必修二 第十章 第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

A、U、G、C核糖核苷酸信使RNA(mRNA)運(yùn)載氨基酸核糖體核糖二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1．概念：游離的核糖核苷酸以特定的一段

為模板合成

的過(guò)程。2．場(chǎng)所：主要在

。3．配對(duì)原則：

、C—G、G—C、

。DNA的一條鏈RNA細(xì)胞核A—UT—A三、遺傳信息的翻譯1．概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以

為

模板合成

的過(guò)程。2．場(chǎng)所：

。3．運(yùn)載工具：

。4．配對(duì)原則：

、

、G—C、C—G。mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)核糖體tRNAA—UU—A1．已知一段雙鏈DNA分子中，鳥(niǎo)嘌呤所占的比例為20%，

由這段DNA轉(zhuǎn)錄出來(lái)的mRNA中，胞嘧啶的比例是

(

)A．10%

B．20%C．40%D．無(wú)法確定解析：雙鏈DNA分子中，已知鳥(niǎo)嘌呤所占的比例，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可以推測(cè)出雙鏈DNA分子中各堿基的比例，但不能推測(cè)出其中一條鏈中各堿基的比例。答案：

D2．有關(guān)蛋白質(zhì)合成的敘述，不正確的是(

)A．終止密碼子不編碼氨基酸

B．每種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸

C．tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息

D．核糖體可在mRNA上移動(dòng)解析：64個(gè)密碼子中有3個(gè)是終止密碼子，不決定氨基酸。每種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，但一種氨基酸可被一種或多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。決定氨基酸序列的遺傳信息通常是在DNA分子上。答案：C.3．在真核細(xì)胞的基因表達(dá)過(guò)程中，不需要的物質(zhì)

是(

)A．核糖核苷酸

B．脫氧核苷酸

C．氨基酸

D．核糖核酸解析：基因表達(dá)過(guò)程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程，其中轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板，合成mRNA，此時(shí)需要核糖核苷酸做原料，翻譯時(shí)需要tRNA做運(yùn)載工具，氨基酸做原料。答案：B4．如圖是基因控制蛋白質(zhì)合成過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答：(1)轉(zhuǎn)錄的模板是[

]________中的________鏈，該鏈的相應(yīng)段堿基順序是________________________。(2)翻譯的場(chǎng)所是[

]______，翻譯的模板是[

]_____，運(yùn)載氨基酸的工具是[

]_______，翻譯后的產(chǎn)物是________肽，翻譯過(guò)程中需要________個(gè)tRNA來(lái)運(yùn)載。(3)遺傳物質(zhì)DNA主要分布在________中，也有一部分分布在________中。(4)圖中核糖體在mRNA上相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向是由______向________。解析：(1)根據(jù)圖形可知④表示DNA，③表示mRNA，②表示核糖體，①表示tRNA；根據(jù)mRNA上堿基序列可知是以DNA的A鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，A鏈上的堿基序列為T(mén)ACCGAAGAAAG。(2)mRNA上有12個(gè)堿基，決定＝4個(gè)氨基酸，翻譯時(shí)需要4個(gè)tRNA來(lái)運(yùn)載。(3)DNA主要分布在細(xì)胞核中，少部分分布在細(xì)胞質(zhì)中。(4)由圖中有關(guān)箭頭所指方向知：核糖體移動(dòng)方向由左向右。答案：(1)④

DNA

A

TACCGAAGAAAG

(2)②核糖體③mRNA

①tRNA四4

(3)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)(4)左右考點(diǎn)一遺傳信息、密碼子和反密碼子命題解讀

高考中常從轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中的堿基配對(duì)關(guān)系進(jìn)行立意命題，考查密碼子、反密碼子與氨基酸的聯(lián)系。預(yù)計(jì)2012年高考將從DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程比較命制選擇題。[示例1]

(2010·天津高考)根據(jù)下表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是(

)DNA雙鏈TGmRNAtRNA反密碼子A氨基酸蘇氨酸A.TGUB．UGAC．ACUD．UCU[解析]

密碼子為mRNA上決定氨基酸的三個(gè)相鄰堿基，因此根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中的堿基配對(duì)關(guān)系，DNA的信息鏈有兩種可能，若DNA信息鏈含堿基T、G，可推知mRNA上相應(yīng)位置上的堿基分別是A、C，由tRNA上反密碼子最后一個(gè)堿基A可推知mRNA上相應(yīng)位置上的堿基為U；因此蘇氨酸的密碼子為ACU。若另一條鏈為信息鏈，則其堿基順序?yàn)锳CA，由此可推知密碼子為UGU，與選項(xiàng)不符，因此應(yīng)選C。[答案]

C遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較遺傳信息密碼子反密碼子區(qū)別存在位置在DNA上，是基因中脫氧核苷酸的排列順序在mRNA上，是載有DNA遺傳信息的mRNA上的相鄰的三個(gè)堿基的排列順序在轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上，是與密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基遺傳信息密碼子反密碼子區(qū)別作用決定氨基酸的排列順序直接控制蛋白質(zhì)中的氨基酸的排列順序識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸種類(lèi)基因中脫氧核苷酸數(shù)目和排列順序的不同，決定了遺傳信息的多樣性64種，其中61種能翻譯出氨基酸，另外3種為終止密碼子，不能翻譯氨基酸61種遺傳信息密碼子反密碼子聯(lián)系①遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序，通過(guò)轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上②mRNA上的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子則起到識(shí)別密碼子的作用對(duì)應(yīng)關(guān)系1．關(guān)于遺傳信息和遺傳密碼在核酸中的位置和堿基構(gòu)成

的敘述中，正確的是(

)A．遺傳信息位于mRNA上，遺傳密碼位于DNA上，

堿基構(gòu)成相同

B．遺傳信息位于DNA上，遺傳密碼位于mRNA、

tRNA或rRNA上，堿基構(gòu)成相同

C．遺傳信息和遺傳密碼都位于DNA上，堿基構(gòu)成相同

D．遺傳信息位于DNA上，遺傳密碼位于mRNA上，

堿基構(gòu)成不同解析：遺傳信息是DNA分子上脫氧核苷酸的排列順序。RNA分為mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上具有密碼子，tRNA具有運(yùn)載氨基酸的作用。構(gòu)成DNA的堿基是A、T、G、C，構(gòu)成RNA的堿基是A、U、G、C，故它們的堿基構(gòu)成不同。答案：

D2．下列有關(guān)基因控制蛋白質(zhì)合成的敘述，正確的(

)A．一個(gè)密碼子只能決定一種氨基酸，一種氨基酸只

能由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)

B．該過(guò)程需要含三個(gè)高能磷酸鍵的ATP提供能量

C．該過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，即A與T配對(duì)，G

與C配對(duì)

D．DNA轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料分別是核糖核苷酸和氨基酸解析：一分子ATP只含有兩個(gè)高能磷酸鍵。在基因控制蛋白質(zhì)合成的過(guò)程中，沒(méi)有A與T配對(duì)。答案：

D考點(diǎn)二轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的過(guò)程命題解讀高考中以生物圖形、情景材料等形式運(yùn)用DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程命制試題考查獲取信息、解決問(wèn)題的能力。預(yù)計(jì)2012年高考將會(huì)以DNA復(fù)制、基因表達(dá)過(guò)程命制選擇題，對(duì)基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計(jì)算會(huì)結(jié)合細(xì)胞分裂、遺傳規(guī)律、生物變異等命制綜合性非選擇題。[示例2]如圖為蛋白質(zhì)的合成過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題．(1)圖一中發(fā)生在細(xì)胞核中的過(guò)程是________，該過(guò)程

中解旋酶破壞的是________________。(2)圖一中基因表達(dá)的最后一階段是在[

]_______中

完成的，這一過(guò)程中還需要mRNA、tRNA、氨基酸、

________和________。(3)圖一中③稱(chēng)為_(kāi)_______，在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中將多

肽鏈中氨基酸種類(lèi)與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來(lái)

的物質(zhì)是________。(4)圖二為該細(xì)胞中多聚核糖體合成多肽鏈的過(guò)程。對(duì)此

過(guò)程的理解錯(cuò)誤的是(

)A．X在MN上的移動(dòng)方向是從右到左，所用原料是氨

基酸

B．多聚核糖體能夠加速細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成速率的原因

是同時(shí)合成多肽鏈

C．該過(guò)程直接合成的T1、T2、T3三條多肽鏈中氨基酸

的順序相同

D．合成MN的場(chǎng)所在細(xì)胞核，而X不一定附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上[解析]首先要識(shí)別該細(xì)胞為真核細(xì)胞，因?yàn)橛泻四ぃ黄浯我宄D中數(shù)字和字母的含義；圖一中的①為RNA聚合酶、②為mRNA、③為密碼子、④為氨基酸、⑤為核糖體；圖二中MN為mRNA，X為核糖體，T1、T2、T3為三條多肽鏈。據(jù)圖分析：(1)細(xì)胞核中DNA分子正在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，解旋酶破壞的化學(xué)鍵是氫鍵。(2)基因表達(dá)的最后階段是在核糖體中完成的，這一過(guò)程稱(chēng)為翻譯，翻譯需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)由于tRNA一端含有反密碼子，另一端攜帶相應(yīng)的氨基酸，所以tRNA是將多肽鏈中氨基酸種類(lèi)與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來(lái)的物質(zhì)。(4)圖二表明，多聚核糖體是以mRNA(核糖核酸)為模板，以20種游離的氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)的，根據(jù)多肽鏈的長(zhǎng)短可以判斷，X在MN上是從左向右移動(dòng)的；由題圖可看出，同時(shí)有多肽鏈在合成，能夠加速蛋白質(zhì)的合成速率；由于T1、T2、T3的模板相同都是MN，因此其上氨基酸順序也相同；mRNA的合成場(chǎng)所是細(xì)胞核，而核糖體既可附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，也可游離在細(xì)胞質(zhì)中。[答案]

(1)轉(zhuǎn)錄氛鍵(2)⑤核糖體酶ATP(3)密碼子tRNA

(4)A1．轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中的核糖體模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸其他條件酶(解旋酶、DNA聚合酶等)和ATP酶(解旋酶、RNA聚合酶等)和ATP酶、ATP和tRNA項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯堿基配對(duì)方式DNA

DNAA—TT—AC—GG—CDNA

mRNAA—UT—AC—GG—CmRNA

tRNAA—UU—AC—GG—C信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物2個(gè)相同的DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)有一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄DNA仍保留1個(gè)mRNA分子可結(jié)合多個(gè)核糖體，提高合成蛋白質(zhì)的速率2．基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計(jì)算(1)數(shù)量關(guān)系(2)計(jì)算中“最多”和“最少”的分析①翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因

此準(zhǔn)確地說(shuō)，mRNA的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)

目的3倍還要多一些。

②基因或DNA上的堿基數(shù)目比對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基

酸數(shù)目的6倍還要多一些。3．如圖甲、乙是真核生物遺傳信息傳遞過(guò)程中的某兩個(gè)

階段的示意圖，丙為圖乙中部分片段的放大示意圖。

對(duì)此分析合理的是(

)A．甲、乙兩過(guò)程均主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)B．甲過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，乙過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)C．催化甲、乙兩過(guò)程的酶1、酶2、酶3是相同的D．圖丙中含有2種單糖、5種堿基、5種核苷酸解析：圖甲為DNA的復(fù)制過(guò)程，圖乙為轉(zhuǎn)錄過(guò)程，兩過(guò)程均主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)。由于酶具有專(zhuān)一性，所以酶3與酶1、酶2不同。圖丙中既含有T又含有U，因此含有8種核苷酸。答案：A4．某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均

相對(duì)分子質(zhì)量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該

多肽的基因長(zhǎng)度至少是(

)A．75對(duì)堿基

B．78對(duì)堿基

C．90對(duì)堿基

D．93對(duì)堿基解析：設(shè)多肽是由m個(gè)氨基酸構(gòu)成的，蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量＝110m－18(m－1)＝2778，則m等于30。那么控制該多肽的密碼子有31個(gè)(終止密碼子不編碼氨基酸)，則控制該多肽合成的基因至少有93對(duì)堿基。答案：D[示例]

下圖為在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)圖中甲、乙模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M的過(guò)程分別是____、_____。(2)圖中乙過(guò)程要順利進(jìn)行，還需向試管中加入的物質(zhì)或

細(xì)胞結(jié)構(gòu)有________、________。(3)人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，有些抗生素通過(guò)阻斷細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)

蛋白質(zhì)的合成，從而抑制細(xì)菌的繁殖?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)一種新

型抗生素，請(qǐng)你根據(jù)上述模擬實(shí)驗(yàn)的方法探究這種抗

生素能否阻斷細(xì)菌DNA和人體DNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：取A、B兩支試管，各加入足量的ATP、相關(guān)的酶、核糖核苷酸的混合溶液。第二步：向A、B試管中滴加適量且等量的一定濃度的抗生素水溶液，同時(shí)分別向A、B試管中，加入等量的細(xì)菌DNA和人體DNA。第三步：把A、B試管放在不同條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，檢測(cè)2支試管中有無(wú)RNA的生成。實(shí)驗(yàn)步驟有不恰當(dāng)之處，請(qǐng)修正后重新寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟。

[解析]

(1)甲試管中DNA為模板，核糖核苷酸為原料，生成物必然是RNA，說(shuō)明模擬的是轉(zhuǎn)錄過(guò)程。乙試管中有mRNA，原料為氨基酸，說(shuō)明模擬的是翻譯過(guò)程。(2)翻譯過(guò)程需要mRNA、氨基酸、酶、ATP還需要運(yùn)載工具tRNA，場(chǎng)所是核糖體。(3)要探究這種抗生素能否阻斷細(xì)菌DNA和人體DNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程，需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)變量為抗生素的有無(wú)，而觀察指標(biāo)為是否有RNA生成。因要探究抗生素對(duì)人體DNA和細(xì)菌DNA轉(zhuǎn)錄的影響，故需有兩組對(duì)照。還要注意遵循單一變量原則。[答案]

(1)轉(zhuǎn)錄翻譯(2)tRNA核糖體(3)第一步：取A、B、C、D4支試管，各加入足量的ATP、相關(guān)的酶和核糖核苷酸的混合溶液。第二步：向A試管滴加適量一定濃度的抗生素水溶液，B試管中滴加等量的蒸餾水，同時(shí)A、B試管中加入等量相同的細(xì)菌DNA；向C試管滴加適量一定濃度的抗生素水溶液，D組滴加等量的蒸餾水，同時(shí)C、D試管中加入等量相同的人體DNA。第三步：把A、B、C、D4支試管在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，檢測(cè)4支試管中有無(wú)RNA的生成。此類(lèi)試題實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊言O(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)，但由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中存在某些不足，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)論。解題時(shí)要研讀實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，看是否設(shè)計(jì)了變量，結(jié)果是否正確，原理使用是否妥當(dāng)，有無(wú)遵循單一變量原則等。1．看有無(wú)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如果有，看對(duì)照設(shè)計(jì)是否合理。2．看實(shí)驗(yàn)是否遵循了單一變量原則。如研究溫度對(duì)酶

活性的影響，則溫度為自變量。除單一變量外，各

組實(shí)驗(yàn)的其他條件應(yīng)完全一樣。包括：①實(shí)驗(yàn)對(duì)象

的一致性；②等量性原則——每次實(shí)驗(yàn)所加試劑的

量要相等；③實(shí)驗(yàn)控制時(shí)間的一致性；④實(shí)驗(yàn)條件

的一致性等。3．看實(shí)驗(yàn)步驟的順序是否合理，步驟是否完整。4．看實(shí)驗(yàn)儀器、藥劑的使用是否合理，包括藥劑的配

備及用量的多少等。5．看實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證是否合理。1．(2010·上海高考)以“—GAATTG—”的互補(bǔ)鏈轉(zhuǎn)錄

mRNA，則此段

mRNA的序列是(

)A．—GAAUUG— B．—CTTAAC—C．—CUUAAC— D．—GAATTG—解析：根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，—GAATTG—的互補(bǔ)鏈為—CTTAAC—，轉(zhuǎn)錄時(shí)，A—U、C—G、G—C、T—A配對(duì)，故以—CTTAAC—為模板轉(zhuǎn)錄出的信使RNA序列為—GAAUUG—。答案：A2．(2010·廣東高考)下列敘述正確的是(

)A．DNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板B．每種氨基酸僅由一種密碼子編碼C．DNA復(fù)制就是基因表達(dá)的過(guò)程D．DNA是主要的遺傳物質(zhì)解析：DNA是蛋白質(zhì)合成的間接模板，直接模板是mRNA；有的氨基酸可以由幾種密碼子編碼；DNA復(fù)制是基因的擴(kuò)增的過(guò)程，而轉(zhuǎn)錄和翻譯才是基因的表達(dá)過(guò)程；絕大多數(shù)生物以DNA為遺傳物質(zhì)，所以DNA是主要的遺傳物質(zhì)。答案：D3．(2009·海南高考)有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩

種過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．兩種過(guò)程都可在細(xì)胞核中發(fā)生

B．兩種過(guò)程都有酶參與反應(yīng)

C．兩種過(guò)程都以脫氧核糖核苷酸為原料

D．兩種過(guò)程都以DNA為模板解析：DNA的復(fù)制是以DNA雙鏈為模板，以脫氧核糖核苷酸為原料合成新的DNA的過(guò)程，轉(zhuǎn)錄是以DNA一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料合成RNA的過(guò)程，都主要發(fā)生在細(xì)胞核中，需要酶的催化。答案：C4．(2010·江蘇高考)鐵蛋白是細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存多余Fe3＋的蛋白，

鐵蛋白合成的調(diào)節(jié)與游離的Fe3＋、鐵調(diào)節(jié)蛋白、鐵應(yīng)答

元件等有關(guān)。鐵應(yīng)答元件是位于鐵蛋白mRNA起始密碼

上游的特異性序列，能與鐵調(diào)節(jié)蛋白發(fā)生特異性結(jié)合，

阻遏鐵蛋白的合成。當(dāng)Fe3＋濃度高時(shí)，鐵調(diào)節(jié)蛋白由于

結(jié)合Fe3＋而喪失與鐵應(yīng)答元件的結(jié)合能力，核糖體能與

鐵蛋白mRNA一端結(jié)合，沿mRNA移動(dòng)，遇到起始密碼

后開(kāi)始翻譯(如下圖所示)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)圖中甘氨酸的密碼子是________，鐵