第3章 第4节 第1课时 转录和翻译-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化 创新导学案word（浙科版2019）

第四节　基因控制蛋白质合成 第一课时　转录和翻译 [学习目标]　1.列举DNA的功能。2.比较DNA与RNA的异同。3.概述遗传信息的转录和翻译的过程。4.比较复制、转录、翻译。 知识点　基因通常是DNA分子的功能片段 DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA 1．基因通常是DNA分子的功能片段 (1)基因的概念 基因是具有遗传效应的DNA片段(包括部分病毒的RNA片段)，是遗传物质结构和功能的基本单位，是DNA(部分生物是RNA)分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。 (2)基因的功能 基因通过控制蛋白质的合成来控制细胞的生命活动，即性状的表现。 (3)DNA的功能 DNA具有携带遗传信息和表达遗传信息的双重功能，具体是： ①DNA以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性。 ②DNA根据它所贮存的遗传信息决定蛋白质的结构。 2．基因的转录 (1)转录概念 转录是以DNA的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程。 (2)转录的条件 ①模板：DNA一条链。 ②酶：RNA聚合酶。 ③能量。 ④原料：4种核糖核苷酸。 (3)转录的过程 ①RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合。 ②包括一个或者几个基因的DNA片段的双螺旋解开。 ③以其中的一条链为模板，按照碱基配对原则，游离的核苷酸碱基与DNA模板链上的碱基配对。 ④通过磷酸二酯键聚合成与该片段DNA相对应的RNA分子。 (4)转录的产物：mRNA、tRNA、rRNA。 (5)真核细胞中mRNA合成后必须经加工成为成熟的mRNA，然后转移到细胞质中，用于蛋白质的合成。 (6)RNA 问题探究 　1个DNA分子全部由基因片段组成吗？ 提示：不是，1个DNA分子由基因片段和非基因片段组成。 　RNA聚合酶破坏什么化学键、促进什么化学键形成？ 提示：RNA聚合酶破坏氢键，促进磷酸二酯键形成。 　RNA聚合酶的移动方向代表什么？如何判断其移动方向？ 提示：RNA聚合酶移动方向代表转录的方向；判断方法：方向为从RNA脱离DNA部分到RNA－DNA配对区域。 　真核细胞中转录发生的时间、场所在哪里？ 提示：时间是细胞整个生命历程；主要场所在细胞核，次要场所在线粒体和叶绿体。 [例1]　关于DNA与RNA的叙述，错误的是(　　) A．DNA一般为双链，两条脱氧核苷酸链反向平行 B．RNA能携带遗传信息，可作为生物的遗传物质 C．一条链上的两个相邻碱基均由五碳糖—磷酸—五碳糖连接 D.比例的多样性体现了DNA分子的特异性 解题分析　DNA一般为双链，两条脱氧核苷酸链反向平行，A正确；RNA能携带遗传信息，可作为生物的遗传物质，如RNA病毒，B正确；一条链上的两个相邻碱基均由五碳糖—磷酸—五碳糖连接，C正确；由于DNA分子中A＝T、C＝G，＝1，不能体现DNA分子的特异性，D错误。 答案　D 方法技巧 DNA与RNA的判定 [例2]　下列关于洋葱根尖细胞遗传信息转录过程的叙述，正确的是(　　) A．一个DNA可转录出多个不同类型的RNA B．以完全解开螺旋的一条脱氧核甘酸链为模板 C．转录终止时成熟的RNA从模板链上脱离下来 D．可发生在该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中 解题分析　转录不是沿着整条DNA长链进行，且转录的是一个或几个基因，故一个DNA分子可转录出多个不同类型的RNA，A正确，B错误；洋葱根尖细胞为真核细胞，转录终止时，RNA从模板链上脱离下来，但要经过加工才能成为成熟的RNA，C错误；洋葱根尖细胞中不含叶绿体，D错误。 答案　A [例3]　下图为真核细胞中正在发生的生理过程，下列叙述正确的是(　　) A．①是RNA聚合酶，与DNA上启动部位结合后从左往右移 B．②是DNA模板链，同一DNA上不同基因的模板链相同 C．③是DNA编码链，结构与④相比仅有T、U碱基存在差异 D．④是mRNA，需在细胞核中加工后再由核孔转移至细胞质 解题分析　该图表示转录过程，①是RNA聚合酶，与DNA上启动部位结合后从左往右移，A正确；②是DNA模板链，同一DNA上不同基因的模板可能是同一条链或互补链，B错误；③是DNA编码链，结构与④相比有T、U碱基和五碳糖存在差异，C错误；④是RNA，可能是mRNA、tRNA或rRNA，若该过程发生在线粒体或叶绿体上，不需要在细胞核中加工，D错误。 答案　A 知识点　遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 1．翻译的概念 以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(注：叶绿体、线粒体也有翻译过程) 2．遗传密码 (1)概念：mRNA上由3个相邻核苷酸排列而成的三联体，决定一种氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子。 (2)特点 ①除少数密码子外，生物界的遗传密码是统一的。 ②除少数氨基酸只有一种遗传密码外，大多数氨基酸有两个以上的遗传密码。 (3)遗传密码有64种，其中决定氨基酸的有61种，终止密码有3种(UAA、UAG、UGA)。 (4)在原核生物中，少数蛋白质以GUG作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。 3．反密码子概念：指tRNA上可以与mRNA上的碱基互补配对的3个碱基。 4．翻译过程 (1)翻译的过程 (2)提高翻译效率的机制 多肽链合成时，若干个核糖体串联在一个mRNA分子上，可以同时翻译多条肽链，这种合成方式大大提高了翻译效率。 [例1]　某研究人员利用酵母菌成功合成了氨基酸序列为Phe－Pro－Lys的三肽。三种氨基酸的密码子见下表： 氨基酸 密码子 苯丙氨酸(Phe) UUU、UUC 脯氨酸(Pro) CCU、CCC、CCA、CCG 赖氨酸(Lys) AAA、AAG 据此分析，正确的是(　　) A．控制该三肽合成的基因共有9对脱氧核苷酸 B．合成该三肽过程中需要mRNA、tRNA和rRNA参与 C．mRNA上编码该三肽的核苷酸序列可能为AAGGGAUUC D．转录过程中会形成基因的编码链与RNA的杂交区域 解题分析　基因中存在一些不能转录的序列或者转录后被切除的不能翻译的序列，故控制该三肽合成的基因中脱氧核苷酸数至少为9对，A错误；多肽合成过程中需要三种RNA，即mRNA、tRNA和rRNA的参与，B正确；密码子存在于mRNA上，所以mRNA上编码该三肽的核苷酸序列可通过表格中所给密码子表判断，如Phe对应的密码子为UUU或UUC，C错误；转录过程以DNA的一条链为模板合成RNA，存在模板链与RNA的配对区域，D错误。 答案　B [例2]　下图表示真核细胞的翻译过程。有关叙述错误的是(　　) A．核糖体由大小亚基组成 B．翻译时核糖体沿着②移动认读密码子 C．异亮氨酸的密码子是UAG D．一个mRNA分子可结合多个核糖体 答案　C [例3]　下列相关叙述正确的是(　　) A．密码子有64种，每个密码子都与一个反密码子相对应 B．反密码子位于mRNA上，密码子位于tRNA上 C．人体细胞中，一个密码子最多只能对应一个氨基酸 D．在人体细胞中每种氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA也可以对应多种氨基酸 解题分析　密码子有64种，三个终止密码子不编码氨基酸，所以并不是每个密码子都与反密码子相对应，A错误；反密码子位于tRNA上，密码子位于mRNA上，B错误；在人体细胞中由于密码子的简并性，绝大多数氨基酸可以对应多种tRNA，每个tRNA只可以对应一种氨基酸，D错误。 答案　C 知识点　DNA复制、转录和翻译的异同 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 模板 DNA的两条单链 DNA分子片段(基因)的一条单链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 能量 都需要 酶 DNA聚合酶等 RNA聚合酶 多种蛋白酶 产物 2个双链DNA 一个单链RNA 多肽链(或蛋白质) 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，转录后DNA恢复原状 翻译结束后，mRNA被降解成单体 碱基配对 A—T，T—A，C—G，G—C A—U，T—A，C—G，G—C A—U，U—A，C—G，G—C [例1]　遗传信息的传递过程如图所示，其中①～④表示四种不同的物质。下列叙述错误的是(　　) A．①复制时，2条链均作为模板链 B．形成②时，需沿整条DNA长链进行 C．密码子CUU编码③所携带的氨基酸 D．②上可同时结合多个核糖体形成多条④ 解题分析　②是mRNA分子，形成mRNA分子，转录时并不是沿着整条DNA长链进行的，转录是以DNA分子上的基因区段为模板进行的，B错误；③是tRNA，其上的反密码子是GAA，与mRNA上的密码子CUU配对，故密码子CUU编码③所携带的氨基酸，C正确；②mRNA上可结合多个核糖体形成多聚核糖体，每个核糖体上均可形成1条相同的肽链④，D正确。 答案　B [例2]　下面为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程，下列叙述错误的是(　　) A．①②过程所需的原料在细胞中有8种 B．①②③中均会发生碱基配对情况，但配对方式不完全相同 C．把大肠杆菌放在含15N的培养液中进行①过程，子一代含15N的DNA占50% D．①②③均可在线粒体和叶绿体中进行 解题分析　①为DNA分子复制过程，原料需要4种脱氧核苷酸，②是转录过程，原料需要4种核糖核苷酸，因此①②过程所需的原料在细胞中有8种，A正确；①为DNA分子复制过程，其碱基配对方式为A—T、T—A、C—G、G—C，②是转录过程，其碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，③是翻译过程，其碱基配对方式是A—U、U—A、C—G、G—C，可见这三个过程中的碱基配对方式不完全相同，B正确；DNA复制是半保留方式复制，把大肠杆菌放在含15N的培养液中进行①过程，子一代含15N的DNA占100%，C错误；线粒体和叶绿体中存在DNA，故①②③可以在线粒体和叶绿体中发生，D正确。 答案　C 1．基因、遗传信息和密码子分别是指(　　) ①mRNA上核苷酸的排列顺序　②基因中核苷酸的排列顺序　③DNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基　④tRNA上一端的3个碱基　⑤mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基　⑥通常是有遗传效应的DNA片段 A．⑤①③ B．⑥②⑤ C．⑤①② D．⑥③④ 答案　B 解析　基因通常是有遗传效应的DNA片段；遗传信息是基因中核苷酸的排列顺序；密码子是位于mRNA上决定氨基酸的3个相邻碱基。 2．下列有关DNA和RNA的叙述中，正确的是(　　) A．DNA和RNA是同一物质在不同时期的两种形态 B．DNA和RNA的基本组成单位是一样的 C．“—AGCTGA—”既可能是DNA的碱基序列，也可能是RNA的碱基序列 D．mRNA的碱基序列，取决于DNA的碱基序列，同时又决定蛋白质中氨基酸的序列 答案　D 3．如图表示根据甲链合成乙链的过程，甲、乙是核苷酸长链，①是催化该过程的酶，②、③是核苷酸之间的化学键，④是合成原料。下列叙述正确的是(　　) A．①是DNA聚合酶 B．②是氢键 C．③是磷酸二酯键 D．④是由腺嘌呤、核糖、磷酸结合而成的 答案　C 解析　①是RNA聚合酶，②、③是磷酸二酯键，④是由胞嘧啶、核糖、磷酸结合而成的。 4．如图所示为真核细胞中的某种生命活动过程。下列有关分析正确的是(　　) A．图示过程为mRNA的合成过程 B．各核糖体最终合成的产物不同 C．这种机制提高了翻译的效率 D．可发生在细胞核和线粒体中 答案　C 解析　由于翻译过程中一条mRNA上会同时连接多个核糖体，少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质，因此翻译速度可以有效提高；同一mRNA指导合成的多肽链相同，翻译过程发生在细胞质中，不发生在细胞核中。 5．下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是(　　) A．一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板 B．转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能 C．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条肽链 D．编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成 答案　A 知识点一　基因通常是DNA分子的功能片段、DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA 1．下列关于DNA上的基因和DNA的叙述中，最准确的是(　　) A．基因与DNA是局部与整体的关系 B．基因是有遗传效应的DNA片段 C．基因是DNA的片段，DNA是基因的集合 D．基因有特异性，DNA没有特异性 答案　B 2．下列关于RNA的叙述，错误的是(　　) A．mRNA决定蛋白质中氨基酸的顺序 B．tRNA识别并携带特定的氨基酸到核糖体的相应位置 C．rRNA是核糖体的重要组成成分 D．RNA不可以作为遗传物质 答案　D 解析　有些病毒如烟草花叶病毒的遗传物质为DNA，D错误。 3．如图是真核生物mRNA合成过程图，请据图判断下列说法中正确的是(　　) A．①正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶 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RNA聚合酶 D．图中的②合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成 答案　C 解析　①正处于解旋状态，形成这种状态不需要解旋酶，只需要RNA聚合酶，A错误；图中②是RNA分子，是以4种核糖核苷酸为原料合成的，B错误；如果图中③表示酶分子，它能催化转录，则它的名称是RNA聚合酶，C正确；图中的②是mRNA，合成后从细胞核出来，在细胞质中与核糖体结合并控制蛋白质的合成，D错误。 4．真核生物的细胞核中，某基因的转录过程如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．转录的产物可不经加工直接作为翻译的模板 B．转录出的RNA链与编码链对应区域的碱基互补 C．该基因的多个部位可同时启动转录过程，从而提高转录效率 D．RNA聚合酶可使DNA双螺旋解开 答案　D 解析　真核生物转录的产物一般要在细胞核中加工成熟后才能作为翻译的模板，A错误；转录出的RNA链与模板链碱基互补，B错误；该基因只有一个启动部位启动转录过程，C错误。 5．图为细胞核内DNA上某个基因转录过程示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．图示中有8种核苷酸 B．①处碱基为T或U C．甲链为该基因的模板链 D．②处DNA螺旋解开 答案　B 知识点二　遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成 6．如图为核糖体上发生的翻译过程示意图下列叙述正确的是(　　) A．tRNA具有识别反密码子并搬运氨基酸的功能 B．从图中可知，翻译的方向为从左往右，且氨基酸1的密码子为UGG C．与转录过程比较，该过程特有的碱基配对方式为A—U D．核糖体与mRNA开始结合的位点为起始密码子所在的部位 答案　B 解析　核糖体与mRNA开始结合的位点早于起始密码子所在的部位，D错误。 7．基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，下列相关叙述错误的是(　　) A．转录和翻译都遵循碱基互补配对原则 B．地球上几乎所有的生物共用一套遗传密码 C．RNA一般是单链，且都不含氢键 D．在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的 答案　C 解析　RNA一般是单链，有的也含有氢键，如tRNA，C错误；在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的，即转录主要在细胞核中进行，而翻译过程发生在细胞质中的核糖体上，D正确。 8．如图为某六肽化合物的合成过程示意图，图中序号①～⑤表示物质。下列叙述错误的是(　　) A．③→⑤为翻译过程，该过程共有3种RNA参与 B．推断图中③上的终止密码子是UAA C．①→②的过程可产生④代表的物质，④中含有反密码子 D．图中核糖体沿③从右向左移动 答案　D 解析　③→⑤为翻译过程，需要3种RNA参与，以mRNA为模板，核糖体(rRNA是其重要成分)为场所，tRNA为转运氨基酸的工具，A正确；图中的肽链已经连接了6个氨基酸，没有tRNA与密码子UAA配对，推断图中③上的终止密码子是UAA，B正确；①→②是转录的过程，可以产生mRNA、rRNA、tRNA等RNA，④代表的是tRNA，反密码子存在于tRNA，C正确；题图中核糖体沿着③从左向右移动，D错误。 9．下列关于图中①②两种分子的说法正确的是(　　) A．①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA B．②为tRNA，是单链结构，分子内不含氢键 C．遗传信息位于①上，密码子位于②上 D．①和②共有的碱基是A、C、G、T 答案　A 解析　①为DNA，DNA复制时两条链都作为模板，复制后形成两个相同的DNA，A正确；②为tRNA，是单链结构，二级结构呈三叶草形，分子内含有氢键，B错误；遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上，tRNA上的为反密码子，C错误；DNA和tRNA共有的碱基为A、C、G，D错误。 10．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数，依次为(　　) A．33，11 B．36，12 C．12，36 D．11，36 答案　B 解析　据题意可知，该多肽链的氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝11＋1＝12个，氨基酸通过tRNA的运输进入核糖体，所以翻译时最多需12个tRNA。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸，则mRNA中的碱基数＝氨基酸数×3＝12×3＝36个。 知识点三　DNA复制、转录和翻译的异同 11．如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。据图分析正确的是(　　) A．过程①和②发生的主要场所相同且均需要解旋酶 B．过程③核糖体移动方向是从右到左 C．能发生过程②和③的细胞不一定能发生过程① D．人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点都相同 答案　C 解析　过程①表示DNA复制过程，过程②表示转录过程，过程①和②发生的主要场所相同，都是细胞核，但DNA复制需要解旋酶而转录不需要，A错误；过程③表示翻译过程，根据tRNA的移动方向可判断核糖体在mRNA上由左向右移动，B错误；能合成蛋白质的细胞都能发生过程②和③，但不能分裂的细胞则不发生过程①，C正确；由于基因选择性表达，所以人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点不一定相同，D错误。 12．如图是与核基因S的表达有关的过程。下列叙述错误的是(　　) A．过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化 B．过程②为mRNA的加工，在细胞核中进行 C．过程③中多个核糖体同时参与同一条肽链的合成 D．过程⑤可防止异常蛋白的产生 答案　C 解析　过程①是在RNA聚合酶的催化下，以核基因S的一条链为模板，合成RNA的转录过程，A正确；过程②为在细胞核中进行的mRNA的加工过程，B正确；过程③是在核糖体上进行的翻译过程，肽链合成时，在一个mRNA分子上可以有多个核糖体同时进行多条肽链的合成，这样大大增加了翻译效率，C错误；过程⑤为异常mRNA的水解过程，可防止异常蛋白的产生，D正确。 13．某二倍体植物细胞内的2号染色体上有M基因和R基因，它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如图，起始密码子均为AUG。下列叙述错误的是(　　) A．R基因只包含一个完整遗传信息单位 B．基因M的a、b链经复制后，可在减数第二次分裂的后期分离 C．基因M开始转录时，RNA聚合酶只与b链的启动部位结合 D．若基因R的b链的T被某物质替换，a不变，则不影响基因R的转录产物结构 答案　C 解析　基因是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段，A正确；基因M的a、b链经复制后进入两个DNA分子中，位于姐妹染色单体上，在减数第二次分裂的后期分离，B正确；基因M转录时，RNA聚合酶与启动子结合，启动子是位于DNA上的一段碱基序列，是双链，C错误；基因R以a链为模板合成mRNA，若b链的T被某物质替换，a不变，则不影响基因R的转录产物结构，D正确。 14．如图表示真核生物体内DNA传递遗传信息的某过程，请据图回答下列问题： (1)图示两种物质的组成元素有________________。 (2)该图所示的是遗传信息传递的________过程，该过程发生的主要场所是________。 (3)物质③是以DNA的哪一条链为模板形成的？________。试写出③的碱基序列______________。 (4)组成物质③的基本单位是________________，它有________种。 (5)如果③中，A占26%，U占28%，那么，相应的DNA片段中，T占________，C占________。 答案　(1)C、H、O、N、P　(2)转录　细胞核 (3)①　CAUGCA　(4)核糖核苷酸　4 (5)27%　23% 解析　在真核生物体内以DNA分子的一条链为模板控制合成mRNA的过程称为转录，主要在细胞核内进行。通过③上已知碱基C可知，③是以①为模板转录来的，若③中A＝26%，U＝28%，A＋U＝54%，则相应的DNA分子片段中A＋T＝54%，G＋C＝46%，故A＝T＝54%÷2＝27%，G＝C＝46%÷2＝23%。 15．图甲、乙表示细胞中的一些重要生理活动。请据图回答下列问题： (1)参与图甲①过程中DNA复制的酶主要有________。若在图甲①的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶进行培养，则a、b中带有3H标记的是________(填“a”“b”或“a和b”)。 (2)图甲②所示的过程为遗传信息的________过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，________(填“是”或“不是”)沿着整条DNA长链进行的，RNA聚合酶结合的部位是DNA分子的____________。 (3)图乙中，由图可知赖氨酸的遗传密码是________。该过程中，________认读mRNA上决定氨基酸种类的密码，选择相应的氨基酸，当到达________________时，多肽合成结束。为提高翻译效率，若干个核糖体串联在一条mRNA上，产生的多肽链是________(填“相同”或“不同”)的。 答案　(1)解旋酶、DNA聚合酶　a和b (2)转录　不是　某一启动部位 (3)AAA　核糖体　mRNA的终止密码子　相同 解析　(1)参与图甲①过程中DNA复制的酶主要有解旋酶、DNA聚合酶，由于DNA分子的复制方式是半保留复制，因此若在图甲①的培养液中加入3H标记的胸腺嘧啶进行培养，经过一次DNA复制后形成的两个DNA均为一条链含有3H标记，一条链不含3H标记，即a、b中DNA均带有3H标记。 (3)由图乙可知，携带赖氨酸的tRNA反密码子为UUU，则密码子为AAA，核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码子，选择相应的氨基酸，并由对应的tRNA转运，加到延伸中的肽链上。若干个核糖体串联在一条mRNA上合成多条肽链，由于是利用了同一模板，因此形成的多条肽链是相同的。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$