第4章 第1节 第2课时 遗传信息的翻译与中心法则-【新课程学案】2025-2026学年高中生物必修2 遗传与进化教师用书word（人教版 单选版）

第2课时　遗传信息的翻译与中心法则 聚焦·学案一　遗传信息的翻译 [学案设计] (一)理清与翻译有关的概念与过程 1.翻译的概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫作翻译。 2.遗传信息、密码子、反密码子的比较 项目 遗传信息 密码子 反密码子 概念 DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 tRNA上与密码子互补配对的3个碱基 作用 控制生物的性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子,并与密码子互补配对 种类 多样性 64种 61种(正常情况下) 联系 图解 3.翻译的过程 4.转录与翻译的比较 　　　　 |情|境|思|考|探|究| 　　如图是翻译过程的示意图,请据图分析回答下列问题: (1)图甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是哪种分子或结构?该过程发生的碱基互补配对方式与DNA复制和转录相比完全一样吗? 提示:Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分别是tRNA、核糖体、多肽链。该过程发生的碱基互补配对方式与DNA复制和转录相比不完全一样,DNA复制时碱基的互补配对方式为A—T、T—A、G—C、C—G,转录时碱基的互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C,翻译时碱基的互补配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C。 (2)判断图甲中核糖体沿着mRNA移动的方向,并根据教材P67中的密码子表,写出图甲中翻译出的部分氨基酸序列。 提示:核糖体沿着mRNA从左向右移动;图甲中翻译出的部分氨基酸序列为亮氨酸—丙氨酸—丝氨酸。 (3)图乙中①⑥分别是什么分子或结构?核糖体移动的方向是怎样的? 提示:①⑥分别是mRNA、核糖体。核糖体移动的方向是从右向左。 (4)图乙中最终合成的多肽链②③④⑤的氨基酸序列相同吗?为什么? 提示:相同,因为它们的模板是同一条mRNA。 (5)图乙所示的翻译特点有什么意义? 提示:少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 　　[例1]　如图为某基因表达的过程示意图,①~⑦代表不同的结构或物质,Ⅰ和Ⅱ代表过程。下列说法错误的是 (　　) A.图中④上结合多个⑤,利于迅速合成出大量的蛋白质 B.图示显示转录Ⅰ和翻译Ⅱ同时进行,在人体细胞内也会存在该现象 C.DNA转录时mRNA链的延伸方向与核糖体沿mRNA移动的方向均为3'→5' D.图示③RNA聚合酶处具有3条核苷酸链,即2条DNA单链、1条RNA单链 [解析]　过程Ⅱ为翻译,该过程中④mRNA结合多个⑤核糖体,这样少量的mRNA可以在短时间内合成出大量的蛋白质,提高了翻译的效率,A正确;图示显示转录Ⅰ和翻译Ⅱ同时进行,人体细胞中含线粒体,线粒体基质中含有DNA和核糖体,转录和翻译可以同时进行,故在人体细胞内也会存在该现象,B正确;RNA聚合酶只能与DNA的3'端结合,转录时mRNA链的延伸方向是5'→3',mRNA是翻译的模板,mRNA上起始密码子→终止密码子的方向为5'→3',因此翻译时核糖体沿mRNA的移动方向是5'→3',C错误;转录时以DNA的一条链为模板合成RNA,图示③RNA聚合酶处具有3条核苷酸链:2条DNA单链,1条RNA单链,D正确。 [答案]　C (二)归纳有关基因表达的特殊问题 1.真核生物和原核生物基因表达分析与判断 (1)过程图 (2)判断方法 微点拨:真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA和核糖体,其转录、翻译也存在同时进行的情况。 2.基因表达过程中的相关数量计算 图示 规律 翻译过程中,mRNA上每3个相邻碱基可决定一个氨基酸,所以不考虑终止密码子时,蛋白质中氨基酸数目=1/3mRNA中碱基数目=1/6 DNA(基因)中碱基数目 说明 在回答问题时应加上“最多”或“最少”等字,如mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中最少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸 　　[例2]　一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一段含有11个肽键的多肽,则此段mRNA分子至少含有的碱基个数(不考虑终止密码子)及合成这段多肽最多需要的tRNA个数依次为 (　　) A.33,11 B.36,12 C.12,36 D.11,36 [解析]　由题干信息可知,此段多肽有11个肽键,则此段多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成,若不考虑终止密码子,则对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3=36(个),而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。 [答案]　B [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)tRNA由三个碱基构成。 (×) (2)密码子位于mRNA上,ATC一定不是密码子。 (√) (3)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。 (×) (4)每种转运RNA能转运一种或多种氨基酸。 (×) (5)每种氨基酸仅由一种密码子编码。 (×) (6)tRNA由单链构成,因此不含氢键。 (×) 2.(教材P69右栏插图发掘训练)如图为多聚核糖体模型,下列有关说法正确的是 (　　) A.①是mRNA,mRNA上的密码子均可与tRNA上的反密码子配对 B.少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质) C.图中核糖体的移动方向为从左向右 D.②③④⑤表示正在合成的4种氨基酸序列不同的多肽链 解析:选B　 ①是mRNA,mRNA上的终止密码子不与tRNA上的反密码子配对,A错误;多聚核糖体的特点是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的多肽(蛋白质),提高了翻译的效率,B正确;图中核糖体的移动方向为从右向左,判断依据是多肽链的长短,长的肽链为先合成的,C错误;①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链,由于模板mRNA相同,所以最终形成的多条肽链氨基酸序列相同,为同种肽链,D错误。 3.下图为某mRNA部分序列,下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子,若起始密码的序列是AUG或GUG,则下划线1~4代表该mRNA起始密码子的序号是 (　　) A.1 B.2 C.3 D.4 解析:选B　从核糖体移动方向分析,该起始密码子应在下划线“0”的左侧,由下划线“0”开始以3个碱基为单位往左推,得出下划线“2”GUG为起始密码子。 4.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。据图判断,下列说法正确的是 (　　) A.图中①链应为DNA中的α链 B.DNA形成②的过程发生在细胞核 C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA D.图中②与③配对过程在核糖体上 解析:选D　形成的mRNA(②链)与DNA中β链的碱基满足互补配对原则,所以①链应为DNA中的β链,A错误;DNA形成②的过程为转录,该生物为蓝细菌,则②转录发生在细胞质,B错误;携带酪氨酸和天冬氨酸的tRNA上的反密码子分别是AUG和CUA,根据碱基互补配对原则可知,酪氨酸的密码子是UAC,天冬氨酸的密码子是GAU,C错误;图中②与③配对过程即为翻译的过程,发生在核糖体上,D正确。 聚焦·学案二　中心法则 [学案设计] |探|究|学|习| 　　逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,即RNA指导下的DNA合成,是某些病毒的复制形式,需逆转录酶的催化。艾滋病病毒(HIV) 就是一种典型的逆转录病毒,如图为HIV侵入人体某种免疫细胞后在细胞内进行逆转录的图解。回答下列问题: (1)艾滋病病毒(HIV)的遗传物质是RNA。 (2)逆转录过程所需的原料和转录过程有什么不同? 提示:逆转录过程所需的原料是4种游离的脱氧核苷酸,而转录所需的原料是4种核糖核苷酸。 (3)HIV在细胞内利用细胞内的各种原料合成组成自身的蛋白质和核酸等,进而组装成新的病毒,从而完成增殖。在HIV增殖过程中遗传信息是怎么传递的?(用简洁的文字和箭头表示) 提示:。 |认|知|生|成| 1.克里克提出的中心法则图解 2.补充后的中心法则图解 3.中心法则各过程的适用范围 4.中心法则与基因表达的关系 5.生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是信息的载体; (2)蛋白质是信息的表达产物; (3)ATP为信息的流动提供能量。 　　[典例]　如图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相关叙述合理的是 (　　) A.若X是mRNA,Y是多肽,则管内必须加入氨基酸 B.若X是DNA,Y含有U,则管内必须加入逆转录酶 C.若X是tRNA,Y是多肽,则管内必须加入脱氧核苷酸 D.若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内必须加入DNA酶 [解析]　若X是mRNA,Y 是多肽,则管内发生的是翻译过程,因此管内必须加入氨基酸;若X是DNA,Y含有U,则Y为RNA,管内发生的是转录过程,因此不需要加入逆转录酶,而需要加入RNA聚合酶等;若X是tRNA,Y是多肽,则管内发生的是翻译过程,因此不需要加入脱氧核苷酸;若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内发生的是逆转录过程,因此需要加入逆转录酶。 [答案]　A [思维建模] “三看法”判断中心法则各过程 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)克里克预见了遗传信息传递的一般规律并提出了中心法则。 (√) (2)流感病毒(RNA病毒)的遗传信息通过逆转录传递到DNA。 (×) (3)人体神经细胞的核遗传信息的传递包括DNA→DNA。 (×) (4)某些原核生物细胞中的遗传信息传递为RNA→RNA,是对中心法则的补充和发展。 (×) 2.(教材P69黑体字发掘训练)生命是物质、能量和信息的统一体。发生在大多数生物中的遗传信息流动过程是 (　　) A.DNA→蛋白质 B.蛋白质→DNA→RNA C.DNA→RNA→蛋白质 D.RNA→DNA→RNA→蛋白质 解析:选C　在大多数生物中遗传信息的传递都包括DNA分子转录(以DNA的一条链为模板合成RNA的过程)和翻译(以mRNA为模板合成蛋白质)过程,即DNA→RNA→蛋白质,C符合题意。 3.(教材P69“图4-8”发掘训练)信息从基因的核苷酸序列中被提取出,用来指导蛋白质合成的过程对地球上的所有生物都是相同的,分子生物学家称之为中心法则,如图①~⑤代表生理过程,下列选项描述合理的是 (　　) A.可用过程①②③表示T2噬菌体遗传信息的流动 B.过程⑤和④可分别发生在烟草花叶病毒和HIV体内 C.过程③和⑤遵循的碱基互补配对方式不同 D.人的成熟红细胞中可发生过程①②③ 解析:选A　T2噬菌体的遗传物质为DNA,遵循过程①②③组成的中心法则,A正确;烟草花叶病毒和HIV是病毒,其遗传信息的流动发生在宿主细胞内,而非病毒体内,B错误;过程③是翻译,mRNA与tRNA互补配对,过程⑤是RNA复制,两者遵循的碱基互补配对方式相同,C错误;人的成熟红细胞无细胞核和众多细胞器,不能发生过程①②③,D错误。 4．流感病毒是一种单股负链RNA(－RNA)病毒，其在宿主细胞内增殖的过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．＋RNA上有决定氨基酸的密码子 B．过程①②③中均能发生碱基互补配对 C．＋RNA可以用于组装成新的子代流感病毒 D．－RNA中嘧啶碱基数等于＋RNA中嘌呤碱基数 解析：选C　＋RNA可作为翻译的直接模板，因此其上有决定氨基酸的密码子，A正确；①③表示RNA复制，②表示翻译，上述过程均有碱基互补配对，B正确；流感病毒的遗传物质为－RNA，因此用于组装成新的子代流感病毒的遗传物质为－RNA，C错误；由题图可知，＋RNA是以－RNA为模板合成的，两者碱基互补，故－RNA中的嘧啶碱基(C、U)与＋RNA中的嘌呤碱基(G、A)数相等，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.结合转录和翻译的场所,分析真核细胞核DNA指导蛋白质合成为什么不能边转录边翻译? 真核细胞核DNA的转录发生在细胞核,翻译的场所是细胞质的核糖体,所以不能边转录边翻译。 2.少量的mRNA分子可以迅速合成大量蛋白质的主要原因是一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,使翻译快速高效进行。 三、综合检测反馈 1.胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素,具有降低血糖的作用。胰岛素基因控制合成胰岛素的过程中,不需要利用 (　　) A.RNA聚合酶 B.腺嘌呤核糖核苷酸 C.DNA酶 D.氨基酸 解析:选C　胰岛素是胰岛素基因控制合成的一种蛋白质类激素,合成过程中需要进行转录和翻译,转录过程需要RNA聚合酶利用4种游离的核糖核苷酸合成mRNA,翻译过程是核糖体以mRNA为模板,以氨基酸为原料合成蛋白质的过程,C符合题意。 2.某种蛋白质含51个氨基酸,若不考虑终止密码子,控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是 (　　) A.51和51 B.153和5 C.153和153 D.306和153 解析:选D　该蛋白质含51个氨基酸,1个氨基酸由mRNA上的3个相邻的碱基编码,而mRNA是由双链DNA中的1条链作为模板转录而来的,若不考虑终止密码子,DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1,则控制合成该蛋白质的DNA和mRNA分子中至少含有碱基的数目分别是306和153,D正确。 3.如图表示翻译过程。据图分析,下列叙述正确的是 (　　) A.决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是ACC和CGU B.甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是GGUGAC C.图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧 D.mRNA上碱基序列的改变一定会造成蛋白质结构的改变 解析:选C　 密码子位于mRNA上,结合图示可以看出,决定色氨酸和丙氨酸的密码子分别是UGG和GCA,A错误;根据碱基互补配对原则可推测,甘氨酸和天冬氨酸对应的基因模板链中碱基序列是CCACTG,B错误;根据tRNA的走向可知,图中核糖体的移动方向是从左往右,则图示mRNA中起始密码子位于RNA链的左侧,C正确;密码子的简并性使mRNA上碱基序列的改变不一定会造成蛋白质结构的改变,D错误。 4．图1为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2为中心法则图解，图中字母代表具体过程。下列叙述正确的是(　　) A．图1所示过程可在原核细胞中进行，只有酶丙能催化氢键的断裂 B．人的神经细胞内能发生图2所示a(核DNA复制)、b、c三个生理过程 C．若图2中的一个DNA分子含n个碱基，则b过程得到的mRNA分子中碱基数是n/2 D．图2所示a～e过程中均存在碱基互补配对现象 解析：选D　图1所示过程有DNA复制、转录、翻译，在原核细胞中转录和翻译可同时进行，酶甲为DNA聚合酶，酶乙为RNA聚合酶，酶丙为解旋酶，RNA聚合酶和解旋酶均可催化氢键的断裂，A错误；人的神经细胞高度分化，不能分裂，因此不能发生图2所示a(核DNA复制)过程，B错误；基因通常是具有遗传效应的DNA片段，转录是以基因为单位进行的，且DNA分子中具有不能转录的区间，所以一个含n个碱基的DNA分子转录得到的mRNA分子中碱基数一定小于n/2，C错误；图2所示a～e五个生理过程分别是DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程，均存在碱基互补配对现象，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $