高中生物（必修2）4.1基因指导蛋白质的合成知识点

高中生物（必修2）4.1基因指导蛋白质的合成知识点整理一、核心知识点梳理1.基因表达的概念基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程，称为基因的表达。整个过程包括两个关键步骤：转录和翻译，其中RNA作为基因信息传递的中间载体，起到连接DNA和蛋白质的重要作用。2.RNA的种类及功能RNA（核糖核酸）与DNA化学组成相似，区别在于五碳糖为核糖，碱基含尿嘧啶（U）不含胸腺嘧啶（T）。根据功能不同，主要分为三种：mRNA（信使RNA）：由DNA转录而来，携带遗传信息，是翻译的直接模板，能将DNA上的基因信息传递给蛋白质。tRNA（转运RNA）：呈三叶草形结构，一端携带特定氨基酸，另一端有反密码子，可识别mRNA上的密码子，在翻译过程中负责转运氨基酸到核糖体上。rRNA（核糖体RNA）：是核糖体的重要组成成分，核糖体是翻译的场所，rRNA参与核糖体的结构构建和翻译过程中氨基酸的脱水缩合反应。3.转录过程转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则（A-U、T-A、C-G、G-C），合成mRNA的过程。（1）场所真核细胞：主要在细胞核内（线粒体、叶绿体中也可发生）；原核细胞：细胞质（拟核区域）。（2）模板DNA分子中的一条链（称为模板链，另一条非模板链称为编码链）。（3）原料四种游离的核糖核苷酸（A、U、C、G对应的核糖核苷酸）。（4）酶RNA聚合酶（负责解开DNA双链部分区域、催化核糖核苷酸形成磷酸二酯键，合成mRNA）。（5）过程①解旋：RNA聚合酶结合到DNA的启动子区域（转录起始位点），使DNA双链局部解开，形成单链模板；②合成：以模板链为依据，RNA聚合酶依次将核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA链上，遵循碱基互补配对原则；③终止：当RNA聚合酶到达DNA的终止子区域时，转录停止，mRNA链脱离DNA模板；④复旋：解开的DNA双链重新螺旋化。（6）产物单链的mRNA（成熟的mRNA需经过真核细胞的加工，如切除内含子、加帽、加尾等过程）。4.翻译过程翻译是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。（1）场所核糖体（真核细胞和原核细胞均存在，真核细胞核糖体可游离在细胞质中或附着在内质网上）。（2）模板mRNA（其上的碱基序列称为遗传密码，决定氨基酸的排列顺序）。（3）原料20种游离的氨基酸。（4）工具tRNA（转运氨基酸，识别密码子）、核糖体（提供翻译场所，催化肽键形成）。（5）关键概念：密码子与反密码子密码子：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基，共64种。其中61种编码氨基酸（对应20种氨基酸，存在简并性，即一种氨基酸可由多种密码子编码），3种为终止密码子（UAA、UAG、UGA），不编码氨基酸，仅起到终止翻译的作用。反密码子：tRNA一端与密码子互补配对的3个碱基，共61种（对应61种编码氨基酸的密码子），具有特异性，可准确识别密码子并转运对应氨基酸。（6）过程①起始：mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸（真核细胞）或甲酰甲硫氨酸（原核细胞）的tRNA（反密码子为UAC）识别mRNA上的起始密码子（AUG），并结合到核糖体的相应位点；②延伸：核糖体沿mRNA从5'端向3'端移动，后续tRNA携带对应氨基酸依次结合到核糖体的位点，氨基酸之间通过脱水缩合形成肽键，前一个氨基酸转移到后一个氨基酸上，tRNA脱离核糖体；③终止：当核糖体移动到mRNA上的终止密码子时，翻译停止，合成的多肽链（蛋白质前体）脱离核糖体；④释放：核糖体与mRNA分离，可重新参与翻译过程。（7）产物具有特定氨基酸序列的多肽链（需经过进一步加工，如折叠、修饰等，才能形成成熟的蛋白质）。5.转录与翻译的比较比较项目转录翻译场所真核：细胞核（线粒体、叶绿体）；原核：细胞质核糖体模板DNA的一条链（模板链）mRNA原料四种核糖核苷酸20种游离氨基酸酶RNA聚合酶肽酰转移酶（核糖体自带）等碱基配对A-U、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-C产物mRNA、tRNA、rRNA（主要是mRNA）多肽链（蛋白质前体）意义将DNA的遗传信息传递给RNA将RNA的遗传信息转化为蛋白质的氨基酸序列6.原核细胞与真核细胞基因表达的差异核心差异：原核细胞的转录和翻译可同时进行（边转录边翻译），因为原核细胞无核膜，mRNA合成后可立即与核糖体结合；真核细胞的转录在细胞核内进行，mRNA需加工成熟后通过核孔进入细胞质，才能与核糖体结合进行翻译，即转录和翻译在时间和空间上分离。二、各知识点对应练习题及答案解析知识点1：基因表达的概念、RNA的种类及功能练习题1.下列关于基因表达的叙述，正确的是（）A.基因表达仅包括转录过程B.基因表达的产物只有蛋白质C.基因表达是基因控制性状的唯一途径D.基因表达过程中RNA起到信息传递作用2.下列关于RNA的叙述，错误的是（）A.RNA的五碳糖是核糖B.tRNA可转运氨基酸并识别密码子C.rRNA是核糖体的组成成分D.mRNA上的碱基序列均编码氨基酸3.下列RNA分子中，携带遗传信息且作为翻译模板的是（）A.mRNAB.tRNAC.rRNAD.所有RNA都可以答案及解析1.答案：D解析：基因表达包括转录和翻译两个过程，A错误；基因表达的直接产物是RNA（转录产物）和蛋白质（翻译产物），B错误；基因控制性状的途径除了基因指导蛋白质合成（直接控制），还可通过控制酶的合成来控制代谢过程（间接控制），C错误；基因表达中，mRNA携带DNA的遗传信息传递给蛋白质，tRNA和rRNA参与翻译过程，因此RNA起到信息传递或辅助作用，D正确。2.答案：D解析：RNA的五碳糖为核糖，DNA为脱氧核糖，A正确；tRNA一端携带氨基酸，另一端有反密码子，可识别mRNA上的密码子，B正确；核糖体由rRNA和蛋白质组成，C正确；mRNA上存在终止密码子，不编码氨基酸，仅终止翻译，D错误。3.答案：A解析：mRNA由DNA转录而来，携带遗传信息，是翻译的直接模板；tRNA负责转运氨基酸，rRNA是核糖体成分，均不携带遗传信息作为翻译模板，A正确，B、C、D错误。知识点2：转录过程练习题1.真核细胞中转录的主要场所是（）A.细胞质B.细胞核C.核糖体D.线粒体2.下列关于转录过程的叙述，错误的是（）A.以DNA的一条链为模板B.原料是四种脱氧核苷酸C.需要RNA聚合酶催化D.遵循A-U、T-A的碱基配对原则3.若DNA模板链上的碱基序列为“TACGGT”，则转录形成的mRNA上的碱基序列为（）A.AUGCCAB.TACGGTC.ATGCCAD.UACGGU答案及解析1.答案：B解析：真核细胞中，转录主要发生在细胞核内，线粒体和叶绿体中虽可发生转录，但不是主要场所；细胞质是原核细胞转录的场所，核糖体是翻译的场所，B正确，A、C、D错误。2.答案：B解析：转录以DNA的一条链为模板，A正确；转录的原料是四种核糖核苷酸，脱氧核苷酸是DNA复制的原料，B错误；转录需要RNA聚合酶催化，该酶可解开DNA双链并催化核糖核苷酸形成磷酸二酯键，C正确；转录过程中，DNA模板链上的T与RNA的A配对，A与U配对，C与G、G与C配对，D正确。3.答案：A解析：转录遵循碱基互补配对原则：DNA模板链上的碱基与mRNA上的碱基配对方式为T-A、A-U、C-G、G-C。因此，DNA模板链“TACGGT”对应的mRNA序列为“AUGCCA”，A正确。知识点3：翻译过程（含密码子、反密码子）练习题1.下列关于密码子的叙述，正确的是（）A.密码子位于tRNA上B.一种密码子可编码多种氨基酸C.密码子具有简并性D.终止密码子可编码氨基酸2.若tRNA的反密码子为“UUC”，则其携带的氨基酸对应的mRNA上的密码子为（）A.UUCB.AAGC.TTCD.ATC3.翻译过程中，核糖体的移动方向是（）A.从mRNA的3'端向5'端B.从mRNA的5'端向3'端C.从tRNA的一端向另一端D.随机移动4.下列关于翻译过程的叙述，正确的是（）A.原料是四种核糖核苷酸B.场所是细胞核C.需tRNA转运氨基酸D.产物是mRNA答案及解析1.答案：C解析：密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上，A错误；一种密码子只能编码一种氨基酸（终止密码子除外），B错误；密码子具有简并性，即一种氨基酸可由多种密码子编码，这对维持生物性状的稳定性有重要意义，C正确；终止密码子不编码氨基酸，仅终止翻译过程，D错误。2.答案：B解析：tRNA的反密码子与mRNA的密码子遵循碱基互补配对原则（A-U、U-A、C-G、G-C）。因此，反密码子“UUC”对应的密码子为“AAG”，B正确；T是DNA中的碱基，密码子和反密码子中均不含T，C、D错误。3.答案：B解析：翻译过程中，核糖体沿mRNA从5'端向3'端移动，依次读取密码子，tRNA携带氨基酸依次结合，合成多肽链，B正确，A、C、D错误。4.答案：C解析：翻译的原料是20种游离氨基酸，核糖核苷酸是转录的原料，A错误；翻译的场所是核糖体，细胞核是转录的主要场所，B错误；翻译过程中，tRNA作为工具，可转运氨基酸并识别密码子，C正确；翻译的产物是多肽链，mRNA是转录的产物，D错误。知识点4：转录与翻译的比较、原核与真核基因表达的差异练习题1.下列关于转录和翻译的比较，错误的是（）A.转录的模板是DNA，翻译的模板是mRNAB.转录和翻译都遵循碱基互补配对原则C.转录的产物是RNA，翻译的产物是蛋白质D.转录和翻译都发生在细胞核内2.原核细胞与真核细胞基因表达的主要差异是（）A.原核细胞无转录过程B.真核细胞无翻译过程C.原核细胞转录和翻译同时进行D.真核细胞转录和翻译同时进行答案及解析1.答案：D解析：转录以DNA的一条链为模板，翻译以mRNA为模板，A正确；转录（DNA与RNA配对）和翻译（mRNA与tRNA配对）均遵循碱基互补配对原则，B正确；转录的产物是RNA（mRNA、tRN