4.1 基因指导蛋白质的合成-【新课程能力培养】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化学习手册（人教版2019）

参考答案与解析 第 1节 基因指导蛋白质的合成 学习手册 知识点一 遗传信息的转录 知识梳理 1. C 、 H 、 O 、 N 、 P 2. 核孔 3. （ 2 ） DNA 的一条链 RNA 聚合酶 （ 3 ） 游离 的核糖核苷酸与 DNA 模板链上的碱基互补配对 ， 在 RNA 聚合酶的作用下开始 mRNA 的合成 （ 4 ） 5′→3′ （ 6 ） 信使 RNA ， 转运 RNA ， 核糖体 RNA 知识点二 遗传信息的翻译 知识梳理 1 . 核糖体 2 . mRNA 21 种氨基酸 tRNA 3. AUG 肽键 终止密码子 5. 5′→3′ 教材拓展 1. 对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨 酸—半胱氨酸—脯氨酸—赖氨酸 2. 说明当今生物可能有着共同的起源。 3. 提示： 当密码子中有一个碱基改变时， 由于密码 子的简并性， 可能并不会改变其对应的氨基酸， 在一定 程度上保证了遗传性状的稳定性； 当某种氨基酸使用频 率高时， 几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保 第 4 章 基因的表达 聚合酶 （ 2 分 ） 核糖体 0 （ 4 ） 1848 （ 2 分 ） （ 5 ） Y 菌 （ 2 分） 【解析】 （ 1 ） 染色体的主要成分是 DNA 和蛋白质， 艾弗里及其同事， 赫尔希和蔡斯在研究 DNA 和蛋白质 的遗传功能时， 实验设计的关键思路是 ： 将蛋白质和 DNA 分开， 分别研究各自的作用。 （ 2 ） 遗传信息蕴藏 在 4 种碱基的排列顺序之中； 碱基排列顺序的千变万 化， 构成 DNA 分子的多样性。 （ 3 ） 解旋酶和 DNA 聚 合酶是 DNA 复制所必需的， 这两种酶的化学本质是蛋 白质， 都在细胞质的核糖体上合成， 从细胞质到细胞核 通过的结构是核孔 ， 因此共穿过 0 层膜 。 （ 4 ） 某个 DNA 片段由 400 对碱基组成， 即碱基有 800 个， A+T 占碱基总数和的 34% ， A+T=800×34%=272 ， 则 G=C= （ 800-272 ） /2=264 。 若该 DNA 片段复制 3 次， 消耗鸟嘌 呤脱氧核苷酸分子个数为 264× （ 2 3 -1 ） =1848 （ 5 ） X 菌 的腺嘌呤含量为 42% ， 则 A+T=42%+42%=84% ， G+C= 1-84%=16% ； Y 菌的胞嘧啶含量为 18% ， 则 G+C=18%+ 18%=36% ， Y 菌的 G+C 含量比 X 菌的 G+C 含量高， G 与 C 之间有三个氢键， A 与 T 之间有两个氢键， 因此， G+C 含量越高， 耐热性就越强。 因此， Y 菌的耐热性比 X 菌高。 感知高考 3 1. D 【解析】 据图分析， 图甲时新合成的单链 ① 比 ② 短， 图乙时 ① 比 ② 长， 因此可以说明 ① 和 ② 延伸时均 存在暂停现象 ， A 正确 ； ① 和 ② 两条链中碱基是互补 的， 图甲时新合成的单链 ① 比 ② 短， 但 ② 中多出的部分 可能不含有 A 、 T ， 因此 ① 中 A 、 T 之和与 ② 中 A 、 T 之 和可能相等， B 正确； ① 和 ② 两条链中碱基是互补的， 丙为复制结束时的图像， 新合成的单链 ① 与 ② 等长， 图 丙时 ① 中 A 、 T 之和与 ② 中 A 、 T 之和一定相等， C 正 确； ① 和 ② 两条单链由一个双链 DNA 分子复制而来 ， 其中一条母链合成子链时 ① 的 5′ 端指向解旋方向， 那么 另一条母链合成子链时 ② 延伸方向为 5′ 端至 3′ 端， 其模 板链 5′ 端指向解旋方向， D 错误。 2. C 【解析】 T2 噬菌体侵染大肠杆菌后， 其 DNA 会在大肠杆菌体内复制， 合成新的噬菌体 DNA ， A 正 确； T2 噬菌体侵染大肠杆菌的过程中， 只有 DNA 进入 大肠杆菌， T2 噬菌体会用自身的 DNA 和大肠杆菌的氨 基酸等来合成新的噬菌体蛋白质外壳， B 正确； 噬菌体 在大肠杆菌 DNA 聚合酶作用下复制出 DNA ， C 错误； T2 噬菌体的 DNA 进入细菌， 以噬菌体的 DNA 为模板， 利用大肠杆菌提供的原料合成噬菌体的 DNA ， 然后通 过转录， 合成 mRNA 与核糖体结合， 通过翻译合成噬菌 体的蛋白质外壳， 因此侵染过程中会发生合成的噬菌体 RNA 与大肠杆菌的核糖体结合， D 正确。 3. D 【解析】 从 “液泡膜蛋白 TOM2A 的合成过程 与分泌蛋白相同”， 可知 TOM2A 最初是在游离的核糖 体中以氨基酸为原料开始多肽链的合成， A 正确； 由题 干 信 息 可 知 ， 与 易 感 病 烟 草 相 比 ， 品 种 T1203 中 TOM2A 的编码序列缺失 2 个碱基对， 并且被 TMV 侵染 后的表现不同， 说明品种 T1203 发生了基因突变， 所以 两个品种 TOM2A 基因表达的蛋白不同， B 正确； 烟草 花叶病毒 （ TMV ） 的遗传物质是 RNA ， 所以其核酸复 制酶可催化 TMV 的 RNA （核糖核酸 ） 的合成 ， C 正 确； TMV 侵染后， T1203 品种无感病症状， 也就是叶片 上没有出现花斑， 推测是 T1203 感染的 TMV 数量比易 感病烟草品种中的少， D 错误。 4. D 【解析】 与 R 型菌相比， S 型菌具有荚膜多糖， S 型菌有毒， 故可推测 S 型菌的毒性可能与荚膜多糖有 关， A 正确； S 型菌的 DNA 进入 R 型菌细胞后使 R 型 菌具有了 S 型菌的性状， 可知 S 型菌的 DNA 进入 R 型 菌细胞后指导蛋白质的合成， B 正确； 加热杀死的 S 型 菌不会使小白鼠死亡， 说明加热杀死的 S 型菌的蛋白质 功能丧失， 而加热杀死的 S 型菌的 DNA 可以使 R 型菌 发生转化， 可知其 DNA 功能不受影响， C 正确； 将 S 型菌的 DNA 经 DNA 酶处理后， DNA 被水解为小分子 物质， 故与 R 型菌混合， 不能得到 S 型菌， D 错误。 69 （人教版）高 中 生 物 必 修 2 证翻译的速度。 要点精析 变式训练 1 C 变式训练 2 B 知识点三 中心法则 知识梳理 1. （ 1 ） DNA DNA （ 2 ） DNA RNA （ 3 ） RNA 蛋白质 （ 4 ） RNA RNA （ 5 ） RNA DNA 2. （ 1 ） 信息 （ 2 ） 表达产物 （ 3 ） ATP 教材拓展 1. 提示： 蛋白质是生物性状的体现者， 基因通过控 制蛋白质的合成从而控制了生物的性状。 2. 直接原因： 蛋白质的种类及其多样， 体现了不同 的性状。 根本原因： DNA 分子上的脱氧核苷酸的排列顺序 不同。 要点精析 变式训练 3 C 练习手册 基础练习 1. C 【解析】 题图中正在合成的单链含有碱基 U ， 说 明该链为 RNA ， 据此结合题意可知， 图示为人体细胞核 中发生的转录过程， 其中的酶为 RNA 聚合酶， DNA 单 链为转录时的模板链， 游离的核糖核苷酸为转录的原料。 该过程主要发生在细胞核内， 此外还可以发生在人体细 胞的线粒体中， A 错误； 该过程与 DNA 复制时碱基互补 配对方式不完全相同， 该过程中存在 A — U 的碱基互补 配对方式， 而 DNA 复制过程中没有 A — U 的碱基互补配 对方式， B 错误； 转录过程需要消耗 ATP ， C 正确； 转 录时需要 RNA 聚合酶， 不需要 DNA 聚合酶， D 错误。 2. A 【解析】 mRNA 与转录的模板 DNA 单链方向 相反、 碱基互补。 3. D 【解析】 所谓指导可理解为以谁为模板， 在转 录过程中， 是以 DNA 为模板合成 RNA 的过程， 所以是 DNA 指导的， RNA 聚合酶是合成 RNA 的酶， 所以转录 需要的为以 DNA 为模板的 RNA 聚合酶， D 正确。 4. C 【解析】 细菌中的 DNA 复制发生在拟核与质 粒， ① 错误； 不同组织细胞中可能有相同的基因进行表 达， 如呼吸酶基因， ② 正确； 一条 mRNA 上可结合多个 核糖体， 这些核糖体上翻译出的多肽是相同的， ③ 正 确； tRNA 是由多个核糖核苷酸组成的长链盘曲折叠形 成的 ， 其中的三个核糖核苷酸组成的反密码子识别 mRNA 上的密码子， ④ 错误； 基因突变不一定引起氨基 酸的种类改变， 不一定引起蛋白质结构改变， ⑤ 正确。 5. C 【解析】 mRNA 可作为翻译的模板， 能够指导 蛋白质的合成， 所以最可能注入的是 mRNA ， 而金鱼遗 传物质是 DNA 不是 RNA ， A 错误； 不同生物 tRNA 和 rRNA 基本相同， B 、 D 错误。 6. B 【解析】 乳酸菌的遗传信息传递过程为 DNA→ DNA 、 DNA→RNA 、 RNA→ 蛋白质， DNA 、 RNA 和蛋 白质都是大分子， A 正确； HIV 的遗传信息传递中存在 逆转录过程， 故存在 A — T 的配对， B 错误； 核基因转 录生成的 mRNA 是大分子， 从核孔进入细胞质， D 正确。 7. D 【解析】 题图所示过程为翻译过程， 场所为核 糖体， 在线粒体和叶绿体中含有少量核糖体， 而在内质 网中不含有核糖体， A 错误； 密码子是指 mRNA 上决定 1 个氨基酸的 3 个相邻的碱基， 而在转运肽链起始端氨 基酸的 tRNA 中含有的是识别起始密码子的反密码子， B 错误； 终止密码子只表示翻译的终止， 一般不决定氨 基酸， 因此一般没有反密码子与之对应， C 错误； 一条 mRNA 可以结合多个核糖体同时合成多条肽链， 这样可 以使少量的 mRNA 短时间内合成大量相同的蛋白质， D 正确。 8. A 【解析】 DNA 复制时， 发生的碱基互补配对有 A — T 、 G — C 、 转录时发生的碱基互补配对有 A — U 、 G — C 、 T — A 、 C — G ， 翻译时发生的碱基互补配对有 A — U 、 G — C ， A 错误； DNA 复制、 转录和翻译三个过 程都属于 “中心法则” 的内容， B 正确； 不论是原核生 物还是真核生物都可进行 DNA 复制、 转录和翻译三个 过程， C 正确； 三个过程都需要消耗能量， D 正确。 9. D 【解析】 乳酸菌、 酵母菌、 线粒体、 叶绿体都 含有 DNA ， 都可以进行转录与翻译， 需要的条件也都 有模板原料能量酶， A 正确； ②③ 过程分别为转录翻 译 ， 因为转录是 DNA 与 RNA 的配对 ， 所以有 A — T 对、 A — U 对、 G — C 对， 翻译为 RNA 与 RNA 的配对， 所以是 A — U 对和 G — C 对， B 正确； 蓝细菌因为没有 核膜， 所以转录和翻译在同一场所进行， C 正确； ④⑤ 过程是某些病毒具备的遗传信息传递途径， 但该途径必 须发生于寄主细胞而不是病毒体内， D 错误。 提升练习 1． BC 【解析】 图中 ① 链为模板链 ， ② 链为 RNA ， ① 链中的碱基 A 与 ② 链中的碱基 U 互补配对； 转录完 成后， ② 通过核孔进入细胞质， 穿过 0 层膜。 2. ABD 【解析】 原核细胞由于没有核膜的阻断， 所 以可以边转录边翻译， 没有时空的阻隔， A 错误、 C 正 确； 根据 mRNA 的长度可判断转录方向为从右到左， B 错误； 一个 DNA 能转录产生多条 RNA ， 也可表达出多 条多肽链， D 错误。 3. （ 1 ） 四种核糖核苷酸 宿主细胞的核糖体 （ 2 ） DNA 的两条链 （ 3 ） — AGACTTGTG — 160 （ 4 ） mRNA 上存在不编码氨基酸的碱基序列 【解析】 （ 1 ） 图中 ② 转录形成 RNA ， 所需的原料是 组成 RNA 的基本单位——四种核糖核苷酸， 进行 ③ 翻 译过程的场所是宿主细胞的核糖体。 （ 3 ） 若 HIV 的蛋 白质衣壳中有一段氨基酸序列为 “—丝氨酸—谷氨酸— 组氨酸—”， 转运丝氨酸、 谷氨酸和组氨酸的 tRNA 上的 反密码子分别为 AGA 、 CUU 、 GUG 。 根据碱基互补配 对原则， 则前病毒中决定该氨基酸序列的模板链碱基序 70 参考答案与解析 列为— AGACTTGTG —。 若该病毒的遗传物质 RNA 中有 尿嘧啶 128 个， 占总碱基数的 32% ， 说明 RNA 中含有的 碱基为 128÷32%＝400 ( 个 ) ， RNA 逆转录生成的双链 DNA 分子中碱基有 800 个， A 占总碱基数的 30% ， 由 于 A＋G＝50% ， 则该 DNA 分子中含鸟嘌呤 G 为 800× （ 50%－30% ） ＝160 ( 个 ) 。 4. （ 1 ） 双螺旋 磷酸和脱氧核糖交替连接 碱基的 排列顺序 （ 2 ） ATP 、 核糖核苷酸、 （ RNA 聚合） 酶 相邻的 3 个 （ 3 ） 蛋白质和 rRNA 右 → 左 （ 4 ） 一种氨基酸可能对应多种密码子 【解析】 （ 2 ） ③ 为 tRNA ， 通过转录形成， 合成物 质 ③ 时， 所需要的 ATP 、 核糖核苷酸、 酶等物质需要从 细胞质进入细胞核。 密码子是指物质 ②mRNA 上决定一 个氨基酸的相邻的 3 个碱基。 （ 3 ） 结构 ⑤ 是核糖体， 由蛋白质和 rRNA 组成， 根据翻译的肽链的长短可知， 图示过程中核糖体移动的方向是从右向左。 （ 4 ） 由于 一种氨基酸可能对应多种密码子， 所以若物质 ② 中某个 碱基发生改变， 翻译形成的物质 ④ 可能不变。 第 2节 基因表达与性状的关系 学习手册 知识点一 基因表达产物与性状的关系 知识梳理 1. 酶的合成 （ 1 ） 淀粉分支酶 淀粉分支酶 （ 2 ） 酪氨酸酶 酪氨酸酶 黑色素 2. 蛋白质的结构 苯丙氨酸 教材拓展 （ 1 ） ① 代表转录， ② 代表翻译， 两者合称基因的表达。 （ 2 ） 囊性纤维化的直接原因是 CFTR 蛋白结构异常； 根本原因是编码 CFTR 蛋白的基因缺失了 3 个碱基。 要点精析 变式训练 1 A 知识点二 基因的选择性表达与细胞分化 知识梳理 1. （ 1 ） 核糖体蛋白基因 ATP 合成酶基因 （ 2 ） 特异性 卵清蛋白基因 胰岛素基因 2. 基因的选择性表达 3. 基因的选择性表达 mRNA 蛋白质 教材拓展 1. 提示： 这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞， 是 经过有丝分裂而来的， 因此基因组成相同， 但合成的蛋 白质种类不同。 2. 提示： 在高度分化的体细胞中， 基因是选择性表 达的。 3. 提示： 不是。 控制细胞基本生命活动的基因在所 有细胞中都能表达， 如核糖体蛋白基因、 ATP 合成酶基 因等。 要点精析 变式训练 2 C 知识点三 表观遗传 知识梳理 1. （ 1 ） 基因表达 表型 （ 2 ） 整个生命活动 （ 3 ） 甲基化 甲基化和乙酰化 2. （ 2 ） 环境条件 （ 3 ） 基因与基因表达产物 教材拓展 （ 1 ） 图中反映的途径是基因通过控制酶的合成来控 制代谢过程， 进而控制生物体的性状； 另一条途径是基 因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 （ 2 ） 不是。 牵牛花的颜色是由多对基因共同控制的。 （ 3 ） 生物体的性状也受环境因素的影响。 要点精析 变式训练 3 C 变式训练 4 A 练习手册 基础练习 1. C 【解析】 白化病、 苯丙酮尿症、 豌豆粒形都是 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程， 进而控制生物 体的性状， A 、 B 、 D 错误； 囊性纤维化属于基因直接通 过控制结构蛋白的合成来控制生物体的性状， C 正确。 2. B 【解析】 基因的本质是具有遗传效应的 DNA 片 段， A 正确 ； b 过程为翻译 ， 发生互补配对的物质是 mRNA 上的密码子对应的碱基与 tRNA 上的反密码子相 对应的碱基， 两种 RNA 上均没有 T ， B 错误； 当 R 中 插入一小段 DNA 序列后， 导致 R 基因的结构发生改变， 豌豆不能合成淀粉分支酶而使蔗糖增多， 影响了细胞代 谢， 属于基因突变， C 正确。 3. C 【解析】 3 种 RNA 均以 DNA 为模板转录形成， 原料为 4 种核糖核苷酸， A 正确； 即使 DNA 的碱基发 生改变， 导致 mRNA 发生改变， 但由于密码子的简并 性， 翻译时有可能与原来的密码子决定相同的氨基酸， B 正确； 不同的 tRNA 有可能搬运相同的氨基酸， C 错 误； 镰状细胞贫血症是血红蛋白基因改变导致血红蛋白 结构改变， 其为结构蛋白， 所以是基因对性状的直接控制。 4. A 【解析】 基因分布于人体的细胞核、 线粒体， 核基因和线粒体基因均能控制生物性状， A 错误； 性状 是由环境和基因共同决定的， B 正确； 性状可由一个或 多个基因共同决定， 有些基因可决定多种性状 ， C 正 确； 一条染色体上含一个或两个 DNA ， 一个 DNA 上含 有多种基因， 可决定人体多种性状， D 正确。 5. B 6. B 【解析】 R 型细菌转化为 S 型细菌过程中发生 了基因重组， A 错误； 肝细胞癌变时可发生基因突变， C 错误； 人体红细胞成熟过程中， 细胞核及其内部的遗 传物质消失， D 错误； T 细胞合成淋巴因子过程中未发 生遗传物质的改变， B 正确。 7. C 【解析】 由于基因的选择性表达， 不是人体所 有体细胞的核糖体上都合成 OMP ， A 错误； 蛋白质中的 氮主要存在于肽键中， B 错误； 根据题干信息 “ OMP 是 71 学 第 4章 基因的表达 核 心 素 养 1. 通过掌握遗传信息的表达过程， 明确蛋白 质作为生命活动主要承担者的意义。 （生 命观念） 2. 运用数学方法， 分析转录和翻译过程中 DNA 上碱基、 密码子、 氨基酸数量间的 对应关系。 （科学思维） 知识点一 遗传信息的转录 知 识 梳 理 1. RNA 的组成 元素： 基本单位： 4 种核糖核苷酸 2. RNA 适于做 DNA 信使的理由 RNA 分子组成与 DNA 的很相似， 具备 准确传递遗传信息的可能； RNA 一般是单链， 而且比 DNA 短， 因此能够通过 ， 从细胞核转移到细胞质中。 3. 转录 （ 1 ） 场所： 细胞核 （主要） （ 2 ） 条件 模板： 原料： 4 种核糖核苷酸 能量： ATP 酶 ! # # # # # # # # " # # # # # # # # $ ： （ 3 ） 过程： 第一步： DNA 双链解开， 碱基暴露出来。 第二步： 。 第三步： 新结合的核糖核苷酸连接到正在合 成的 mRNA 分子上。 第四步： 合成的 mRNA 从 DNA 链上释放。 而后， DNA 双链恢复。 （ 4 ） 方向： （ 5 ） 碱基配对方式： A — T 、 G — C 、 A — U （ 6 ） 产物： 要 点 精 析 1. 转录时只能以基因的一条链为模板； 不同 的基因模板链不一定相同。 2. DNA 和 RNA 合成的判断： 用放射性同位 素标记 T 或 U 可判断 DNA 和 RNA 的合 成 。 若大量消耗 T ， 可推断正在发生 DNA 的合成； 若大量利用 U ， 可推断正 在进行 RNA 的合成。 3. （ 1 ） 在转录时 ， DNA 模板链中的 A＋T （或 G＋C ） 与 RNA 分子中的 U＋A （或 C＋G ） 相等。 （ 2 ） 无论在双链 DNA 分子中， 还是在单链 DNA 分子中以及 RNA 分子中， 互补 配对的两碱基之和 （ A＋T 或 G＋C 或 第 1节 基因指导蛋白质的合成 第 4章 基因的表达 57 学 高 中 生 物 必 修 2 （人教版） A＋U ） 所占总碱基的量都是相同的。 例 1 下列关于 RNA 和 DNA 的叙述错误 的是 （ ） A. RNA 和 DNA 都是多核苷酸大分子 B. RNA 是核糖核苷酸的简称， DNA 是脱氧 核苷酸的简称 C. RNA 包括 mRNA 、 tRNA 、 rRNA 等 D. 染色体由 DNA 、 RNA 和蛋白质组成 答案： B 解析： RNA 和 DNA 都是由多个核苷酸聚合 成的大分子， A 正确； RNA 是核糖核酸的 简称， DNA 是脱氧核糖核酸的简称， B 错 误； RNA 包括 mRNA 、 tRNA 、 rRNA 等， C 正确； 染色体主要由蛋白质和 DNA 组成， 此外还含有少量 RNA ， D 正确。 例 2 下图表示某细胞中的转录过程， 相关 叙述错误的是 （ ） A． ① 表示 DNA B． ② 表示 RNA C． ③ 表示解旋酶 D． 图中可有 5 种碱基 答案： C 解析： 据分析， A 、 B 正确， C 错误， 图中 既有 DNA ， 又有 RNA ， 所以含有 A 、 T 、 C 、 G 、 U 共 5 种碱基， D 正确。 故选 C 。 知识点二 遗传信息的翻译 知 识 梳 理 1. 场所或装配机器： 2. 条件 模板： 原料： 能量： ATP 酶： 多种酶 搬运工具 ! # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # $ ： 3. 过程： 第 1 步： mRNA 与核糖体结合携带甲硫氨酸 的 tRNA ， 与碱基 互补配对， 进入 位点 1 。 第 2 步： 携带某个氨基酸的 tRNA 进入位点 2 。 第 3 步： 甲硫氨酸与第 2 个氨基酸形成 ， 转移到位点 2 的 tRNA 上。 第 4 步： 核糖体沿 tRNA 移动， 读取下一个 密码子， 直到遇到 。 4. 产物： 多肽 盘曲折叠 蛋白质。 5. 核糖体在 mRNA 上的方向： 。 教 材 拓 展 1. 已知一段 mRNA 的碱基序列是 AUGGAA GCAUGCCGCAAGCCG ， 你能写出对应 多肽链 反密 码子 C G A U UAC 密码子 AUC 位点 1 位点 2 C U C U U U C G AA G G A U ① ④ ③ ② （核糖体在 mRNA 上的移动方向） ① ③ ② 58 学 第 4章 基因的表达 ⑤ ③ ① ② ④ 的氨基酸序列吗？ 2. 几乎所有的生物体都共用上述密码子表。 根据这一事实说明什么？ 3. 从密码子表可以看出， 一种氨基酸可能有 几个密码子， 这一现象称作密码的简并 性。 你认为密码子的简并性对生物体的生 存发展有什么意义？ 要 点 精 析 1. 教材 P69 图示信息显示一条 mRNA 可结 合多个核糖体， 其意义在于少量的 mRNA 分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 2. 刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多 肽， 其必须经过一定的加工才能成为具有 特定功能的成熟蛋白质。 3. 原核生物因为没有核膜， 所以 mRNA 没 有合成结束时， 核糖体就可以与之结合开 始翻译。 例 3 如图表示真核细胞的翻译过程， 下列 有关叙述错误的是 （ ） A. 核糖体由 rRNA 和蛋白质组成 B. 异亮氨酸的密码子是 UAG C. 翻译时， 核糖体沿着 ② 向右移动 D. 一个 mRNA 分子可结合多个核糖体 答案： B 解析： 核糖体由 rRNA 和蛋白质组成， A 正 确； 分析题图可知， 异亮氨酸的反密码子是 UAG ， 密码子是 AUC ， B 错误； 翻译时核 糖体沿着 ②mRNA 向右移动， C 正确； 一个 mRNA 分子可结合多个核糖体同时进行翻 译， 这样可以提高翻译的效率， D 正确。 例 4 如图是细胞中多 聚核糖体合成多肽链 的过程 ， 对此过程的 理解错误的是 （ ） A. 合成多肽链过程的模 板是 mRNA ， 原料是氨基酸 B. 该过程表明细胞可以迅速合成大量不同 种类的蛋白质 C. 该过程发生在核糖体上， ②③④ 是多肽链 D. 多聚核糖体有利于提高翻译的效率 答案： B 解析： 图示为翻译过程， 该过程的模板是 mRNA ， 原料是氨基酸， A 正确； 该过程表 明细胞可以迅速合成大量相同种类的蛋白 质， B 错误； 图示为翻译过程， 发生在细胞 质的核糖体中， ②③④ 是翻译过程合成的多 肽链， C 正确； 多聚核糖体有利于提高翻译 的效率， D 正确。 1 变式训练 如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 （ ） DNA 模板链 RNA 聚合酶 核糖体 多肽 核糖体 亮氨酸 精氨酸 异亮氨酸 ① ② A A U U C U U U A A G A A U C U A G 59 学 高 中 生 物 必 修 2 （人教版） A. 原核细胞转录和翻译在时空上完全分开 B. 转录方向为从左到右 C. 转录尚未结束， 翻译即已开始 D. 一个 DNA 只能转录一条 RNA ， 但可表 达出多条多肽链 2 变式训练 一段原核生物的 mRNA 通过翻译可合 成一条含有 12 个肽键的多 肽 链 ， 则 此 mRNA 分子至少含有的碱基个数 （不考虑终 止密码子） 及合成这段多肽链需要的 tRNA 个数， 依次为 （ ） A. 36 12 B. 39 13 C. 13 39 D. 12 36 知识点三 中心法则 知 识 梳 理 1. 中心法则 （ 1 ） DNA 的复制： 遗传信息从 流 向 。 （ 2 ） 转录： 遗传信息从 流向 。 （ 3 ） 翻译： 遗传信息从 流向 。 （ 4 ） RNA 的复制： 遗传信息从 流 向 。 （ 5 ） 逆转录： 遗传信息从 流 向 。 2. 生命是物质、 能量和信息的统一体 （ 1 ） DNA 、 RNA 是 的载体。 （ 2 ） 蛋白质是信息的 。 （ 3 ） 为信息的流动提供能量。 教 材 拓 展 1. 基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？ 2. 生物表现出多样性的根本原因和直接原因 是什么？ 要 点 精 析 HIV 的遗传物质是 RNA ， 经逆转录形 成 DNA 可以整合到患者细胞的基因组中 , 再 通过转录和翻译合成子代病毒的蛋白质外壳。 例 5 研究发现， 人类免疫缺陷病毒 （ HIV ） 携带的 RNA 在宿主细胞内不能直接作为合 成蛋白质的模板。 依据中心法则 （如图）， 下列相关叙述错误的是 （ ） A. 合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至 少要经过 ④②③ 环节 B. 侵染细胞时， 病毒中的蛋白质不会进入 宿主细胞 C. 通过 ④ 形成的 DNA 可以整合到宿主细胞 的染色体 DNA 上 D. 科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的 药物来治疗艾滋病 答案： B 解析： 侵染细胞时， HIV 中的逆转录酶能进 入宿主细胞； 若抑制逆转录过程， 则不能产 生子代病毒的蛋白质和 RNA ， 故科研中可 以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾 滋病。 例 6 图甲所示为基因表达过程， 图乙为中 ① DNA RNA ④ ② 蛋白质 ③ ⑤ ① DNA RNA ④ ② 蛋白质 ③ ⑤ 60 学 第 4章 基因的表达 心法则， ①～⑤ 表示生理过程。 下列叙述正 确的是 （ ） A. 图甲所示为染色体 DNA 上的基因表达过 程， 需要多种酶参与 B. 红霉素影响核糖体在 mRNA 上的移动， 故影响基因的转录过程 C. 图甲所示过程为图乙中的 ①②③ 过程 D. 图乙中涉及碱基 A 与 U 配对的过程为 ② ③④⑤ 答案： D 解析： 图甲中， 转录和翻译同时进行， 属于 原核生物的基因表达过程， 原核生物没有染 色体， A 错误； 红霉素影响核糖体在 mRNA 上的移动， 所以影响基因的翻译过程， B 错 误； 图乙中 ① 是 DNA 复制， ② 是转录过程、 ③ 是翻译过程， ④ 是 RNA 的复制， ⑤ 是逆 转录过程， 图甲是基因控制蛋白质的合成过 程， 即转录和翻译， 为图乙中的 ②③ 过程， C 错误； 图乙中涉及碱基 A 与 U 配对的过 程为 ②③④⑤ ， ① 过程中只有 A 与 T 配对， D 正确。 3 变式训练 下图表示中心法则， ①～⑤ 代表生理过 程， 以下说法错误的是 （ ） A. ① 过程表示 DNA 分子复制 B. ② 过程表示转录 C. ③④ 过程不需要碱基互补配对 D. ⑤ 过程表示翻译 例 7 下图表示 DNA （基因） 控制蛋白质合 成的过程， 请分析回答： （ 1 ） 根据图中的碱基， 可推测包括了 种核苷酸。 （ 2 ） DNA 的两条链中， 链为转录 链， 遗传信息贮存于 链上。 遗 传密码 （密码子） 存在于 链上。 （只写标号） （ 3 ） 如果控制合成的蛋白质中共含有 51 个 氨基酸， 则控制其合成的基因中， 至少 有 个脱氧核苷酸。 答案： （ 1 ） 八 （ 2 ） ② ② ③ （ 3 ） 306 解析： （ 1 ） 据图可知， DNA 的两条链包括了 四种碱基 A 、 T 、 G 、 C ， 因此有四种脱氧核 苷酸； RNA （ ③ 、 ④ ） 也包括了四种碱基 A 、 U 、 G 、 C ， 因此有四种核糖核苷酸， 所以共 有八种核苷酸。 （ 2 ） 能够与信使 RNA③ 碱 基互补配对的模板链是 ② ， 所以 DNA 的两 条链中， ② 链为转录链， 其上的脱氧核苷酸 的排列顺序代表遗传信息， 因此遗传信息贮 存于 ② 链上。 信使 RNA③ 上三个相邻的碱 ① DNA RNA ⑤ ② 蛋白质 ③ ④ 核 糖 体 mRNA 甲 乙 ① DNA RNA ④ ② 蛋白质 ③ ⑤ DNA 片段 （基因） 信使 RNA ① … … T A C … ② … … ③ … … A T G U A C 转运 RNA ④ … … A U G 氨基酸 ⑤ … … 酪氨酸 61 学 高 中 生 物 必 修 2 （人教版） 基决定一个氨基酸代表遗传密码 （密码子）。 （ 3 ） 信使 RNA 上每 3 个碱基决定一个特定 的氨基酸， 合成一个由 51 个氨基酸组成的 蛋白质， 需要基因中脱氧核苷酸的数目至少 为 6×51=306 （个）。 第 2节 基因表达与性状的关系 核 心 素 养 1. 认知遗传信息传递的规律。 （生命观念） 2. 掌握中心法则模式图及变式， 培养建模学 习的能力。 （科学思维） 知识点一 基因表达产物与性状的关系 知 识 梳 理 1. 间接途径： 基因通过控制 来控制 代谢过程， 进而控制生物体的性状。 举例： （ 1 ） 豌豆的圆粒与皱粒 圆粒豌豆： 淀粉含量高 → 成熟时吸水 胀大； 皱粒豌豆： 编码 的基因被插入 的 DNA 序列打乱 → 异常， 活 性大大降低 → 淀粉合成受阻 ， 含量降 低 → 成熟时失水皱缩。 （ 2 ） 人白化病的形成： 编码 的基因 异常 → 不能合成 → 酪氨酸不能 转变为 → 表现出白化症状。 2. 直接途径： 基因还能通过控制 直 接控制生物体的性状。 举例： 囊性纤维化： 编码 CFTR 蛋白 （一种转 运蛋白） 的基因缺失了 3 个碱基 →CFTR 蛋 白在第 508 位缺少 →CFTR 蛋白结 构与功能异常 → 支气管中黏液增多， 管腔受 阻， 细菌在肺部大量繁殖， 最终使肺功能严 重受损。 教 材 拓 展 如图表示基因与性状之间的关系示意 图， 据图回答下列问题： （ 1 ） 过程 ① 和 ② 分别代表什么过程？ 两者合 称是什么？ （ 2 ） 囊性纤维化患者肺功能严重受损， 其患 病的直接原因和根本原因是什么？ 要 点 精 析 1. 体现某性状的物质并不一定是 “蛋白质”： 如甲状腺激素、 黑色素、 淀粉等。 2. 若某 mRNA 中一个 A 替换成了 U ， 合成 的多肽链中氨基酸序列没有变化的原因可 能是一种氨基酸可能对应多种密码子 （或 碱基改变后控制的氨基酸种类相同或密码 子具有简并性）。 例 1 如图为圆粒豌豆的产生机制， 请据图 性 状 蛋白质 直接控制 间接控制 ② ① 某段 DNA mRNA rRNA tRNA a b 62