4.1基因指导蛋白质的合成导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

基因指导蛋白质的合成（一） 学习目标 1．比较DNA 与RNA 分子的结构，说明RNA 适于作DNA 信使的原因； 2．说明遗传信息转录的场所、条件、过程、特点。 学习过程 【新课导入】 分析“抗虫棉 ”的培育过程，思考：基因是如何指导蛋白质合成的？ 【新知讲解】 内容一：RNA 的基础知识 RNA 元素组成 ___________________ 基本单位 4 种 特有的碱基 _____________ 含有的五碳糖 _____________ 主要种类 、 、 适于做信使的条件 分子结构与DNA 相似，也能储存 ； 一般是 链，比DNA 短，能够通过 转移到细胞质中 内容二：转录的过程 思考 1：转录的过程中是否需要解旋酶？ 思考 2：转录形成的RNA 是否只有mRNA ？ 思考 3：发生转录的场所有哪些？ 总结： 转录 条件 酶： 模板： 原料：4 种游离的 能量 方向 RNA 链延伸的方向是 此过程中的碱基配对方式 ___________________ 转录的特点 ___________________ 【学以致用】 例 1 ：下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是( ) A ． tRNA 、rRNA 和mRNA 都由DNA 转录而来 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 B ．转录时RNA 聚合酶的结合位点在RNA 上 C ．细胞中RNA 的合成过程只能发生在细胞核内 D ．一个基因转录时，两条DNA 链均可同时作为模板 【课堂小结】 学习过程答案 【学以致用】 例 1 ：A 一、单选题（本题共 4 小题） 1．下列关于真核细胞中RNA 的叙述，错误的是( ) A ．tRNA 、rRNA 和mRNA 都是以DNA 作为模板合成的，需要RNA 聚合酶参与 B ．细胞核中的RNA 合成后会穿过核膜到细胞质中发挥作用 C ．同一个体的不同细胞中可以合成同种mRNA D ．RNA 可能作为信使将遗传信息从DNA 传递给蛋白质 【答案】B 【解析】A．真核细胞中的RNA（包括tRNA 、rRNA 和mRNA ）都是由DNA 的一条链为模板经转录而来，需要RNA 聚合酶参与，A 正确； B ．细胞核中的RNA 合成后会通过核孔进入细胞质中发挥作用，B 错误； C ．同一个体的不同细胞中可以合成相同的mRNA ，以指导合成相同的蛋白，如呼吸酶等，C 正确； D ．RNA 分子由于具有分子量相对较小，与DNA 组成类似等特点，能作为信使将遗传信息从DNA 传递给蛋白质，D 正确。 2．某基因模板链的部分序列是5, _ GATACC _ 3, ，则其合成的mRNA 上相应的碱基序列为( ) A ．5, _ CUAUGG _ 3, B ．3, _ CUAUGG _ 5, C ．3, _ CTATGG _ 5, D ．5, _ CTATGG _ 3, 【答案】B 【解析】转录是以DNA 的一条链为模板合成mRNA 的过程，配对的原则A _ U ，T _ A ， C _ G 、G _ C ，同时两条链的方向是相反的，所以如果基因模板链的部分序列是5, _ GATACC _ 3, ，则其合成的mRNA 上相应的碱基序列为3, _ CUAUGG _ 5, 。B 符合题意。 3．如图表示细胞中某个基因的转录过程。下列叙述正确的是( ) 第 2 页 学科网（北京）股份有限公司 A ．图中①的两条链均可作为模板 B ．②的碱基序列与①的两条链均相同 C ．图中③表示的是DNA 聚合酶 D ．上述过程不可能发生在T2 噬菌体中【答案】D 【解析】在转录过程中，DNA 的一条链作为模板链，而另一条链作为非模板链。A 选项错误；转录形成的RNA 链的碱基序列与模板链是互补的，与非模板链并不相同。B 选项错误；图中展示的是转录过程，所以图中③表示的是RNA 聚合酶，而不是DNA 聚合酶。C 选项错误；因为T2 噬菌体是病毒，没有细胞结构，不能独立进行生命活动，转录等过程发生在其宿主细胞中。D 选项正确。 4．下图为真核细胞内的转录过程示意图，①、②表示两条多聚核苷酸链。下列叙述错误的是( ) A ．①与②组成的元素都有C 、H 、 O 、N 、P B ．转录发生的场所主要在细胞核 C ．该过程用到的酶是解旋酶，能使DNA 双链解开 D ．①为DNA 上的模板链，②链的延伸方向5, 一 端→ 3, 一 端 【答案】C 【解析】A．①表示DNA 的一条链，②为RNA 单链，二者的组成元素都有C 、H 、O 、N 、P ，A 正确； B ．真核细胞内转录发生的场所主要在细胞核，线粒体和叶绿体中也可发生转录，B 正确； C ．该过程用到的酶是RNA 聚合酶，能使DNA 双链解开，C 错误； D ．①为DNA 上的模板链，②链的延伸方向与DNA 单链复制的方向相同，均为5, 一 端→ 3, 一 端，D正确。 二、多选题（本题共 1 小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。） 5．许多抗肿瘤药物通过干扰DNA 合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述正确的是( ) 药物名称 作用机理 羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成 放线菌素D 抑制DNA 的模板功能 阿糖胞苷 抑制DNA 聚合酶活性 A ．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA 复制过程都出现原料匮乏 B ．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA 转录过程都出现原料匮乏 C ．放线菌素D 处理后，肿瘤细胞中DNA 复制和转录过程都受到抑制 D ．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA 复制过程中子链无法正常延伸【答案】A C D 【解析】A 、DNA 复制的原料是脱氧核糖核苷酸，羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成，从而影响肿瘤细胞中DNA 复制过程； B、羟基脲阻止脱氧核糖核苷酸的合成，而转录过程需要的原料是核糖核苷酸，不会受到羟基脲的影响； 第 3 页 学科网（北京）股份有限公司 C、放线菌素D 通过抑制DNA 的模板功能，可以抑制DNA 复制和转录，因为DNA 复制和转录均需要DNA模板； D、阿糖胞苷抑制DNA 聚合酶活性而影响DNA 复制过程，DNA 聚合酶活性受抑制后，会使肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸。 三、填空题（本题共 1 小题） 6．miRNA 是一种小分子RNA ，某miRNA 能抑制W 基因控制的蛋白质（W 蛋白）的合成。某真核细胞内形成该miRNA 及其发挥作用的过程如下图所示。 （1）miRNA 转录过程是在 1 催化下，以 2 为原料，以 3 为模板合成的，其方向为miRNA 的 4 。 （2）转录出的miRNA 通过 5 进入细胞质，经加工后形成miRNA 蛋白质复合物并与W 基因mRNA结合，其配对方式为 6 。 （3）据图分析，miRNA 能抑制W 基因表达的机理是 7 。 【答案】1、RNA 聚合酶 2、核糖核苷酸 3、解开的miRNA 基因的一条链 4、5, _ 端→ 3, _ 端 5、核孔 6、A _ U 、U _ A 、C _ G 、G _ C 7、miRNA 能与W 基因转录生成的mRNA 发生碱基互补配对，形成双链，阻断翻译过程 【解析】（1）转录是以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程，该过程需要RNA 聚合酶的催化，该酶可以催化核糖核苷酸之间磷酸二酯键的形成，转录的产物是RNA ，因此该过程的原料是四种游离的核糖核苷酸，图中miRNA 的合成过程是以解开的miRNA 基因的一条链为模板进行的，转录的方向是miRNA 的5, _端 → 3, _ 端。 （2）结合图示可以看出，转录出的miRNA 通过核孔进入细胞质，经加工后形成miRNA 蛋白质复合物并与W 基因mRNA 结合，由于该结合过程发生在RNA 之间，因此配对方式为A _ U 、 U _ A 、C _ G 、 G _ C ，结合后抑制了W 基因的翻译过程。 （3）据图可知，miRNA 通过与 W 基因的mRNA 发生碱基互补配对进而抑制了W 基因的翻译过程，使 W 基因的表达过程受到抑制。 第 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 基因指导蛋白质的合成（二） 学习目标 1．运用数学方法分析碱基与氨基酸的对应关系，说明密码子的简并性； 2．阐明遗传信息的翻译过程； 3．概述遗传信息传递的中心法则。 学习过程 【新课导入】 回顾上节课所学知识，明确遗传信息通过转录可以形成mRNA ，思考：mRNA 的碱基序列是如何翻译成蛋白质的氨基酸序列的？ 【新知讲解】 内容一：遗传信息的翻译 1．翻译的概念 mRNA 合成以后，通过 进入细胞质中。游离在细胞质中的各种 ，就以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 2．密码子的概念 概念： 上决定 1 个氨基酸的 个相邻碱基为 1 个密码子。 3．密码子表 起始密码子： （甲硫氨酸）、 CUG （甲硫氨酸） 终止密码子：UUA 、 UAG 、UGA （前两种不编码任何氨基酸，UGA 在特殊情况下可编码 ） 密码子的特点： 、 。 4． tRNA 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 思考 1 ：tRNA 中是否存在双链区域？ 思考 2 ：tRNA 结合氨基酸的部位在哪里？ 5．翻译的过程 翻译 场所 ___________ 条件 酶：特定的酶 模板： 原料：21 种游离的 能量 产物 ___________________ 此过程中的碱基配对方式 ___________________ 知识拓展 多聚核糖体 思考 1 ：图中①、⑥分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？ 思考 2 ：最终合成的多肽链②、③、④、⑤的氨基酸序列相同吗？为什么？ 思考 3 ：图所示的翻译特点，其意义是什么？ 内容二：中心法则 第 2 页 学科网（北京）股份有限公司 思考 1：对于以DNA 作为遗传物质的生物的细胞而言，都能发生DNA 的复制、转录及翻译吗？请举例说明。 思考 2 ：哪些生物能进行RNA 的复制和逆转录？请举例说明。 【学以致用】 例 1：基因转录形成mRNA 后，一条mRNA 上可能同时串联多个核糖体进行翻译过程，形成多聚核糖体（如下图所示）。下列相关叙述合理的是( ) A ．同一DNA 分子中不同的基因转录的模板链相同 B ．图示翻译过程中，核糖体沿着mRNA 移动的方向是从左至右 C ．转录过程中碱基配对方式是A _ T 、C _ G ，翻译过程中配对方式是A _ U 、C _ G D ．由核基因转录形成的mRNA ，在转录完成之前即可连接核糖体进行翻译 【课堂小结】 学习过程答案 【学以致用】 例 1 ：B 一、单选题（本题共 4 小题） 1．基因控制蛋白质合成的过程中，mRNA 、 tRNA 和rRNA 均参与其中。下列说法正确的是( ) A ．只有mRNA 是由DNA 转录而来的 B ．肽链延长时，1 位点tRNA 上的肽链脱离下来，与 2 位点 tRNA 上的氨基酸脱水缩合 C ．合成肽链时，决定肽链上氨基酸种类的碱基位于tRNA 上 D ．密码子的简并性是指每种氨基酸都有多个密码子与之对应 【答案】B 【解析】A ．tRNA 、mRNA 、rRNA 都是以基因区段为模板转录而来，A 错误； B ．核糖体上有 2 个结合位点，肽链延长时，1 位点tRNA 上的肽链脱离下来，与 2 位点tRNA 上的氨基酸发生脱水缩合形成肽链，从而转移到位点 2 上，B 正确； C ．密码子位于mRNA 上，即决定肽链上氨基酸种类的碱基位于mRNA 上，C 错误； 第 3 页 学科网（北京）股份有限公司 D ．一种氨基酸可能由一种或几种密码子编码，并不是每一种氨基酸都有多个密码子，如色氨酸只有UGG 一种密码子，D 错误。 2．下图表示中心法则及其补充的内容，有关说法正确的是( ) A ．①②③分别表示转录、复制、翻译 B ．人体的所有细胞都具有过程① C ．过程①②③④⑤均有碱基互补配对现象 D ．在洋葱根尖分生区细胞中只有过程① 【答案】C 【解析】A．①是以DNA 为模板合成DNA 的过程，即DNA 分子的复制过程，②是以DNA 为模板合成RNA的过程，即转录过程，③是以RNA 为模板合成蛋白质的过程，即翻译过程，A 错误； B ．结合 A 选项可知，①为DNA 的复制，该过程发生在能进行分裂的细胞中，B 错误； C ．图中中心法则的内容中，①②③④（逆转录）⑤（RNA 的复制）过程都遵循碱基互补配对原则，C 正确。 D ．洋葱根尖细胞中存在DNA 分子的复制、转录和翻译过程，D 错误。 3．下图为某基因的表达过程示意图，相关叙述正确的是( ) A ．①是DNA ，其上基因的双链均可作为②的转录模板 B ．一个mRNA 分子可相继结合多个核糖体，最终形成多条不同肽链 C ．③是核糖体，翻译时沿mRNA 的59 端向39 端方向移动 D ．④是不含氢键的单链tRNA ，在细胞中通常有 21 种 【答案】C 【解析】A、根据图示可知①为DNA ，在转录过程中，一个基因只以其中的一条单链为模板，A 错误； B 、一个mRNA 分子相继结合多个核糖体，由于是同一条信使RNA 翻译的，故形成多条肽链都是相同的， B 错误； C 、③是核糖体，由④转运RNA （tRNA ）的移动方向可知，翻译过程③由59 向39 方向移动，C 正确； D 、④是tRNA，单链结构，但含有氢键维持其特有的结构，D 错误。 4．下图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为：甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸 —赖氨酸……下列叙述正确的是( ) 注：AUG （起始密码子）：甲硫氨酸；CAU 、CNC ：组氨酸； CCU ：脯氨酸；AAG ：赖氨酸； UCC ：丝氨酸；UAA （终止密码子）。 A ．①链是转录的模板链，其左侧是59 端，右侧是39 端 B ．若在①链 5～6 号碱基间插入一个碱基G ，合成的肽链变长 C ．碱基序列不同的mRNA 翻译得到的肽链不可能相同 D ．若在①链 1 号碱基前插入一个碱基G ，合成的肽链不变 【答案】D 【解析】A ．根据起始密码子，推断①链是转录的模板链，其左侧是39 端，右侧是59 端。 B ．若在①链 5～6 号碱基间插入一个碱基G ，终止密码子提前出现，肽链变短。 C ．由于密码子的简并性，不同的mRNA 翻译得到的肽链可能相同。 D ．若在①链 1 号碱基前插入一个碱基G ，由于插入位置在起始密码子对应的模板序列之前，不影响肽链合成。 二、多选题（本题共 1 小题。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。） 5．新冠肺炎冠状病毒（SARS _ CoV _ 2 ）是单股正链（+RNA ）病毒，主要依靠其囊膜上刺突蛋白S 识别呼吸道上皮细胞膜表面的ACE2 受体蛋白，进而入侵人体肺泡及呼吸道上皮细胞。其复制过程如图所示，下列相关分析错误的是( ) A ．用32 P标记的细菌培养SARS _ CoV _ 2 ，可使其核酸带上相应的放射性 B ．SARS _ CoV _ 2 的遗传信息在传递过程中可能发生碱基A 与T 的配对 C ．SARS _ CoV _ 2 在肺泡细胞内增殖时，所需的酶均由宿主细胞DNA 指导合成 D ．SARS _ CoV _ 2 不能入侵皮肤表皮细胞，可能是皮肤表皮细胞膜上缺乏ACE2 受体【答案】A B C 【解析】A ．根据题意可知，SARS _ CoV _ 2 是侵染人的病毒，只能在人的细胞内增殖，故32 P标记的细菌培养SARS _ CoV _ 2，不可使其核酸带上相应的放射性，A 错误； B．题图可知，SARS _ CoV _ 2 其遗传信息在传递过程中不会发生碱基A 与T 的配对而是发生碱基A 与U的配对，B 错误； C ．由图可知，SARS _ CoV _ 2 入侵肺泡细胞过程中，所需的酶部分是由自身RNA 合成的，如RNA 复制酶，C 错误； D ．题干信息：SARS _ CoV _ 2 主要依靠其囊膜上刺突蛋白S 识别呼吸道上皮细胞膜表面的ACE2 受体蛋白，进而入侵人体肺泡及呼吸道上皮细胞，不入侵皮肤表皮等组织细胞的原因可能是表皮细胞膜上缺乏ACE2 受体，D 正确。 故选 ABC。 三、填空题（本题共 1 小题） 6．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。请据图回答下列问题： 第 5 页 学科网（北京）股份有限公司 （1）表示DNA 复制的是 1 （填数字），该过程发生的碱基互补配对方式是 2 ，合成子链的方向是 3 。 （2）图②中合成的“ 链与其模板链在化学成分方面的主要区别是 4 。根尖细胞中图②所示的过程发生的场所有 5 。 （3）图③所示的过程与图 6 所示的过程合称基因表达。图③所示的过程需要 7 种RNA 参与，一般有多个核糖体与同一条模板链结合，其意义是 8 。 【答案】1 、① 2 、A 与T 配对，C 与G 配对 3、5, 一 端→ 3, 一 端 4 、DNA 含有脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA 含有核糖和尿嘧啶 5、细胞核和线粒体 6 、② 7、3 8、少量mRNA 分子可以迅速合成大量蛋白质 【解析】图中①表示DNA 复制，是DNA 合成的过程，②表示转录，是RNA 合成的过程，③表示翻译，是蛋白质（多肽链）合成的过程。 （1）图中①表示DNA 复制，是DNA 合成的过程，该过程中A 与T 配对，C 与G 配对，合成子链的方向为5, 一 端→ 3, 一 端。 （2）图②中合成的“ 链是RNA ，其模板链是DNA ，二者在化学成分方面主要区别是DNA 含有脱氧核糖和胸腺嘧啶，RNA 含有核糖和尿嘧啶。根尖细胞（没有叶绿体）中图②表示转录，其发生场所主要是细胞核，其次线粒体。 （3）基因表达包括②转录和③翻译，翻译需要 3 种RNA 参与，分别是mRNA 、 tRNA 和rRNA ，一个mRNA 上可同时结合多个核糖体，这样少量mRNA 分子可以迅速合成大量蛋白质。 第 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $