4.1 基因指导蛋白质的合成 讲义【新教材】2020-2021学年高一生物人教版（2019）必修二

第4章基因的表达
第1节
基因指导蛋白质的合成
【素养目标】
结合所学知识了解遗传信息的翻译场所。
了解密码子的概念及反密码子的概念。
【必备知识】
一、RNA的结构：
1、组成元素：C、H、O、N、P
2、基本单位：核糖核苷酸（4种）
3、结构：一般为单链
二、基因：是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上
三、基因控制蛋白质合成：
1、转录：
（1）概念：在细胞核中，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。（注：叶绿体、线粒体也有转录）
（2）过程：①解旋；②配对；③连接；④释放（具体看书63页）
（3）条件：模板：DNA的一条链（模板链）
原料：4种核糖核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶、RNA聚合酶等
（4）原则：碱基互补配对原则（A—U、T—A、G—C、C—G）
（5）产物：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）
2、翻译：
（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线粒体也有翻译）
（2）过程：（看书）
（3）条件：模板：mRNA
原料：氨基酸（20种）
能量：ATP
酶：多种酶
搬运工具：tRNA
装配机器：核糖体
（4）原则：碱基互补配对原则
（5）产物：多肽链
3、与基因表达有关的计算
基因中碱基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数
=
6：3：1
密码子
①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子．
②特点：专一性、简并性、通用性
③密码子
起始密码：AUG、GUG
（64个）
终止密码：UAA、UAG、UGA
注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。
【本节重点】
RNA虽都是单链结构，但tRNA内部仍有部分折叠区域能够形成碱基互补配对。
（1）一种密码子只对应一种氨基酸，但一种氨基酸可由不止一种密码子决定。
（2）一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由不止一种tRNA转运。
【例题解析】
例1.尿嘧啶核苷（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下图中的（??
）
A.?①???????????????????????????????????????B.?②???????????????????????????????????????C.?③???????????????????????????????????????D.?①和②
例2.新型冠状病毒是单股正链RNA病毒，以ss（+)RNA表示。ss（+)RNA可直接作为mRNA翻译出蛋白质。下图是该病毒的增殖过程示意图。有关叙述正确的是（??
）
A.?RNA复制酶也可用于宿主细胞内的RNA合成
B.?（+)RNA的嘧啶碱基数与（-)RNA的嘧啶碱基数相等
C.?与DNA病毒相比，新型冠状病毒更易发生变异
D.?子代病毒的遗传性状由亲代RNA病毒和宿主细胞决定
答案：例1.
B
【解析】AD、①是DNA复制过程，DNA复制的原料是四种脱氧核糖核苷酸，不需要尿嘧啶核糖核苷酸，A错误，D错误；
B、②是转录过程，转录的原料是四种核糖核苷酸，包括尿嘧啶核糖核苷酸，B正确；
C、③是翻译过程，翻译的原料是氨基酸，不需要尿嘧啶核糖核苷酸，C错误。
故答案为：B。
C
【解析】A、RNA复制酶只用于病毒RNA的合成，A错误；
B、因为（+)RNA与（-)RNA之间是严格的碱基互补配对关系，因此（+)RNA的嘧啶碱基数与（-)RNA的嘌呤碱基数相等，B错误；
C、与DNA病毒相比，由于新型冠状病毒的遗传物质是RNA，而RNA为单链结构，稳定性差，因此更易发生变异，C正确；
D、子代病毒的遗传性状由亲代RNA病毒携带的遗传信息决定的，D错误。
故答案为：C。
【素养作业】
1.下列有关染色体、DNA，基因与脱氧核苷酸关系的叙述正确的是（??
）
A.?真核细胞的基因只存在于细胞核中，而核酸并非仅存在于细胞核中
B.?DNA分子中每一个片段都是一个基因
C.?并非所有的基因都位于染色体上
D.?由简单到复杂的结构层次是：脱氧核苷酸→基因→染色体→DNA
2.对于中心法则，经科学家深入研究后，发现生物中还存在着逆转录现象，它是指遗传信息的传递从（??
）
A.?蛋白质→DNA????????????????????B.?RNA→DNA????????????????????C.?DNA→RNA????????????????????D.?DNA→DNA
3.组成核酸的碱基和核苷酸的种类分别为（??
）
A.?5种和8种???????????????????????????B.?4种和5种???????????????????????????C.?4种和8种???????????????????????????D.?4种和4种
4.一个生物个体的生命活动中，DNA表现出两个基本功能，就是将遗传信息（??
）
A.?储存和复制??????????????????B.?传递和表达????????????????????C.?复制和转录??????????????????D.?转录和翻译
5.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、C-G、T-A、G-C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
6.大肠杆菌遗传信息的传递过程中，不会发生的是（??
）
A.?DNA分子在RNA聚合酶的作用下转录出mRNA
B.?DNA复制、转录都是以DNA两条链为模板，翻译则是以mRNA为模板
C.?mRNA可以相继结合多个核糖体同时进行多条肽链的合成
D.?转录和翻译可以在细胞质中同时进行
7.基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象，它使细胞在短期内产生大量的
基因产物以满足生长发育的需要。如非洲爪蟾的卵母细胞中原有rRNA基因（rDNA）约
500拷贝，在减数分裂前的间期这个基因扩增近4000倍。下列相关叙述不正确的是（??
）
A.?rDNA表达的最终产物是rRNA????????????????????????????B.?在减数分裂前的间期合成大量的蛋白质
C.?扩增过程需要解旋酶和RNA聚合酶的参与???????????D.?分裂结束后多余的rDNA将被降解
8.在信使RNA分子结构中，相邻的碱基G与C之间是通过什么结构连接而成（??
）
A.?3个氢键??????????????????????????????????????????????????????????????B.?一脱氧核糖一磷酸基一脱氧核糖一
C.?一核糖一磷酸基一核糖一????????????????????????????????????D.?一磷酸基一核糖一磷酸基一
参考答案
1.【答案】
C
【解析】A、真核细胞的基因主要存在于细胞核中，细胞质中的线粒体等也含有部分基因，A错误；
B、基因是指有遗传效应的DNA片段，DNA中没有遗传效应的片段不属于基因，B错误；
C、真核细胞中绝大多数基因都是在染色体上，但在动植物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体中也含有一定量的DNA，其中也有基因，C正确；
D、染色体由DNA和蛋白质组成，基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA上有很多个基因，基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，故从简单到复杂的结构层次是：脱氧核苷酸→基因→DNA→染色体，D错误。
故答案为：C。
2.【答案】
B
【解析】A、遗传信息不能从蛋白质流向DNA，A错误；
B、遗传信息从RNA流向DNA的过程的逆转录过程，B正确；
C、遗传信息从DNA流向RNA的过程是转录过程，C错误；
D、遗传信息从DNA流向DNA的过程是DNA分子的复制过程，D错误。
故答案为：B。
3.【答案】
A
【解析】核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸，基本组成单位是核苷酸，核糖核酸的组成单位有4种，脱氧核糖核酸的基本单位有4种，核糖核酸的碱基有A、G、C、U共4种，脱氧核糖核酸的碱基有A、G、C、T共4种，因此组成核酸的核苷酸有8种，碱基有5种。A正确。
故答案为：A。
4.【答案】
B
【解析】一个生物个体的生命活动中，DNA表现出两个基本功能，就是将遗传信息传递和表达，即DNA的复制、转录和翻译，B正确；
故答案为：B。
5.【答案】
C
【解析】A、过程①为DNA的复制，①⑦②为逆转录，③为转录，④⑤均为RNA的复制，⑥为翻译。都会在人体的遗传信息传递时发生的为①③⑥，A错误；
B、人体细胞内的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是mRNA，rRNA，tRNA，B错误；
C、过程③为转录，即DNA转录为RNA，存在A-U、C-G、T-A、G-C碱基配对方式，C正确；
D、由于RNA一般为单链，过程⑤RNA的复制没有半保留复制的特点，DNA的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上，D错误。
故答案为：C。
6.【答案】
B
【解析】DNA分子在RNA聚合酶的作用下转录出mRNA，A正确；DNA转录是以DNA一条链为模板，B错误；mRNA可以结合多个核糖体同时进行多条肽链的合成，短时间可以完成多条肽链的合成，提高合成效率，C正确；大肠杆菌是原核生物，其转录和翻译可以在细胞质中同时进行，D正确。
7.【答案】
C
【解析】A、据题干信息可知，rDNA为rRNA基因，其表达（转录）的最终产物是rRNA，A正确；
B、在减数第一次分裂前的间期，会发生DNA分子的复制和蛋白质合成，故该时期有大量蛋白质合成，B正确；
C、扩增过程实质为DNA分子的复制过程，该过程需要解旋酶和DNA聚合酶，C错误；
D、据题干信息可知，基因扩增是某些基因在某些时期的现象，故rDNA在分裂结束后，多余的rDNA将被降解，D正确。
故答案为：C。
8.【答案】
C
【解析】由于信使RNA只有一条链，故相邻的G、C之间由核糖、磷酸、核糖连接。
综上所述，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C