資源簡介

4.1 基因指導蛋白質的合成學案
【預習新知】
遺傳信息的轉錄
1．DNA與RNA的比較
比較項目 項目 DNA RNA
化學組成 基本單位 脫氧核苷酸 核糖核苷酸
堿基 A、G、C、T A、G、C、U
五碳糖 脫氧核糖 核糖
無機酸 磷酸 磷酸
空間結構 規則的雙螺旋結構 通常呈單鏈結構
分類 通常只有一類 分mRNA、tRNA、rRNA三類
功能 主要的遺傳物質 在不存在DNA的生物里是遺傳物質，在存在DNA的生物里輔助DNA完成功能
存在(真核生物) 主要存在于細胞核中的染色體上 主要存在于細胞質中
2．三種RNA的比較
mRNA tRNA rRNA
分布 部位 常與核糖體結合 細胞質中 與蛋白質結合 形成核糖體
結構
功能 翻譯時作模板 翻譯時作搬運 氨基酸的工具 參與核糖 體的組成
聯系 ①組成相同：4種核糖核苷酸； ②來源相同：都由轉錄產生； ③功能協同：都與翻譯有關
3．RNA適于作為DNA信使的原因
(1)RNA的基本組成單位是核苷酸，含有4種堿基，可以儲存遺傳信息。
(2)RNA一般是單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細胞核進入細胞質。
(3)組成RNA的堿基也嚴格遵循堿基互補配對原則。
4．轉錄與DNA分子復制的區別：
復制 轉錄
時間 有絲分裂間期和減數第一次分裂前的間期 生長發育過程中
場所 主要在細胞核，少部分在線粒體和葉綠體
原料 四種脫氧核苷酸 四種核糖核苷酸
模板 DNA的兩條鏈 DNA中的一條鏈
條件 特定的酶和ATP
過程 DNA解旋，以兩條鏈為模板，按堿基互補配對原則，合成兩條子鏈，子鏈與對應母鏈螺旋化 DNA解旋，以一條鏈為模板，按堿基互補配對原則，形成mRNA(單鏈)，進入細胞質與核糖體結合
模板 去向 分別進入兩個子代DNA分子中 恢復原樣，DNA分子重新形成雙螺旋結構
特點 邊解旋邊復制，半保留復制 邊解旋邊轉錄，DNA雙鏈全保留
產物 兩個雙鏈DNA分子 一條單鏈mRNA
意義 復制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代 傳遞遺傳信息，為翻譯做準備
遺傳信息的翻譯
1．翻譯的概念
游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質，這一過程叫翻譯。
(1)部位：細胞質。
(2)原料：各種游離氨基酸。
(3)模板：mRNA。
(4)結果：一定氨基酸順序的蛋白質。
(5)實質：將mRNA中的堿基序列(攜帶遺傳信息)翻譯為蛋白質的氨基酸序列(具體性狀)。
2．氨基酸的“搬運工”－tRNA
tRNA的基本結構單位為核糖核苷酸，為RNA的一種。tRNA種類眾多，但每一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。tRNA呈三葉草形，其一端為攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基。每個tRNA上的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，稱反密碼子。
3．轉錄與翻譯的比較
4．遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較
項目 遺傳信息 密碼子 反密碼子
作用 控制生物的性狀 直接決定蛋白質中的氨基酸排列序列 識別密碼子，轉運氨基酸
圖解
5．翻譯過程中多聚核糖體模式圖解讀
(1)圖1表示真核細胞的翻譯過程，其中①是mRNA，⑥是核糖體，②、③、④、⑤表示正在合成的4條多肽鏈，具體內容分析如下：
①數量關系：一個mRNA可同時結合多個核糖體，形成多聚核糖體。
②目的意義：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。
③方向：從右向左(見圖1)，判斷依據是多肽鏈的長短，長的翻譯在前。
④形成的多條肽鏈氨基酸序列相同：其原因是有相同的模板mRNA。
(2)圖2表示原核細胞的轉錄和翻譯過程，圖中①是DNA，②、③、④、⑤表示正在合成的4條mRNA在核糖體上同時進行翻譯過程。
中心法則
1．提出者：克里克。
2．內容：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的__復制__；也可以從DNA流向__RNA__，進而流向__蛋白質__，即遺傳信息的轉錄和翻譯。
3．補充后的中心法則圖解
【鞏固訓練】
1.某生物細胞內發生的某些生理過程如下圖I、II所示，X表示某種酶。下列敘述正確的是( )
A.核糖體合成的肽鏈經內質網、高爾基體加工后才有生物活性
B.此過程可以發生在真核細胞內，但I和II不可以同時進行
C.基因中起始密碼子序列發生改變，可能導致X無法識別
D.圖中核糖體移動的方向是從右到左，多個核糖體合成不同的肽鏈
2.生物體內存在一種RNA編輯現象。哺乳動物ApoB基因的mRNA在肝中能翻譯為含4536個氨基酸的蛋白，但該mRNA在腸細胞中會被替換掉1個堿基，最終翻譯為僅含2152個氨基酸的蛋白。下列敘述錯誤的是( )
A.RNA編輯是轉錄后水平上的基因表達調控
B.腸細胞中ApoB基因模板鏈發生相應改變
C.該堿基替換可能導致終止密碼子提前出現
D.RNA編輯可以實現1個基因表達出多種蛋白
3.某原核生物胞外酶X合成過程局部放大如下圖所示。下列敘述正確的是( )
A.①是以DNA上的某基因區段為模板轉錄而來
B.核糖體的移動方向是從右向左
C.該物質合成過程中的能量主要來自于線粒體
D.ab鏈的起始密碼子是由基因中的啟動部位轉錄而來的
4.遺傳信息的傳遞過程中要遵循“堿基互補配對原則”。下列表示轉錄過程的是( )
模板 AGCU AGCT AGCU AGCT
產物 UCGA TCGA TCGA UCGA
選項 A B C D
A.A B.B C.C D.D
5.在細胞學研究領域，有許多藥物可抑制細胞內某些生命活動，以達到治療疾病的目的。下表為幾種藥物的主要作用機理，有關敘述正確的是( )
藥物名稱 作用機理
阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性
金霉素 阻止tRNA與mRNA的結合
放線菌素D 嵌入DNA雙鏈分子中，抑制DNA的模板功能
A.阿糖胞苷可使細胞中的RNA合成受阻
B.金霉素發揮作用的場所是細胞核
C.放線菌素D可直接干擾細胞中的轉錄過程
D.表中三種藥物都是通過抑制基因的表達來治療疾病
6.真核細胞中發現P小體和U小體等無膜細胞器。P小體像是匯集了多種降解因子的mRNA處理工廠，或者是使mRNA處于沉默狀態加以儲存的場所。U小體可參與細胞核中mRNA前體剪接為成熟mRNA的過程。U小體總是與P小體聯系在一起，參與RNA的監控和降解，P小體和U小體主要調控細胞內的哪項生命活動( )
A.DNA復制 B.轉錄 C.翻譯 D.蛋白質加工
7.真核細胞中發現P小體和U小體等無膜細胞器。P小體像是匯集了多種降解因子的mRNA處理工廠，或者是使mRNA處于沉默狀態加以儲存的場所。U小體可參與細胞核中mRNA前體剪接為成熟mRNA的過程。U小體總是與P小體聯系在一起，參與RNA的監控和降解，根據P小體的功能，推測P小體中應當可以檢測到以下哪種物質( )
A.磷脂分子 B.RNA酶 C.氨基酸 D.胸腺嘧啶
8.真核細胞中發現P小體和U小體等無膜細胞器。P小體像是匯集了多種降解因子的mRNA處理工廠，或者是使mRNA處于沉默狀態加以儲存的場所。U小體可參與細胞核中mRNA前體剪接為成熟mRNA的過程。U小體總是與P小體聯系在一起，參與RNA的監控和降解，U小體最可能出現在以下哪個結構中( )
A.細胞溶膠 B.線粒體 C.溶酶體 D.細胞核
9.miRNA是一類由內源基因編碼的長度為19～25個核苷酸的非編碼單鏈小分子RNA。它主要通過與一個或多個靶mRNA的3'端完全或不完全地互補結合，使mRNA降解或抑制mRNA翻譯，從而發揮其轉錄后的調控功能。下列有關敘述，不正確的是( )
A.miRNA會使靶基因表達產物的量減少
B.miRNA與靶mRNA結合的過程中可能存在A與U的配對
C.miRNA不直接作為翻譯的模板
D.miRNA識別靶mRNA時采取與翻譯不相同的堿基配對方式
10.下列關于參與翻譯過程的mRNA和tRNA的敘述正確的是( )
A.當mRNA沿著核糖體移動至起始密碼子時，翻譯過程即開始
B.進入核糖體的一個tRNA會先后占據mRNA上兩個結合位點
C.參與該過程的各種RNA均為單鏈結構，且沒有氫鍵
D.mRNA上的密碼子種類發生改變可能導致蛋白質功能改變
參考答案
1.答案：D
解析：A、從圖中可以看出，表示轉錄，Ⅰ表示翻譯，邊轉錄邊翻譯推測該生物為原核生物或者真核細胞的線粒體或葉綠體結構，若為原核生物，無內質網高爾基體，A錯誤;
B、此過程可以發生在真核細胞內，在線粒體和葉綠體內Ⅰ和Ⅱ可以同時進行，B錯誤;
C、密碼子在mRNA上，沒有在基因上，C錯誤;
D、真核細胞細胞核里進行轉錄時，一次轉錄只產生一個基因的mRNA，而原核細胞，一次轉錄得到的mRNA分子上含有幾個基因的轉錄片段，因此在翻譯時，一條mRNA上同時結合多個核糖體，每個核糖體會識別相應基因的mRNA上的起始密碼子和終止密碼子，多個核糖體合成不同的肽鏈，核糖體移動的方向是沿著每個基因的mRNA片段的5'端向3'，端移動，核糖體移動的方向是從右向左，D正確。
2.答案：B
解析：
3.答案：A
解析：
4.答案：D
5.答案：C
解析：C、轉錄是指以四種核糖核苷酸為原料，以DNA分子的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，在RNA聚合酶的作用下合成RNA的過程。放線菌素D能夠嵌入DNA雙鏈分子中，抑制DNA的模板功能，故可直接干擾細胞中的轉錄過程，C正確
6.答案：C
解析：P小體的作用是降解RNA,U小體的作用是將mRNA前體剪接為成熟mRNA，因此P小體和U小體主要調控細胞內的翻譯過程，故選C。
7.答案：B
解析：由于P小體像是匯集了多種降解因子的mRNA處理工廠，說明P小體可以降解mRNA，因此含有RNA酶，故選B。
8.答案：D
解析：U小體可參與細胞核中mRNA前體剪接為成熟mRNA的過程，因此U小體最可能出現在細胞核中，故選D。
9.答案：D
解析：A、miRNA通過與一個或多個靶mRNA的3'端完全或不完全地互補結合使mRNA降解或抑制mRNA翻譯，故miRNA會使靶基因表達產物的量減少，A正確;
B、miRNA識別靶mRNA時的堿基配對方式，為A-U、U-A、G-C、C-G，B正確;
C、mRNA是翻譯的模板，而miRNA能識別靶mRNA，不直接作為翻譯的模板，C正確;
D、miRNA識別靶mRNA及翻譯過程中堿基配對方式都是A-U、C-G，D錯誤。
10.答案：D
解析：A、蛋白質合成中，核糖體沿著mRNA移動，而不是mRNA沿著核糖體移動，A錯誤；
B、核糖體同時有讀取兩個密碼子位點，攜帶氨基酸的tRNA只會占據mRNA上的1個結合位點，B錯誤；
C、參與翻譯過程的RNA均為單鏈，但tRNA有氫鍵，C錯誤；
D、mRNA上密碼子的種類變化可能使對應氨基酸序列改變，導致蛋白質功能的改變，D正確。
故選D。

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