- 2021-09-24 发布 |
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文档介绍
【生物】2018届人教版一轮复习专题12-1基因指导蛋白质的合成学案
【学案导航】---明方向! 【课程学习目标】 1.概述基因表达的转录和翻译的概念和过程。 2.比较转录和翻译的异同。 3.掌握基因(DNA)碱基、RNA碱基和氨基酸的对应关系。 第一层级:预学区.不看不讲 【知识体系梳理】 一、遗传信息的转录 1.在DNA和蛋白质之间,有一种中间物质——①充当信使。 2.RNA在细胞中有三种:mRNA(信使RNA)、②tRNA(转运RNA)、rRNA(核糖体RNA)。 3.转录 (1)定义:转录是在细胞核中,以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。 (2)过程 a.DNA双链解开,DNA双链的碱基得以暴露。 b.游离的③核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞,当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时,两者以④氢键结合。 c.新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的⑤mRNA分子上。 d.合成的mRNA从DNA链上释放。而后,DNA双链恢复。 二、碱基与氨基酸之间的对应关系 1.DNA、RNA各自有4种碱基,而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。若1种碱基决定1种氨基酸,则只能决定4种氨基酸;若2种碱基决定1种氨基酸,则只能决定⑥16 种氨基酸;若3种碱基决定1种氨基酸,则能够决定⑦64 种氨基酸。 2.后来,科学家通过实验,最终破解了遗传密码,得知mRNA上⑧3 个相邻的碱基决定一个氨基酸。每3个这样的碱基又称作1个⑨密码子。 三、遗传信息的翻译 1.概念:将游离的氨基酸合成蛋白质的过程。 2.部位:细胞质中的⑩核糖体。 3.原料:游离的氨基酸。 4.模板:mRNA。 5.结果:合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 6.实质:将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。 7.氨基酸的“搬运工”tRNA:呈三叶草形状,一端为携带氨基酸的部位,另一端有3个碱基,每个tRNA上的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对,称为反密码子。 8.基因中脱氧核苷酸的顺序称为遗传信息。遗传信息间接决定着氨基酸的排列顺序,密码子直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序。 【基础学习交流】 1.将某动物甲细胞中的一个mRNA放到动物乙的一个细胞中,通过翻译得到的肽链和在原动物甲细胞中得到的肽链是否一样?为什么? 2.若某一条肽链上有100个氨基酸,控制此肽链合成的基因上有多少个密码子? 3.某基因有1200个碱基对,由其合成的某蛋白质由3条肽链组成,每个氨基酸的平均分子量假设为100,若不考虑终止密码子,则这个蛋白质的分子量为多少? 学科*网 第二层级:导学区.不议不讲 【重点难点探究】 知识点一:遗传信息的转录 1.转录的条件是什么? 2.下图为蛋白质合成过程中细胞核中的转录示意图,据图回答: (1)转录的第一步是要将a处的化学键打开,此过程叫什么?所需要的酶是什么酶? (2)b处遵循的原则是什么?DNA模板链上的ATCG碱基分别对应e上的什么碱基? (3)图中的e、f、g分别代表什么?e是从哪里离开细胞核的? (4)在上图的方框中用箭头标出转录方向。 3.为什么RNA适于作DNA的信使? 知识点二:遗传信息的翻译 1.下图为翻译过程示意图: (1)A、B、C、D、E各代表什么?B的主要成分是什么?在生物中A、E各有多少种? (2)F所转运的氨基酸是什么?并在图G中标明翻译的方向。 (3)图中有多少个密码子?所翻译的肽链是什么?所有生物的密码子都是一样的吗? 2.DNA复制和DNA转录、翻译发生的时期相同吗?为什么? 3.你能归纳出基因表达过程基因片段及相应的RNA片段中碱基与控制的氨基酸之间的数量关系吗?并说明理由(不考虑终止密码、基因中的非编码序列等)。 【思维拓展应用】 例1 对于下列图解,正确的说法有( )。 ①表示DNA复制过程 ②可表示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.①②③ B.④⑤⑥ C.②③④ D.①③⑤ 例2 DNA通过复制传递遗传信息,通过转录和翻译表达遗传信息,下列关于复制、转录和翻译的说法正确的是( )。 A.三个过程所需酶的种类相同 B.三个过程发生的场所都是细胞质 C.三个过程都要通过碱基互补配对来完成 D.复制和转录的模板相同,而与翻译的模板不同 第三层级:固学区.不练不讲 【基础智能检测】 1.设某一多肽链中有1000个肽键,那么,作为合成该多肽链的模板mRNA分子和用来转录该mRNA的DNA片段,至少分别含有碱基的个数是(不考虑终止密码子等)( )。 A.1000个和2000个 B.3000个和6000个 C.3003个和6006个 D.2997个和5994个 2.某基因中碱基C+G占30%,由其转录出的RNA碱基A占25%,那么该信使RNA上U占碱基总数的( )。 A.30% B.25% C.45% D.55% 3.下列关于RNA的叙述,错误的是( )。 A.有些RNA可以催化细胞内的某些生化反应 B.有些生物的RNA是遗传物质 C.RNA是参与构成核糖体的一种物质 D.RNA是参与构成细胞膜的必要成分 【全新视角拓展】 4.右图为人体内蛋白质合成的一个过程,请据图回答: (1)图中所示属于基因控制蛋白质的合成过程中的 步骤;该步骤发生在 (细胞器)中。 (2)图中Ⅰ是 。按从左到右的次序写出Ⅱ内mRNA区段所对应的DNA碱基的排列顺序 。 (3)该过程不可能发生在 。 A.神经细胞 B.肝细胞 C.成熟的红细胞 D.脂肪细胞 第四层级:思学区.不思不复 【思维导图构建】 【答案】 【知识体系梳理】 ①RNA ②tRNA(转运RNA) ③核糖核苷酸 ④氢键 ⑤mRNA ⑥16 ⑦64 ⑧3 ⑨密码子 ⑩核糖体 mRNA 携带氨基酸 反密码子 遗传信息 氨基酸 密码子 【基础学习交流】 1.是一样的,因为所有的生物共用一套遗传密码。 2.0个。 3.32854 【重点难点探究】 知识点一:遗传信息的转录 1. 模板 以DNA的一条链为模板 原料 4种游离的核糖核苷酸 能量 ATP 酶 解旋酶、RNA聚合酶等 其他条件 适宜的温度、pH等 2.(1)此过程叫解旋。所需要的酶是解旋酶。 (2)b处遵循的原则是碱基互补配对原则。DNA上的ATCG碱基分别对应e上的UAGC。 (3)图中的e、f、g分别代表合成的mRNA、RNA聚合酶、游离的核糖核苷酸。e是从核孔离开细胞核的。 (4)“←” 3.(1)RNA也是由核苷酸连接而成的,也能储存遗传信息。 (2)RNA与DNA的关系中,也遵循碱基互补配对原则。 (3)RNA一般为单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。学科#网 知识点二:遗传信息的翻译 1.(1)A、B、C、D、E分别代表tRNA、核糖体、mRNA、氨基酸、密码子。B的主要成分是rRNA和蛋白质。在生物中A、E分别有61、64种。 (2)F所转运的氨基酸是精氨酸, (3)图中有8个密码子。所翻译的肽链是甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨酸—半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸。所有生物的密码子都是一样的。 2.DNA复制只发生在细胞分裂间期,而在高度分化的细胞(不具有分裂能力的细胞)中不再发生。而转录和翻译无论细胞能否分裂,只要是活的细胞均可以进行(哺乳动物成熟红细胞除外)。 3.蛋白质中肽键数+肽链数=氨基酸数=1/3mRNA碱基数=1/6基因中碱基数。 理由:①转录时,组成基因的两条链只有一条链能转录,另一条链则不能转录。因此,转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。②翻译过程中,信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。 思维拓展应用 例1 C 【解析】由图可知,此过程是DNA转录过程,整个过程涉及5种碱基:A、T、C、G、U,但由于组成DNA和RNA的五碳糖不同,故共有8种核苷酸。 例2 C 【基础智能检测】 1.C 2.C 3.D 全新视角拓展 4.(1)翻译 核糖体 (2)携带氨基酸的tRNA -TGATTC— —ACTAAG— (3)C 【解析】(1)图示翻译的过程,在细胞质中的核糖体上进行。(2)其中Ⅰ是携带氨基酸的转运RNA,Ⅱ为核糖体,转运RNA与mRNA之间碱基互补配对。(3)成熟的红细胞内没有细胞核,因此不可能发生转录和翻译。 【思维导图构建】 ①转录 ②核糖核苷酸 ③氨基酸 ④氨基酸 【典例指津】---授技法! 热点题型一 遗传信息的传递与表达 例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 【答案】C 【提分秘籍】 1.计算中“最多”和“最少”的分析 ①mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系: 翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 ②DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系: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注意“最多”或“最少”: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指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。 【方法技巧】转录、翻译过程中的六个关注点 (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A-T,而是A-U。 (4)解答蛋白质合成的相关计算问题时,应看清是DNA上的碱基对数还是个数,是mRNA上密码子的个数还是碱基个数,是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。 (5)分析此类问题首先要明确mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在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。 (6)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。学科&网 【举一反三】 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 【答案】C 【真题回眸】---知难易! 1.(2015·课标卷Ⅰ,5)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc),该蛋白无致病性。PrPc 的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒),就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc,实现朊粒的增殖,可以引起疯牛病。据此判断,下列叙述正确的是( ) A.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程 【答案】 C 【解析】 根据题干可知朊粒是一种蛋白质,蛋白质是不能整合到基因组中的,A错误;肺炎双球菌是原核生物,通过二分裂的方式进行增殖,朊粒的增殖不是二分裂,故B错误;朊粒是PrPc因空间结构改变形成的,两者一个具有致病性,一个不具有致病性,故C正确;遗传信息的翻译过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,PrPc转变为PrPsc属于蛋白质空间结构改变所致,并不是翻译过程,D错误。 2.(2013·课标全国理综Ⅰ,1)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是( ) A.一种tRNA可以携带多种氨基酸 B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的 C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基 D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成 【答案】 D 3.(2016·江苏卷,18)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图)。下列相关叙述错误的是( ) A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则 C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成 D.若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC…… 则相应的识别序列为……UCCACAAUC…… 【答案】 C 【解析】 蛋白质由相应基因指导在核糖体中合成,A正确;向导RNA中双链间遵循碱基互补配对原则,B正确;向导RNA可通过转录形成,逆转录酶以RNA为模板合成DNA,C错误;由于α链与识别序列的互补序列互补,故两链碱基相同,只是其中T与U互换,D正确。 4.(2016·江苏卷,22)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 【答案】 BCD 5.(2015·重庆卷,5)结合下图分析,下列叙述错误的是( ) A.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B.核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质 C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础 D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链 【答案】 D 【解析】 生物的遗传物质是DNA或RNA,则遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中,A正确;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质,B正确;表现型通过蛋白质表现,故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础,C正确;编码蛋白质的基因含两条单链,碱基序列互补,遗传信息不同,D错误。 【能力提升】---长士气! 一、选择题(8小题) 1.如图表示以1链为模板合成2链的过程,下列叙述错误的是( ) A.是生物体绝大多数活细胞都能进行的生理过程 B.该过程中有氢键的形成与断裂 C.原料是四种核糖核苷酸 D.场所是核糖体 【答案】D 2.若DNA分子的某个基因含有240个脱氧核苷酸对,其中160个含鸟嘌呤,则该片段转录成的信使RNA中,含有尿嘧啶的核苷酸最多不会超过( ) A.20个 B.40个 C.60个 D.80个 【答案】D 【解析】根据以上分析可知,该基因中含有腺嘌呤80个,则该基因中一条链上所含腺嘌呤的数量范围为0~80个。因此,该基因片段转录成的信使RNA中,含有尿嘧啶的核苷酸最多不会超过80个。学科.网 3.如图为RNA的形成过程示意图。下列有关叙述错误的是( ) A.图中的 b链是模板链 B.c是游离的核糖核苷酸 C.图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 D.RNA—DNA杂交区的碱基配对为A—U和C—G 【答案】D 【解析】分析题图可知,该转录过程是以b链为模板合成mRNA的,A正确;c是转录过程的原料,为游离的核糖核苷酸,B正确;分析题图可知RNA聚合酶的运动方向是从左向右,C正确;RNA—DNA杂交区的碱基配对为U—A、C—G和A-T,D错误。 4.关于核酸的叙述,错误的是( ) A.细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与 B.植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制 C.双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的 D.用甲基绿和吡罗红染色剂可观察DNA和RNA在细胞中的分布 【答案】C 5.甲图和乙图分别代表细胞中某一生理过程,丙图和丁图分别代表与此有关物质的局部结构图,以下说法不正确的是( ) A.若甲图代表的过程与丁图中⑤形成有关,则A代表的物质是通过乙图过程合成的 B.解旋酶能破坏丙图中虚线所示的结构 C.丙图中的虚线,不会出现在乙图的③中 D.如果用35S标记某种氨基酸,35S会出现在乙图和丁图中④所对应的结构中 【答案】C 【解析】丁图中⑤是肽键,是氨基酸脱水缩合形成的,需要甲图中酶A的催化,A的化学本质是蛋白质,是通过乙图翻译过程形成的,A正确;丙图中虚线所示氢键,解旋酶可以破坏氢键,B正确;乙图的③为tRNA,其含有部分氢键,C错误;乙图和丁图中④分别是R基团和氨基酸,可能含有放射性的35S,D正确。 6.下表所示为DNA分子模板链上的碱基序列最终翻译的氨基酸,如图为某tRNA的结构简图,下列分析错误的是( ) A.图中的a为丙氨酸 B.tRNA的特殊结构使其分子内碱基间也具有一定数量的氢键 C.图中碱基U与相邻的碱基G之间通过磷酸二酯键而连接 D.上述图表中所示物质含有碱基共有5种,所含的核苷酸有8种 【答案】C 7.某生物过程经分析发现有两种核酸分子、五种碱基、三条多核苷酸链,下列与此过程相吻合的是( ) A.DNA复制 B.转录 C.翻译 D.RNA复制 【答案】B 【解析】DNA复制过程中,涉及到一种核酸分子、4种碱基(A、C、G、T)、4条多核苷酸链,A项错误;转录过程中,涉及到两种核酸分子(一个DNA分子,一个RNA分子)、5种碱基(A、C、G、T、U)、3条多核苷酸链,B项正确;翻译过程中,涉及一种核酸分子(mRNA和tRNA),4种碱基(A、C、G、U),1条多核苷酸链,C项错误;RNA的复制过程中,涉及到一种核酸分子、4种碱基(A、C、G、U)、两条多核苷酸链,D项错误。 8.关于基因控制蛋白质合成过程中,有关说法正确的是( ) A.图中①②③遵循碱基互补配对的原则相同 B.①②③能在线粒体、叶绿体和原核细胞中进行 C.mRNA、tRNA、rRNA是由一条DNA不同区段转录来的 D.一条mRNA上可与多个核糖体结合共同合成一条肽链,加快翻译速率 【答案】B 二、非选择题(2小题) 9.下图代表两个核酸分子的一部分,请根据下图回答问题。 (1)DNA分子复制时,图中①处的变化是________,条件是需要_______和______。DNA分子复制的特点是________和________。 (2)以乙链为模板合成丙链,丙链上碱基的排列顺序自上而下应是______ _______,这种遗传信息的传递叫________。 (3)从图中所示过程分析,DNA是通过_________原则决定丙链的碱基序列的。 【答案】 (1)氢键断裂 DNA解旋酶 ATP 边解旋边复制 半保留复制 (2)ACUGAA 转录 (3)碱基互补配对 【解析】 (1)DNA分子复制时,在解旋酶的催化作用下,由ATP提供能量,①处的氢键会发生断裂,双链解开。DNA分子复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。 (2)图中甲链上的碱基排列顺序自上而下应是ACTGAA,根据碱基互补配对原则,可判断出以乙链为模板,通过转录合成丙链的碱基排列顺序自上而下应是ACUGAA。学科#网 (3)从图中所示过程分析,DNA是通过碱基互补配对原则决定丙链的碱基序列的。 10.下面表示蜘蛛的丝腺细胞合成蛛丝蛋白的部分过程示意图,据图回答: (1)在蛋白质合成过程中,该图表示的过程称为_______,图中4的结构名称是________,该过程的模板是[ ]________(填名称)。 (2)转录主要是在________中进行的,它是以_____为模板合成________的过程; (3)根据图并参考下表分析:[1]__________上携带的氨基酸是__________,这个氨基酸与前面的氨基酸是通过____________反应连接在一起的。 氨基酸 丙氨酸 苏氨酸 精氨酸 色氨酸 密码子 GCA ACU CGU UGG GCG ACC CGC GCC ACA CGA GCU ACG CGG (4)在物质3合成过程中,与其DNA模板链上碱基A相配对的碱基是__________。 (5)一个信使RNA分子上可以相继结合多个________,同时进行多肽链的合成,因此少量的信使RNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。 (6)在丝腺细胞中,与蛛丝蛋白合成、加工、分泌有关的细胞器是______________。 【答案】 (1)翻译 核糖体 3 信使RNA (2)细胞核 DNA的一条链 mRNA (3)转运RNA 丙氨酸 脱水缩合 (4)U(尿嘧啶) (5)核糖体 (6)核糖体、内质网、高尔基体 【解析】 (1)该图有核糖体,所以是翻译过程。1是转运RNA,2是正在合成的多肽链,3是mRNA,4是核糖体。模板是3即mRNA。 (3)1是转运RNA,因为密码子是GCU,所以携带的氨基酸是丙氨酸。这个氨基酸与前面的氨基酸通过脱水缩合而形成多肽。 (4)mRNA在合成过程中,其模板链DNA中的A与尿嘧啶U是配对的,在RNA中没有T。 (5)一个信使RNA分子上可以相继结合多个核糖体,形成多聚核糖体,同时进行多肽链的合成,因此少量的信使RNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。 (6)在丝腺细胞中,蛛丝蛋白属于分泌蛋白,需要在核糖体上合成,内质网初步加工、高尔基体深加工,所以与蛛丝蛋白合成、加工、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体。查看更多