有一段可以引导其进入内质网的特殊序列(图中P肽段)。下列相关说法正确的是( )
A．若P肽段功能缺失，虽可继续合成新生肽链，但无法将蛋白质分泌到细胞外
B．合成①的场所是细胞核，但⑥的合成与核仁无关
C．多个核糖体结合的①是相同的，但最终合成的肽链②、③、④、⑤在结构上各不相同
D．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构一定会发生改变
解析：选A 依题意可知，P肽段可以引导新生肽链进入内质网，所以当P肽段功能缺失时，新生肽链无法进入内质网进行初步加工，也就无法进入高尔基体进行进一步加工，该蛋白质也无法被分泌到细胞外，但核糖体中仍然可以继续合成肽链。①为mRNA，在细胞核中合成，⑥为核糖体，其合成与核仁有关。多个核糖体均结合在同一条mRNA(①)上，在翻译过程中始终以同一条mRNA(①)为模板，所以合成的多肽链的结构是相同的。①中有一个碱基发生改变，会引起密码子的改变，但当改变后的密码子决定的是同一种氨基酸时，合成的多肽链结构没有发生改变。
3．如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是( )
A．图中共有2种RNA
B．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键
D．终止密码子位于b端
解析：选D 图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA 3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。
4．(江苏高考改编)如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：
(1)细胞中过程②发生的主要场所是________。
(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是____________________________________________。
(4)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点____________(选填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是__________________________________。
解析：(1)细胞中过程②是以DNA一条链为模板合成RNA的转录过程，转录的主要场所是细胞核。(2)α链中G＋U＝54%，G＝29%，则U＝25%，故其模板链对应区段中C＝29%，A＝25%；又其模板链对应区段中G＝19%，则T＝1－54%－19%＝27%，故另一条链对应区段中，A＝27%，则整个DNA区段中A＝(27%＋25%)/2＝26%。(3)根据异亮氨酸和苏氨酸的密码子可知，异亮氨酸变为苏氨酸很可能是T—A替换为C—G造成的。(4)由于不同组织细胞中基因进行选择性表达，故DNA进行转录过程启用的起始点不完全相同。
答案：(1)细胞核 (2)26% (3)T—A替换为C—G(A—T替换为G—C) (4)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
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