第4章基因的表达
第1节 基因指导蛋白质的合成
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下列关于RNA的叙述,不正确的是( )
A.RNA可以催化细胞内的某些代谢反应
B. RNA的化学组成、结构与DNA不同,但链长与DNA分子相差不大
C.一条mRNA上可结合多个核糖体,每个核糖体都可合成一条完整的肽链
D.RNA也可作为遗传物质
答案B
2.甲、乙表示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是( )
A.甲表示的是DNA复制过程,乙表示的是转录过程
B.甲、乙两个过程所需的原料相同
C.甲、乙两个过程所处的场所一定不同
D.甲所示过程需要RNA聚合酶,乙过程需要DNA聚合酶
解析由题图可以知道,甲表示DNA分子的复制过程,乙表示转录过程,A项正确;甲过程的原料是四种游离的脱氧核苷酸,乙过程的原料是四种游离的核糖核苷酸,B项错误;甲、乙过程都以DNA为模板,因此发生的场所可能相同,C项错误;甲过程需要的酶是DNA聚合酶,乙过程需要的酶是RNA聚合酶,D项错误。
答案A
3.下列关于基因表达的叙述,正确的是( )
A.胰岛A细胞和胰岛B细胞中的mRNA不完全相同
B.线粒体、叶绿体和核糖体中均存在A—T和U—A的配对方式
C.转运20种氨基酸的tRNA总共有64种
D.基因的两条链可分别做模板进行转录,以提高蛋白质合成的效率
解析由于基因的选择性表达,不同细胞中会有不同的mRNA合成,A项正确;核糖体是由RNA和蛋白质组成的,是翻译的场所,翻译过程中,mRNA与tRNA发生碱基互补配对,所以核糖体上有A与U的互相配对,但是不会出现A—T配对,B项错误;转运20种氨基酸的tRNA总共有61种,C项错误;DNA中只有一条特定的链可以作为转录的模板,D项错误。
答案A
4.若DNA分子的某个基因含240个脱氧核苷酸和80个鸟嘌呤,则该片段转录成的mRNA含有的尿嘧啶最多有( )
A.20个 B.40个
C.60个 D.80个
解析在DNA分子中,因为G=80(个),所以G+C=160(个),A+T=240-160=80(个),则A=T=40(个),当A全部位于模板链中时,mRNA中含有的尿嘧啶最多,此时转录形成的mRNA中有U 40个。
答案B
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、合成这段多肽需要的tRNA数目、转录此mRNA的基因中至少含有的碱基数目依次为( )
A.32,11,66 B.36,12,72
C.12,36,24 D.11,36,72
解析合成的这一条多肽含有11个肽键,因此含有氨基酸12个,所以mRNA上的密码子至少有12个,mRNA上的碱基至少为12×3=36(个)。决定氨基酸的密码子是12个,所以最多需要的tRNA也是12个。因为mRNA 上的碱基至少有36个,所以转录它的基因中的碱基至少为36×2=72(个)。
答案B
6.生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法,不正确的是( )
A.DNA→RNA主要是在细胞核中完成的
B.RNA→蛋白质是在细胞质中完成的
C.在同一个体不同的体细胞中DNA相同
D.在细胞的一生中,DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的
解析DNA是细胞中的遗传物质,一般是不变的;由于基因存在着选择性表达,因此细胞在不同时期RNA和蛋白质的种类和数量会发生变化。
答案D
7.下图是人胰岛素基因的遗传信息流动情况,下列有关叙述正确的是( )
A.①过程以核糖核苷酸为主要原料
B.胰岛B细胞中存在图中①②③过程
C.皮肤生发层细胞中只存在图示的①过程
D.参与③过程的氨基酸和tRNA种类数相同
解析胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,属于高度分化的细胞,不再进行细胞分裂,因此在胰岛B细胞内不再进行DNA复制,而皮肤生发层细胞不会合成胰岛素,因此不会发生②③过程,参与③过程的氨基酸最多21种,由于密码子的简并性,tRNA种类数有61种。
答案C
8.蛋白质是生命活动的主要体现者,细胞在长期进化过程中形成了短时间内快速合成大量蛋白质的机制。下列各选项中不属于细胞内提高蛋白质合成速率机制的是( )
A.一种氨基酸可以由多种tRNA运载,保证了翻译的速度
B.一个细胞周期中,DNA可以进行多次转录,从而形成大量mRNA
C.一条mRNA上可结合多个核糖体,在短时间内合成多条多肽链
D.几乎所有生物共用一套密码子,使各种细胞内能合成同一种蛋白质
解析几乎所有生物共用一套密码子,体现了生物在分子水平上的统一性,与细胞内提高蛋白质合成速率无关。
答案D
9.下图表示细胞内遗传信息的表达过程,根据所学的生物学知识回答问题。
图1
图2
(1)图2中方框内所示结构是 的一部分,它主要在 中合成,其基本组成单位是 ,可以用图2方框中数字 表示。?
(2)图1中以④为模板合成⑤物质的过程称为 ,该过程进行的主要场所是[ ] ,所需要的原料是 。?
(3)若该多肽合成到图1所示UCU决定的氨基酸后就终止合成,则导致合成结束的终止密码子是 。?
(4)若图1的①所示的分子中有1 000个碱基对,则由它所控制形成的mRNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过 。?
A.166和55 B.166和20
C.333和111 D.333和20
解析图1所示为遗传信息的表达过程,包括转录和翻译两个步骤,其中的①②③④⑤⑥分别是DNA、tRNA、氨基酸、mRNA、多肽链、核糖体,在mRNA的UCU碱基后的密码子是UAA;根据碱基的构成判断,图2中方框内是RNA的一部分,其基本组成单位是核糖核苷酸,它由一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮碱基构成,即图2方框中的1、2、7。在不考虑终止密码子的情况下,DNA中碱基对的数目和mRNA 中碱基的个数及相应蛋白质中氨基酸的个数的比值是3∶3∶1,经翻译合成的蛋白质中氨基酸最多不超过20种。
答案(1)RNA 细胞核 核糖核苷酸 1、2、7
(2)翻译 ⑥ 核糖体 氨基酸
(3)UAA
(4)D
能力提升
1.已知AUG、GUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子。某mRNA的碱基排列顺序如下:A—U—U—C—G—A—U—G—A—C…(40个碱基,且无终止密码子)…C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。此mRNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为( )
A.20个 B.17个 C.16个 D.15个
解析起始密码子从第6个碱基开始,终止密码子从倒数第7个碱基开始,中间共有碱基5+40+3=48(个),决定的氨基酸个数为16个。
答案C
2.(多选)如图表示某种生理过程,下列与此图相关的叙述,正确的是( )
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ATP是生命活动的直接能源物质,图中的“能量”直接来源于ATP水解,A项正确;若X、Y均表示DNA,该过程为DNA的复制过程,则图中的酶为DNA聚合酶和解旋酶,B项正确;若X是RNA,则Y可能是蛋白质、RNA或DNA,该过程可能为翻译、RNA的复制或逆转录过程,C项错误;若X是DNA,Y是RNA,则此过程是转录过程,要以DNA为模板,酶是RNA聚合酶,D项正确。
答案ABD
3.下图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。相关叙述正确的是( )
A.①②过程中碱基配对情况相同
B.②③过程发生的场所相同
C.①②过程所需要的酶相同
D.③过程中核糖体的移动方向是由左向右
解析分析图形可知,①表示DNA复制,②表示转录,两者碱基配对情况不完全相同,A项错误;③表示翻译,场所是核糖体,②过程发生的场所是细胞核、线粒体或叶绿体,B项错误;①②过程所需要的酶不同,DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶,转录需要RNA聚合酶,C项错误;由肽链的长短可判断出③过程中核糖体的移动方向是由左向右,D项正确。
答案D
4.下图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙),下列有关叙述正确的是( )
A.甲是在细胞质中合成的
B.乙由三个碱基组成
C.甲的合成需要RNA聚合酶的参与
D.乙可以转运多种氨基酸
解析由图可知,甲为mRNA,乙为tRNA。mRNA是在细胞核中合成的;tRNA是由一条单链RNA通过折叠形成的,由多个碱基组成;mRNA 是在RNA聚合酶的催化作用下以DNA分子的一条链为模板转录形成的;一种tRNA只能转运一种氨基酸。
答案C
5.下图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程,图丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是 ( )
A.图中酶1和酶2是同一种酶
B.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生
C.图丙中b链可能是构成核糖体的成分
D.图丙是图甲的部分片段放大
解析由题图可知,图甲为DNA的复制过程,酶1为DNA聚合酶,图乙为转录过程,酶2为RNA聚合酶,图丙为转录过程,是图乙的部分片段放大,其中b链可能为rRNA。转录过程在高度分化的细胞中也可以发生。
答案C
6.图甲为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图(Ⅱ代表的物质是线粒体DNA,为环状DNA);图乙为其中一个生理过程的模式图;图丙是几种氨基酸的密码子。请回答下列问题。
(1)Ⅰ代表的结构为 。?
(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 等。?
(3)从图中分析,该真菌的基因表达过程中转录发生的场所有 。?
(4)根据题图判断:Ⅲ为 ,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)用α-鹅膏蕈碱处理细胞后,细胞质基质中RNA含量显著减少,由此推测α-鹅膏蕈碱抑制的过程是 (填序号),线粒体功能 (填“会”或“不会”)受到影响。?
解析(1)由图可知,结构Ⅰ是双层膜结构的核膜。(2)过程①是核DNA转录合成RNA的过程,需要以核糖核苷酸为原料,还需要酶等,它们是从细胞质进入细胞核的。(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,上面的三个特定的碱基(反密码子)和mRNA上的密码子是互补配对的,即mRNA上的对应密码子是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,有氧呼吸第三阶段在线粒体内膜上进行,故蛋白质2应该是与有氧呼吸第三阶段有关的酶。(5)由图可知,细胞质基质中的RNA来自核DNA的转录。用α-鹅膏蕈碱处理细胞后,细胞质基质中RNA含量显著减少,最有可能的是α-鹅膏蕈碱抑制了核DNA转录。蛋白质1是核DNA表达的产物,核DNA表达受抑制必定会影响线粒体的功能。
答案(1)核膜 (2)核糖核苷酸、酶 (3)细胞核、线粒体 (4)tRNA 苏氨酸 三 (5)① 会
课件49张PPT。第1节 基因指导蛋白质的合成一、遗传信息的转录
(一)RNA的组成及分类
1.基本单位:核糖核苷酸。2.结构:一般是单链,且比DNA短。
3.分类归纳总结DNA和RNA的比较 (二)遗传信息的转录 预习反馈
1.判断正误。
(1)转录的产物只是mRNA。( × )
(2)一种基因只能以某条链为模板进行转录,而承载有多个基因的完整DNA的两条链都有可能成为转录的模板。( √ )
(3)转录是以DNA的完整的一条链为模板合成RNA的过程。( × )
(4)DNA和RNA都含有核糖。( × )
(5)DNA都具有双链结构,RNA都是单链结构,没有碱基对。( × )
(6)rRNA的形成都与核仁有关。( × )2.在烟草叶肉细胞的核糖体中,核苷酸共有( )
A.4种 B.5种
C.7种 D.8种
解析:核糖体的成分为rRNA和蛋白质,构成RNA的核苷酸有4种。
答案:A3.下图表示某细胞中的转录过程,相关叙述不正确的是( ) A.①表示DNA B.②表示RNA
C.③表示解旋酶 D.图中可有5种碱基
解析:题图表示转录过程,①是双链,已部分解旋,表示DNA;②是以DNA的一条链为模板合成的,表示RNA;③表示的是RNA聚合酶,不是解旋酶;图中既有DNA,又有RNA,所以含有A、T、C、G、U共5种碱基。
答案:C二、遗传信息的翻译 知识拓展遗传密码的破译
1.克里克以T4噬菌体为实验材料,研究某个基因的碱基增加或减少对其所编码蛋白质的影响。他是第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家。同时也证明,遗传密码从一个固定的起点开始,以非重叠的方式阅读,密码子之间没有分隔符。
2.美国生物学家尼伦伯格和德国生物学家马太破译了第一个遗传密码,他们采用了蛋白质的体外合成技术,在每个试管中分别加入一种氨基酸,再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液,以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸,由此破译了苯丙氨酸的密码子是UUU。 预习反馈
1.判断正误。
(1)转录和翻译都是以mRNA作为模板合成生物大分子的过程。( × )
(2)沃森和克里克以DNA大分子为研究材料,采用X射线衍射的方法,破译了全部密码子。( × )
(3)密码子共64种,决定氨基酸的密码子只有61种。 ( √ )
(4)每种氨基酸仅由一种密码子编码。( × )
(5)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。( × )
(6)细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。( √ )2.下列关于密码子的叙述,正确的是( )
A.密码子有64种,都能决定氨基酸
B.密码子GTA的反密码子是CAU
C.密码子是基因上相邻的三个碱基
D.一种氨基酸可能对应多种密码子
解析:密码子有64种,其中3种终止密码子不决定氨基酸;T只存在于DNA中,GTA不是密码子;密码子在mRNA上;一种氨基酸可能有多种密码子。
答案:D3.下列对蛋白质的翻译过程的说法,错误的是( )
A.以细胞质中游离的氨基酸为原料
B.以核糖体RNA作为遗传信息模板
C.以转运RNA为氨基酸运输工具
D.合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质
解析:翻译是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,B项错误;由于蛋白质的基本组成单位是氨基酸,故A、D两项正确;在翻译过程中,搬运工是tRNA,C项正确。
答案:B三、中心法则
1.提出者:克里克。
2.中心法则体现了遗传信息传递的一般规律,包括哪些过程?
答案:①DNA的复制:遗传信息从DNA流向DNA。
②转录:遗传信息从DNA流向RNA。
③翻译:遗传信息从RNA流向蛋白质。
④RNA自我复制:遗传信息从RNA流向RNA。
⑤逆转录:遗传信息从RNA流向DNA
3.写出中心法则的全过程。答案: 预习反馈
1.判断正误。
(1)中心法则没有体现遗传信息的表达功能。( × )
(2)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。( √ )
(3)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( √ )
(4)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( × )2.克里克提出的中心法则是指( )
A.遗传信息的转录、翻译过程
B.遗传信息的转录、翻译及表达过程
C.DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补配对原则
D.遗传信息通过DNA复制、转录及翻译的传递过程
解析:克里克提出的中心法则主要包括遗传信息从DNA传递到DNA的自我复制过程,以及从DNA流向RNA进而流向蛋白质的转录和翻译过程。
答案:D 探究点一探究点二探究点三 遗传信息的转录和翻译
问题情景
结合下列有关图解,回答有关问题。探究点一探究点二探究点三1.甲、乙两过程有何相同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义?
提示:甲表示DNA复制,乙表示转录。转录与复制都需要模板,都遵循碱基互补配对原则,在真核细胞中主要发生在细胞核。碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2.甲、乙两过程有何不同之处?
提示:①DNA复制中A与T配对,转录中会有A与U配对。②DNA复制时一个DNA分子完整复制,形成两个DNA分子,转录是以基因为单位进行的,在DNA分子中,只有处于表达状态的片段(基因)才会被转录,转录形成一条单链RNA。探究点一探究点二探究点三3.转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比,有什么异同?
提示:转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系;和非模板链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置,RNA链上是U。
4.丙图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示什么?Ⅰ中只有三个碱基吗?Ⅰ中末端的三个碱基起什么作用?
提示:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示tRNA、核糖体、mRNA、多肽链(蛋白质)。Ⅰ表示tRNA,由许多核糖核苷酸构成,因此包含多个碱基。Ⅰ中末端的三个碱基是反密码子,与mRNA上相应密码子的碱基互补配对。探究点一探究点二探究点三5.能否判断出丙图中核糖体沿着mRNA移动的方向?根据教材中的密码子表,写出丙图中翻译出的氨基酸序列。
提示:丙图中左侧一个tRNA刚从mRNA上脱落下来,说明核糖体是沿着mRNA从左向右移动的。图中对应的氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。UAA是终止密码子,不代表氨基酸。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分与联系探究点一探究点二探究点三2.DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系 易错提醒转录、翻译过程中的四个易错点
(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。
(2)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A—T,而是A—U。
(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸,其中终止密码子不决定氨基酸。探究点一探究点二探究点三典例剖析
如图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程,①②③④表示相关过程。请据图判断下列说法错误的是( )探究点一探究点二探究点三A.①过程发生在细胞分裂间期,催化过程②的酶是RNA聚合酶
B.假设a、b为mRNA的两端,核糖体在mRNA上的移动方向是a→b
C.一个mRNA上连接多个核糖体叫作多聚核糖体,在原核细胞中分离出的多聚核糖体常与DNA结合在一起,这说明原核细胞是边转录边翻译
D.假设过程②表示豌豆的红花(R)基因的转录过程,那么可在豌豆叶肉细胞中分离出与R相对应的mRNA探究点一探究点二探究点三解析:本题通过分泌蛋白的合成过程考查遗传信息流动的各个生理过程,因此,应结合图解首先明确①②③④分别表示哪些过程,然后根据图解中的箭头方向及文字说明,做出进一步判断。如蛋白质和rRNA相结合构成了核糖体;多个核糖体结合在一条mRNA上进行多肽链的合成等。
分析题图,①过程表示DNA的复制,在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。②过程表示转录过程,催化转录过程的酶主要是RNA聚合酶,A项正确;据图观察可知,从a→b,越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长,说明越接近b端的核糖体在mRNA上移动的距离越长,由此推测出核糖体的移动方向为a→b,B项正确;在原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起,说明在原核细胞中边转录边翻译,转录和翻译可同时同地进行,C项正确;由于基因的选择性表达,控制花色的基因在叶肉细胞中不表达,D项错误。
答案:D探究点一探究点二探究点三活学活练
1.根据下表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )A.TGU B.UGA
C.ACU D.UCU探究点一探究点二探究点三解析:反密码子与密码子互补,所以苏氨酸的密码子的第三个碱基为U,且密码子由mRNA上的碱基组成,不含碱基T,所以A、B两项不符合题意。根据mRNA与DNA中模板链互补可推知苏氨酸密码子为UGU或ACU,故选C项。
答案:C探究点一探究点二探究点三2.(2018全国Ⅰ卷,2)生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA- 蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是( )
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA- 蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA- 蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶探究点一探究点二探究点三解析:本题考查染色体的成分、DNA的复制及遗传信息的表达等知识。在细胞中都会存在DNA和RNA与蛋白质结合成的复合物。染色体(染色质)就是蛋白质与DNA结合形成的结构,A项正确。在DNA复制过程中,DNA聚合酶与DNA的每一条链都要结合成DNA- 蛋白质复合物,真核细胞和原核细胞中都存在DNA的复制过程,所以在原核细胞中也会存在DNA- 蛋白质复合物,B项错误。DNA的复制过程需要DNA聚合酶,C项正确。RNA是转录的产物,其模板是DNA的一条链,且需要RNA聚合酶的催化,故该复合物含有RNA聚合酶,D项正确。
答案:B探究点一探究点二探究点三3.(2019全国Ⅲ卷,2)下列与真核生物细胞核有关的叙述,错误的是( )
A.细胞中的染色质存在于细胞核中
B.细胞核是遗传信息转录和翻译的场所
C.细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心
D.细胞核内遗传物质的合成需要能量
解析:此题的切入点是细胞核的结构与发生在细胞核内的生理过程。细胞中的染色质存在于细胞核中,A项正确。真核细胞中,遗传信息的转录主要发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中的核糖体上,B项错误。细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心,C项正确。细胞核内的遗传物质为DNA,DNA的合成需要消耗ATP,D项正确。
答案:B探究点一探究点二探究点三 遗传信息转录、翻译过程中数量关系的相关计算
问题情景
据图完成下列问题。探究点一探究点二探究点三(1)转录时,组成基因的两条链中只有一条链能转录,另一条链不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构,因此转录形成的mRNA分子中碱基数目最多是基因中碱基数目的1/2。
(2)mRNA中碱基数与氨基酸的关系:翻译过程中,mRNA 中每三个相邻碱基决定一个氨基酸,每个氨基酸需要一个tRNA转运,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目最多是mRNA中碱基数目的1/3(不考虑终止密码子)。
(3)综上可知,基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶所需tRNA 数目∶蛋白质中氨基酸数目=6∶3∶1∶1。(不考虑基因中的内含子及终止密码子)探究点一探究点二探究点三归纳提升
遗传信息转录、翻译过程中相关的数量关系遗传信息转录、翻译过程中,蛋白质中氨基酸的数目=参加转运的tRNA数目=1/3 mRNA的碱基数目=1/6基因中的碱基数目。探究点一探究点二探究点三典例剖析
已知一个蛋白质分子由2条肽链组成,共含有198个肽键,翻译形成该蛋白质分子的mRNA中有A和G共200个,则转录形成该mRNA的基因最少应含有C和T的个数是( )
A.200 B.400 C.600 D.800
解析:答案:C 探究点一探究点二探究点三易错警示碱基计算中“最多”和“最少”的分析
(1)翻译时,mRNA上的终止密码不决定氨基酸,因此mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些,但如果题目没有提示终止密码子问题,计算时一般无需考虑。
(2)基因或DNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数;是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数。探究点一探究点二探究点三活学活练
1.如图所示为某生物的基因表达过程。下列相关叙述不正确的是( )A.该过程发生在真核细胞内,在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开
B.若合成一条肽链时脱去了100个水分子,则该条肽链中至少含有102个氧原子
C.RNA与DNA的杂交区域中既有A—T又有U—A之间的配对
D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等探究点一探究点二探究点三解析:图中转录和翻译过程同时进行,故发生在原核细胞中,A项错误;若合成一条肽链时脱去了100个水分子,则形成了100个肽键,每个肽键中含有1个氧原子,同时每条肽链至少含有1个游离的羧基,因此该条肽链中至少含有氧原子100+2=102(个),B项正确;RNA与DNA的杂交区域中碱基配对方式为A—T、U—A、C—G,C项正确;一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运,因此该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等,D项正确。
答案:A探究点一探究点二探究点三2.某双链DNA的某基因有7 200个碱基,由此DNA控制合成的蛋白质最多有氨基酸( )
A.7 200个 B.3 600个
C.2 400个 D.1 200个
解析:转录只以基因中的一条链为模板,因此,转录形成的RNA分子中碱基数目最多是基因中碱基数目的1/2。在翻译过程中,mRNA中每三个碱基决定一个氨基酸,所以翻译成的蛋白质分子中的氨基酸数目最多是mRNA碱基数目的1/3。所以基因中的碱基数(双链)∶RNA分子中的碱基数∶蛋白质分子中的氨基酸数=6∶3∶1。
答案:D探究点一探究点二探究点三中心法则
问题情景
下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程,请分析并回答下列问题。(1)在人体健康细胞中发生的过程是①②③。
(2)遵循碱基互补配对的过程是①②③④⑤⑥。探究点一探究点二探究点三(3)①和②过程,碱基配对方式完全相同吗?任意一个人体细胞均能发生①和②过程吗?
提示:不完全相同。①中是G—C,C—G,A—T,T—A;②中是G—C,C—G,A—U,T—A。高度分化的人体细胞不再进行细胞分裂,因此不能发生①过程(DNA复制)。
(4)请写出HIV的遗传信息传递与表达的途径。
提示:(5)为什么说生命是物质、能量和信息的统一体?
提示:在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体,蛋白质是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能量,因此生命是物质、能量和信息的统一体。探究点一探究点二探究点三归纳提升
1.中心法则体现DNA的功能
(1)对遗传信息的传递功能:通过DNA的复制完成,发生在亲代产生生殖细胞或细胞增殖的过程中。
(2)对遗传信息的表达功能:通过转录和翻译完成,发生在个体生长发育过程中。
2.中心法则各过程的适用范围3.生命是物质、能量和信息的统一体 探究点一探究点二探究点三典例剖析
如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置,据图回答下列问题。探究点一探究点二探究点三(1)如果图示为模拟某种病毒的信息流动过程,装置加入的模板A为单链,其部分碱基序列为—GAACACGUC—,加入的原料B为脱氧核苷酸,则该过程所需的酶B为 ,模拟的过程为 。?
(2)如果图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程,装置加入的模板A为双链,其部分碱基序列为—GAACATGTT—,加入的原料B为 ,若该过程所需的酶B为RNA聚合酶,模拟的过程为 ,该生理过程主要发生在该细胞的 中。?探究点一探究点二探究点三解析:(1)由模板的部分碱基序列“—GAACACGUC—”中含有U且为单链可知,该病毒为RNA病毒,且可以以脱氧核苷酸为原料合成DNA,所以可确定该过程需要逆转录酶的参与,模拟的过程为逆转录过程。(2)由“模板A为双链”和“碱基序列为—GAACATGTT—”中含T等信息可知,模板A为双链DNA分子,在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA,利用的原料为四种核糖核苷酸,模拟的过程为转录,主要发生在该细胞的细胞核中。
答案:(1)逆转录酶 逆转录 (2)(A、U、G、C)四种核糖核苷酸 转录 细胞核探究点一探究点二探究点三方法技巧“三看法”判断中心法则各过程 探究点一探究点二探究点三活学活练
1.下图表示遗传信息的中心法则图解,下列有关叙述正确的是
( )
A.在乳酸菌中可以发生a、e过程
D.在叶绿体中可以发生b、c、d过程
C.c过程由起始密码子开始,到终止密码子结束
D.e过程和d过程需要的原料相同探究点一探究点二探究点三解析:在乳酸菌中可以发生a、b、c过程,e过程是RNA的复制,发生在某些RNA病毒的增殖过程中,乳酸菌内不能进行e过程,A项错误;在叶绿体中含有少量DNA和RNA,可以发生a、b、c过程,d过程是逆转录,只能发生在逆转录病毒的增殖过程中,因此叶绿体内不能进行d过程,B项错误;c过程表示翻译过程,在翻译过程中,由起始密码子开始,到终止密码子结束,形成多肽(或蛋白质),C项正确;e过程需要的原料是核糖核苷酸,d过程需要的原料是脱氧核苷酸,D项错误。
答案:C探究点一探究点二探究点三2.结合图表分析,下列有关说法正确的是( ) A.环丙沙星和红霉素可分别抑制细菌的①和③
B.青霉素和利福平能抑制DNA的复制
C.结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中
D.①~⑤可发生在人体健康细胞中探究点一探究点二探究点三解析:首先判定出图中各个过程:①DNA复制,②转录,③翻译,④RNA复制,⑤逆转录。然后根据表格中抗菌药物的抗菌机理来分析各选项。青霉素的作用对象是细胞壁,与DNA复制无关;环丙沙星可促进DNA螺旋化,不利于DNA复制和转录;红霉素能与核糖体结合,抑制翻译过程;利福平抑制RNA聚合酶的活性,进而抑制转录和RNA复制;④和⑤只有在被RNA病毒寄生的细胞中才能进行。
答案:A
