2024年高中生物新教材同步必修第二册第4章　基因的表达第1节　基因指导蛋白质的合成含答案

2024年高中生物新教材同步必修第二册第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成第1节基因指导蛋白质的合成第1课时遗传信息的转录课程内容标准核心素养对接1.概述RNA的结构、种类和功能。2.概述遗传信息转录的过程。1.生命观念——比较DNA与RNA的异同和功能联系。2.科学思维——构建转录过程的模型，分析转录的场所、原料、模板及特点。知识点1RNA的结构和功能1.RNA的基本单位及组成2.RNA的种类及其作用3.RNA与DNA的比较知识点2遗传信息的转录(1)核糖核苷酸是组成RNA的基本单位，共有4种。(√)(2)RNA主要有三种，主要分布在细胞质中。(√)(3)转录时DNA聚合酶能识别DNA分子中特定碱基序列。(×)(4)转录以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA。(×)(5)一个基因的两条链不能同时转录生成两种不同的mRNA。(√)(6)在细胞的生命历程中，mRNA的种类会不断发生变化。(√)eq\x(教材P64“图4－1”拓展)如图为“核糖和脱氧核糖的结构模式图”，回答下列问题：现有一核酸分子，若从化学组成入手，如何判断其是DNA还是RNA？(不考虑特殊情况)提示(1)根据五碳糖种类判断：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基种类判断：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。(3)根据含氮碱基的含量判断：若嘌呤数≠嘧啶数则肯定不是双链DNA。探究点一RNA的结构与种类如图为不同类型的RNA，思考并回答下列问题：(1)图中哪种分子可以携带遗传信息？提示mRNA分子。(2)rRNA的合成与细胞核中的哪种结构有关？rRNA参与构成的细胞器是什么？提示rRNA的合成与细胞核中的核仁有关；rRNA参与核糖体的构成。(3)RNA为什么适合作DNA的信使？提示RNA也是由核苷酸连接而成的，也含有4种碱基使RNA具备准确传递遗传信息的可能；在以DNA的一条链为模板转录形成RNA时，也遵循“碱基互补配对原则”；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。DNA与RNA的快速判定[例1]与DNA相比，RNA特有的成分是()A.核糖和尿嘧啶B.脱氧核糖和尿嘧啶C.核糖和胸腺嘧啶D.脱氧核糖和胸腺嘧啶答案A解析与DNA相比，RNA特有的成分是核糖和尿嘧啶，A正确。[例2]RNA可能的功能是()①作为某些病毒的遗传物质②作为某些细菌的遗传物质③催化某些代谢反应④转运氨基酸⑤核糖体组成成分A.①②③④⑤ B.①②③④C.②③④⑤ D.①③④⑤答案D解析RNA可以作为某些病毒的遗传物质，如HIV，①正确；细菌的遗传物质是DNA，②错误；酶具有催化作用，酶绝大多数是蛋白质，少数是RNA，故某些RNA能催化代谢反应，③正确；mRNA可以作为翻译的模板，④正确；tRNA可以转运氨基酸，⑤正确；核糖体组成成分是rRNA和蛋白质，⑥正确。探究点二遗传信息的转录1.如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：(1)图中遗传信息的转录方向为←(用“→”或“←”表示)。(2)a为启动上述过程必需的有机物，其名称是RNA聚合酶。(3)b和c的名称分别是胞嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸。(4)在植物的叶肉细胞中，上述过程发生的场所是哪里？提示细胞核、线粒体和叶绿体。2.结合下列图解，回答相关问题。(1)甲、乙两过程有何相同之处？提示甲表示DNA复制，乙表示转录。转录与复制都需要模板，都遵循碱基互补配对原则，在真核细胞中主要发生在细胞核内。(2)甲、乙两过程有何不同之处？提示①DNA复制中A与T配对，转录中A与U配对。②DNA复制时一个DNA分子完整复制，形成两个DNA分子；转录是以基因为单位进行的，在DNA分子中，只有处于表达状态的片段(基因)才会进行转录，转录形成一条单链RNA。(3)转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链和非模板链的碱基序列相比较，有什么异同？提示转录形成的RNA的碱基序列与其DNA模板链的碱基序列是互补配对关系；与非模板链的碱基序列基本相同，只是DNA链上有T的位置，在RNA链上是U。遗传信息转录的三点总结(1)转录不是转录整个DNA，是转录其中的基因，不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。(3)转录的模板：同一DNA分子中，转录的模板链不是固定的一条。也就是说，可能这个基因转录是以DNA的一条链为模板，另一个基因的转录是以同一个DNA的另一条链为模板。[例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，②③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具有解开DNA双螺旋的作用B.②是磷酸二酯键，③是氢键C.④是由胞嘧啶、核苷、磷酸结合而成的D.乙链和甲链中的腺嘌呤数量相等答案A解析①RNA聚合酶具有解开DNA双链，即解开双螺旋的作用，A正确；②③都是磷酸二酯键，氢键是连接两条核苷酸链之间的碱基对的化学键，B错误；④胞嘧啶核糖核苷酸是由胞嘧啶、核糖、磷酸结合而成的，C错误；乙链和甲链中的腺嘌呤数量不一定相等，D错误。[例4]如图中甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是()A.图中酶1和酶2是同一种酶B.图丙中b链可能是构成核糖体的成分C.图丙是图甲的部分片段放大D.图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生答案B解析甲过程是以DNA的两条链为模板，合成子代DNA的过程，即DNA的复制，其中酶1为DNA聚合酶；乙过程是以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程，即转录，其中酶2为RNA聚合酶，A错误；丙中a链含有碱基T，属于DNA链，b链含有碱基U，属于RNA链。核糖体由蛋白质和rRNA组成，图丙中b链为RNA单链，所以可能是构成核糖体的成分，B正确；图丙中一条链为DNA链，一条链为RNA链，而图甲中为DNA复制过程，因此图丙不是图甲的部分片段放大，C错误；图乙所示过程在高度分化的细胞中仍会发生，因为细胞的成分在不停更新，需要蛋白质和酶，D错误。与转录有关的两个注意点(1)转录时，需要解旋，但不需要解旋酶参与。因为RNA聚合酶本身就兼有解旋的作用。(2)转录时，RNA子链的延伸方向为5′－端→3′－端，与RNA聚合酶的移动方向一致。思维导图晨读必背1.与DNA不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基组成中没有碱基T，而替换成碱基U。2.RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。3.转录的主要场所是细胞核，条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。随堂检测1.下列关于RNA的叙述，错误的是()A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应B.RNA的基本单位由磷酸、核糖和含氮碱基组成C.RNA参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜答案D解析有些酶的化学本质为RNA；RNA的基本单位是核糖核苷酸，由磷酸、核糖和含氮碱基组成；rRNA参与构成核糖体。2.若以碱基顺序为5′—ATTCCATGCT—3′的DNA为模板链，转录出的mRNA碱基顺序为()A.从5′端读起为—ATTCCATGCT—B.从3′端读起为—UAAGGUACGA—C.从5′端读起为—AUUCCAUGCU—D.从3′端读起为—TAAGGTACGA—答案B解析若以碱基顺序为5′—ATTCCATGCT—3′的DNA为模板链，根据碱基互补配对原则，转录时从3′端读起，转录出的mRNA碱基顺序为—UAAGGUACGA—。3.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RNAB.以完全解开螺旋的一条脱氧核苷酸链为模板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、线粒体和叶绿体中答案A解析一个DNA分子上有若干个不相同的基因，可转录出多个不同类型的RNA，A正确；转录时不是沿着整条DNA长链进行的，因此不会完全解开DNA分子的双螺旋，B错误；在真核生物中，合成的RNA从模板链上脱离下来，需经过加工才能成为成熟的RNA，C错误；洋葱根尖细胞中没有叶绿体，D错误。4.如图中α、β是真核细胞某基因的两条链，γ是另外一条多核苷酸链，下列说法正确的是()A.图中的酶是DNA聚合酶B.γ链彻底水解后能生成6种小分子物质C.该过程只发生在细胞核中D.β链中碱基G占28%，则γ链中碱基A占22%答案B解析据图分析，该基因正在以其中一条链为模板转录生成RNA，故该酶为RNA聚合酶，A错误；由图可知，γ链为RNA，其彻底水解后生成4种碱基、1种核糖、1种磷酸，B正确；细胞质中的线粒体和叶绿体含有的DNA也能发生转录，C错误；β链中碱基G占28%，无法计算出γ链中A所占比例，D错误。课后·分层训练(时间：30分钟)知识点1RNA的结构和功能1.提取细胞中的核酸，经分析共有4种碱基，7种核苷酸，4条核苷酸链，它们可能是()A.2个DNA分子，1个RNA分子B.1个DNA分子，2个RNA分子C.2个DNA分子D.4个RNA分子答案B解析2个DNA分子，1个RNA分子，共5条链，A错误；1个DNA分子和2个RNA分子，共有4条核苷酸链，DNA中可以含有A、T、C、G4种碱基，RNA中可以含有A、C、G3种碱基，共有7种核苷酸，B正确；2个DNA分子，最多有4种碱基，含有4种核苷酸，C错误；4个RNA分子，最多有4种核苷酸，D错误。2.下列有关DNA和RNA的叙述，错误的是()A.二者的化学组成中相同的有磷酸以及碱基A、C、GB.二者都可以携带遗传信息，都可作为遗传物质C.二者都含有C、H、O、N、P五种元素D.DNA中含有氢键，而RNA中没有氢键答案D解析DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子碱基(A、T、C、G)组成，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，由一分子磷酸、一分子核糖和一分子碱基(A、U、C、G)组成，A正确；DNA和RNA都可以携带遗传信息，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA，B正确；DNA和RNA中都含有C、H、O、N、P五种元素，C正确；DNA分子中，两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，tRNA的RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其中存在碱基配对现象，含有氢键，D错误。3.下列关于DNA和RNA的叙述，不合理的是()A.DNA双链中腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对B.RNA中相邻两个碱基通过磷酸—核糖—磷酸相连接C.DNA中磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架D.tRNA局部双链中腺嘌呤一定与尿嘧啶配对答案B解析双链DNA分子中碱基按照互补配对的原则进行配对，A(腺嘌呤)与T(胸腺嘧啶)配对，G(鸟嘌呤)与C(胞嘧啶)配对，A合理；RNA中相邻两个碱基通过核糖—磷酸—核糖进行连接，B不合理；DNA中磷酸和脱氧核糖交替排列在外侧构成基本骨架，C合理；tRNA局部双链中腺嘌呤与尿嘧啶配对形成氢键，形成三叶草结构，D合理。知识点2遗传信息的转录4.如图是电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象，下列叙述正确的是()A.RNA聚合酶的移动方向为由右向左B.转录而来的RNA需脱离DNA后，才能进行蛋白质合成C.当RNA聚合酶到达终止密码子时，DNA合成结束D.图示结构中同时存在T—A、A—U的配对关系答案D解析根据转录形成的RNA链的长度可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右，A错误；原核细胞中不存在核膜，因此转录产生的RNA不需脱离DNA就可直接与核糖体结合进行蛋白质的合成，B错误；当RNA聚合酶到达终止子时，RNA合成结束，C错误；转录以DNA的一条链为模板，则DNA碱基中的T与形成的RNA中的A配对，DNA碱基中的A与形成的RNA中的U配对，故图示结构中同时存在T—A、A—U的配对关系，D正确。5.对于下图，正确的说法有几项()①可表示DNA复制过程②可表示转录过程③共有8种核苷酸④共有5种碱基⑤两个C代表不同的核苷酸A.3 B.4C.5 D.2答案B解析图示可以表示转录或逆转录过程，但不能表示DNA复制过程，①错误、②正确；图中共有8种核苷酸，包括4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，③正确；图中共有5种碱基，即A、C、G、T、U，④正确；图中的两个C表示两种核苷酸，即胞嘧啶脱氧核苷酸和胞嘧啶核糖核苷酸，⑤正确。因此，说法正确的有②③④⑤，B正确。6.甲(ATGG)是一种单链DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙(A—P～P～P)是转录过程中需要的一种物质。下列叙述错误的是()A.甲、乙、丙的组分中均有糖B.甲和乙中共含有6种核苷酸C.丙可作为细胞内的直接能源物质D.乙的初步水解产物中含有4种核苷酸答案D解析甲是单链DNA，乙是RNA，丙是ATP，乙的初步水解产物中含有3种核苷酸，D错误。7.如图是真核生物mRNA的合成过程示意图，①表示相关过程，②③④表示相关物质，请据图判断相关叙述正确的是()A.①过程表示DNA分子解旋B.图中②表示RNA，③表示DNA聚合酶C.图中④的合成需要③的参与D.图中②的合成只能在细胞核中进行答案A解析由图可知，④表示DNA分子，①过程表示的是DNA分子解旋，A正确；②是RNA，合成RNA时需要的酶是RNA聚合酶，B错误；③表示RNA聚合酶，DNA分子的合成过程需要DNA聚合酶，C错误；真核生物细胞内RNA分子的合成可以在细胞核中进行，也可以在叶绿体和线粒体内进行，D错误。8.下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是()A.图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右B.图中RNA与a链碱基互补C.图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对D.DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量答案A解析依图示可知，RNA聚合酶的移动方向是从左向右；RNA与a链上碱基除U与T不同外，其他碱基相同，不能互补；图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对；RNA聚合酶本身具有解旋功能，转录不需要解旋酶的参与。9.下图显示科学家获得类胰岛B细胞的途径，其中P基因和M基因能表达相应产物调节胰岛B细胞发育。与正常胰岛A细胞相比，不属于类胰岛B细胞所独有的分子是()A.P、M基因及胰岛素基因B.P、M基因转录形成的相应mRNAC.胰岛素基因转录形成的mRNAD.P、M基因表达形成的相应蛋白质答案A解析正常胰岛A细胞也含有胰岛素基因，A正确；类胰岛B细胞是胰岛A细胞转入P基因和M基因后获得的，类胰岛B细胞可分泌胰岛素，与正常胰岛A细胞相比，类胰岛B细胞中P、M基因转录形成的相应mRNA，胰岛素基因转录形成的mRNA，P、M基因表达形成的相应蛋白质为其独有的分子，B、C、D错误。10.珠蛋白是构成哺乳动物血红蛋白的重要成分，如图为人β­珠蛋白基因与其成熟mRNA杂交示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。下列相关叙述错误的是()A.图中可能含有5种碱基、8种核苷酸B.β­珠蛋白基因转录得到的mRNA成为成熟mRNA可能经过了剪接过程C.图中碱基配对方式有T—A、A—T、C—G和G—CD.mRNA在细胞核中通过转录形成答案C解析图中可能含有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，即含有5种碱基、8种核苷酸，A正确；据图分析可知，β­珠蛋白基因DNA单链与成熟mRNA之间有未配对区域，说明β­珠蛋白基因转录得到的mRNA成为成熟mRNA可能经过了剪接过程，B正确；图中碱基配对方式有T—A、A—U、C—G和G—C，C错误；β­珠蛋白基因转录形成mRNA的场所是细胞核，D正确。11.科学家在实验中发现，DNA分子中基因两条链中只有一条具有转录功能，这条具有转录功能的链叫做模板链，另一条无转录功能的链叫做编码链。下图DNA分子中基因A和基因b()A.是位于两个DNA分子上的非等位基因B.分别以DNA的两条单链为转录的模板C.其中一个基因复制，另一个基因不一定复制D.其中一个基因转录，另一个基因也一定转录答案B解析据图分析，A和b位于同一个DNA分子上，A错误；图中显示，基因A和b的模板链不同，是分别以同一个DNA分子的两条单链为模板，B正确；DNA复制时，以两条链为模板，进行复制，C错误；DNA中基因是选择性表达的，两个基因不一定都转录，D错误。12.如图为某真核生物中DNA分子的一段碱基序列，请分析回答下列问题：(1)转录时遵循________原则，若以图中的b链为模板进行转录，得到的mRNA的碱基序列是________________。(2)转录的主要场所是________，原料是________，提供能量的物质是__________，需要在________酶的作用下进行。(3)转录的产物除mRNA外，还有________，其具有转运氨基酸的功能；还有__________，其参与构成________(填细胞器)。答案(1)碱基互补配对GGCCUGAAGAGAAGU(2)细胞核(4种游离的)核糖核苷酸ATPRNA聚合(3)tRNArRNA核糖体13.抗生素是临床上治疗各种由细菌引起的疾病的特效药，能够有效地抑制细菌蛋白质的合成，而不影响人的蛋白质的合成。抗生素是通过什么机制抑制细菌蛋白质的合成的呢？有人推测是抗生素能抑制细菌DNA的转录过程，而不影响人体DNA的转录过程。请分析回答下列问题：(1)实验设计的思路：①设计两组实验(甲、乙两组)，体外模拟细菌________的过程。甲组加适量________，乙组加等量蒸馏水作为________，检测两组实验中________的生成量。②设计两组实验(丙、丁两组)，体外模拟人体细胞________的过程。丙组加适量________，丁组加等量蒸馏水，检测两组实验中________的生成量。(2)实验结果及结论：①若甲组________的生成量明显少于乙组，则说明抗生素是通过抑制________来抑制细菌蛋白质合成的。②若________________________，则说明抗生素不影响人体DNA的转录过程。答案(1)①转录抗生素对照RNA②转录抗生素RNA(2)①RNA细菌的转录②丙组的RNA生成量等于丁组的RNA生成量解析设计实验的基本原则是对照原则，要探究抗生素抑制细菌蛋白质合成的原因是否为抗生素能抑制细菌DNA的转录过程，而不影响人体DNA的转录过程，需要设计四组实验，即体外模拟细菌与人体细胞DNA转录的过程，其中两组加适量抗生素，另外两组加等量蒸馏水，观察指标是两组实验中RNA的生成量。(1)先设计甲、乙两组实验，体外模拟细菌DNA的转录过程，甲组加适量抗生素，乙组加等量蒸馏水作为对照，检测两组实验中RNA的生成量。再设计丙、丁两组实验，体外模拟人体细胞转录的过程。丙组加适量抗生素，丁组加等量蒸馏水，检测两组实验中RNA的生成量。(2)实验结果及结论：①若甲组RNA生成量明显少于乙组，则说明抗生素是通过抑制细菌的转录来抑制细菌蛋白质合成的。②若丙组的RNA生成量等于丁组的RNA生成量，说明抗生素不影响人体DNA的转录过程。第2课时遗传信息的翻译和中心法则课程内容标准核心素养对接1.概述遗传信息翻译的过程。2.描述中心法则，即遗传信息的传递规律。1.科学思维——构建翻译的过程模型，分析基因表达的场所、原料、模板及特点，理解基因指导蛋白质合成的过程。2.科学思维——结合中心法则，比较不同生物遗传信息传递的异同。知识点1遗传信息的翻译1.翻译的概念21种游离在细胞质中的各种氨基酸，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。场所：细胞质中的核糖体2.密码子和反密码子(1)属于密码子的是②(填序号)，位于[④]mRNA上，其实质是决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。密码子的种类为64。(2)属于反密码子的是①(填序号)，位于[③]tRNA上，其实质是与密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。3.翻译的过程知识点2中心法则(1)每种氨基酸都具有两种或两种以上的密码子。(×)(2)核糖体的翻译通常是从mRNA上的起始密码子开始，终止密码子结束。(√)(3)tRNA一经发挥作用便迅速被酶分解而无法重复使用。(×)(4)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。(√)(5)叶绿体和线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。(√)eq\x(教材P66图4－5，P67表4－1拓展)1.观察密码子示意图和密码子表，回答下列问题。(1)DNA是怎样决定mRNA的碱基序列的？提示通过碱基互补配对原则决定mRNA中的碱基序列。(2)所有密码子都能决定氨基酸吗？提示不是，正常情况下，三种终止密码子不编码氨基酸，分别是UAG、UAA、UGA。(3)一种密码子只能决定一种氨基酸吗？一种氨基酸只有一种密码子吗？提示一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有多种密码子。eq\x(教材P67图4－6拓展)2.结合教材tRNA的结构示意图，回答下列有关问题：(1)图中的tRNA携带的氨基酸是甲硫氨酸，判断依据是图中tRNA的反密码子是UAC，其对应的密码子是AUG，根据密码子表可以确定AUG是甲硫氨酸的密码子。(2)在tRNA中是否只有反密码子这3个碱基？是否存在氢键？提示tRNA是RNA链经折叠形成的，除一端的反密码子外，还有其他碱基。在折叠区域碱基配对，存在氢键。(3)每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸可能由一种或几种tRNA转运。(4)为什么说tRNA是真正起“翻译”作用的结构？提示运输氨基酸的工具是tRNA，它一端有反密码子，能和mRNA上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，因此tRNA是真正起“翻译”作用的结构。探究点一遗传信息的翻译1.下图是翻译过程的示意图，请据图分析：(1)上图中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；不完全一样，复制：A—T、T—A、G—C、C—G，转录：A—U、T—A、C—G、G—C，翻译：A—U、U—A、C—G、G—C。(2)判断图中核糖体沿着mRNA移动的方向，根据教材中的密码子表，写出图甲中翻译出的氨基酸序列。提示核糖体沿着mRNA从左向右移动；图甲中对应的氨基酸序列为甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸。2.下图表示一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条多肽链的现象。请回答有关问题：(1)图中每个核糖体是共同合成一条多肽链，还是分别合成一条完整的多肽链？提示每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。(2)图中合成的4条多肽链是否相同？判断依据是什么？提示相同，因为它们结合的模板mRNA相同。(3)图中翻译的方向是从左向右，判断的依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(4)图中所示的翻译特点，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。(5)组成蛋白质的21种氨基酸对应62种密码子，这表明密码子具有“简并性”，这一现象对生物体的生命活动有何意义？提示①增强容错性：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，因而有利于蛋白质结构或生物性状的稳定。②保证翻译速度：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，可以保证翻译的速度。3.结合下面图解，思考下列问题：假设蛋白质中氨基酸为m个，则其对应的mRNA上碱基及基因中碱基至少各是多少个？提示mRNA上碱基至少为3m个，基因中碱基至少为6m个。“两看法”巧判真核生物和原核生物基因表达(1)过程图(2)判断方法说明：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。[例1]下列关于遗传信息的翻译的叙述中，正确的是()A.通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列B.生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定C.生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，则tRNA也有21种D.生物体内合成蛋白质时，一种密码子一定能决定一种氨基酸答案A解析mRNA上的一个密码子决定一个氨基酸，所以在翻译过程中mRNA中的碱基序列决定了蛋白质中的氨基酸序列，A正确；密码子具有简并性，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定，B错误；绝大多数生物体内合成蛋白质的氨基酸有21种，tRNA有62种，C错误；正常情况下终止密码子不能决定氨基酸，D错误。[例2]如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC.图中碱基的配对方式有A—U、C—G、A—TD.图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶答案A解析由图可知，核糖体移动的方向是从左向右，起始密码子位于RNA链上的左侧，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，决定甘氨酸的密码子有GGU、GGC、GGA、GGG，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有A—U、C—G、G—C、U—A，C错误；RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。(1)翻译的方向：翻译过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。故核糖体移动的方向就是翻译的方向。(2)tRNA和氨基酸之间的对应关系：一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。(3)密码子、反密码子和氨基酸之间的对应关系：①密码子共有64种，但其中有2种终止密码子不编码任何氨基酸，编码氨基酸的密码子共有62种。翻译时反密码子与62种决定氨基酸的密码子对应。②一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可对应一种或多种密码子。探究点二中心法则及其发展中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题：(1)②表示转录过程，需要RNA聚合酶；④表示逆转录过程，需要逆转录酶的参与。(2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是①②③。(3)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？提示高度分化的细胞不再进行细胞分裂，因而不能发生①过程。(4)请写出新型冠状病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递表达的过程及发生场所。提示[例3]中心法则揭示了生物遗传信息传递的一般规律。下列叙述错误的是()A.①②③三个过程可在根尖分生区细胞中发生B.①②③分别表示DNA的复制、转录和翻译过程C.④表示逆转录，某些病毒增殖时可发生该过程D.④⑤是虚线，表示其在生物界可能不存在答案D解析根尖分生区细胞能进行有丝分裂，细胞分裂前的间期发生DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，基因的表达通过转录和翻译过程合成蛋白质，A正确；据分析可知，①表示DNA分子的复制过程，②表示转录过程，③表示翻译过程，B正确；④表示逆转录，某些RNA病毒(如HIV病毒)增殖时可发生该过程，C正确；④逆转录过程和⑤RNA分子复制过程可发生在被某些病毒侵染的细胞中，D错误。[例4]下列关于中心法则的叙述，一定正确的是()A.肽链的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料B.酶的合成一定以RNA为模板，以氨基酸为原料C.RNA的合成一定以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料D.DNA的合成一定以DNA为模板，以脱氧核苷酸为原料答案A解析肽链是以mRNA为模板、以氨基酸为原料，经过翻译过程形成的，A正确；大多数酶的化学本质是蛋白质，是以mRNA为模板，以氨基酸为原料合成的，少数酶的化学本质是RNA，是以DNA为模板，以核糖核苷酸为原料合成的，B错误；RNA的合成原料一定是核糖核苷酸，而合成的模板可以是DNA也可以是RNA，C错误；DNA合成的原料一定是脱氧核苷酸，而合成的模板可以是DNA也可以是RNA，D错误。(1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。(2)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。(3)DNA复制只发生在能分裂的细胞中，而转录和翻译则可以发生在任何时期。(4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程，该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。(5)细胞生物体内不会自主发生RNA的复制和逆转录过程，除非被病毒侵染。思维导图晨读必背1.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.mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。3.每个tRNA的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。4.翻译的场所是核糖体，条件是模板(mRNA)、“搬运工”(tRNA)、原料(21种氨基酸)、酶和能量。随堂检测1.下列说法错误的是()A.一种tRNA只能转运一种氨基酸B.tRNA上存在碱基互补配对和氢键C.能决定氨基酸的密码子有64种D.一种氨基酸可能对应一种或多种密码子答案C解析决定氨基酸的密码子有62种，C错误。2.下列有关蛋白质合成的叙述，错误的是()A.tRNA的反密码子可识别mRNA上的碱基序列B.一个mRNA分子上可结合多个核糖体使翻译更高效C.终止密码子一定不编码氨基酸D.核糖体可在mRNA上移动答案C解析终止密码子UGA在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸，C错误。3.下列有关图示生理过程的叙述中，正确的是()A.能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核B.该图表示的是转录和翻译C.该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供D.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子答案B解析题图所示的转录和翻译同时进行，发生在原核生物中，原核细胞没有真正的细胞核，A错误；题图表示的是转录和翻译两个生理过程，B正确；原核生物没有线粒体，题图表示的生理过程所需要的能量都是由细胞质提供，C错误；mRNA上的2种终止密码子没有与之对应的反密码子，D错误。4.如图表示某真核生物基因表达的部分过程，请回答下列问题：(1)图中表示遗传信息的________过程，发生的场所是________，此过程除图中所示条件外，还需要________等。(2)图中③表示________，合成的主要场所是________，通过________运输到细胞质中，穿过________层膜，________(填“需要”或“不需要”)能量。(3)图中方框内的碱基应为________，对应的aa5应为________(赖氨酸的密码子为AAA，苯丙氨酸的密码子为UUU)。(4)图中的氨基酸共对应________个密码子。核糖体的移动方向是________。答案(1)翻译核糖体酶和能量(2)mRNA细胞核核孔0需要(3)UUU赖氨酸(4)7从左到右解析(1)图中核糖体上进行的是翻译过程，此过程需要的条件是模板、原料、能量、酶等。(2)③为mRNA，主要在细胞核中合成，通过核孔转移到细胞质中，此过程穿过0层膜，需要能量。(3)密码子存在于mRNA分子上，与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对，故图中方框内的碱基为UUU，对应的密码子为AAA，相应氨基酸是赖氨酸。(4)图中共有7个氨基酸，对应7个密码子。根据图中最后一个氨基酸的加入位置可知，核糖体的移动方向为从左到右。课后·分层训练(时间：30分钟)知识点1遗传信息的翻译1.正常情况下，下列生理过程能够发生的是()A.相同的tRNA携带不同的密码子B.相同的氨基酸由不同的密码子决定C.相同的密码子翻译成不同的氨基酸D.相同的tRNA携带不同的氨基酸答案B解析密码子位于mRNA上，A错误；正常情况下，相同的氨基酸由一种或几种密码子决定，相同的密码子翻译成相同的氨基酸，相同的tRNA携带相同的氨基酸，B正确，C、D错误。2.如图表示真核细胞基因表达过程中的某一阶段。下列有关叙述错误的是()A.图示过程是转录B.需要tRNA作为运载工具C.以氨基酸为原料D.图示过程的模板是mRNA答案A解析题图所示过程是翻译，A错误。3.根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是()DNACGmRNAGtRNAA氨基酸色氨酸A.UGG B.TGGC.ACC D.UCG答案A解析密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。由tRNA的第一个碱基为A可知，该密码子的第一个碱基为U，由mRNA的第三个字母为G，可确定DNA的模板链，进而可推知该密码子为UGG。4.如图为真核细胞中某生理过程示意图，下列与该过程有关的说法正确的是()A.图示过程在内质网、线粒体和叶绿体中都能够进行B.转运肽链起始端氨基酸的tRNA中含有起始密码子C.转运肽链最末端氨基酸的tRNA能识别终止密码子D.一条mRNA可以结合多个核糖体同时合成多条肽链答案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。知识点2中心法则及其发展5.下列关于DNA复制、转录和逆转录的叙述，错误的是()A.逆转录和DNA复制的产物都是DNAB.转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶C.细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板D.DNA复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核苷酸答案C解析DNA复制以DNA的两条链为模板；逆转录以RNA为模板。6.如图表示遗传信息的流动过程，下列有关叙述正确的是()A.图中只有①②③过程存在碱基互补配对B.①过程与④过程所需的原料相同C.真核细胞中完成①②③过程的主要场所相同D.健康的人体细胞中，只有⑤过程不能发生答案B解析由图分析可知，①表示DNA复制，②表示转录，③表示翻译，④表示逆转录，⑤表示RNA复制，图中所有过程均存在碱基互补配对，A错误；①过程与④过程所需的原料相同，均为4种脱氧核糖核苷酸，B正确；真核细胞中DNA复制和转录的主要场所是细胞核，翻译的场所是核糖体，C错误；人体细胞中，正常情况下不会发生④⑤过程，若人体细胞被RNA病毒侵染，则在被病毒侵染的细胞内可能会发生④或⑤过程，D错误。7.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酶答案A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。8.细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是()A.一种反密码子可以识别不同的密码子B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变答案C解析根据题图可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。9.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(下图)，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.HIV遗传物质的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸C.HIV的基因是有遗传效应的RNA片段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解析由于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，因此在合成子代病毒蛋白质外壳时，至少需要以RNA为模板通过④逆转录过程形成DNA，再以DNA为模板通过②转录过程形成mRNA，之后，以mRNA为模板通过③翻译过程合成蛋白质，A正确；HIV的遗传物质是RNA，RNA的基本单位是四种核糖核苷酸，B错误；根据题意分析可知，该病毒的遗传物质是RNA，因此其基因应该是具有遗传效应的RNA片段，C正确；HIV携带的RNA只有经过逆转录过程形成DNA再经过转录和翻译过程才能形成病毒的蛋白质外壳，所以可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来抑制艾滋病病毒的增殖，进而治疗艾滋病，D正确。10.一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板DNA分子的A＋T的个数、合成蛋白质时能脱去的最多的水分子数分别(不考虑侧链基团脱水)是()A.m，m/3－1 B.m，m/3－2C.2(m－n)，m/3－1 D.2(m－n)，m/3－2答案D解析mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个，则A＋U为m－