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第2课时 基因控制生物性状与中心法则
课标阐释
学法指导
1.概述并理解中心法则。(生命观念、科学思维)
2.概述生物的性状主要通过蛋白质表现。(生命观念、科学思维)
1.通过构建图解和举例理解中心法则。
2.通过举例理解基因对性状的控制。
一、基因控制生物性状
1.基因控制生物性状的复杂性
(1)多对基因共同控制生物的某个性状,基因之间存在复杂的相互关系。
(2)基因的表达受到环境的影响。生物的性状是基因与环境共同作用的结果。
2.多种功能性RNA分子参与性状的表现
(1)tRNA、rRNA直接参与蛋白质的合成。
(2)一些RNA具有催化功能,即核酶。
(3)一些RNA具有调控基因表达的功能。
预习反馈
1.判断正误
(1)大多数酶的本质是蛋白质,基因通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应。(
√
)
(2)生物的性状大多情况下是单个基因共同决定生物体的性状。(
×
)
(3)尿黑症是由于人体内没有控制合成有活性的尿黑酸氧化酶的基因。(
√
)
(4)肥胖是由多个基因控制的,与环境无关。(
×
)
(5)RNA不仅能直接参与蛋白质的合成,也能调控表达。(
√
)
2.下列关于基因对性状控制的叙述,错误的是( )
A.白化病患者缺乏酪氨酸酶,体现基因通过控制酶的合成间接控制生物性状
B.同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同,体现性状是由基因和环境共同作用的结果
C.原发性高血压与多对基因表达产物有关,体现基因与基因相互作用控制同一性状
D.抗生素阻止细菌内RNA和mRNA的结合,体现抗生素可通过影响转录而影响性状
解析:白化病患者缺乏酪氨酸酶,体现基因通过控制酶的合成来控制代谢,进而间接控制生物性状,A项正确;同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同,说明生物性状受基因控制,同时还受环境影响,B项正确;原发性高血压为多基因遗传病,体现了基因与基因相互作用控制同一性状,C项正确;抗生素阻止细菌内RNA和mRNA的结合,体现抗生素可通过影响翻译而影响性状,D项错误。
答案:D
二、遗传信息流从DNA—RNA—蛋白质
1.中心法则要点:遗传信息通过复制从DNA传递到DNA,由DNA通过转录传递到RNA,然后由RNA通过翻译合成蛋白质,决定蛋白质的特异性。有些病毒能够自我复制,也能由RNA通过逆转录产生DNA。
2.内容图解
3.遗传信息不能由蛋白质传向蛋白质,也不能由蛋白质传向DNA或RNA。
4.蛋白质是生物体性状的体现者。
预习反馈
1.判断正误
(1)遗传信息不能由蛋白质传向蛋白质,但可以由蛋白质传向DNA。(
×
)
(2)RNA能够自我复制,也能由RNA通过逆转录产生DNA。(
√
)
(3)劳氏肉瘤病毒是一种逆转录病毒,以DNA为遗传物质。(
×
)
(4)RNA病毒中没有DNA,其遗传信息传递不遵循中心法则。(
×
)
(5)当生物体的内外因素引起DNA损伤或者某些碱基改变时,就可能产生异常的性状或病变,这是人们必须关注环境中导致突变的因素对人类健康带来威胁的原因。(
√
)
2.(2020嘉兴高二上学期期末)遗传信息的传递方向如下图所示,下列叙述错误的是( )
A.①过程需要模板、原料、酶和能量
B.②过程需要RNA聚合酶催化
C.③过程与rRNA的作用相关
D.④过程发生于病菌的宿主细胞中
解析:①表示DNA的自我复制过程,需要模板、原料、酶和能量,A项正确;②表示转录形成RNA的过程,需要RNA聚合酶催化,B项正确;③表示翻译形成蛋白质的过程,场所在核糖体上,核糖体由rRNA和蛋白质构成,C项正确;④过程只能发生在被少数病毒侵染的细胞中,D项错误。
答案:D
探究点一
探究点二
中心法则解读
问题情境
下图表示生物界完整的中心法则,思考回答下列问题。
探究点一
探究点二
1.①②③过程均可在乳酸菌、酵母菌、线粒体、叶绿体中进行吗?
提示:可以。
2.④⑤过程发生在某些病毒体内吗?
提示:不是。④⑤过程是某些病毒具备的遗传信息传递途径,但该途径必须发生于寄主细胞而不是病毒体内。
3.在蓝细菌中,②③过程可在细胞同一区域同时发生吗?
提示:蓝细菌是原核生物,②③过程可在细胞同一区域同时发生。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2020温州高二上学期期末B)下列关于中心法则图解的叙述,正确的是( )
A.过程①②③均可发生于真核细胞的细胞质中
B.过程①②③均属于遗传信息的表达
C.过程④中碱基配对方式为U—A、C—G
D.过程⑤的模板是细胞中DNA转录的产物
探究点一
探究点二
解析:分析图示,①是DNA复制,②是转录,③是翻译,④是逆转录,⑤是RNA复制,据此可知,线粒体和叶绿体也有少量DNA,故过程①②③均可发生于真核细胞的细胞质中,A项正确;遗传信息的表达是指基因的转录和翻译过程,不包括DNA复制过程,B项错误;过程④为逆转录过程,碱基配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G,C项错误;过程⑤为RNA复制,其模板是侵入细胞中的RNA病毒的遗传物质RNA,D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
归纳提升
1.不同生物遗传信息传递
探究点一
探究点二
2.中心法则阐释
(1)DNA复制过程体现了遗传信息的传递功能,发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)转录、翻译过程共同体现了遗传信息的表达功能,发生在个体发育过程中。
(3)RNA复制过程体现了部分以RNA作为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。
(4)逆转录过程表示部分以RNA作为遗传物质的生物,RNA中遗传信息表达的首要步骤。此类生物专营寄生生活,必须在宿主细胞中完成其遗传信息的表达,其先通过逆转录过程形成DNA,整合在宿主DNA中,再进行转录、翻译过程。
探究点一
探究点二
3.中心法则中几个生理过程准确进行的原因
精确的模板和严格有序的碱基互补配对关系保证了遗传信息的正常传递和表达,进而保证了物种的相对稳定性。
4.“三步法”判断中心法则各过程
“一看”模板
“二看”原料
“三看”产物
生理过程
DNA
脱氧核苷酸
DNA
DNA复制
核糖核苷酸
RNA
转录
RNA
脱氧核苷酸
DNA
逆转录
核糖核苷酸
RNA
RNA复制
氨基酸
多肽链
翻译
探究点一
探究点二
活学活练
1.(2020浙江1月选考)遗传信息传递方向可用中心法则表示。下列叙述正确的是( )
A.劳氏肉瘤病毒的RNA可通过逆转录合成单链DNA
B.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代
C.果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代
D.洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成
解析:劳氏肉瘤病毒是逆转录病毒,其RNA可通过逆转录合成单链DNA,A项正确;烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传信息传递给子代,B项错误;果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代,C项错误;洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G1期通过转录和翻译合成,D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
2.(2020浙江名校协作体高三3月第二次联考)下列与“中心法则”有关的叙述,错误的是( )
A.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
B.基因转录形成的RNA产物中,可能存在氢键
C.RNA聚合酶具有解开DNA双螺旋结构功能
D.HIV的遗传物质可直接整合到宿主细胞的遗传物质中
解析:由于同一氨基酸可以对应多种密码子,因此核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质,A项正确;基因转录形成的tRNA中存在双链区,含有氢键,B项正确;转录时RNA聚合酶具有解开DNA双螺旋结构的功能,并以DNA的一条链为模板合成RNA,C项正确;HIV的遗传物质为RNA,故需通过逆转录形成DNA后才能整合到宿主细胞的染色体中,D项错误。
答案:D
探究点一
探究点二
基因与性状的关系
问题情境
下图为基因控制性状的过程,思考回答下列问题。
探究点一
探究点二
1.基因的本质是什么?基因有何功能?
提示:基因在大多数生物中是一段DNA,RNA病毒中是一段RNA。基因通过控制蛋白质的合成来控制细胞的生命活动,即性状的表现。
2.基因1和基因2可以出现在同一细胞中吗?
提示:可以。
3.③④说明了什么问题?
提示:说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。
4.说明人体白发的原因是什么?
提示:人体内酪氨酸酶的活性下降,黑色素含量减少。
探究点一
探究点二
典例剖析
下图为脉胞霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不能得出( )
A.精氨酸的合成是由多对基因共同控制的
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①的结构发生改变,则酶①也可能合成
探究点一
探究点二
解析:基因②不表达,不能合成瓜氨酸,酶③和④没有作用的物质,最终不能合成精氨酸,不影响基因③和④的表达。
答案:C
探究点一
探究点二
归纳提升
基因与性状的关系
探究点一
探究点二
图解如下:
探究点一
探究点二
易错提醒(1)生物的性状还受环境条件的影响,生物性状是基因和环境条件共同作用的结果。
(2)若涉及的物质并非蛋白质,则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。
(3)细胞内有多种功能性RNA分子也参与性状表现。
探究点一
探究点二
活学活练
1.同一株水毛茛,漂浮在水面的叶呈扁平状,淹没在水中的叶呈丝状,下述对该现象解释正确的是( )
A.该生物的性状不是基因作用的结果
B.该生物的性状是环境作用的结果
C.该生物性状仅是基因作用的结果
D.该生物性状是基因和环境共同作用的结果
解析:同一株水毛茛,不同部位细胞中的遗传物质是相同的,但是漂浮在水面的叶呈扁平状,而淹没在水中的叶呈丝状,说明其性状不仅仅受遗传物质控制,还受环境影响,即该生物性状是基因和环境共同作用的结果。
答案:D
探究点一
探究点二
2.下列关于细胞中基因表达的叙述,正确的是( )
A.细胞凋亡过程中没有氢键的形成和断裂
B.水稻的糯性和非糯性的根本区别在于不同的基因含有不同的密码子
C.环境因子的变化会影响植物细胞内基因的表达
D.细胞中的一个mRNA分子可结合多个核糖体,合成多种肽链
探究点一
探究点二
解析:细胞凋亡过程中会伴随着一些DNA的形成、复制、转录和被降解,有氢键的形成和断裂,A项错误;水稻的糯性和非糯性的根本区别在于具有不同的基因,它们共用一套密码子,B项错误;光照、温度等环境因子的变化会引起植物体内的多种变化,进而对基因组的表达进行调节而影响植物的生命活动,C项正确;一个mRNA分子上可结合多个核糖体合成多条肽链,但合成的肽链只有一种,D项错误。
答案:C第三章遗传的分子基础
第四节 基因控制蛋白质合成
第2课时 基因控制生物性状与中心法则
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.下列关于中心法则各个过程的叙述,错误的是( )
A.各个过程都有碱基互补配对
B.各个过程都需要模板、原料、能量和酶
C.各个过程都发生在细胞内
D.在正常原核细胞内各个过程均可发生
解析正常的原核细胞中没有逆转录和RNA自我复制过程,D项错误。
答案D
2.下列关于遗传信息传递和表达的叙述,正确的是( )
A.DNA复制需要DNA酶的参与
B.转录是以半保留的方式合成RNA
C.转录是以DNA的编码链为模板,并需要RNA聚合酶的参与
D.依据中心法则,RNA可以逆转录成互补DNA,RNA也可以自我复制
解析DNA复制需要DNA聚合酶的参与,A项错误;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA,B项错误;转录是以DNA的模板链为模板,并需要RNA聚合酶的参与,C项错误。
答案D
3.下列关于真核细胞内DNA和RNA的叙述,正确的是
( )
A.相同的rRNA分子在不同细胞中参与构成的细胞器不同
B.相同的mRNA分子在不同细胞合成的蛋白质不同
C.相同的tRNA分子在不同细胞中转运的氨基酸不同
D.相同的DNA分子在不同细胞的转录产物可能不同
解析相同的rRNA分子在不同细胞中参与构成的细胞器相同,都是核糖体,A项错误;所有生物共用一套遗传密码,所以相同的mRNA分子在不同细胞合成的蛋白质相同,相同的tRNA分子在不同细胞中转运的氨基酸也相同,B、C两项错误;细胞内的基因具有选择性表达的特点,所以相同的DNA分子在不同细胞的转录产物可能不同,D项正确。
答案D
4.下列有关人体细胞中基因与性状关系的叙述,错误的是
( )
A.基因分布于细胞核、线粒体,只有核中的基因能决定性状
B.环境也能影响性状表现,性状是基因与环境共同作用的结果
C.有些性状是由多个基因共同决定的,有的基因可决定和影响多种性状
D.一条染色体上分布有许多基因,可决定和影响人体的多种性状表现
解析基因分布于人体的细胞核、线粒体,核基因和线粒体基因均能控制生物性状,A项错误。性状是由环境和基因共同作用的结果,B项正确。性状可由一个或多个基因共同决定,有些基因可决定多种性状,C项正确。一条染色体上含一个或两个DNA,一个DNA上含有许多基因,可决定人体多种性状表现,D项正确。
答案A
5.图一表示原核细胞内的生理活动,图二表示中心法则。下列说法正确的是( )
A.由图一可知原核细胞DNA的复制与基因的表达可同时进行
B.图一中的酶丙和酶乙作用有相同之处,可能是同一种酶
C.图二中过程e需要的酶由病毒的宿主细胞提供
D.图二中过程a和b的模板相同,遵循的碱基互补配对方式相同
解析原核细胞没有细胞核,基因的表达和DNA的复制都在细胞质中同时进行,A项正确;酶丙为与复制相关的酶,参与DNA复制,而酶乙参与转录,是RNA聚合酶,B项错误;图二中过程e为逆转录,逆转录酶来源于病毒,C项错误;a表示DNA的复制,b表示转录,复制的模板链为2条,而转录为1条,转录的碱基互补配对方式有A—U,而DNA复制没有,D项错误。
答案A
6.下列与图示内容有关的叙述,错误的是( )
A.若图一的③中A占23%,U占25%,则相应的双链DNA片段中A占24%
B.正常情况下,图三所示过程可在动植物细胞中发生的是⑨⑩
C.劳氏肉瘤病毒存在催化过程的酶
D.图二所示过程相当于图三的过程,需要RNA聚合酶的催化
解析图二所示过程为“翻译”,相当于图三的过程,该过程不需RNA聚合酶催化。
答案D
7.Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是( )
A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程
B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D.QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
解析Qβ噬菌体的遗传物质是RNA,可以翻译出相关的蛋白质,可以进行RNA复制。RNA复制过程为RNA→互补RNA→RNA,该过程不涉及逆转录,A项错误;RNA复制过程中,模板RNA与互补RNA之间会形成双链,B项正确;依图示可知,一条QβRNA能翻译出多条肽链,C项错误;依据题干信息可知,QβRNA先翻译出复制酶,然后在复制酶的催化下进行自身的复制,D项错误。
答案B
8.(2020浙江“超级全能生”高三3月选考)下列关于细胞中基因表达的叙述,错误的是( )
A.转录时,RNA聚合酶与DNA上的起始密码子相结合
B.基因表达的产物内部可能存在碱基互补配对的部分
C.合成多肽链的过程需要mRNA、tRNA和rRNA参与
D.一DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
解析起始密码子在mRNA上,不在DNA上,转录时,RNA聚合酶与DNA分子上的某一启动部位相结合,A项错误;基因的表达包括转录和翻译两个过程,其中转录的产物中的tRNA分子的内部存在部分碱基互补配对现象,B项正确;合成多肽链的过程需要mRNA作为模板、tRNA运输氨基酸、核糖体作为场所,而rRNA是核糖体的重要组成成分,C项正确;一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板,D项正确。
答案A
9.苯丙酮尿症(PKU)又称苯丙氨酸羟化酶缺乏症,引起苯丙酮尿症的原因是患者的体细胞中缺少一种酶,致使体内的苯丙氨酸不能沿着正常的途径转变成酪氨酸,而只能大量累积或转变成苯丙酮酸。分析如图信息,下列相关叙述正确的是( )
A.图中酶2应为苯丙氨酸羟化酶
B.图中酶3的活性降低会导致白化病
C.图示反映基因可直接控制生物的性状
D.图示反映基因与性状是一一对应关系
解析从题干信息可知,能将苯丙氨酸转化成酪氨酸的酶2就是苯丙氨酸羟化酶,A项正确;白化病患者体内黑色素合成受阻是因为体内缺乏酪氨酸酶,即图中的酶3,B项错误;图示反映基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物的性状,这属于间接控制,C项错误;图示反映基因与性状不是一一对应关系,D项错误。
答案A
二、非选择题
10.下图表示生物体内遗传信息的传递过程。请据图回答下列问题。
(1)①过程需要的原料是 ,模板是亲代DNA的 条链。?
(2)②过程表示 ,主要是在 中进行的。?
(3)逆转录酶催化 (填序号)过程,能进行该过程的生物的遗传物质是 。?
(4)真核细胞中遗传信息表达的最后阶段为图中的 (填序号)过程,场所是 。?
解析(1)①过程是DNA的复制,模板是亲代DNA的两条链,原料是4种游离的脱氧核苷酸。(2)②过程是转录,主要在细胞核中进行,在线粒体、叶绿体中也可进行。(3)逆转录酶可催化逆转录,即③过程,只发生于RNA病毒中。(4)遗传信息表达的最后阶段是⑤翻译,场所是核糖体。
答案(1)4种脱氧核苷酸 两 (2)转录 细胞核 (3)③ RNA (4)⑤ 核糖体
能力提升
一、选择题
1.下图表示细胞内遗传信息传递过程,在造血干细胞和口腔上皮细胞中( )
A.两者都能进行①
B.前者可进行①②③,后者只进行②和③
C.两者都只进行①②
D.前者只进行①和②,后者可进行①②③
解析图示为细胞内遗传信息传递过程图解,其中①为DNA的自我复制过程,主要发生在细胞核中;②为转录过程,主要发生在细胞核中;③为翻译过程,发生在核糖体上。造血干细胞具有分裂能力,因此细胞中既能进行DNA的复制,也能进行转录和翻译,能进行的有①②③;口腔上皮细胞是高度分化的体细胞,无分裂能力,因此不会发生DNA的复制,但仍能进行转录和翻译,只进行②和③。
答案B
2.下列关于遗传信息及其表达的叙述,正确的是( )
A.哺乳动物在个体发育的不同时期产生的mRNA都不相同
B.两个不同基因转录的模板链可能分别位于一个DNA分子的不同链上
C.噬菌体中的核酸有DNA和RNA,表达遗传信息是在宿主细胞中完成的
D.生物性状的遗传信息最初都是由核酸中的脱氧核苷酸的排列方式决定的
解析哺乳动物在个体发育的不同时期产生的mRNA有的相同,如所有细胞都有ATP合成酶,就有相同的mRNA,A项错误。噬菌体中的核酸只有DNA,无RNA,C项错误。生物性状的遗传信息最初都是由核酸中的核苷酸的排列方式决定的,基因是有遗传效应的DNA片段或RNA片段,D项错误。
答案B
3.下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是( )
A.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同
B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的
C.O血型夫妇的子代都是O血型,说明该性状是由遗传因素决定的
D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的
解析基因型完全相同的两个人,可能会由于营养等环境因素的差异导致身高不同,反之,基因型不同的两个人,也可能因为环境因素导致身高相同,A项正确;在缺光的环境中,绿色幼苗由于叶绿素合成受影响而变黄,B项正确;O血型夫妇的基因型均为ii,两者均为纯合子,所以后代基因型仍然为ii,表现为O血型,这是由遗传因素决定的,C项正确;高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,是由于亲代是杂合子,子代出现了性状分离,是由遗传因素决定的,D项错误。
答案D
4.下图表示中心法则,下列有关叙述正确的是( )
A.过程①~⑦都会在人体的遗传信息传递和表达时发生
B.人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中,产物都是mRNA
C.过程③存在A—U、T—A、C—G、G—C
4种碱基配对方式
D.过程⑤有半保留复制的特点,过程⑥发生在核糖体上
解析图中①表示DNA的复制过程,⑦②表示逆转录过程,③表示转录过程,④⑤表示RNA复制过程,⑥表示翻译过程。会在人体的遗传信息传递和表达时发生的为①③⑥,A项错误。人体细胞的过程③转录主要发生在细胞核中,产物是mRNA、rRNA、tRNA等,B项错误。过程③为转录,即DNA转录合成RNA,存在A—U、T—A、C—G、G—C
4种碱基配对方式,C项正确。由于RNA一般为单链,过程⑤RNA的复制没有半保留复制的特点,D项错误。
答案C
5.某生物黑色素的产生需要如下图所示的三对独立遗传的基因控制,三对基因均表现为完全显性。由图可知,下列说法正确的是( )
A.基因与性状是一一对应的关系,一个基因控制一个性状
B.基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物的性状
C.若某生物的基因型为AaBbCc,该生物可以合成黑色素
D.若某生物的基因型为AaBbCc,该生物自交产生的子代中含黑色素的占9/64
解析由图可知,黑色素合成的过程中,受到a、B、C三个基因的控制,所以基因与性状并不是一一对应的关系,A项错误;图中的a、B、C三个基因都是通过控制酶的合成从而间接控制性状的,B项错误;若某生物的基因型为AaBbCc时,a基因不能表达,酶②无法合成,所以无法合成黑色素,C项错误;若某生物的基因型为AaBbCc,该生物自交子代中含黑色素的基因型是aaB_C_的比例是1/4×3/4×3/4=9/64,D项正确。
答案D
二、非选择题
6.(2020杭州七县区高二上学期期末)心肌细胞不能增殖,基因ARC在心肌细胞中的特异性表达,能抑制其凋亡,以维持正常数量。细胞中另一些基因通过转录形成前体RNA,再经过加工会产生许多非编码RNA,如miR-223(链状),HRCR(环状)。结合下图回答下列问题。
(1)启动过程①时, 酶需识别并与DNA分子上的某一启动部位结合。进行过程②的场所是 ,该过程最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序 (填“相同”或“不同”),翻译的方向是 (填“从左到右”或“从右到左”)。?
(2)当心肌缺血、缺氧时,会引起基因miR-223过度表达,所产生的miR-223可与ARC的mRNA特定序列通过 原则结合,形成核酸杂交分子1,使ARC无法合成,最终导致心力衰竭。与基因ARC相比,核酸杂交分子1中特有的碱基对是 。?
(3)根据题意,RNA除了具有为蛋白质合成提供模板的功能外,还具有 功能(写出一种即可)。?
(4)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,原因是?? 。?
解析图中①为转录过程,②为翻译过程,其中mRNA可与miR-233结合形成核酸杂交分子1,miR-233可与HRCR结合形成核酸杂交分子2。
(1)①是转录过程,催化该过程的酶是RNA聚合酶,所以启动过程①时,RNA聚合酶需识别并与DNA分子上的某一启动部位结合;②是翻译过程,其场所是核糖体;由于控制合成的三条多肽链是同一个模板mRNA,所以最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序相同;根据肽链长短推测,翻译的方向应该为从左到右。
(2)当心肌缺血、缺氧时,某些基因过度表达产生过多的miR-223,miR-233与mRNA特定序列通过碱基互补配对原则结合形成核酸杂交分子1,导致过程②因模板的缺失而受阻,最终导致心力衰竭;与ARC基因(碱基配对方式为A—T、C—G)相比,核酸杂交分子1(碱基配对方式为A—U、T—A、C—G)中特有的碱基对是A—U。
(3)根据题意,RNA除了具有为蛋白质合成提供模板的功能外,还具有形成核酸杂交分子,调控基因的表达的功能。
(4)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,其依据是HRCR与miR-223碱基互补配对,清除miR-223,使ARC基因的表达增加,抑制心肌细胞的凋亡。
答案(1)RNA聚合 核糖体 相同 从左到右 (2)碱基互补配对 A—U (3)形成核酸杂交分子,调控基因的表达 (4)HRCR与miR-223碱基互补配对,清除miR-223,使ARC基因的表达增加,抑制心肌细胞的凋亡第三章遗传的分子基础
第四节 基因控制蛋白质合成
第2课时 基因控制生物性状与中心法则
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.下列关于中心法则各个过程的叙述,错误的是( )
A.各个过程都有碱基互补配对
B.各个过程都需要模板、原料、能量和酶
C.各个过程都发生在细胞内
D.在正常原核细胞内各个过程均可发生
2.下列关于遗传信息传递和表达的叙述,正确的是( )
A.DNA复制需要DNA酶的参与
B.转录是以半保留的方式合成RNA
C.转录是以DNA的编码链为模板,并需要RNA聚合酶的参与
D.依据中心法则,RNA可以逆转录成互补DNA,RNA也可以自我复制
3.下列关于真核细胞内DNA和RNA的叙述,正确的是
( )
A.相同的rRNA分子在不同细胞中参与构成的细胞器不同
B.相同的mRNA分子在不同细胞合成的蛋白质不同
C.相同的tRNA分子在不同细胞中转运的氨基酸不同
D.相同的DNA分子在不同细胞的转录产物可能不同
4.下列有关人体细胞中基因与性状关系的叙述,错误的是
( )
A.基因分布于细胞核、线粒体,只有核中的基因能决定性状
B.环境也能影响性状表现,性状是基因与环境共同作用的结果
C.有些性状是由多个基因共同决定的,有的基因可决定和影响多种性状
D.一条染色体上分布有许多基因,可决定和影响人体的多种性状表现
5.图一表示原核细胞内的生理活动,图二表示中心法则。下列说法正确的是( )
A.由图一可知原核细胞DNA的复制与基因的表达可同时进行
B.图一中的酶丙和酶乙作用有相同之处,可能是同一种酶
C.图二中过程e需要的酶由病毒的宿主细胞提供
D.图二中过程a和b的模板相同,遵循的碱基互补配对方式相同
6.下列与图示内容有关的叙述,错误的是( )
A.若图一的③中A占23%,U占25%,则相应的双链DNA片段中A占24%
B.正常情况下,图三所示过程可在动植物细胞中发生的是⑨⑩
C.劳氏肉瘤病毒存在催化过程的酶
D.图二所示过程相当于图三的过程,需要RNA聚合酶的催化
7.Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是( )
A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程
B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D.QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
8.(2020浙江“超级全能生”高三3月选考)下列关于细胞中基因表达的叙述,错误的是( )
A.转录时,RNA聚合酶与DNA上的起始密码子相结合
B.基因表达的产物内部可能存在碱基互补配对的部分
C.合成多肽链的过程需要mRNA、tRNA和rRNA参与
D.一DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
9.苯丙酮尿症(PKU)又称苯丙氨酸羟化酶缺乏症,引起苯丙酮尿症的原因是患者的体细胞中缺少一种酶,致使体内的苯丙氨酸不能沿着正常的途径转变成酪氨酸,而只能大量累积或转变成苯丙酮酸。分析如图信息,下列相关叙述正确的是( )
A.图中酶2应为苯丙氨酸羟化酶
B.图中酶3的活性降低会导致白化病
C.图示反映基因可直接控制生物的性状
D.图示反映基因与性状是一一对应关系
二、非选择题
10.下图表示生物体内遗传信息的传递过程。请据图回答下列问题。
(1)①过程需要的原料是 ,模板是亲代DNA的 条链。?
(2)②过程表示 ,主要是在 中进行的。?
(3)逆转录酶催化 (填序号)过程,能进行该过程的生物的遗传物质是 。?
(4)真核细胞中遗传信息表达的最后阶段为图中的 (填序号)过程,场所是 。?
能力提升
一、选择题
1.下图表示细胞内遗传信息传递过程,在造血干细胞和口腔上皮细胞中( )
A.两者都能进行①
B.前者可进行①②③,后者只进行②和③
C.两者都只进行①②
D.前者只进行①和②,后者可进行①②③
2.下列关于遗传信息及其表达的叙述,正确的是( )
A.哺乳动物在个体发育的不同时期产生的mRNA都不相同
B.两个不同基因转录的模板链可能分别位于一个DNA分子的不同链上
C.噬菌体中的核酸有DNA和RNA,表达遗传信息是在宿主细胞中完成的
D.生物性状的遗传信息最初都是由核酸中的脱氧核苷酸的排列方式决定的
3.下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是( )
A.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同
B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的
C.O血型夫妇的子代都是O血型,说明该性状是由遗传因素决定的
D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的
4.下图表示中心法则,下列有关叙述正确的是( )
A.过程①~⑦都会在人体的遗传信息传递和表达时发生
B.人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中,产物都是mRNA
C.过程③存在A—U、T—A、C—G、G—C
4种碱基配对方式
D.过程⑤有半保留复制的特点,过程⑥发生在核糖体上
5.某生物黑色素的产生需要如下图所示的三对独立遗传的基因控制,三对基因均表现为完全显性。由图可知,下列说法正确的是( )
A.基因与性状是一一对应的关系,一个基因控制一个性状
B.基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物的性状
C.若某生物的基因型为AaBbCc,该生物可以合成黑色素
D.若某生物的基因型为AaBbCc,该生物自交产生的子代中含黑色素的占9/64
二、非选择题
6.(2020杭州七县区高二上学期期末)心肌细胞不能增殖,基因ARC在心肌细胞中的特异性表达,能抑制其凋亡,以维持正常数量。细胞中另一些基因通过转录形成前体RNA,再经过加工会产生许多非编码RNA,如miR-223(链状),HRCR(环状)。结合下图回答下列问题。
(1)启动过程①时, 酶需识别并与DNA分子上的某一启动部位结合。进行过程②的场所是 ,该过程最终合成的T1、T2、T3三条多肽链的氨基酸顺序 (填“相同”或“不同”),翻译的方向是 (填“从左到右”或“从右到左”)。?
(2)当心肌缺血、缺氧时,会引起基因miR-223过度表达,所产生的miR-223可与ARC的mRNA特定序列通过 原则结合,形成核酸杂交分子1,使ARC无法合成,最终导致心力衰竭。与基因ARC相比,核酸杂交分子1中特有的碱基对是 。?
(3)根据题意,RNA除了具有为蛋白质合成提供模板的功能外,还具有 功能(写出一种即可)。?
(4)科研人员认为,HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物,原因是?? 。?第三章遗传的分子基础
第四节 基因控制蛋白质合成
第1课时 遗传信息的转录和翻译
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.与DNA分子相比,RNA分子特有的碱基是( )
A.鸟嘌呤(G)
B.胞嘧啶(C)
C.尿嘧啶(U)
D.腺嘌呤(A)
解析DNA有A、T、C、G四种碱基,RNA有A、U、C、G四种碱基,其特有碱基为尿嘧啶(U)。
答案C
2.已知某tRNA一端的三个碱基顺序为CUA,它转运的是天冬氨酸,可推知天冬氨酸的密码子是( )
A.GAU
B.CUA
C.GAT
D.CTA
解析tRNA一端的反密码子为CUA,它转运的天冬氨酸的密码子是GAU。mRNA上每3个相邻的核苷酸构成一个密码子,mRNA中没有碱基T。
答案A
3.(2020金华十校高二上学期期末)把3H标记胸腺嘧啶的脱氧核苷酸注入真核细胞,可用于研究( )
A.分泌蛋白的运输
B.DNA复制的场所
C.细胞膜脂质的流动
D.mRNA与核糖体的结合
解析分泌蛋白的运输需要内质网的加工,形成囊泡运到高尔基体,加工、分类和包装,形成分泌小泡,运到细胞膜,胞吐出去,与脱氧核苷酸无关,A项错误;DNA复制需要DNA的两条链为模板、4种脱氧核苷酸为原料、能量ATP和DNA聚合酶,B项正确;细胞膜脂质的流动与物质跨膜运输有关,无需脱氧核苷酸,C项错误;mRNA与核糖体的结合,开始翻译mRNA上的密码子,需要tRNA运输氨基酸,不需要脱氧核苷酸,D项错误。
答案B
4.真核细胞的遗传密码和遗传信息依次存在于 上
( )?
A.DNA和信使RNA
B.信使RNA和DNA
C.转运RNA和DNA
D.DNA和转运RNA
解析遗传密码是mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体,决定一种氨基酸,因此遗传密码位于mRNA上;遗传信息是指DNA中的脱氧核苷酸序列。
答案B
5.下列关于真核生物基因的叙述,正确的是( )
A.携带遗传信息
B.能转运氨基酸
C.能与核糖体结合
D.每相邻三对碱基组成一个密码子
解析基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA分子中的碱基对的排列顺序存储遗传信息,A项正确;tRNA负责识别并转运氨基酸,B项错误;mRNA携带遗传密码子与核糖体结合进行蛋白质的合成,C项错误;密码子是指在mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体,决定一种氨基酸,也称为密码子,基因携带的是遗传信息,D项错误。
答案A
6.RNA的形成过程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.该过程合成的产物可能是酶
B.转录时,既有氢键的形成也有氢键的断裂
C.①②分别表示DNA双螺旋的解开和重新形成
D.③表示将4种游离的核糖核苷酸加到RNA末端
解析少数酶是RNA。图示过程为以DNA的一条链为模板合成RNA的转录过程,转录开始时,氢键断裂,DNA双链解开,转录进行时,当游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补时,两者以氢键结合,因此转录过程合成的产物可能是酶,转录时既有氢键的形成也有氢键的断裂,③表示将4种游离的核糖核苷酸加到RNA末端,A、B、D三项正确;据图可推知,转录的方向是从左至右,因此①②分别表示DNA双螺旋的重新形成和解开,C项错误。
答案C
7.真核细胞内mRNA的酶促合成过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该过程需要DNA聚合酶催化
B.该DNA片段上两个基因转录的模板链不同
C.该过程合成的RNA可直接与核糖体结合进行翻译
D.该过程需要消耗tRNA转运而来的游离核糖核苷酸
解析该过程需要RNA聚合酶催化,A项错误。该过程合成的RNA需要加工后才能与核糖体结合进行翻译,C项错误。该过程需要消耗游离核糖核苷酸,但不需要tRNA转运,D项错误。
答案B
8.细胞中基因的表达过程如图所示,下列叙述正确的是
( )
A.RNA聚合酶可以结合基因的整个部分
B.细胞溶胶中②携带③的种类由④决定
C.②和④均是①中某些片段转录的产物
D.终止密码子决定翻译的结束,并有与之对应的反密码子
解析由图可知,①为DNA,②为tRNA,③为氨基酸,④为mRNA,⑤为翻译形成的多肽链。RNA聚合酶可以结合DNA分子的某一启动部位,启动转录过程,A项错误;细胞溶胶中②携带③的种类由tRNA上的反密码子决定,B项错误;基因的表达包括转录和翻译两个过程,②和④均是①中某些片段转录的产物,C项正确;终止密码子决定翻译的结束,并没有与之对应的反密码子,D项错误。
答案C
9.下列关于基因表达过程的叙述,正确的是( )
A.每种氨基酸至少有两个以上的遗传密码
B.遗传密码由DNA传递到RNA,再由RNA决定蛋白质
C.一个DNA分子通过转录可形成许多个不同的RNA分子
D.RNA聚合酶与DNA分子结合只能使一个基因的DNA片段的双螺旋解开
解析色氨酸和甲硫氨酸只有一种密码子控制;遗传密码指mRNA上决定氨基酸的相邻的三个核苷酸,DNA上没有;一个DNA分子中有多个基因,可以转录出多种不同的RNA分子;RNA聚合酶可以使一个或者几个基因的DNA片段的双螺旋解开。
答案C
10.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)下列有关蛋白质生物合成的叙述,错误的是( )
A.tRNA中含有氢键,一种tRNA可以识别并携带一种氨基酸
B.RNA聚合酶沿整条DNA长链转录时通过催化磷酸二酯键的形成合成RNA
C.蛋白质的生物合成与3种RNA有关且都是必需的
D.线粒体能在其自身DNA控制下在线粒体内合成某些蛋白质
解析tRNA中含有氢键故其空间结构呈三叶草形,一种tRNA可以识别并携带一种氨基酸,A项正确;RNA聚合酶沿DNA部分片段(基因)转录时通过催化磷酸二酯键的形成合成RNA,B项错误;蛋白质的生物合成与3种RNA有关且都是必需的,如在翻译过程中涉及三种RNA,C项正确;线粒体中含有少量的DNA,其中的某些蛋白质能在其自身DNA控制下合成,D项正确。
答案B
二、非选择题
11.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)图甲表示细胞X和Y的基因表达过程,图乙表示X细胞中某个基因的部分序列(含起始密码子信息),请回答下列问题。
(1)图甲所示两种细胞中, 细胞是真核细胞;据图甲推测,通常情况下 细胞的物质转运效率较高,其原因是 ?
。?
(2)Y细胞基因转录产生成熟mRNA的过程较复杂,须由剪接体对前体RNA进行剪接才能完成,剪接体包含多种蛋白质,这些蛋白质是通过 (结构)进入细胞核的。?
(3)据图可知Y细胞基因表达过程中核糖体移动的方向是 ,大多情况下,该过程的模板mRNA上有 种密码子。?
(4)若图乙所示的是X细胞中正在转录的某基因片段,据图可知,该转录以 链为模板合成mRNA;若图中“↑”所指碱基对缺失,则该基因片段控制合成的肽链由 个氨基酸脱水缩合而成。(起始密码子:AUG,终止密码子:UGA、UAG、UAA)?
解析(1)由图示的细胞结构可知,图甲所示两种细胞中,X细胞为原核细胞,Y细胞是真核细胞;通常情况下,原核细胞体积较小,相对表面积较大,物质转运效率越高。
(2)因为核孔是大分子物质出入细胞核的通道,故可推测这些蛋白质是通过核孔进入细胞核的。
(3)根据图中多肽链的长短可知Y细胞基因表达过程中核糖体移动的方向是从左到右(5'→3'),大多情况下,该过程的模板mRNA上有62种密码子,包括61种决定氨基酸的密码子和1种终止密码子。
(4)若图乙所示的是X细胞中正在转录的某基因片段,据题中的起始密码AUG可推测,模板链中起始密码对应碱基为TAC,故该转录以β链为模板合成mRNA;若图中“↑”所指碱基对缺失,则该基因片段转录出的mRNA的顺序变为(只显示有意义部分):AUG(起始密码子)GGA
AUC
UCA
AUG
UGA(终止密码子),起始密码子同时编码甲硫氨酸,故可知控制合成的肽链由5个氨基酸脱水缩合而成。
答案(1)Y X X为原核细胞,细胞体积较小,相对表面积较大 (2)核孔 (3)从左到右(5'→3') 62 (4)β 5
能力提升
一、选择题
1.下列关于tRNA的叙述,正确的是( )
A.是基因表达的产物
B.是生物催化剂
C.嘧啶与嘌呤数量相等
D.携带遗传密码
解析tRNA是转录产生的,是基因表达的产物。
答案A
2.下图表示基因表达遗传信息的某些过程示意图,已知tRNA内部也存在碱基互补配对的一些区域,如图中的③。下列叙述正确的是( )
A.参与甲图所示过程的酶有解旋酶和RNA聚合酶
B.①②③④虚线区域均有“嘌呤数等于嘧啶数”的关系
C.甲图中①②虚线区域的碱基配对方式完全相同
D.乙图中③④虚线区域的核苷酸配对方式不完全相同
解析据图分析,图甲表示转录过程,不需要解旋酶,需要RNA聚合酶的催化,A项错误;图中①②③④虚线区域内的碱基都遵循碱基互补配对原则,因此均有“嘌呤数等于嘧啶数”的关系,B项正确;甲图中①②虚线区域的碱基配对方式不完全相同,如前者有A与T配对,后者有A与U配对,C项错误;乙图中③④虚线区域都是RNA链与RNA链之间的碱基配对,因此两者的核苷酸配对方式完全相同,D项错误。
答案B
3.某病毒的遗传物质是单链RNA(-RNA),宿主细胞内病毒的增殖过程如下图,-RNA和+RNA的碱基序列是互补的。下列叙述正确的是( )
A.-RNA和+RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板
B.据图推测,只有-RNA上有RNA聚合酶的结合位点
C.过程①所需的嘌呤数和过程③所需的嘧啶数相同
D.过程②需要的tRNA来自病毒,原料及场所都由宿主细胞提供
解析图示是病毒在宿主细胞内的增殖过程,其中①表示以-RNA为模板合成+RNA的过程;②表示以+RNA为模板合成蛋白质的过程;③表示以+RNA为模板合成-RNA的过程。根据图示可知,只有+RNA可与核糖体结合作为翻译的模板,A项错误;图中既能以-RNA为模板合成+RNA,也能以+RNA为模板合成-RNA,说明-RNA和+RNA均有RNA聚合酶的结合位点,B项错误;由于-RNA和+RNA的碱基是互补配对的,所以过程①所需嘌呤数与过程③所需嘧啶数相同,C项正确;②为翻译过程,该过程需要的tRNA、原料及场所都由宿主细胞提供,D项错误。
答案C
4.(2018浙江4月选考)miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。
下列叙述正确的是( )
A.miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码子相结合
B.W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译
C.miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与T、C与G配对
D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因的mRNA结合所致
解析miRNA基因转录时RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合,起始密码子在mRNA上,A项错误;miRNA与W基因mRNA结合发生在RNA之间,也遵循碱基互补配对原则,为A与U、C与G配对,C项错误;据图可知miRNA蛋白质复合物中miRNA为单链,该单链与W基因mRNA结合,D项错误。
答案B
5.(2020金华十校高二上学期期末)尼伦伯格和马太曾经利用蛋白质的体外合成技术进行如下实验:在每支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,结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。下列叙述错误的是( )
A.加入的RNA多聚尿嘧啶核苷酸能与核糖体结合
B.本实验证明了三个相邻核苷酸决定一种氨基酸
C.加入的细胞提取液中有RNA聚合酶和蛋白质合成所需的酶
D.细胞提取液需除去DNA的原因是防止新合成RNA对实验的干扰
解析蛋白质翻译的场所是核糖体,翻译的模板是mRNA,因此由试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链可知加入的RNA多聚尿嘧啶核苷酸能与核糖体结合,A项正确;本实验不能证明三个相邻核苷酸决定一种氨基酸,B项错误;由细胞提取液中原本含有mRNA可知细胞提取液中有RNA聚合酶,由试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链可知细胞提取液中有蛋白质合成所需的酶,C项正确;为了防止细胞提取液中的DNA重新合成新的mRNA干扰最终结果,该实验中所用的细胞提取液需要除去DNA,D项正确。
答案B
二、非选择题
6.下图为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答问题。
(1)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的 过程,该过程发生在细胞的 部分。?
(2)图中A、B、D分别代表 、 、 。?
(3)图中的C表示 ,按从左到右的顺序写出mRNA区段所对应的DNA链的碱基排列顺序: 。?
(4)该过程不可能发生在 中( )?
A.神经细胞 B.肝细胞
C.成熟的红细胞
D.肌细胞
解析图示是翻译过程,A是mRNA,B是核糖体,C是tRNA,D是多肽链。mRNA是以DNA的一条链为模板根据碱基互补配对原则转录而成的,mRNA片段从左到右是AUGGCUUCUUUC,所以DNA一条链上的碱基顺序是TACCGAAGAAAG。哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和核糖体,不能发生转录和翻译。
答案(1)翻译 细胞质 (2)mRNA 核糖体 多肽链 (3)tRNA TACCGAAGAAAG (4)C(共32张PPT)
第1课时 遗传信息的转录和翻译
课标阐释
学法指导
1.概述基因的概念,列举基因和DNA的功能。(生命观念)
2.比较DNA与RNA的异同。
(科学思维)
3.概述遗传信息的转录和翻译的过程。(生命观念、科学思维)
4.说明遗传密码与氨基酸的关系。(生命观念、科学思维)
1.以基因为中心构建概念图,理解遗传信息的传递、转录和翻译过程。
2.通过列表比较理解密码子与反密码子、转录与翻译、基因与DNA的异同。
一、基因通常是DNA分子的功能片段
1.基因概念:基因是具有遗传效应的DNA片段(包括部分病毒的RNA片段),是遗传物质结构和功能的基本单位,是DNA(部分生物是RNA)分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。
2.本质:大多数生物中是一段DNA,RNA病毒中是一段RNA。
3.功能:通过控制蛋白质的合成来控制细胞的生命活动,即性状的表现。
预习反馈
1.判断正误
(1)基因中的核苷酸序列含有遗传信息,直接控制各项生命活动。(
×
)
(2)某些病毒的RNA片段也可以是一个基因。(
√
)
(3)基因通过控制酶的合成来控制生物体内的化学反应。(
√
)
(4)基因是RNA分子上含有特定遗传信息的核苷酸总称。(
×
)
(5)生物的遗传物质是DNA,其结构和功能的基本单位是基因。(
×
)
2.下列关于染色体、DNA、基因三者之间的关系的叙述,错误的是( )
A.每条染色体上含有1个或2个DNA分子,DNA分子上含有多个基因
B.三者都是生物细胞内的遗传物质
C.基因是具有遗传功能的核酸分子片段
D.生殖过程染色体的行为决定着DNA和基因的行为
解析:每条染色体没有复制时含有1个DNA分子,复制后有2个DNA分子,1个DNA分子上含有多个基因。生物细胞内的遗传物质只能是DNA,基因是具有遗传效应的核酸片段。染色体是DNA的主要载体,生殖过程通过减数分裂产生配子,即染色体的行为决定着DNA和基因的行为。
答案:B
二、DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
1.转录概念:以DNA的一条链为模板,依据碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
2.转录过程
3.RNA的种类和功能
区
别
种类
信使RNA
转运RNA
核糖体RNA
简称
mRNA
tRNA
rRNA
功能
传达DNA上遗传信息
把氨基酸运送到核糖体上,使之按照mRNA的信息指令连接起来,形成蛋白质
核糖体的重要成分,是
核糖体行使其功能所必需的
共同点
均是以DNA上的基因区段为模板转录来的;真核生物合成场所在细胞核;均是单链
预习反馈
1.判断正误
(1)遗传信息转录时原料是4种游离的核糖核苷酸。(
√
)
(2)RNA是多核苷酸分子,通常为单链,组成成分中没有胸腺嘧啶。(
√
)
(3)转录时需要解旋酶、RNA聚合酶。(
×
)
(4)当RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合时,只有含一个基因的DNA片段的双螺旋解开。(
×
)
(5)转录时,以DNA其中的一条链为模板,按碱基互补配对原则,并通过氢键聚合成与该片段DNA相对应的RNA分子。(
×
)
2.下图为真核生物核内转录过程示意图,叙述错误的是( )
A.①为编码链,②为模板链
B.DNA在甲处刚刚由解开螺旋状态恢复双螺旋
C.合成的RNA分子比DNA分子短
D.RNA将在细胞质加工为mRNA
解析:据图分析,②和③形成杂合的RNA-DNA双链,其中②为模板链,③为信使RNA,则①为非模板链(编码链),A项正确;DNA在甲处转录完成后,可由解旋状态恢复双螺旋结构,B项正确;由于基因的选择性表达,合成的RNA分子比DNA分子短,C项正确;RNA将在细胞核中加工为mRNA,D项错误。
答案:D
三、遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成
1.翻译概念:以mRNA为模板,合成具有一定的氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2.场所或装配机器:核糖体。
3.遵循原则:碱基互补配对原则。
4.条件:模板——mRNA、原料——氨基酸、工具——tRNA等。
5.过程图解
6.产物:多肽链。
预习反馈
1.判断正误
(1)核糖体是合成蛋白质的场所,遇到起始信号便开始蛋白质的合成。(
√
)
(2)翻译时一个mRNA上只能结合1个核糖体。(
×
)
(3)起始密码子能决定氨基酸,但终止密码子不决定氨基酸,tRNA上的反密码子能识别密码子。(
√
)
(4)mRNA上3个相邻的碱基就是一个遗传密码,mRNA和核糖体特异性结合。(
×
)
(5)蛋白质合成时,核糖体认读mRNA上的遗传密码,选择相应的氨基酸加到延伸的肽链上,多肽链合成结束,mRNA脱离核糖体并进入下一个循环。(
×
)
2.下图为多肽链的生物合成过程示意图,下列相关叙述,正确的是( )
A.该过程有氢键的形成与断裂
B.该核糖体的运动方向是自右向左
C.图中RNA聚合酶结合位点在5'端
D.RNA内部不会发生碱基互补配对
解析:在翻译过程中,tRNA携带氨基酸进入核糖体,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对形成氢键,当tRNA离开核糖体时氢键断裂,A项正确;由题图可知,该核糖体的运动方向是自左向右,B项错误;题图表示翻译过程,不需要RNA聚合酶的参与,C项错误;tRNA呈三叶草结构,可发生碱基互补配对,D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
转录与翻译
问题情境
下图为蛋白质的合成图示,思考解决下列问题。
探究点一
探究点二
1.mRNA与核糖体有怎样的数量关系?有何意义?
提示:一个mRNA上可同时结合多个核糖体。少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
2.上图中核糖体在mRNA上向什么方向移动的?判断依据是什么?
提示:从左向右。判断依据是根据多肽链的长短,长的翻译在前。
3.图示过程合成的直接产物是蛋白质分子吗?
提示:不是,合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要进一步加工,如运送至内质网、高尔基体等结构中加工。
4.图中是4个核糖体共同完成一条肽链的合成,还是合成出4条不同的肽链?
提示:图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同,所以合成了4条相同的多肽链,而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成,也不是合成出4条不同的肽链。
探究点一
探究点二
典例剖析
(2019浙江4月选考)下列关于遗传信息表达过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板
B.转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能
C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链
D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成
探究点一
探究点二
解析:一个DNA分子转录一次,形成的mRNA需要进行剪切加工,可能合成一条或多条多肽链的模板链,A项正确;转录过程中,RNA聚合酶兼具解旋功能故不需要DNA解旋酶参与转录,B项错误;在转录过程中,mRNA上可附着多个核糖体进行翻译,得到数条相同的多肽链,而不是共同合成一条多肽链,一个核糖体合成一条多肽链,C项错误;mRNA由核糖核苷酸构成,不具有脱氧核苷酸,D项错误。
答案:A
探究点一
探究点二
归纳提升
转录与翻译比较
?
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分子片段(基因)的一条单链
mRNA
原料
4种核糖核苷酸
氨基酸
产物
一个单链RNA
多肽链
产物
去向
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白或功能蛋白
特点
边解开螺旋边转录,转录后DNA双链恢复双螺旋结构
翻译结束后,mRNA被降解
碱基
配对
A—U,T—A,C—G,G—C
A—U,U—A,C—G,G—C
探究点一
探究点二
易错提醒转录和翻译过程中的易错点
(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)并不是所有密码子都是统一的,个别密码子在不同生物体内表达的氨基酸不同。
(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。
(5)一个核糖体会独立完成一条肽链的合成,并非多个核糖体配合完成一条肽链的合成。
探究点一
探究点二
活学活练
1.下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述,正确的是( )
A.一个DNA可转录出多个RNA,但这些RNA都是相同的
B.RNA聚合酶与DNA中的起始密码子结合
C.tRNA是以某基因片段转录形成的
D.可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中
解析:一个DNA上有多个基因,可转录出多种RNA,不同基因转录出的RNA不同,A项错误。RNA聚合酶与DNA中的某一启动部位结合,B项错误。RNA是基因转录的产物,tRNA是以某基因片段转录形成的,C项正确。洋葱根尖细胞没有叶绿体,D项错误。
答案:C
探究点一
探究点二
2.下列有关基因表达的叙述,正确的是( )
A.RNA的合成需要RNA聚合酶的催化,转录是沿着整条DNA长链进行的
B.核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码子,并由tRNA转运相应的氨基酸到核糖体上
C.起始密码子和终止密码子均能编码氨基酸
D.基因在转录时,其编码链与RNA分子形成杂交区域
探究点一
探究点二
解析:基因是有遗传效应的DNA分子片段,而转录是某一基因的表达,所以转录不是沿着整条DNA长链进行的,A项错误;核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码子,并由tRNA转运相应的氨基酸到核糖体上,B项正确;终止密码子不能编码氨基酸,C项错误;转录形成的RNA是以模板链为模板合成的,只能与模板链形成RNA-DNA杂交区域,不能与编码链形成杂交区域,D项错误。
答案:B
探究点一
探究点二
真核细胞和原核细胞翻译的异同
问题情境
下图为某原核细胞图,思考解决下列问题。
探究点一
探究点二
1.原核细胞与真核细胞区别在于原核细胞没有成形的细胞核。
2.原核细胞有染色体吗?其DNA在哪里?
提示:原核细胞没有染色体,其DNA裸露,位于拟核区。
3.原核细胞的特点揭示出与真核细胞基因表达有什么不同?
提示:原核细胞边转录边翻译。
探究点一
探究点二
典例剖析
下图为原核细胞中某个基因的表达过程示意图。下列叙述错误的是( )
A.图示中①是RNA聚合酶,能解开DNA双螺旋
B.图示中②是核糖体,能认读RNA上的遗传密码
C.图示中两条RNA以该基因的同一条链为模板链
D.图示转录过程中,解开的碱基对有A—T,没有A—U
探究点一
探究点二
解析:图示为原核细胞基因转录与翻译过程。图中①是RNA聚合酶,能解开DNA的双螺旋结构,进行转录,A项正确;②是核糖体,可认读RNA上的遗传密码进行翻译,B项正确;从图示分析,两RNA均是以该基因的同一条链为模板链转录的,C项正确;转录时解开DNA双链解开的碱基对中有A—T,转录结束模板链与RNA链之间有A—U的断开,D项错误。
答案:D
探究点一
探究点二
归纳提升
真核细胞和原核细胞翻译过程解读
探究点一
探究点二
1.图甲表示真核细胞的翻译过程,其中①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的多肽链。
(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)意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向:从右向左,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,往往还需要将多肽链运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)形成的多条肽链的氨基酸序列相同的原因:有相同的模板mRNA。
2.图乙表示原核细胞的转录和翻译过程,图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的mRNA。在核糖体上同时进行翻译过程。
探究点一
探究点二
活学活练
1.下图表示真核细胞的翻译过程。有关叙述错误的是( )
A.核糖体由大、小两个亚基组成
B.异亮氨酸的密码子是UAG
C.翻译时,核糖体沿着②向右移动
D.一个mRNA分子可结合多个核糖体
探究点一
探究点二
解析:图示表示真核细胞的翻译过程。图中的①为tRNA,每个tRNA分子的一端是携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基构成的反密码子,该反密码子能够与它所搬运的氨基酸的密码子互补配对;②为mRNA,是翻译的模板。核糖体由大、小两个亚基组成,A项正确;携带异亮氨酸的tRNA上的反密码子为UAG,据此可推知异亮氨酸的密码子是AUC,B项错误;根据tRNA的移动方向可推知:翻译时核糖体沿着②所示的mRNA向右移动,C项正确;一个mRNA分子可结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,这样可以提高翻译的效率,D项正确。
答案:B
探究点一
探究点二
2.下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,有利于提高该过程效率的是( )
①可以同时转录多条mRNA ②多个核糖体上共同完成一条多肽的合成 ③多条肽链可以同时进行合成 ④有些氨基酸具有多个密码子
A.①② B.①③
C.②④
D.③④
探究点一
探究点二
解析:原核生物的转录和翻译是同时进行的,多聚核糖体共同参与多条肽链的合成。
答案:B第三章遗传的分子基础
第四节 基因控制蛋白质合成
第1课时 遗传信息的转录和翻译
课后篇巩固提升
基础巩固
一、选择题
1.与DNA分子相比,RNA分子特有的碱基是( )
A.鸟嘌呤(G)
B.胞嘧啶(C)
C.尿嘧啶(U)
D.腺嘌呤(A)
2.已知某tRNA一端的三个碱基顺序为CUA,它转运的是天冬氨酸,可推知天冬氨酸的密码子是( )
A.GAU
B.CUA
C.GAT
D.CTA
3.(2020金华十校高二上学期期末)把3H标记胸腺嘧啶的脱氧核苷酸注入真核细胞,可用于研究( )
A.分泌蛋白的运输
B.DNA复制的场所
C.细胞膜脂质的流动
D.mRNA与核糖体的结合
4.真核细胞的遗传密码和遗传信息依次存在于 上
( )?
A.DNA和信使RNA
B.信使RNA和DNA
C.转运RNA和DNA
D.DNA和转运RNA
5.下列关于真核生物基因的叙述,正确的是( )
A.携带遗传信息
B.能转运氨基酸
C.能与核糖体结合
D.每相邻三对碱基组成一个密码子
6.RNA的形成过程如图所示,下列叙述错误的是( )
A.该过程合成的产物可能是酶
B.转录时,既有氢键的形成也有氢键的断裂
C.①②分别表示DNA双螺旋的解开和重新形成
D.③表示将4种游离的核糖核苷酸加到RNA末端
7.真核细胞内mRNA的酶促合成过程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该过程需要DNA聚合酶催化
B.该DNA片段上两个基因转录的模板链不同
C.该过程合成的RNA可直接与核糖体结合进行翻译
D.该过程需要消耗tRNA转运而来的游离核糖核苷酸
8.细胞中基因的表达过程如图所示,下列叙述正确的是
( )
A.RNA聚合酶可以结合基因的整个部分
B.细胞溶胶中②携带③的种类由④决定
C.②和④均是①中某些片段转录的产物
D.终止密码子决定翻译的结束,并有与之对应的反密码子
9.下列关于基因表达过程的叙述,正确的是( )
A.每种氨基酸至少有两个以上的遗传密码
B.遗传密码由DNA传递到RNA,再由RNA决定蛋白质
C.一个DNA分子通过转录可形成许多个不同的RNA分子
D.RNA聚合酶与DNA分子结合只能使一个基因的DNA片段的双螺旋解开
10.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)下列有关蛋白质生物合成的叙述,错误的是( )
A.tRNA中含有氢键,一种tRNA可以识别并携带一种氨基酸
B.RNA聚合酶沿整条DNA长链转录时通过催化磷酸二酯键的形成合成RNA
C.蛋白质的生物合成与3种RNA有关且都是必需的
D.线粒体能在其自身DNA控制下在线粒体内合成某些蛋白质
二、非选择题
11.(2020绍兴柯桥高二上学期期末)图甲表示细胞X和Y的基因表达过程,图乙表示X细胞中某个基因的部分序列(含起始密码子信息),请回答下列问题。
(1)图甲所示两种细胞中, 细胞是真核细胞;据图甲推测,通常情况下 细胞的物质转运效率较高,其原因是 ?
。?
(2)Y细胞基因转录产生成熟mRNA的过程较复杂,须由剪接体对前体RNA进行剪接才能完成,剪接体包含多种蛋白质,这些蛋白质是通过 (结构)进入细胞核的。?
(3)据图可知Y细胞基因表达过程中核糖体移动的方向是 ,大多情况下,该过程的模板mRNA上有 种密码子。?
(4)若图乙所示的是X细胞中正在转录的某基因片段,据图可知,该转录以 链为模板合成mRNA;若图中“↑”所指碱基对缺失,则该基因片段控制合成的肽链由 个氨基酸脱水缩合而成。(起始密码子:AUG,终止密码子:UGA、UAG、UAA)?
能力提升
一、选择题
1.下列关于tRNA的叙述,正确的是( )
A.是基因表达的产物
B.是生物催化剂
C.嘧啶与嘌呤数量相等
D.携带遗传密码
2.下图表示基因表达遗传信息的某些过程示意图,已知tRNA内部也存在碱基互补配对的一些区域,如图中的③。下列叙述正确的是( )
A.参与甲图所示过程的酶有解旋酶和RNA聚合酶
B.①②③④虚线区域均有“嘌呤数等于嘧啶数”的关系
C.甲图中①②虚线区域的碱基配对方式完全相同
D.乙图中③④虚线区域的核苷酸配对方式不完全相同
3.某病毒的遗传物质是单链RNA(-RNA),宿主细胞内病毒的增殖过程如下图,-RNA和+RNA的碱基序列是互补的。下列叙述正确的是( )
A.-RNA和+RNA均可与核糖体结合作为翻译的模板
B.据图推测,只有-RNA上有RNA聚合酶的结合位点
C.过程①所需的嘌呤数和过程③所需的嘧啶数相同
D.过程②需要的tRNA来自病毒,原料及场所都由宿主细胞提供
4.(2018浙江4月选考)miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。
下列叙述正确的是( )
A.miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码子相结合
B.W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译
C.miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与T、C与G配对
D.miRNA抑制W蛋白的合成是通过双链结构的miRNA直接与W基因的mRNA结合所致
5.(2020金华十校高二上学期期末)尼伦伯格和马太曾经利用蛋白质的体外合成技术进行如下实验:在每支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,结果加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。下列叙述错误的是( )
A.加入的RNA多聚尿嘧啶核苷酸能与核糖体结合
B.本实验证明了三个相邻核苷酸决定一种氨基酸
C.加入的细胞提取液中有RNA聚合酶和蛋白质合成所需的酶
D.细胞提取液需除去DNA的原因是防止新合成RNA对实验的干扰
二、非选择题
6.下图为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答问题。
(1)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的 过程,该过程发生在细胞的 部分。?
(2)图中A、B、D分别代表 、 、 。?
(3)图中的C表示 ,按从左到右的顺序写出mRNA区段所对应的DNA链的碱基排列顺序: 。?
(4)该过程不可能发生在 中( )?
A.神经细胞 B.肝细胞
C.成熟的红细胞
D.肌细胞
