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第1节基因指导蛋白质的合成1．掌握DNA和RNA分子的异同。2.描述遗传信息的转录和翻译的过程。(重、难点)3．理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。(重点)知识点一RNA的组成及分类[学生用书P52]阅读教材P62～P631．基本单位：核糖核苷酸。2．组成成分3．结构：一般是单链，且比DNA短。项目mRNAtRNArRNA结构分布常与核糖体结合细胞质中与蛋白质结合形成核糖体功能翻译时作模板翻译时作搬运氨基酸的工具参与核糖体的组成联系(1)组成相同：都含有4种核糖核苷酸；(2)来源相同：都由转录产生；(3)功能协同：都与翻译有关DNA和RNA的快速界定方法1．对于下列图解，正确的说法有()①表示DNA复制过程②表示DNA转录过程③共有5种碱基④共有8种核苷酸⑤共有5种核苷酸⑥A均代表同一种核苷酸A．①②③B．④⑤⑥C．②③④D．①③⑤解析：选C。由图可知，此过程是遗传信息的转录过程，整个过程涉及5种碱基——A、T、G、C、U，但由于组成DNA链的是4种脱氧核苷酸，组成RNA链的是4种核糖核苷酸，因此图解中共有8种核苷酸。2．(2019·广州高一检测)下图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是()A．T2噬菌体B．乳酸菌C．酵母菌D．家兔解析：选A。T2噬菌体是DNA病毒，其遗传物质为DNA，含有1种五碳糖、4种碱基和4种脱氧核苷酸，A正确；乳酸菌、酵母菌、家兔都含有DNA和RNA两种核酸，但遗传物质都是DNA，含有1种五碳糖、4种碱基和4种脱氧核苷酸，B、C、D错误。知识点二遗传信息的转录[学生用书P53]阅读教材P631．概念(1)场所(主要)：细胞核。(2)模板：DNA的一条链。(3)产物：mRNA。(4)原料：核糖核苷酸。(5)碱基互补配对原则：A—U，G—C，C—G，T—A。2．过程转录过程中的两点提醒(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)转录场所①真核细胞细胞核细胞质叶绿体线粒体②原核细胞：细胞质。③病毒：寄主细胞内。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的()A．3个氢键B．—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—C．—核糖—磷酸—核糖—D．—磷酸—核糖—磷酸—解析：选C。相邻碱基G与C之间不按照碱基互补配对原则配对形成氢键，A项错误；信使RNA分子结构中不含脱氧核糖，B项错误；信使RNA是单链结构，相邻核糖核苷酸之间的核糖和磷酸之间以磷酸二酯键相连，则相邻的碱基G与C之间是通过“—核糖—磷酸—核糖—”连在一起的，C项正确，D项错误。2．下图是真核生物细胞核中某物质的合成过程图，据图判断下列说法正确的是()A．图示过程为转录B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D．图中的②只能是mRNA解析：选A。分析题图可知，根据产物为单链可判断此过程为转录。图中②代表RNA，是以4种核糖核苷酸为原料合成的。图中③是RNA聚合酶。转录的产物包括mRNA、tRNA、rRNA三种。知识点三遗传信息的翻译[学生用书P53]阅读教材P64～P671．概念2．密码子和反密码子(1)属于密码子的是②(填序号)，位于[④]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①(填序号)，位于[③]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)密码子有64种，反密码子有61种。3．过程1．遗传信息、密码子及反密码子的比较(1)密码子①种类a.起始密码子：2种，AUG、GUG，同时编码氨基酸b.普通密码子：59种，只编码氨基酸c.终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码氨基酸，只是终止信号61种编码氨基酸②对应关系a.决定20种氨基酸的密码子共有61种b.一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定（简并性）c.一种密码子最多只能决定一种氨基酸(2)反密码子①种类：61种。②对应关系a.反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应b.一种tRNA只能运输一种氨基酸c.一种氨基酸可由一种或几种tRNA运输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”。2．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＝6∶3∶1。(2)图解以上关系应理解为：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：①DNA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。1．以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述正确的是()A．此过程有水生成，主要发生在细胞核中B．①上面所有的碱基都可以和③上相应的碱基配对C．①上通常可以相继结合多个②D．④形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞解析：选C。图示为翻译过程，发生在细胞质中。mRNA上的终止密码没有反密码子对应。一个mRNA上可以同时结合多个核糖体，能明显提高翻译速率。多肽链第一加工场所是内质网，然后进入高尔基体内再加工。2．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个，由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链，则相应DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是()A．m、(m/3)－1B．m、(m/3)－2C．2(m－n)、(m/3)－1D．2(m－n)、(m/3)－2解析：选D。DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，所以相应DNA中A＋T＝2(m－n)；RNA中有m个碱基，对应的氨基酸数最多为m/3，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是(m/3)－2。核心知识小结[要点回眸][规范答题]RNA有三种：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。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。翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。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。一种氨基酸对应一种或多种密码子，一种密码子只对应一种氨基酸。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。[学生用书P55][拓宽教材]1．(必修2P67拓展题改编)根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A.TGUB．UGAC．ACUD．UCU解析：选C。由表格信息无法直接确定转录的模板链，由DNA两链间、模板链与mRNA间、mRNA与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mRNA上，可判断苏氨酸的密码子可能为ACU或UGU。2．(必修2P67图改编)图1表示真核细胞的翻译过程；图2表示原核细胞的转录和翻译过程。分析并回答下列问题：(1)图1中①是________，⑥是核糖体，②③④⑤表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向是________。(2)图2中⑦是________，⑧⑨⑩⑪表示正在合成的4条mRNA，每条mRNA上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是________。答案：(1)mRNA自右向左(2)DNA模板链自下向上[精练好题]3．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断()A．此生物体内的核酸一定是DNAB．该生物一定不含DNA而只含RNAC．若此生物只含DNA，则一定是单链的D．若此生物含DNA，则一定是双链的解析：选C。因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。4．(2019·武汉外国语学校期末)下图为某果蝇染色体上相关基因转录的过程示意图。下列叙述正确的是()A．由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上B．图示过程与mRNA翻译的过程碱基互补配对现象一致C．图中mRNA可直接与核糖体结合边转录边翻译以提高效率D．果蝇细胞质中一个核糖体上可结合多个mRNA以提高效率解析：选A。由图可知一个DNA上不同基因的转录模板可能在DNA的不同链上，A项正确；图示过程与mRNA翻译的过程相比，存在特有的T与A配对，B项错误；图中mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质，才能与核糖体结合，C项错误；果蝇细胞质中一个mRNA上可结合多个核糖体以提高效率，D项错误。5．(2019·河南南阳模拟)下图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，下列说法中正确的是()A．由图分析可知①链应为DNA的α链B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG，CUAD．图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行解析：选D。根据碱基互补配对原则，可知①链是β链，A错误；由于蓝藻属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核、线粒体及叶绿体，所以DNA形成②的过程发生在拟核，B错误；tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中②与③配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D正确。6．假设有一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，C和T的个数之和及该mRNA翻译成的多肽中最多的肽键数分别为()A．15，20B．60，18C．40，19D．60，19解析：选D。mRNA上有60个碱基，则转录成该mRNA的DNA中应有120个碱基。DNA是双螺旋结构，按照碱基互补配对原则A＝T、G＝C，则在双链DNA分子中嘌呤数、嘧啶数均等于DNA总碱基数的一半，即A＋G＝C＋T＝1/2×120。所以C＋T＝60；mRNA有60个碱基，不考虑终止密码子，据关系式mRNA的碱基数∶氨基酸数＝3∶1，可知合成的多肽中有20个氨基酸，肽键数为19。7．下图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)：(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________________________________________________________。(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是__________________________________________________________________________________________________。(3)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明_________________________________________。解析：分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，即图中b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)RNA中含有核糖，图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的碱基顺序组成的密码子，指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。(3)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。答案：(1)b、c解旋酶和DNA聚合酶(2)②③⑤甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸(3)一个密码子由三个