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基因指导蛋白质的合成精品学案


第四章
【高考目标定位】 遗传信息的转录和翻译

基因的表达第一节

基因指导蛋白质的合成

【考纲知识梳理】 一、遗传信息的转录 1、RNA 的结构: (1)基本单位:核糖核苷酸。 (2)结构:一般是单链。 (3)种类: ①信使 RNA(mRNA) :蛋白质合成的模板。 ②转运 RNA(tRNA) :转运氨基酸,形似 三叶草的叶。 ③核糖体 RNA(rRNA) :核糖体的组成成分。 2、转录 场所 原料 模板 配对原则 产物 二、遗传信息的翻译 1、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。 (2)场所:核糖体。 (3)运载工具:tRNA。 (4)碱基配对:A—U、U—A、C—G、G—C。 2、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。 3、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。 细胞核、线粒体、叶绿体 4 种游离的核糖核苷酸 DNA 中的一条链 A─U、C─G、G─C、T─A RNA

【要点名师精解】
用心 爱心 专心 1

一、DNA 复制、转录、翻译的比较 复制 时间 场所 模板 原料 条件 产物 细胞分裂的间期 主要在细胞核 DNA 的两条单链 4 种脱氧核苷酸 都需要特定的酶和 ATP 一个单链 RNA 2 个双链 DNA (mRNA,tRNA,rRNA) 边解旋边复制, 特点 半保留复制 A—T,T—A, 碱基配对 G—C,C—G 遗传信息传递 意义 DNA→DNA 使遗传信息从亲代传给子代 G—C,C—G DNA→mRNA C—G,G—C mRNA→蛋白质 仍恢复原来的双链结构 A—U,T—A, 分解成单个核苷酸 A—U,U—A, 边解旋边转录;转录后 DNA 翻译结束后,mRNA 多肽链(或蛋白质) 转录 个体生长发育的整个过程 主要在细胞核 DNA 的一条链 4 种核糖核苷酸 细胞质的核糖体 mRNA 20 种氨基酸 翻译

表达遗传信息,使生物表现出各种性状

【例 1】DNA 复制和转录的共同点是 A.需要多种酶参与 C.遵循碱基互补配对原则 B.在细胞核内进行 D.不需要 ATP 提供能量

【解析】DNA 复制和转录的共同点是需要多种酶参与、在细胞核内进行、.遵循碱基互补配对原则、需要 ATP 提供能量。不同点有:①原料不同②酶不同③生成物不同④模板不同 【答案】ABC 二、基因表达中相关数量计算 1、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 的两条链中的一条链为模板,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:

综上可知,蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA 碱基数目=1/6 碱基数目。
用心 爱心 专心 2

2、计算中“最多”和“最少”的分析 (1)翻译时,mRNA 上的终止密码不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA 上的碱基数目比蛋白质中氨基酸 数目的 3 倍还要多一些。 (2)基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。 (3)在回答有关问题时,应加上最多或最少等字。 如:mRNA 上有 n 个碱基,转录产生它的基因中至少有 2n 个碱基,该 mRNA 指导合成的蛋白质最多有 n/3 个氨基酸。 【例 2】 一段原核生物的 mRNA 通过翻译可合成一条含有 11 个肽键的多肽则此 mRNA 分子至少含有碱基个数 及合成这段多肽需要的 tRNA 个数,依次为( ) A.33 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36

【解析】一条含有 11 个肽键的多肽,则含有 12 个氨基酸。mRNA 中,三个碱基决定一个氨基酸,一个氨基 酸至少由一种转运 RNA 来转运。因此,mRNA 中含有 36 个碱基,12 个 tRNA。 【答案】B

【感悟高考真题】 (2010·海南高考)12.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 B.DNA 中的遗传信息是通过转录传递给 mRNA 的 C.DNA 中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序 D.DNA 病毒中没有 RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则 【答案】D (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。
用心 爱心 专心 3

【答案】C (2010·江苏高考)34.(8 分)铁蛋白是细胞内储存多余 Fe 的蛋白,铁蛋白合成的调节与游离的 Fe 、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 Fe 浓度高时,铁调节蛋白由于结合 Fe 而丧失与铁应答元 件的结合能力,核糖体能与铁蛋白 mRNA 一端结合,沿 mRNA 移动,遇到起始密码后开始翻译(如下图所 示)。回答下列问题:
3+ 3+ 3+

3+

(1)图中甘氨酸的密码子是 ▲ 。
3+



,铁蛋白基因中决定

的模板链碱基序列为

(2) Fe 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;

Fe3+ 浓度高 时,铁调节蛋白由于结合 Fe3+ 而丧失与铁应答元件的结合能力,铁蛋白 mRNA 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 mRNA 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 Fe 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 Fe 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。
用心 爱心 专心 4
3+ 3+

(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--3+

(2)核糖体上的 mRNA 上的结合于移动 Fe (3)mRNA 两端存在不翻译的序列 (4)C—A

细胞内物质和能量的浪费

(2009·广东高考)有关蛋白质合成的叙述,正确的是 A. 终止密码子不编码氨基酸 B. 每种 tRNA 只运转一种氨基酸 C. tRNA 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】携带遗传信息的,是 DNA。 【答案】ABD (2009·海南高考)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 C.两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料 【答案】C (2009·上海高考)某条多肽的相对分子质量为 2778,若氨基酸的平均相对分子质量为 110,如考虑终止 密码子,则编码该多肽的基因长度至少是 A. 75 对碱基 C. 90 对碱基 B. 78 对碱基 D. 93 对碱基 B.两种过程都有酶参与反应 C.两种过程都以 DNA 为模板

【解析】根据题中条件可知该多肽由 30 个氨基酸组成,则应为 30 个密码子再加上终止密码子应为 31 ,编码多肽的基因碱基为 31 × 6=186 , 93 对碱基。 【答案】D (2008·上海高考)下列各细胞结构中,可能存在碱基互补配对现象的有 ①染色体 A.①② C. ②③ ②中心体 ③纺锤体 ④核糖体 B.①④ D.③④

【解析】碱基互补配对原则发生在 DNA 与 DNA 或 DNA 与 RNA 之间进行信息的传递,DNA 分子的复制、转录,
用心 爱心 专心 5

RNA 的翻译、复制都要进行碱基互补配对。 【答案】B (2008·江苏高考)下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,下列描述中正确的是 A.图中表示 4 条多肽链正在合成 B.转录尚未结束,翻译即已开始 C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译 D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链 【解析】读图可知,有 4 条 mRNA 链,每条链上有多个核糖体,每个核糖体内合成一条肽链,因此有多 条多肽链正在合成;原核生物没有核膜,转录和翻译是同时同地进行,所以转录尚未结束,翻译即已开始, 真核生物的转录在细胞核,翻译则在细胞质中;图中所示为一个基因(一条模板链) ,表达出的则是多条 多肽链。 【答案】BD。 (2008·海南高考)下列关于蛋白质代谢的叙述,错误的是 A、噬菌体利用细菌的酶合成自身的蛋白质 B、绿色植物可以合成自身所需的蛋白质 C、tRNA、mRNA、rRNA 都参与蛋白质的合成 D、肺炎双球菌利用人体细胞的核糖体合成自身的蛋白质 【解析】肺炎双球菌是原核生物,自身具有核糖体可以合成蛋白质。 【答案】D

【考点精题精练】 1. 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.—脱氧核糖—磷酸基—脱氧核糖— C.—核糖—磷酸基—核糖— D.—磷酸基—核糖—磷酸基— 2. 下列对 mRNA 的描述,正确的是 A.mRNA 可作为合成蛋白质的直接模板 B.mRNA 上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸 C.mRNA 上有四种脱氧核苷酸、64 种密码子、代表 20 种氨基酸 D.mRNA 只有与核糖体结合后才能发挥作用 3. 下列关于细胞基因复制与表达的叙述,正确的是 A.一种密码子可以编码多种氨基酸
用心 爱心 专心 6

B.基因的核苷酸顺序能翻译成多肽 C.基因中增加一个碱基对,只会改变肽链上的一个氨基酸 D.DNA 分子经过复制后,子代 DNA 分子中(C+T)/(A+G)=1 4. 下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列 说法错误的是

A .②与③在组成上相 同的化学基团只有磷酸基,不同的基团只是五碳糖 B.①为启动上述过程必需的有机物,其名称 RNA 聚合酶,①移动的方向从右向左 C.上述过程还可发生在根尖细胞的线粒体中 D.转录完成后,④需通过两层生物膜才能与核糖体结合 5. 已知某生物体内某种蛋白质分子是由 8 条肽链构成,在合成该蛋白质过程中产生了 6.0×10 那么,指导该蛋白质合成的基因中至少有多少个脱氧核甘酸对( B A、1248 B、624 C、208 D、416 )
-21

g 水。

6. 已知 AUG、GUG 为起始密码,UAA、UGA、UAG 为终止密码。某原核生物的—个信使 RNA 碱基排列顺序如 下:A—U—U—C—G—A—U—G—A—C??(40 个碱基)??C—U—G—U—A—G—A—U—C—U,此信使 RNA 控制合成的蛋白质含肽键的个数为( B ) A.20 个 B.15 个 C.16 个 D.18 个 D

7. 把兔子的某信使 RNA 移入大肠杆菌细胞,大肠杆菌可合成兔子的血红蛋白。该实验说明: A. 兔子和大肠杆菌具有相同的遗传信息 B. 兔子的基因已被转移到大肠杆菌内 C. 兔子的 DNA 可以指导大肠杆菌合成兔子的蛋白质 D. 兔子与大肠杆菌密码子通用 8. (2010·江苏省盐城市高三二模)下列有关基因表达的叙述不正确的是 A.线粒体内也能发生翻译过程 B.基因只有通过控制蛋白质的结构,才能控制性状 C.某人的肝细胞与神经细胞形态差异的根本原因是细胞 中 mRNA 的不同 B

D.若某基因的模板链及其转录成的信使 RNA 共有 2000 个碱基,且 A︰T︰G︰C=2︰1︰3︰3,则含碱 基 U 有 200 个 9. 有人设想,在已知信使 RNA 翻译的起始位点处,用插入核糖核苷酸的方法(如下图所示) ,也能解决 密码子中碱基数目的问题。你认为当插入几个核糖核苷酸时,对合成的蛋白质功能影响最小( C )
用心 爱心 专心 7

A.1 个

B.2 个

C.3 个

D.4 个

10. (2010·江苏省南京市高三二模)下图是某 DNA 双链的片段和由它控制合成的一段多肽链(甲硫氨酸 的密码子是 AUG) ,下列说法中,错误的是 A

A. 该 DNA 片段含有两个游离的磷酸基团、4 个游离的碱基 B. 转录的模板是乙链,其碱基序列可代表遗传信息 C. 转录形成的 mRNA 片段中至少有 18 个核糖核苷酸、6 个密码子 D. 若箭头所指碱基对被替换,则其编码的氨基酸序列可能不会改变 11. 如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程,下列叙述错误的是: A. 该过程发生的场所不一定是细胞质基质 B. 该过程合成的产物可能不是酶 C. 该过程中不一定遵循碱基互补配对原则 D. 转运每 种氨基酸工具不一定有多种 12. 转录和翻译是真核细胞中基因表达 的两个重要步骤,判断下列有关叙述( A ①两者需要的原料不同 配对的方式相同 A.只有一种说法正确 C.只有三种说法正确 B.只有两种说法正确 D.四种说法都正确 BD ②两者所需酶的种类相同 ) ④两者碱基 C

③两者在同一场所中进行

13. 下列关于基因表达的有关叙述正确的是

A.mRNA 的碱基与作为模板的 DNA 单链的碱基是互补配对的,所以二者的碱基序列相同 B.不同的组织细胞中,基因转录成的 mRNA 是有差异的 C.编码蛋白质中氨基酸序列的密码子有 64 个 D.密码子的简并性有利于维持生物性状的稳定 14. 下图是某 DNA 片段的碱基序列,该片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“甲硫氨酸-精氨酸-谷氨酸-丙 氨酸-天冬氨酸-缬氨酸” (密码子: 甲硫氨酸 AUG, 谷氨酸 GAG, 天冬氨酸 GAU) 。 则该 DNA 片段 ( C )

用心

爱心

专心

8

甲链 乙链

A.含有两个游离态的磷酸,5 种碱基 B.转录的模板是甲链,其中的碱基序列代表遗传信息 C.转录的 mRNA 片段中共有 18 个核糖核苷酸,6 个密码子 D.箭头所指碱基对

G T 被 替换,编码的氨基酸序列不会改变 C A
( B ) C.转录后加工 D.翻译起始 B.转录起始

15. 基因表达调控的主要环节是 A.翻译后加工

16. 下图表示细胞内遗传信息表达的过程,根据所学的生物学知识回答:

(1)图 2 方框内所示结构的基本组成单位是 (2)图 1 中以④为模板合成⑤物质的过程称为 料是 。

,共有

种 ,所需要的原

,进行的主要场所是

(3) 若该多肽合成到图 1 示 UCU 决定的氨基酸后就终止合成, 则导致合成结束的终止密码是



(4)若①所示的分子中有 1000 个碱基对,则由它所控制形成的信使 RNA 中含有的密码子个数和蛋白 质中的氨基酸种类最多不超过 A.166 和 55 B.166 和 20 C.333 和 111 ( )

D.333 和 20 ( )

(5)②所示的 tRNA 一端的三个碱基是 UAC,则它运载的氨基酸是 A.赖氨酸(GCA) C.甲硫氨酸(AUG) 答案: (1)核糖核苷酸,4 B.丙氨酸(CGT) D.苏氨酸(UAC)

(2)翻译,核糖体,氨基酸 (3)UAA (4) ( D ) (5) ( C )
用心 爱心 专心 9

17. 下图为生物体内遗传信息的传递与表达过程。据图回答: (1)比较图一与图二,所需要的条件除模板有所不同之外, (2)与图一中 A 链相比,C 链特有的化学组成 和 。 也不同。

(3)图三所示的是遗传信息传递的规律,被命名为 的过程有 。(填序号)

。图三中可在人体正常细胞内发生

(4)图四中 Bt 为控制晶体蛋白合成的基因,d 过程对应于图三中 毒性物质应是一种 答案:(1)酶 原料 (3)中心法则 分子。 (2)核糖和尿嘧啶 ①③⑤ (4)③⑤ 多肽

过程(填序号)。活化的

用心

爱心

专心

10


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