高考生物一轮精品复习 4.1 基因指导蛋白质的合成学案 新人教版必修2.doc

第四章 基因的表达第一节 基因指导蛋白质的合成【高考新动向】遗传信息的转录和翻译【考纲全景透析】一、遗传信息的转录和翻译1、rna的结构和分类：（1）rna和dna的区别物质组成结构特点五碳糖特有碱基dna脱氧核糖t（胸腺嘧啶）一般是双链rna核糖u（尿嘧啶）通常是单链（2）基本单位：核糖核苷酸。（3）结构：一般是单链，比dna短。有的存在局部碱基配对现象，从而具有局部双链和局部环状结构。（4）分布：在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质（5）分类：信使rna（mrna）：蛋白质合成的模板，将遗传信息从细胞核内传递到细胞质中。转运rna（trna）：转运氨基酸，形似三叶草的叶，识别密码子核糖体rna（rrna）：核糖体的组成成分。2、转录（1）概念：在细胞核中，以dna的一条链为模板合成rna的过程。主要场所细胞核模板dna的一条链原料4种游离的核糖核苷酸产物rna（2）过程：dna解旋原料与dna碱基互补并通过氢键结合rna新链的延伸合成的rna从dna上释放dna复旋。3、翻译场所细胞质的核糖体上模板mrna原料20种氨基酸产物具有一定氨基酸顺序的蛋白质（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。（2）场所：核糖体。（3）运载工具：trna。（4）模板：mrna（5）原料：（约20种）氨基酸（6）碱基配对：au、ua、cg、gc。（7）过程：mrna进入细胞质与核糖体结合氨基酸按位点依次相连读取到终止密码子，肽链合成结束。（8）密码子：在mrna上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。共有64种密码子，其中决定氨基酸的密码子有61种，另外三种为终止密码子。（9）反密码子：指trna上可以与mrna上的碱基互补配对的3个碱基。共有61种。【热点难点全析】一、dna复制、转录、翻译的比较1、区别复制转录翻译时间细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板dna的两条单链dna的一条链mrna原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件都需要特定的酶和atp产物2个双链dna一个单链rna（mrna，trna，rrna）多肽链（或蛋白质）特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录；转录后dna仍恢复原来的双链结构翻译结束后，mrna分解成单个核苷酸碱基配对at，ta，gc，cgau，ta，gc，cgau，ua，cg，gc遗传信息传递dnadnadnamrnamrna蛋白质意义使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状2、联系二、遗传信息、密码子和反密码子的比较1、区别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中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序密码子mrnamrna上3个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序反密码子trna与反密码子互补的3个碱基识别密码子2、联系（1）遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mrna的核糖核苷酸的排列顺序上。（2）mrna的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。3、对应关系三、dna、mrna上碱基数目与氨基酸数目之间的关系在蛋白质的合成过程中，是以dna(基因)的两条链中的一条为模板，合成一条mrna单链，因此，dna中的碱基数目是mrna中的碱基数目的两倍；在翻译时，mrna每三个碱基决定一种氨基酸，其数目彼此间的关系一般可表示为(如图)：综上可知：蛋白质中氨基酸数目1/3 mrna碱基数目1/6 dna(或基因)碱基数目。【高考零距离】1、（2012新课标）同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的（ ）a.trna种类不同 b.mrna碱基序列不同c.核糖体成分不同 d.同一密码子所决定的氨基酸不同【解析】细胞内合成蛋白质过程中，trna种类和核糖体成分是相同的，a、c项错误；直接决定氨基酸顺序的是mrna碱基序列，mrna碱基序列不同，合成的氨基酸顺序也不同，b项正确；同一密码子决定的氨基酸是相同的，d项错误。 【答案】b2、（2012安徽高考）图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】图示过程为转录和翻译在同一时间同一地点进行，故为原核生物的基因表达过程，故a、d错，转录是核糖体沿mrna移动，故b错，选c。 【答案】c3、（2012海南高考）关于微生物的叙述，错误的是 （ ）a.硝化细菌虽然不能进行光合作用，但是自养生物b.蓝藻虽然无叶绿体，但在生态系统中属于生产者c.酵母菌呼吸作用的终产物可通过自由扩散运出细胞d.大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录，在细胞质中翻译【解析】硝化细菌不能进行光合作用，但可通过化能合成作用将氨等物质氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，利用该过程释放的能量合成自身的有机物，为自养生物，a正确；蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但是细胞内含有藻蓝素和叶绿素，可以进行光合作用，在生态系统中属于生产者，b正确；酵母菌的代谢类型为兼性厌氧，有氧呼吸产物为水和二氧化碳，无氧呼吸产物为酒精和二氧化碳，都可以通过自由扩散运出细胞，c正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录和翻译同时在细胞质中进行，d不正确。【答案】d4、（2011江苏高考）关于转录和翻译的叙述，错误的是 ( )a.转录时以核糖核苷酸为原料b.转录时rna聚合酶能识别dna中特定碱基序列c.mrna在核糖体上移动翻译出蛋白质d.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【解析】a项，转录时以4种核糖核苷酸为原料，合成rna。b项，转录时，rna聚合酶识别转录的起始部位，识别转录终止信号，促使聚合酶反应的停止。c项，核糖体在mrna上移动翻译出蛋白质；d项，不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性，有利于稳定遗传。【答案】c5、（2011浙江高考）以下为某家族甲病（设基因为b、b）和乙病（设基因为d、d）的遗传家系图，其中1不携带乙病的致病基因。请回答：（1）甲病的遗传方式为 ，乙病的遗传方式为 。1的基因型是 。（2）在仅考虑乙病的情况下，2与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育，请推测子女的可能情况，用遗传图解表示。（3）b基因可编码瘦素蛋白。转录时，首先与b基因启动部位结合的酶是 。b基因刚转录出来的rna全长有4 500个碱基，而翻译成的瘦素蛋白仅由167个氨基酸组成，说明 。翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟，实际上合成100个瘦素蛋白分子所需的时间约为1分钟，其原因是 。若b基因中编码第105位精氨酸的cct突变成act，翻译就此终止，由此推断，mrna上的 为终止密码子。【解析】本题综合考查遗传病及转录和翻译的相关内容。（1）从系谱图知3与4生了5，无中生有为隐性，隐性看女病，女病父不病，5病其父不病为常染色体隐性遗传病，所以甲病的遗传方式为常染色体隐性遗传；1与2生出乙病患者，符合无中生有为隐性，若为常染色体隐性遗传病，则1携带乙病的致病基因，由于1不携带乙病的致病基因，所以乙病是伴x染色体隐性遗传病；1无甲病和乙病，可表示为bxdx-,2为bb则1基因型是bbxdxd或bbxdxd。（2）由题干知2与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩，所以2为xdxd, 男性为xdy,所以遗传图解表示如下：（3）转录时，需要rna聚合酶与启动子结合启动转录；b基因刚转录出来的rna全长有4 500个碱基，而翻译成的瘦素蛋白由167个氨基酸组成，对应1673=501个碱基，少了很多，说明转录出来的rna需要加工才能翻译；翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟，即合成一个瘦素蛋白分子需4秒钟，合成100个瘦素蛋白分子需400秒钟，远远大于1分钟，说明有多个核糖体同时连在一条mrna上同时翻译；基因中cct突变成act则对应mrna中gga变为uga，uga为终止密码子。【答案】（1）常染色体隐性遗传伴x染色体隐性遗传bbxdxd或bbxdxd（2）（3）rna聚合酶 转录出来的rna需要加工才能翻译 一条mrna上有多个核糖体同时翻译uga6、（2010海南高考）下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是a线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则bdna中的遗传信息是通过转录传递给mrna的cdna中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序ddna病毒中没有rna，其遗传信息的传递不遵循中心法则【答案】d7、（2010天津高考）2.根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是a.tgu b.uga c.acu d.ucu【解析】mrna上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作1个密码子。据表，mrna的密码子和trna上的反密码子互补配对，可推知mrna的密码子最后的碱基为u；dna的一条链为tg，另一条链为ac，若dna转录时的模板链为tg链，则mrna的密码子为acu，若dna转录时的模板链为ac链，则mrna的密码子为ugu。【答案】c8、（2010江苏高考）铁蛋白是细胞内储存多余fe3+的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的fe3+、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mrna起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当fe3+浓度高时，铁调节蛋白由于结合而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白一端结合，沿移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：（1）图中甘氨酸的密码子是 ，铁蛋白基因中决定 的模板链碱基序列为 。（2）浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了 ，从而抑制了翻译的起始；浓度高时，铁调节蛋白由于结合而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白能够翻译。这种调节机制既可以避免 对细胞的毒性影响，又可以减少 。（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成指导其合成的的碱基数远大于3n，主要原因是 。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为uua、uug、cuu、cuc、cua、cug)，可以通过改变dna模板链上的一个碱基来实现，即由 。【解析】本题考察了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力，（1）根据携带甘氨酸的trna的反密码子cca可以判断甘氨酸的密码子为ggu,甘一色-天对应的密码子为-ggugacugg-判断模板链碱基序列为-ccactgacc-（2）当fe3+浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白质的翻译缺少起始代码，从而阻止核糖体在mrna上移动，遏制铁蛋白的合成，由于fe3+具有很强的氧化性，因此这种机制技能减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细胞内物质和能源的消耗。（3）mrna并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。（4）色氨酸密码子为uug,对应模式链碱基序列为acc,当第二个碱基c-a时，此序列对应的密码子变为uug,恰为亮氨酸密码子。【答案】（1）ggu, -ggugacugg- -ccactgacc-（2）核糖体上的mrna上的结合于移动 fe3+ 细胞内物质和能量的浪费（3）mrna两端存在不翻译的序列（4）ca【考点提升训练】一、选择题1、（2012潍坊模拟）下面关于trna和氨基酸相互关系的说法，正确的是 ( ) a.每种氨基酸都由一种特定的trna携带b.每种氨基酸都可由几种trna携带c.一种转运rna可以携带几种结构相似的氨基酸d.一种氨基酸可由一种或几种trna携带【解析】每种转运rna只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或多种转运rna来转运。【答案】d2、甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法正确的是()a图甲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图甲所示翻译过程的方向是从右到左c图乙所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为图甲中的模板d图甲和图乙中都发生了碱基配对并且碱基互补配对方式相同【解析】一条多肽链的合成通常由一个核糖体完成；转录产物有mrna、trna和rrna三种；转录和翻译过程都发生了碱基配对，但是配对方式不同，转录过程中有t和a的配对，翻译过程中没有。【答案】b3、（2012漳州模拟）下列有关图中的生理过程（图中代表核糖体，代表多肽链）的叙述中，不正确的是 ( )a.图中所示的生理过程主要有转录和翻译b.链中（a+t）/（g+c）的比值与链中此项比值相同c.一种细菌的由480个核苷酸组成，它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸d.遗传信息由传递到需要rna作工具【解析】以dna一条链（链）为模板合成的链含碱基u，故为mrna，此过程为转录；与结合形成肽链，此过程为翻译，a项正确；dna双链中a与t配对，g与c配对，故a1+t1/g1+c1=a2+t2/g2+c2，即链中a+t/g+c的比值与链中此项比值相同，b项正确；由480个核苷酸即160个密码子组成，这些密码子中有不决定氨基酸的终止密码，故编码的蛋白质长度小于160个氨基酸，c项错误；遗传信息由传递到的过程中，有trna作运载工具和翻译员，才能实现遗传信息对蛋白质合成的控制，d项正确。【答案】c4、有关下图的叙述，正确的是()甲乙表示dna转录共有5种碱基甲、乙中的a表示同一种核苷酸共有4个密码子甲乙过程主要在细胞核中进行a bc d【解析】由甲、乙碱基组成看，甲是dna，乙是rna，图示为转录过程，主要在细胞核中进行。甲、乙中的a分别表示腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸。mrna上每三个相邻的碱基组成一个密码子，故乙中共有2个密码子。【答案】b5、（2012清远质检）有关真核细胞中基因转录与翻译的说法，正确的是 ( )两个过程的完成都需要碱基互补配对两个过程的完成都需要运载工具两个过程都有水生成两个过程都以核酸作为模板a. b. c. d.【解析】转录生成的信使rna通过核孔直接进入细胞质，作为翻译的模板，此过程中不需要运载工具，错误；转录形成信使rna时，有水生成；翻译时，氨基酸脱水缩合生成水，两个过程都有水的生成，正确。【答案】b6、分裂旺盛的细胞中，用15n标记的某种碱基最初出现在细胞核中，然后逐渐转移到细胞质基质和核糖体上，一般地说，被标记的碱基不可能是()a腺嘌呤 b胸腺嘧啶c尿嘧啶 d鸟嘌呤【解析】由题干提供的信息可知：被15n标记的碱基最初出现在细胞核中，然后转移到细胞质基质和核糖体上，说明合成的物质是rna，胸腺嘧啶是构成dna特有的碱基。【答案】b7、（2012莆田一中月考）下图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是 ( )a.该过程的模板是脱氧核糖核苷酸，原料是20种游离的氨基酸b.4条多肽链中氨基酸的顺序不一定相同c.最终合成的肽链在结构上各不相同d.合成的场所在真核细胞的细胞核【解析】从图中序号可知是mrna,是核糖体，真核细胞的转录是在细胞核中进行的。【答案】d8、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dnab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该过程有水产生【解析】翻译的直接模板是mrna而不是dna，a项不正确；翻译的产物是多肽，经加工后形成蛋白质，并且蛋白质不一定就是酶或激素，还可能是其他物质，如抗体，故b不正确；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子，c项也不正确；氨基酸脱水缩合形成多肽过程中有水产生，故d项正确。【答案】d9、人体内的核酸类型包括dna、信使rna、转移rna、核糖体rna四种，其中属于信使rna功能的有()携带遗传信息携带遗传密码与dna进行碱基互补能进入核糖体能运载氨基酸能控制蛋白质的合成a bc d【解析】信使rna在基因控制蛋白质合成的过程中起重要的作用，是根据碱基互补配对原则由dna转录而来的，相邻的能控制一个氨基酸的三个碱基叫做一个密码子，能与核糖体结合，直接决定氨基酸排列顺序。对蛋白质起控制作用的是遗传物质dna。【答案】d10、dna探针是利用同位素、生物素等标记的特定dna片段。当dna探针与待测的非标记单链dna(或rna)按碱基顺序互补结合时，形成标记dnadna(或标记dnarna)的双链杂交分子，可检测杂交反应结果。用某人的胰岛素基因制成的dna探针，能与之形成杂交分子的是()该人胰岛a细胞中的dna该人胰岛b细胞中的mrna该人胰岛a细胞中的mrna该人肝细胞中的dnaabc d【解析】用某人的胰岛素基因制成的dna探针，可以与该人的胰岛素基因的dna的单链、胰岛素基因转录的mrna形成双链杂交分子。该人的细胞(包括胰岛b细胞、胰岛a细胞、肝细胞等)都含有胰岛素基因，但胰岛素基因只在胰岛b细胞中得以表达，产生相应mrna。【答案】c11、以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述中正确的是()a此过程有水生成，主要发生在细胞核中b上面所有的碱基都可以和结合而开始合成c形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞d上通常可以相继结合多个【解析】此过程为翻译过程，主要发生在细胞质中。指的是mrna，是核糖体。mrna上的终止密码子不决定氨基酸，不与trna上反密码子配对；形成后先进入内质网，后进入高尔基体加工，然后分泌出细胞；mrna上结合多个核糖体，各核糖体分别进行翻译，可以迅速合成出大量的肽链。【答案】d12、(2012沈阳模拟)nf2基因是一种肿瘤抑制基因，其编码的merlin蛋白与细胞的活动和增殖有着密切的关系，其作用机理如右图所示。下列有关merlin蛋白的叙述，错误的是 ()amerlin蛋白的合成需通过转录和翻译两个过程bmerlin蛋白主要在细胞质中不断积累而发挥效应cmerlin蛋白能够与e3泛素化连接酶结合dmerlin蛋白抑制致癌基因的表达来发挥抑癌作用【解析】merlin蛋白是由nf2基因控制合成的，基因控制蛋白质合成需通过转录和翻译两个过程；根据题干和图示信息可知，merlin蛋白主要在细胞核中积累，通过与e3泛素化连接酶的结合，抑制致癌基因的表达来发挥抑癌作用。【答案】b13、下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述中不正确的是()a丙的合成可能受到一个以上基因的控制b图示过程没有遗传信息的传递c过程a仅在核糖体上进行d甲、乙中均含有起始密码子【解析】从题中图形上可以看出丙是一个蛋白质分子，是由两条多肽链构成，而这两条多肽链分别有甲和乙翻译而来，所以可能是两个基因分别转录形成的。图示过程代表了遗传信息传递的翻译过程是在核糖体上进行的，甲和乙是信使rna，要翻译首先要识别起始密码子。【答案】b14、2011年夏季德国肠出血性大肠杆菌的基因密码是由中国科学家破译的，中国正在重获科技大国的地位。下列有关dna和rna的叙述，正确的是 ()a生物的遗传信息只存在于dna分子中b真核生物的遗传物质是dna，而原核生物的遗传物质是dna或rnac原核生物的dna上不存在密码子，密码子只存在于mrna上d在真核生物细胞内，既能以dna为模板转录形成rna，也能以rna为模板逆转录形成dna【解析】有些病毒的遗传物质是rna，其遗传信息存在于rna中；凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是dna，逆转录过程只存在于少数以rna为遗传物质的病毒内。【答案】c15、右图表示有关遗传信息传递的模拟实验。相关叙述合理的是()a若x是mrna，y是多肽，则管内必须加入氨基酸b若x是dna一条链，y含有u，则管内必须加入逆转录酶c若x是trna，y是多肽，则管内必须加入脱氧核苷酸d若x是hiv的rna，y是dna，则管内必须加入dna酶【解析】此题考查遗传信息的传递，若x是mrna，y是多肽，则该过程模拟翻译过程，需要加入原料氨基酸；若x是dna一条链，y含有u，则说明该过程模拟转录过程，则需要加入rna聚合酶；若x是trna，y是多肽，该过程模拟翻译过程，则需要加入氨基酸等；若x是hiv的rna，y是dna，则该过程模拟逆转录过程，需要加入逆转录酶。【答案】a二、非选择题16、下图表示原核细胞中遗传信息传递的部分过程。请据图回答：(1)图中涉及的遗传信息传递方向为：_(以流程图的形式表示)。(2)转录过程中，dna在_的催化作用下，把两条螺旋的双链解开，该变化还可发生在_过程中。(3)mrna是以图中的为模板，在_的催化作用下，以4种游离的_为原料，依次连接形成的。(4)能特异性识别mrna上密码子的分子是_，