高中生物第4章基因的表达第1节第2课时DNA复制、转录、翻译的比较及相关计算学案新人教版.docx

第2课时DNA复制、转录、翻译的比较及相关计算学习目标导引核心素养对接关键术语1.了解DNA复制、转录和翻译的区别和联系；2.掌握基因表达过程中的相关计算。1.生命观念掌握DNA复制、转录和翻译的过程，从而加深DNA是遗传物质的观念； 2.科学思维掌握基因表达过程中的相关计算，归纳并概括出其规律。碱基互补配对密码子反密码子|预知概念|完成下表中的横线内容 遗传信息的传递遗传信息的表达复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质的核糖体上模板亲代DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸模板去向子代DNA分子中DNA链重新聚合降解成核糖核苷酸产物完全相同的两个DNA分子RNA蛋白质(多肽)碱基配对AT、TA、CG、GCAU、TA、CG、GCAU、UA、CG、GC特点半保留复制边解旋边复制多起点复制边解旋边转录，DNA双链全保留一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNADNADNARNAmRNA蛋白质|过程评价|1.DNA的复制、转录和翻译中的碱基互补配对方式不完全相同()2.DNA的复制和转录都主要发生于细胞核中()3.DNA的复制和转录的模板都是DNA的每一条链()4.DNA的复制、转录和翻译的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸()5.边解旋边复制、边解旋边转录有利于提高DNA复制和转录的效率()6.一条mRNA可以与多个核糖体结合，形成多个不同的蛋白质()答案1.2.3.4.5.6.|联想质疑|（1）DNA的复制、转录和翻译在细胞核以及细胞质中是否都能发生？提示：细胞核中只能进行DNA复制和转录，但细胞质中由于线粒体和叶绿体中也含有DNA，所以三个过程都能发生。（2）不进行分裂的细胞中，DNA的复制过程一般能否进行？转录和翻译呢？提示：DNA的复制一般不能发生于不进行分裂的细胞中，但转录和翻译可以，因为不分裂的细胞也需要合成蛋白质。（3）同一个人的不同细胞往往会表达不同的基因，这能否说明这些细胞所含的核遗传物质不同？为什么？提示：否，之所以不同的细胞具有不同的功能，是因为基因的选择性表达，但它们都来自同一个受精卵，所含核遗传物质相同。科学探究1DNA的复制、转录和翻译的比较下图分别表示人体细胞中的三种生理过程。请据图思考下列问题：（1）图中的分别表示什么过程？提示：是DNA的复制，是转录，是翻译。（2）过程和所需的原料和酶分别是什么？提示：过程：原料是脱氧核苷酸，酶是解旋酶和DNA聚合酶；过程：原料是核糖核苷酸，酶是RNA聚合酶。（3）下图是一小段DNA片段，甲链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。提示：生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同（除T和U外）。（4）RNA聚合酶参与什么过程？具体的作用是什么？提示：RNA聚合酶参与转录过程；RNA聚合酶与基因上的RNA聚合酶结合位点启动子结合，启动转录，并把单个核糖核苷酸连接在正在合成的mRNA片段上，同时还有解旋功能。【探究应用】如图表示生物体内三个重要的生理活动。请根据所学知识回答下列问题：（1）甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是。对于小麦的叶肉细胞来说，能发生乙图所示过程的场所有。（2）在正常情况下，甲图中碱基的排列顺序相同的单链是（填字母）。（3）起始密码子和终止密码子位于乙图中（填字母）上。解析（1）DNA复制以解旋的两条链为模板，转录以解旋后的一条链为模板，翻译以mRNA单链为模板。小麦叶肉细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中都含有DNA，可以进行乙图所示过程。（2）a和d分别是亲代DNA分子上的单链，二者的碱基序列为互补关系，因此a和c、b和d上的碱基序列相同。（3）起始密码子和终止密码子位于信使RNA（f）上。答案（1）DNA复制、转录、翻译细胞核、线粒体、叶绿体（2）a和c、b和d（3）f【一题多变】（1）丙图中1彻底水解得到的化合物有种。提示：丙图中两个核糖体都与1结合，说明1为信使RNA，其彻底水解后得到的化合物有6种：核糖、磷酸、4种碱基。（2）丙图所示的生理过程是从1的端开始的。如果1由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链最多需要脱掉分子的水。提示：从两条肽链m和n的长度可以知道，翻译从A端开始，1由351个基本单位构成，则最多对应117个密码子，这117个密码子最多对应117个氨基酸，形成多肽链时最多脱掉116个水分子。（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）密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。（3）转录和翻译过程中的碱基配对不是AT，而是AU。科学探究2基因表达中相关数量的计算1根据下图思考下列问题：（1）图中的基因中的碱基数量、mRNA中的碱基数量、蛋白质中的氨基酸数量有何关系？提示：基因中的碱基数量mRNA中的碱基数量蛋白质中的氨基酸数量631。（2）如果某基因中有6 000个碱基，则它所表达出的蛋白质中最多有多少个氨基酸？如果某蛋白质中有500个氨基酸，则它对应的基因中至少有多少个碱基？提示：1 000个；3 000个。2密码子与氨基酸之间的关系怎么理解？提示：【探究应用】现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有（）A.130个 B.260个 C.313个 D.无法确定解析此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中至少有573个碱基，又知mRNA中AU为313个，所以mRNA中GC为573313260（个），故DNA的两条链中GC共有520个，即该基因中G至少有260个。答案B【一题多变】（1）与人体生长激素对应的mRNA序列中密码子至少有多少个？提示：190个肽键（单链），故由191个氨基酸组成，则密码子至少是191个。（2）若构成人体生长激素的氨基酸的平均分子量为110，则其分子量为？提示：据计算公式：氨基酸的总分子量脱去的水分子量，可得1911101901817590遗传信息与密码子和反密码子的关系【运用概念】1.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为模板解析复制和转录都主要在细胞核内进行；都需要酶的参与；复制的原料是4种脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸；两种过程的模板都是DNA，复制是以DNA的两条链为模板，而转录是以DNA的一条链为模板。答案C2.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，错误的是（）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；由于密码子的简并性，因此一种氨基酸可对应多种密码子，也可由多种tRNA转运。答案C3.对于下列图解，说法不正确的是（）DNA ATGCCC | | |RNA UACGGGA.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”B.该过程表示一个DNA分子转录成mRNAC.该图中的产物穿过0层生物膜进入细胞质D.该图中共有7种核苷酸解析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，A正确；该图表示DNA转录形成mRNA的过程，B正确；转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中，没有穿过生物膜结构，C正确；该图中共有8种核苷酸，D错误。答案D【科学思维】4.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（）DNACG信使RNAG转运RNAA氨基酸色氨酸A.UGG B.TGG C.ACC D.UCG解析密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，由转运RNA的第一个碱基为A可知，该密码子的第一个碱基为U，由信使RNA的第三个字母为G，可确定DNA模板链上第三个碱基为C及DNA的模板链，进而可推知该密码子第二个碱基为G。答案A5.在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是（）A.GUG B.UGU C.GGU D.UGG解析分析两种碱基序列，可以发现碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU”的mRNA中可组合成2种密码子，分别是GUG、UGU；碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU”的mRNA中组合成的密码子有3种可能，分别是GGU或GUG或UGG，结合题干中对应的氨基酸分析，可推出缬氨酸的密码子是GUG。答案A课时提升训练（时间：30分钟满分：50分）【运用概念】1.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mRNAC.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D2.除色氨酸和甲硫氨酸外，其他18种氨基酸均由多种密码子编码（即密码子简并性），如亮氨酸的密码子就有6种。下列相关叙述错误的是（）A.从理论上分析，亮氨酸被利用的机会多于色氨酸B.密码子的简并性对生物体的生存发展有重要意义C.同一种密码子在不同细胞中可以决定不同的氨基酸D.决定亮氨酸的基因中被替换一个碱基对时，其决定的氨基酸可能不变解析由于亮氨酸所对应的密码子的种类多，理论上分析，亮氨酸被利用的机会增多。密码子具有通用性，几乎所有生物共用一套密码子。答案C3.如图代表的是某种tRNA，对此分析正确的是（）A.tRNA由四种脱氧核苷酸构成B.tRNA参与蛋白质合成中的翻译过程C.图中tRNA运载的氨基酸的密码子（之一）为GACD.tRNA中不存在碱基互补配对解析tRNA由四种核糖核苷酸构成；tRNA在翻译过程中作为运载氨基酸的工具；题图中tRNA上的反密码子为GAC，故mRNA上的密码子应为CUG；tRNA由一条核苷酸链折叠成三叶草形，其上部分碱基进行互补配对。答案B4.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由图中信息可知，转录与翻译同时进行，即转录还没有结束，翻译便启动，而真核细胞内的转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行，因此图示过程只能发生在原核细胞内，翻译过程中，应是核糖体沿着mRNA移动。答案C5.下列有关遗传信息传递过程的叙述，错误的是（）A.DNA的复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B.细胞核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中参与翻译过程C.DNA复制、转录及翻译的原料依次是脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸D.DNA复制和转录都是以DNA的一条链为模板，翻译则以mRNA为模板解析遗传信息的传递过程指DNA复制、转录及翻译过程，DNA的复制以DNA的两条链为模板，转录以DNA的一条链为模板，翻译以mRNA为直接模板。答案D6.真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为2123个核苷酸的小分子RNA（简称miRNA），它们能与相关基因转录出来的mRNA互补，形成局部双链。由此可以推断这些miRNA抑制基因表达的分子机制是（）A.阻断rRNA装配成核糖体B.妨碍双链DNA分子的解旋C.干扰tRNA识别密码子D.影响RNA分子的远距离转运解析miRNA能与相关基因转录出来的mRNA互补，形成局部双链，这样就能阻断mRNA的翻译，与此意思相关的选项是C。答案C7.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息决定的氨基酸如下表所示。则tRNA（ACG）所携带的氨基酸是（）GCACGTACGTGC精氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸A.精氨酸 B.丙氨酸C.半胱氨酸 D.苏氨酸解析tRNA上的反密码子ACG与mRNA上的碱基UGC互补配对，mRNA上的碱基UGC与DNA模板链上的碱基ACG配对，所以tRNA（ACG）携带的氨基酸是半胱氨酸。答案C8.如图表示翻译过程，图示的哪一种物质或结构彻底水解后产物种类最多（）A. B. C. D.解析图中所示为翻译过程，代表的是mRNA，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖和磷酸；代表的是核糖体，由蛋白质和RNA组成，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖、磷酸和氨基酸（最多有20种）；代表的是tRNA，它彻底水解的产物是4种碱基（A、U、C、G）、核糖、磷酸；代表的是9个氨基酸组成的肽链，它彻底水解的产物最多为9种氨基酸。答案B9.（2018河南省三门峡市调研）如图表示原核细胞中遗传信息的传递和表达过程，有关分析正确的是（）A.图中rRNA和核糖体的合成与核仁有关B.图中过程中均可发生染色体变异C.多个核糖体在mRNA上的移动合成一条肽链提高翻译效率D.图中最终合成的物质结构相同解析在真核细胞中，核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关，原核细胞没有核仁，A错误；原核细胞中不存在染色体，B错误；多个核糖体在mRNA上的移动合成多条肽链提高翻译效率，C错误；图中都是以同一条mRNA为模板合成的肽链，因此二者的最终物质结构相同，D正确。答案D10.如图所示为高等生物多聚核糖体合成多肽链的过程，有关该过程的说法正确的是（）A.三个核糖体共同翻译出一条多肽链B.多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸排列顺序上互不相同C.图中核糖体从右向左移动D.mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短解析由图中肽链的长短可知，核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链；图示中多个核糖体以同一个mRNA为模板，故合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同；图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同。答案C【科学思维】11.下面甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图，有关说法正确的是（）A.甲图所示的过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成B.乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板C.甲图所示翻译过程的方向是从右到左D.甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式完全相同解析由甲图可知，翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链；转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种，而翻译的模板只是信使RNA；甲图中多肽链最长，说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的，因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左；转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对，但碱基互补配对方式不完全相同。答案C12.大肠杆菌某生命活动中具有下列图示的碱基配对行为，则下列说法中正确的有（）表示DNA复制过程图中共有5种碱基表示DNA转录过程图中共有8种核苷酸图中的A均代表同一种核苷酸若X链中的碱基改变，则密码子一定改变若Y链中的碱基改变，则氨基酸一定改变A. B.C. D.解析本图是DNA转录过程，是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的。图中的A代表两种核苷酸，腺嘌呤核糖核苷酸和腺嘌呤脱氧核糖核苷酸。mRNA上三个相邻的碱基称为密码子，若X链中的碱基改变，则密码子一定改变，而Y链中的碱基改变，由于密码子的简并性，则氨基酸不一定会改变，所以错误。答案B13.一个mRNA分子有m个碱基，其中（GC）有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的（AT）数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是（）A.m、m/31 B.m、m/32C.2（mn）、m/31 D.2（mn）、m/32解析由题意知，mRNA分子有m个碱基且GCn，此mRNA分子中AUmn，控制其合成的DNA分子模板链中ATmn（个），模板DNA分子中AT2（mn）个；由mRNA分子有m个碱基可知，合成的蛋白质最多含个氨基酸。题干中给出此蛋白质分子有两条肽链，脱去的水分子数应为m/32。答案D14.下图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：（1）图示甲、乙、丙过程分别表示、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在和中。（2）生物学中，经常使用3HTdR（3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷）研究甲过程的物质合成情况，原因是 。（3）转录时，与DNA中起点结合的酶是。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程在每个起点一般起始次。（4）丙过程在核糖体中进行，通过上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经和加工修饰的效果。解析（1）图示甲、乙、丙过程分别表示DNA复制、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在线粒体和叶绿体中。（2）常用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷来研究DNA的复制情况，因为3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况。（3）转录时，与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶，一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程是DNA复制，在每个起点一般起始一次。即在一个细胞周期中，DNA只复制一次。（4）丙过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经内质网和高尔基体加工修饰的结果。答案（1）DNA复制线粒体叶绿体（2）3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况（3）RNA聚合酶一（4）tRNA内质网高尔基体15.（科学探