人教版必修2 第四章 第1节 基因指导蛋白质的合成 学案.doc

第1节基因指导蛋白质的合成1.rna有三种：信使rna(mrna)、转运rna(trna)和核糖体rna(rrna)。2转录的主要场所是细胞核，条件是模板(dna的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(rna聚合酶)和能量。3翻译的场所是核糖体，条件是模板(mrna)、“搬运工”(trna)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。4密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。5一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子最多只能决定一种氨基酸。6每种trna只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种trna识别和转运。一、rna的结构与种类1rna的结构(1)基本单位及组成：识图填空磷酸；核糖；碱基：a、u、g、c;_ 核糖核苷酸(2)空间结构：一般是单链，且比dna短。2rna与dna的比较填表比较项目dnarna组成单位基本组成单位不同脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖不同脱氧核糖核糖碱基不同特有的是胸腺嘧啶(t)特有的是尿嘧啶(u)结构不同规则的双螺旋结构一般为单链3rna的种类及其作用填图二、遗传信息的转录1概念2过程填图三、遗传信息的翻译1翻译的概念填图2密码子和反密码子据图填空(1)属于密码子的是(填序号)，位于mrna (填名称)上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。(2)属于反密码子的是(填序号)，位于trna(填名称)上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。(3)密码子的种类为：64种，反密码子的种类为：61种。3翻译过程填图1判断下列说法的正误(1)转录是以dna的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料()(2)dna是蛋白质合成的直接模板()(3)密码子位于mrna上，atc一定不是密码子()(4)mrna在核糖体上移动翻译出蛋白质()2.右图表示生物体内核苷酸的结构模式图，下列说法正确的是()adna和rna的不同点只在b方面bdna和rna中的a表示含义不同cdna中特有的c为td人体内的c有4种，b有2种解析：选c图中a表示磷酸，b为五碳糖，c为含氮碱基。dna和rna在核苷酸上的不同是五碳糖不同，碱基不完全相同(dna特有t，rna特有u)，区别既在b方面，也在c方面，但磷酸是相同的。人体内的c有5种，b有2种。3下列关于真核生物的转录过程的叙述，正确的是()a转录以dna的两条链为模板b转录可发生在细胞核和细胞质中c转录需要dna聚合酶参与d转录的产物与dna的长度相等解析：选b转录以dna的一条链为模板；真核细胞的转录主要发生在细胞核中，但在线粒体和叶绿体中也可发生该过程；转录过程需要的酶是rna聚合酶；转录产生的mrna是dna上基因选择性表达的产物，因此其长度应小于dna。4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cauc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：选d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。5有关蛋白质合成的叙述，不正确的是()a终止密码子不能编码氨基酸b每种trna只转运一种氨基酸ctrna的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息d核糖体可在mrna上移动解析：选c64种密码子中有3种是终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。每种trna只转运一种氨基酸，但一种氨基酸可被一种或多种trna转运。决定氨基酸序列的遗传信息通常在dna分子上。 1过程(1)过程图解(2)相关分析2转录与翻译的比较思考探究(1)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)。(2)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。题组冲关1下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程，下列叙述正确的是()a甲、乙两图所示生理过程都需要解旋酶和dna聚合酶b甲、乙两图所示生理过程中，所需模板完全相同c乙、丙两图表示的是核基因遗传信息的表达过程d甲、乙、丙三图所示生理过程中，碱基配对情况相同解析：选c由题图可知，甲、乙、丙分别代表dna复制、转录、翻译过程。dna复制过程中需要解旋酶和dna聚合酶，转录过程中需要rna聚合酶。dna复制以dna的两条链为模板，而转录以dna的一条链为模板。核基因遗传信息的表达过程分为转录、翻译两个阶段。dna复制时碱基配对方式为at、gc，转录时碱基配对方式为au、ta、gc，翻译时碱基配对方式为au、gc。2下列关于dna复制、转录和翻译的叙述正确的是()a有丝分裂的分裂间期和分裂期都存在转录和翻译过程b复制、转录和翻译所需模板相同c转录时rna聚合酶识别mrna上特定的碱基序列d翻译过程需要三种rna参与解析：选d有丝分裂的分裂间期存在转录和翻译过程，但分裂期由于染色体高度螺旋化，不能解旋，只能依靠间期转录出的mrna为模板进行翻译过程；复制、转录和翻译所需模板不同；转录过程中rna聚合酶识别的是dna上特定的碱基序列；翻译过程是以mrna为模板、trna为运载工具、在核糖体(其结构中有rrna)上进行的。归纳拓展对转录和翻译的深度理解(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at，而是au。1密码子(1)种类(2)2反密码子(1)种类：61种。(2)(3)特点：反密码子的三个碱基与相应的dna模板链上对应的碱基相同，只是dna的“t”对应trna的“u”。3遗传信息与密码子和反密码子的关系题组冲关3下列相关叙述正确的是()a密码子有64种，每个密码子都与一个反密码子相对应b反密码子位于mrna上，密码子位于trna上c一个密码子最多只能对应一个氨基酸d每种氨基酸可以对应多种trna，每个trna也可以对应多种氨基酸解析：选c密码子有64种，终止密码子不对应氨基酸，故不与反密码子相对应；密码子位于mrna上，反密码子位于trna上；每种氨基酸可以对应多种trna，每种trna只能携带一种氨基酸。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auggbtggcacc ducg解析：选a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。5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()agug bugucggu dugg解析：选a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。基因表达过程中多聚核糖体解读及有关数量的变化规律 一、翻译过程中多聚核糖体模式图解读1图形解读(1)图1表示真核细胞的翻译过程，其中是mrna，是核糖体，、表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：数量关系：一个mrna可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。目的意义：少量的mrna分子可以迅速合成出大量的蛋白质。方向：从右向左(见图1)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。形成的多条肽链氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mrna。(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程，图中是dna，、表示正在合成的4条mrna在核糖体上同时进行翻译过程。2解题技法(1)分析此类问题要正确分清mrna链和多肽链的关系。dna在rna聚合酶的作用下产生的是mrna，而在同一条mrna链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链。(2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录、边翻译。二、基因表达过程中有关数量变化1转录、翻译过程中dna(基因)碱基数mrna碱基数多肽链氨基酸数631。图解如下：2以上关系应理解为：每合成1个氨基酸至少需要mrna中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：(1)dna中有的片段无遗传效应，不能转录出mrna。(2)转录出的mrna中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或dna上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。题组冲关1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：选c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。2.右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：选c由图中信息可知，转录没有结束便启动遗传信息的翻译，所以该过程发生在原核生物细胞体内；核糖体沿mrna移动，读取下一个密码子。3某个多肽的相对分子质量为2 778 ，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是()a75对碱基b78对碱基c90对碱基 d93对碱基解析：选d某个多肽的相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸的数量18(氨基酸的数量1)2 778，则该多肽由30个氨基酸组成，若考虑终止密码子，则编码该多肽的mrna上应含有31个密码子，故控制该多肽合成的基因的碱基数至少为316186(个)，即93对碱基。4已知一个蛋白质分子由3条不同肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有297个，翻译成这个蛋白质分子的mrna中的a和g共有400个。则指导该蛋白质合成的mrna中至少含有的碱基个数及合成该蛋白质需要的trna个数，以及转录此mrna的基因中c和t的个数之和依次是()a9003001 000 b900300900c9002971 000 d900297900解析：选b因该蛋白质中有3条肽链，肽键297个，所以其中的氨基酸个数为300个。dna中碱基mrna碱基氨基酸个数631，故mrna中碱基至少3003900(个)，需trna 300个，转录此mrna的基因中ct的数为(3006)2900(个)。 一、选择题1下列对转运rna的描述正确的是()a每种转运rna能识别并转运一种氨基酸b转运rna的三个相邻碱基是决定氨基酸的一个密码子c转运rna的合成在细胞质内d转运rna能与dna相应的密码子互补解析：选a每种转运rna一端的三个碱基叫反密码子，它与信使rna上的三个碱基密码子进行碱基互补配对。转运rna是在细胞核内通过转录合成的，而不是在细胞质内合成的。2下列关于人体细胞内遗传信息传递和表达的叙述，正确的是()a在转录和翻译过程中发生的碱基配对方式完全不同b不同组织细胞中所表达的基因完全不同c不同核糖体中可能翻译出相同的多肽d不同的氨基酸可能由同种trna运载解析：选c转录过程与翻译过程中的碱基配对方式部分相同；人体内不同组织细胞中表达的基因部分相同。在翻译过程中，一条mrna上可能结合多个核糖体，从而使不同的核糖体中翻译出相同的多肽。一种氨基酸可以由不同的trna运载，但一种trna只能运载一种氨基酸。3如图代表真核细胞中发生的某一过程，下列叙述正确的是()a该过程表示翻译，模板是核糖体b该图所示过程也可以发生在原核细胞中c启动和终止此过程的是起始密码子和终止密码子，都不对应氨基酸d图中没有酶，因为该过程不需要酶的参与解析：选b该过程表示翻译，模板是mrna，场所是核糖体，原料是游离的氨基酸，同时需要酶、trna和atp的参与。启动和终止此过程的是起始密码子和终止密码子，起始密码子对应氨基酸，终止密码子不对应氨基酸。原核生物中也含核糖体，也可进行翻译过程。4在蛋白质合成过程中，少量的mrna分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。其主要原因是()a一种氨基酸可能由多种密码子来决定b一种氨基酸可以由多种trna携带到核糖体中c一个核糖体可同时与多条mrna结合，同时进行多条肽链的合成d一个mrna分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成解析：选d一个mrna分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，从而实现少量的mrna分子指导迅速合成出大量的蛋白质。5下图表示细胞核中所完成的mrna的形成过程示意图，有关叙述正确的是()a图中rna聚合酶的移动方向是从左向右b图中rna与a链碱基互补c图示rnadna杂交区域中dna上的a与rna上的t配对ddna双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量解析：选a依图示可知，rna聚合酶的移动方向是从左向右；rna与a链上碱基除u与t不同外，其他碱基相同，不能互补；图示中rnadna杂交区域中dna上的a与rna上的u配对；rna聚合酶本身具有解旋功能，转录不需要解旋酶的参与。6基因、遗传信息和密码子分别是指()mrna上核苷酸的排列顺序基因中脱氧核苷酸的排列顺序dna上决定氨基酸的3个相邻的碱基trna上一端的3个碱基mrna上决定氨基酸的3个相邻的碱基有遗传效应的dna片段abc d解析：选b基因是有遗传效应的dna片段；遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序；密码子是位于mrna上决定氨基酸的3个相邻碱基。7.如图为多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说法正确的是()a图示表示多个核糖体合成一条多肽链的过程bmrna沿着三个核糖体从右向左移动c三条肽链在氨基酸排列顺序上各不相同d由图示可推测少量mrna可以合成大量的蛋白质解析：选d图示表示的是三个核糖体合成三条多肽链的过程；翻译过程中是核糖体沿着mrna进行移动的，根据肽链的长短，可判断出核糖体沿mrna的移动方向是从右向左；合成的三条肽链是以同一条mrna为模板的，因此氨基酸的排列顺序相同；一条mrna可以和多个核糖体结合，可在短时间内合成大量的蛋白质。二、非选择题8如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：(1)图中表示遗传信息的_过程，发生的场所是_，此过程除图中所示条件外，还需要_等。(2)表示_，合成的主要场所是_，通过_到细胞质中，穿过_层膜，_(填“需要”或“不需要”)能量。(3)图中方框内的碱基应为_，对应的5应为_(赖氨酸密码子为aaa，苯丙氨酸密码子为uuu)。(4)图中的氨基酸共对应_个密码子。核糖体的移动方向是_。解析：(1)图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。(2)为mrna，在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中的核糖体上，此过程穿过0层膜，需要消耗能量。(3)密码子存在于mrna分子，与trna上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为uuu，对应的密码子为aaa，相应氨基酸是赖氨酸。(4)图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。答案：(1)翻译核糖体酶和能量(2)mrna细胞核核孔0需要(3)uuu赖氨酸(4)7从左到右一、选择题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：选d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。2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：选c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。3如图代表的是某种trna，对此分析正确的是()atrna由四种脱氧核苷酸构成btrna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gacdtrna中不存在碱基互补配对解析：选btrna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。4密码子简并性对生物体生存发展的意义是()a使少量的基因控制合成大量的蛋白质b使少量的mrna分子就可以合成大量的蛋白质c简并的密码子对应相同的反密码子d增强容错性，保证翻译速度解析：选d多聚核糖体的意义是使少量的mrna分子就可以合成大量的蛋白质；简并的密码子对应不相同的反密码子，决定同一种氨基酸；密码子简并性对生物体生存发展的意义是增强容错性，当转录形成的mrna上某个密码子出现差错时，其对应的氨基酸可能不变，保证翻译速度。5关于下图的说法正确的是()a图中分子所含元素种类相同，有五种碱基、八种核苷酸b图中遗传信息只能从dna开始传递到rna为止c图中所示的过程都要遵循碱基互补配对原则，且碱基配对方式都相同d该图可表示原核生物的基因表达过程，不能表示真核生物核基因的表达解析：选d图中分子包括核酸和多肽，二者的元素组成不同，其中核酸分子含有5种碱基，8种核苷酸；遗传信息可以从dna传递到rna，再由rna传递到蛋白质；转录和翻译都要遵循碱基互补配对原则，但配对方式不都相同，转录有at，翻译有au；原核生物的转录、翻译可同时进行，但真核生物不行。6下表是真核生物细胞核内三种rna聚合酶的分布与主要功能，下列说法错误的是()名称分布主要功能rna聚合酶核仁合成rrnarna聚合酶核液合成mrnarna聚合酶核液合成trnaa真核生物的转录场所主要是细胞核b三种酶的合成场所与其发挥作用的场所相同c三种酶作用形成的产物均可参与翻译过程d任一种rna聚合酶活性变化都会影响其他两种酶的合成解析：选brna聚合酶属于蛋白质，在核糖体中合成，而蛋白质合成过程中需要这3种酶作用形成的产物(rrna、mrna、trna)的参与，故这3种聚合酶发挥作用的场所不同。7为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶，通过基因改造，将原来的精氨酸密码子cgg改变为酵母偏爱的密码子aga，由此发生的变化有(多选)()a植酸酶氨基酸序列改变b植酸酶mrna序列改变c编码植酸酶的dna热稳定性降低d配对的反密码子为ucu解析：选bcd改变后的密码子仍然对应精氨酸，氨基酸