2015-2016學(xué)年高中生物 第4章 第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成學(xué)案 新人教版必修2

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1、 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 1．RNA是在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄。 2．以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的過程： (1)DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基得以暴露； (2)游離的核糖核苷酸隨機(jī)地與DNA鏈上的堿基碰撞，當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合(有RNA聚合酶參與)； (3)新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上； (4)合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙鏈恢復(fù)。 3．游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過程叫做翻譯。 一、RNA的

2、組成及分類 1．基本單位：核糖核苷酸。 2．組成成分。 3．結(jié)構(gòu)：一般是單鏈，長度比DNA短；能通過核孔從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。 4．種類、作用及結(jié)構(gòu)。 種類 作用 結(jié)構(gòu) 信使RNA(mRNA) 蛋白質(zhì)合成的直接模板 單鏈結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA) 識(shí)別密碼子，運(yùn)載氨基酸 呈三葉草形 核糖體RNA(rRNA) 核糖體的組成成分 單鏈結(jié)構(gòu) 二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯 1．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄。 (1)概念：在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。 (2)過程：DNA解旋→原料與DNA堿基互補(bǔ)配對(duì)并通過氫鍵結(jié)合→mRNA新鏈的延伸→合成的mRN

3、A從DNA鏈上釋放→DNA復(fù)旋。 2．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mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。 (2)密碼子和反密碼子。 ①位置：密碼子位于mRNA上，反密碼子位于tRNA上。 ②種類：密碼子64種，其中3種終止密碼子不決定氨基酸，決定氨基酸的有61種。 (3)過程。 ①mRNA與核糖體結(jié)合。 ②tRNA與mRNA按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合，將氨基酸置于特定位置。 ③相鄰氨基酸脫水縮合形成肽鍵，氨基酸連接形成肽鏈。 ④肽鏈盤曲折疊，形成成熟的蛋白質(zhì)。 1．判斷正誤： (1)轉(zhuǎn)錄是以DNA的兩條鏈作為模板，只發(fā)

4、生在細(xì)胞核中，以4種核糖核苷酸為原料。(×) 解析：對(duì)于真核生物而言，RNA主要是在細(xì)胞核中以4種核糖核苷酸為原料、以DNA的一條鏈作為模板合成的，除細(xì)胞核外，葉綠體和線粒體內(nèi)也能合成RNA。原核生物中RNA是在細(xì)胞質(zhì)中合成的。 (2)DNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板。(×) 解析：DNA把攜帶的遺傳信息傳遞給mRNA后，由mRNA作為合成蛋白質(zhì)的直接模板。 (3)密碼子位于mRNA上，ATC一定不是密碼子。(√) (4)mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。(×) 解析：核糖體在mRNA上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。 2．問題導(dǎo)學(xué)： (1)在組成上，RNA與DNA相比有哪些不同？ 提示

5、：五碳糖是核糖，堿基組成中沒有T，而替換為U。 (2)在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄出的RNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，是否體現(xiàn)生物膜的流動(dòng)性？為什么？ 提示：沒有。轉(zhuǎn)錄出的RNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，不穿過核膜，沒有體現(xiàn)生物膜的流動(dòng)性。 1．下列各項(xiàng)中，不屬于遺傳信息轉(zhuǎn)錄所必需的條件的是(D) A．酶 B．ATP C．模板鏈 D．氨基酸 2．從單尾金魚卵細(xì)胞中提取RNA注入雙尾金魚受精卵中，發(fā)育成的雙尾金魚中有一些出現(xiàn)了單尾性狀，這些RNA最可能是(C) A．遺傳物質(zhì) B．tRNA C．mRNA

6、 D．rRNA 3．下面是細(xì)胞核中某真核細(xì)胞基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄過程的部分示意圖，其中相關(guān)敘述正確的是(A) A．圖中有5種堿基，8種核苷酸 B．該過程需要DNA聚合酶催化 C．若圖中轉(zhuǎn)錄的基因含300個(gè)堿基對(duì)，則其指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)至少含100個(gè)氨基酸 D．圖中②、③的化學(xué)本質(zhì)相同 4．某生物基因表達(dá)過程如圖所示。下列敘述與該圖相符的是(A) A．在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開 B．DNA－RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與T配對(duì) C．mRNA翻譯只能得到一條肽鏈 D．該過程發(fā)生在真核細(xì)胞中 5．下列關(guān)于圖示的說法，錯(cuò)誤的是(B) A．圖

7、中所示正在進(jìn)行的過程是轉(zhuǎn)錄 B．從化學(xué)成分上看，圖中的2和5相同 C．若已知a鏈上形成e鏈的功能段中堿基比例為A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，則e鏈的堿基比例是U∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4 D．通過該過程，遺傳信息由a傳遞到了e上，再由e傳遞到蛋白質(zhì)上 6．下圖表示細(xì)胞內(nèi)遺傳信息表達(dá)的過程，根據(jù)所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)回答： (1)轉(zhuǎn)錄在______中進(jìn)行，合成的mRNA通過____________出來進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與________結(jié)合。 (2)圖中以④為模板合成⑤物質(zhì)的過程稱為______，進(jìn)行的主要場所是[____]________，所需要的原料是________。 (3)

8、若該多肽合成到圖中UCU決定的氨基酸后就終止合成，則導(dǎo)致合成結(jié)束的終止密碼子是________。 (4)一個(gè)tRNA一端的三個(gè)堿基為CGA，它運(yùn)載的氨基酸是________。 A．精氨酸(密碼CGA) B．丙氨酸(密碼GCU) C．酪氨酸(密碼UAU) D．谷氨酸(密碼GAG) (5)若圖中①所示的分子中有1000個(gè)堿基對(duì)，則由它所控制形成的信使RNA中含有的密碼子個(gè)數(shù)和合成的蛋白質(zhì)中氨基酸種類數(shù)最多不超過(　　) A．166和55 B．166和20 C．333和111 D．333和20 解析：圖中所示為遺傳信息的表達(dá)過程，具有轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)步驟，其

9、中①②③④⑤⑥分別是DNA、tRNA、氨基酸、mRNA、多肽鏈、核糖體。(1)轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)行，需要核糖核苷酸合成mRNA，mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合。(2)圖中以④為模板合成⑤物質(zhì)的過程稱為翻譯，進(jìn)行的主要場所是⑥核糖體，所需要的原料是氨基酸。(3)在mRNA上UCU堿基后的密碼子是UAA。(4)密碼子存在于mRNA分子，與tRNA上的反密碼子堿基間互補(bǔ)配對(duì)。(5)DNA中堿基對(duì)的數(shù)目和mRNA中堿基的個(gè)數(shù)相等，mRNA上堿基的個(gè)數(shù)與密碼子的個(gè)數(shù)比是3∶1；組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種。 答案：(1)細(xì)胞核　核孔　核糖體　(2)翻譯?、蕖『颂求w　氨基酸　(3)UAA　(4)

10、B　(5)D 一、選擇題 1．以下是某種分泌蛋白的合成過程示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是(C) A．此過程有水生成，主要發(fā)生在細(xì)胞核中 B．①上面所有的堿基都可以和③上相應(yīng)的堿基配對(duì) C．①上通常可以相繼結(jié)合多個(gè)② D．④形成后即進(jìn)入高爾基體加工，然后分泌出細(xì)胞 2．已知1個(gè)蛋白質(zhì)分子由2條多肽鏈組成，連接蛋白質(zhì)分子中氨基酸的肽鍵共有198個(gè)，翻譯成這個(gè)蛋白質(zhì)分子的mRNA中A和G共有200個(gè)，則轉(zhuǎn)錄成mRNA的DNA分子中，最少應(yīng)有C和T共多少個(gè)(C) A．400 B．200 C．600 D．800 3

11、．人或動(dòng)物PrP基因編碼一種蛋白(PrPC)，該蛋白無致病性。PrPC的空間結(jié)構(gòu)改變后成為PrPSC(朊粒)，就具有了致病性。PrPSC可以誘導(dǎo)更多的PrPC轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC，實(shí)現(xiàn)朊粒的增殖，可以引起瘋牛病。據(jù)此判斷，下列敘述正確的是(C) A．朊粒侵入機(jī)體后可整合到宿主的基因組中 B．朊粒的增殖方式與肺炎雙球菌的增殖方式相同 C．蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變可以使其功能發(fā)生變化 D．PrPC轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC的過程屬于遺傳信息的翻譯過程 4．下圖代表的是某種tRNA，對(duì)此分析錯(cuò)誤的是(B) A．tRNA含有五種化學(xué)元素 B．tRNA只含有CUC三個(gè)堿基 C．決定谷氨酸的密碼子之

12、一為GAG D．該結(jié)構(gòu)參與蛋白質(zhì)合成中的翻譯過程 5．如圖為細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的示意圖，下列相關(guān)說法不正確的是(C) A．該圖說明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì) B．該過程的模板是mRNA，原料是氨基酸 C．②③④⑤的最終結(jié)構(gòu)各不相同 D．合成①的場所在細(xì)胞核，⑥的合成與核仁有關(guān) 6．下圖為RNA的形成過程示意圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D) A．c是游離的核糖核苷酸 B．a(chǎn)是編碼鏈，b是模板鏈 C．圖中RNA聚合酶的移動(dòng)方向是從左向右 D．轉(zhuǎn)錄完成后解開的雙螺旋不再重新形成 解析：題圖表示轉(zhuǎn)錄過程，c是該過程的原料核糖核苷酸，A項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)錄時(shí)，D

13、NA分子某段雙螺旋解開，以其中一條鏈為模板，圖中b鏈為模板鏈，a鏈為編碼鏈，B項(xiàng)正確；圖中RNA聚合酶結(jié)合部位左邊DNA雙螺旋重新形成，右邊DNA雙螺旋解開，說明轉(zhuǎn)錄方向從左向右進(jìn)行，C項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)錄完成后，DNA分子結(jié)構(gòu)不改變，雙螺旋結(jié)構(gòu)恢復(fù)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 7．關(guān)于蛋白質(zhì)生物合成的敘述，正確的是(D) A．一種tRNA可以攜帶多種氨基酸 B．DNA聚合酶是在細(xì)胞核中合成的 C．反密碼子是位于mRNA上相鄰的三個(gè)堿基 D．大多數(shù)氨基酸有兩種以上的密碼子 解析：一種tRNA只能攜帶一種氨基酸，故A錯(cuò)誤。DNA聚合酶是在核糖體上合成的，故B錯(cuò)誤。反密碼子是位于tRNA上相鄰的三個(gè)堿基，

14、故C錯(cuò)誤。大多數(shù)氨基酸有兩種以上的密碼子，故D正確。 二、非選擇題 8．如圖表示某DNA片段遺傳信息的傳遞過程，①～⑤表示物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，a、b、c表示生理過程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：(可能用到的密碼子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—賴氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—絲氨酸、UAC—酪氨酸) (1)完成遺傳信息表達(dá)的是__________(填字母)過程，a過程所需的酶有__________________________。 (2)圖中含有核糖的是________(填數(shù)字)；由②指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是_________________________________

15、___。 (3)若在AUG后插入三個(gè)核苷酸，合成的多肽鏈中除在甲硫氨酸后多一個(gè)氨基酸外，其余氨基酸序列沒有變化。由此證明____________________________________。 解析：分析圖示過程可知：a為DNA的復(fù)制、b為轉(zhuǎn)錄、c為翻譯。 (1)完成遺傳信息表達(dá)的是轉(zhuǎn)錄和翻譯，為b和c，DNA的復(fù)制需要在解旋酶的作用下解開雙鏈，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子鏈。 (2)RNA中含有核糖，圖中含有核糖的結(jié)構(gòu)包括mRNA、tRNA、rRNA。根據(jù)②mRNA上的堿基順序組成的密碼子，指導(dǎo)合成的多肽鏈中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸。 (3)三個(gè)核

16、苷酸對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸，由此證明一個(gè)密碼子由三個(gè)相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成。 答案：(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶 (2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—絲氨酸—苯丙氨酸 (3)一個(gè)密碼子由三個(gè)相鄰的堿基(核糖核苷酸)組成 9．下圖表示真核細(xì)胞內(nèi)合成某種分泌蛋白過程中由DNA到蛋白質(zhì)的信息流動(dòng)過程，①②③④表示相關(guān)過程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)①過程的產(chǎn)物是DNA，則①過程發(fā)生在________期，催化②過程的酶是____________。 (2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密碼子分別是AUG、UAC，某tRNA一端的三個(gè)堿基是UAC，該tRNA所攜帶的氨基酸是________。

17、 (3)a、b為mRNA的兩端，核糖體在mRNA上的移動(dòng)方向是________。④過程進(jìn)行的場所有_____________________。 (4)一個(gè)mRNA上連接多個(gè)核糖體叫做多聚核糖體，多聚核糖體形成的意義是________________________________________。 從原核細(xì)胞中分離的多聚核糖體常與DNA結(jié)合在一起，這說明__________________________________________________。 (5)胰島素共含51個(gè)氨基酸，控制其合成的基因上至少含有脫氧核苷酸________個(gè)。 解析：(1)據(jù)圖分析可知：①過程指DNA的

18、復(fù)制，在真核細(xì)胞中發(fā)生在有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期。②過程指轉(zhuǎn)錄，催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的酶為RNA聚合酶。(2)決定氨基酸的密碼子在mRNA上，據(jù)tRNA上的反密碼子UAC可推知密碼子為AUG，AUG決定的氨基酸是甲硫氨酸。(3)據(jù)圖可知：越接近b端的核糖體上翻譯出的肽鏈越長，說明越接近b端的核糖體在mRNA上移動(dòng)的距離越長，由此推出核糖體在mRNA上的移動(dòng)方向?yàn)閍→b。④過程是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和運(yùn)輸，相應(yīng)的場所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。(4)當(dāng)一個(gè)mRNA上連接多個(gè)核糖體以后，可以同時(shí)合成多條相同的肽鏈，提高蛋白質(zhì)的合成速率。在原核細(xì)胞中分離的多聚核糖體常與DNA結(jié)合在一起，說明在原核細(xì)胞中邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，轉(zhuǎn)錄和翻譯可同時(shí)間同場所進(jìn)行。(5)信使RNA上每3個(gè)相鄰堿基決定1個(gè)特定的氨基酸，據(jù)此，合成含51個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，基因上脫氧核苷酸數(shù)至少為306個(gè)。 答案：(1)有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間　RNA聚合酶　(2)甲硫氨酸　(3)a→b　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體　(4)短時(shí)間內(nèi)能合成較多的蛋白質(zhì)　原核細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)間同場所進(jìn)行的　(5)306 - 8 -