1、第第 1 1 节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成 RNA 的组成及种类 自主梳理 1.RNA 的基本单位及组成 磷酸 核糖 碱基：A、U、G、C 核糖核苷酸 2.RNA 的种类及功能 mRNA tRNA rRNA 名称 信使 RNA 转运 RNA 核糖体 RNA 结构 单链 单链，呈三叶草的叶形 单链 功能 传递遗传信息， 蛋白质合成的 模板 识别密码子，运载氨基 酸 参与构成核糖 体 (1)DNA 通常是双链，RNA 一般为单链。() (2)DNA 和 RNA 都含有核糖。() 提示：DNA 含有脱氧核糖，RNA 含有核糖。 (3)RNA 是某些原核生物的遗传物质。() 提示：真
2、核生物、原核生物和 DNA 病毒的遗传物质都是 DNA，只有 RNA 病毒 的遗传物质是 RNA。 典例 1 (2019 长春九校联盟期中)下列叙述中，不属于 RNA 功能的是( ) A.细胞质中的遗传物质 B.作为某些病毒的遗传物质 C.具有生物催化作用 D.参与核糖体的组成 解析 真核生物、原核生物和 DNA 病毒的遗传物质都是 DNA，RNA 病毒的遗 传物质为 RNA，A 错误、B 正确；少数酶的化学本质为 RNA，C 正确；rRNA 参与核糖体的组成，D 正确。 答案 A 对点练 1 (2020 聊城高一期末)下列关于 RNA 和 DNA 的叙述错误的是( ) A.RNA 和 DNA
3、 都是多核苷酸大分子 B.RNA 是核糖核苷酸的简称，DNA 是脱氧核苷酸的简称 C.RNA 包括 mRNA、tRNA、rRNA 等 D.染色体由 DNA、RNA 和蛋白质组成 解析 RNA 和 DNA 都是由多个核苷酸聚合成的大分子，A 正确；RNA 是核糖 核酸的简称，DNA 是脱氧核糖核酸的简称，B 错误；RNA 包括 mRNA、tRNA、 rRNA 等，C 正确；染色体主要由蛋白质和 DNA 组成，此外还含有少量 RNA， D 正确。 答案 B 【归纳总结】 RNA 和 DNA 的区别 比较项目 DNA RNA 化学 组成 基本组成元 素 均只含有 C、H、O、N、P 五种元素 基本组
4、成单 位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 五碳糖 脱氧核糖 核糖 无机酸 磷酸 磷酸 空间结构 一般为规则的双螺旋结构 通常呈单链结 构 联想质疑 DNA 与 RNA 的判定方法 (1)根据五碳糖种类判定：若核酸分子中含核糖，一定为 RNA；含脱氧核糖，一 定为 DNA。 (2)根据含氮碱基判定：含 T 的核酸一定是 DNA；含 U 的核酸一定是 RNA。 (3)DNA 中单、双链的判定：若 AT、GC 或嘌呤嘧啶，则为单链 DNA； 若 AT，GC，AGTC，则一般认为是双链 DNA。 (1)RNA 中含有的碱基与 DNA 有何不同？ 提示：DNA 含有的碱基是
5、 A、T、G、C，RNA 是 A、U、G、C。 (2)大肠杆菌细胞中含有多少种核苷酸？ 提示：8 种。 遗传信息的转录 自主梳理 (1)遗传信息的转录产物只有 mRNA。() 提示：tRNA、mRNA 和 rRNA 等都是通过相应的 DNA 转录产生的。 (2)以基因中 DNA 的两条链为模板转录所得到的 mRNA 是相同的。() 提示：转录只能以基因的一条链为模板。 (3)细胞中的 RNA 合成过程不会在细胞核外发生。() 提示：叶绿体和线粒体内也会发生转录的过程。 典例 2 (2020 银川一中)下列关于真核生物遗传信息的转录过程的叙述，正确的 是( ) A.转录以 DNA 的两条链为模板
6、 B.转录过程中不可能发生碱基 T 与 A 的配对 C.转录需要 tRNA 作运载工具 D.转录的产物与 DNA 的长度不相等 解析 转录以 DNA 的一条链为模板，A 错误；转录过程中存在碱基 T 和碱基 A 的配对，B 错误；翻译过程需要 tRNA 作运载工具，C 错误；转录的产物的长度 小于 DNA 的长度，D 正确。 答案 D 对点练 2 (2019 南菁中学期中)下图是真核生物 mRNA 合成过程图， 请据图判断 下列说法中正确的是( ) A.R 表示的节段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶 B.图中是以 4 种脱氧核苷酸为原料合成的 C.如果图中表示酶分子，则它的名称是 RNA
7、 聚合酶 D.图中的合成后，在细胞核中与核糖体结合并控制蛋白质的合成 解析 R 表示的节段正处于解旋状态，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。 答案 C 联想质疑 (1)真核细胞内 DNA 的复制和转录均主要发生在细胞核内。 (2)转录的产物不只是 mRNA，tRNA 和 rRNA 也是转录产物。 (1)转录时，需要解旋吗？需要
8、解旋酶吗？为什么？ 提示：需要解旋，因为 DNA 双链只有解开螺旋才能为转录提供模板；不需要解 旋酶，因为 RNA 聚合酶本身就兼有解旋的作用。 (2)转录时，RNA 子链与其模板链之间进行碱基互补配对，碱基互补配对的方式 共有几种？分别是什么？所形成的碱基对共有几种？分别是什么？ 提示：3 种，A 与 U、T 与 A、G 与 C；4 种，AU、TA、GC 和 CG。 1.DNA 为什么不能到细胞质中直接指挥蛋白质合成？ 提示：DNA 是双链大分子，其长度远大于 RNA，不易通过核孔。 2.转录成的 RNA 的碱基序列与 DNA 两条单链的碱基序列各有哪些异同？ 提示：转录时，游离的核糖核苷酸
9、与 DNA 模板链上的碱基互补配对。因此，转 录成的 RNA 的碱基与 DNA 模板链的碱基是互补配对的关系。 该 RNA 的碱基序 列与 DNA 另一条链(非模板链)的碱基序列的区别是 RNA 链上的碱基 U， 对应在 非模板链上的碱基是 T。 遗传信息的翻译 自主梳理 1.翻译的概念 2.密码子与反密码子 (1)密码子 (2)密码子与反密码子的比较 3.翻译的过程 (1)每种氨基酸都具有两种或两种以上的密码子。() 提示：部分氨基酸具有一种密码子。 (2)核糖体的翻译通常是从 mRNA 上的起始密码子开始到终止密码子结束。() (3)tRNA 一经发挥作用便迅速被酶分解而无法重复使用。()
10、 提示：tRNA 可以多次重复发挥作用。 典例 3 (2020 宁夏长庆高中高二月考)有关翻译过程，下列说法中正确的是 ( ) A.tRNA、rRNA 和 mRNA 都参与了翻译过程 B.植物根尖细胞的叶绿体和线粒体中均能发生翻译过程 C.不同细胞翻译水平的差异是导致细胞分化的根本原因 D.多个核糖体结合到一条 mRNA 上能翻译出不同的多肽链 解析 核糖体是由 rRNA 和蛋白质构成，是翻译的场所，tRNA、mRNA 参与翻 译过程， 分别作为翻译的运输工具和模板， A 正确； 植物根尖细胞中没有叶绿体， B 错误；不同细胞转录水平的差异是导致细胞分化的根本原因，C 错误；多个核 糖体结合到
11、一条 mRNA 上能翻译出多个相同的多肽链，D 错误。 答案 A 对点练 3 如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化， Y 表示具有某种 功能的酶，请据图分析下面有关叙述错误的是( ) A.Y 为 RNA 聚合酶 B.该图中最多含 5 种碱基、8 种核苷酸 C.过程在细胞核内进行，过程在细胞质内进行 D.b 部位发生的碱基配对方式可能有 TA、AU、CG、GC 解析 分析题图可知，过程和过程分别表示真核生物转录和翻译过程，故 Y 为 RNA 聚合酶，A 正确；图中有 DNA 和 RNA 分子，因此最多含有 5 种碱基和 8 种核苷酸，B 正确；过程为转录过程，主要在细胞核内进行，此外在线
12、粒体 和叶绿体内也可进行，为翻译过程，在细胞质中的核糖体上进行，C 错误；b 部位发生转录，因此 b 部位发生的碱基配对方式可能有 TA、AU、CG、 GC，D 正确。 答案 C, 联想质疑 密码子的简并性：亮氨酸可由 6 种密码子决定。 一条 mRNA 上可相继结合多个核糖体。 (1)转录的产物不只是 mRNA，还有 tRNA、rRNA 等，但只有 mRNA 携带遗传信 息，3 种 RNA 都参与翻译过程，只是作用不同。 (2)转录和翻译过程中的碱基配对方式不是 AT，而是 AU。 (3)并不是所有的密码子都决定氨基酸。 (4)真核细胞的核基因表达过程，转录和翻译在时间和空间上均不同，表现为
13、先 转录后翻译。 (5)原核细胞的基因表达过程中，转录和翻译可以同时进行，表现为边转录边翻 译。 (1)翻译时，蛋白质的合成通常是从 mRNA 的哪里开始，到哪里结束？ 提示：从起始密码子开始，到终止密码子结束。 (2)翻译时，核糖体的移动方向如何？ 提示：从 mRNA 的 5端向 3端移动。 (3)翻译时，携带氨基酸的 tRNA 都与核糖体上同一个 tRNA 结合位点结合吗？ 提示：不是，与起始密码子对应的 tRNA 结合在核糖体上的一个 tRNA 结合位点 上，后续的 tRNA 结合在另外一个位点上。 (4)携带肽链的 tRNA 会先后占据核糖体上的几个 tRNA 结合位点？ 提示：2 个
14、。 1.密码子的简并性对生物体的生存发展有何意义？ 提示：这是一道开放性问题，旨在促进学生积极思考，不必对答案作统一要求。 可以从增强密码子容错性的角度来解释，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；也可以从密码子的使用频率来 考虑， 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。 2.几乎所有生物共用一套密码子，你能想到什么？ 提示：这是一道开放性问题，答案并不唯一，旨在培养学生的发散性思维。根据 这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码， 说明当今生物可能 有着共同的起源，或生命在本质上是统一的，等等。
15、 3.多聚核糖体的意义是什么？合成的多条肽链的氨基酸序列相同吗？ 提示：一个 mRNA 分子相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，可以 短时间内合成大量蛋白质，因 mRNA 模板相同，合成的多条肽链具有相同的氨 基酸序列。 中心法则 自主梳理 1.中心法则 2.生命是物质、能量和信息的统一体 在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA 是信息的载体，蛋白质是信息的表达产 物，而 ATP 为信息的流动提供能量。 (1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程() (2)遗传信息只能从 DNA 流向 RNA，进而流向蛋白质() 提示：遗传信息既可以从 DNA 流向 RNA，进而流向蛋白质，也可以从 D
16、NA 流 向 DNA，从 RNA 流向 RNA，从 RNA 流向 DNA。 (3)DNA 病毒中没有 RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则() 提示：病毒遗传信息的流动也遵循中心法则。 典例 4 (2019 浙南名校联盟期末)某病毒的遗传物质是单链 RNA(RNA)，宿主 细胞内病毒的增殖过程如图，RNA 和RNA 的碱基序列是互补的。下列叙述 正确的是( ) A.RNA 和RNA 均可与核糖体结合作为翻译的模板 B.据图推测，只有RNA 上有 RNA 聚合酶的结合位点 C.过程所需的嘌呤数和过程所需的嘧啶数相同 D.过程需要的 tRNA 来自病毒，原料及场所都由宿主细胞提供 解析 由图示可
17、得，只有RNA 可与核糖体结合作为翻译的模板，A 错误；图 中既能以RNA 为模板合成RNA，也能以RNA 为模板合成RNA，说明 RNA 和RNA 均有 RNA 聚合酶的结合位点，B 错误；由于RNA 和RNA 的 碱基是互补配对的，所以过程所需嘌呤数量与过程所需嘧啶数量相同，C 正 确；为翻译过程，该过程需要的 tRNA、原料及场所都由宿主细胞提供，D 错 误。 答案 C 对点练4 (2020 闵行区高一期末)新型冠状病毒(2019nCoV)是一种RNA病毒， 可以通过荧光 PCR 技术快速检测，该方法首先要将新型冠状病毒的核酸转换成 DNA，图中表示该过程的是( ) A. B. C. D
18、. 解析 新型冠状病毒是一种 RNA 病毒，其核酸有且只有 RNA，要将其转换成 DNA，需要通过逆转录过程，即图中过程，D 正确。 答案 D 【规律方法】 “两看”法判断中心法则的各个过程 联想质疑 不同生物遗传信息流动过程 (1)如果某生理过程的产物是 RNA，该生理过程可能属于中心法则的哪一环节？ 提示：转录或 RNA 复制。 (2)中心法则普遍适用于各种生物，从进化上说，其反映了什么问题？ 提示：所有生物具有共同的祖先。 RNA 病毒主要包括两类，即携带 RNA 复制酶的普通 RNA 病毒和携带逆转录酶 的逆转录病毒。前者不携带逆转录酶，后者不携带 RNA 复制酶。 思维导图 晨读必背
19、 1.科学家通过研究发现，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。 2.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。 3.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。 4.每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。tRNA 的一端 是携带氨基酸的部位，另一端有 3 个相邻的碱基。每个 tRNA 的这 3 个碱基可以与 mRNA 上的密码子互补配对， 叫作反密码子。 5.遗传信息可以从 DNA 流向 DNA，即 DNA 的复制；也 可
20、以从 DNA 流向 RNA， 进而流向蛋白质， 即遗传信息的 转录和翻译。少数生物(如一些 RNA 病毒)的遗传信息可 以从 RNA 流向 RNA 以及从 RNA 流向 DNA。 6.在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA 是信息的载体， 蛋白质是信息的表达产物，而 ATP 为信息的流动提供能 量，可见，生命是物质、能量和信息的统一体。 教材答案与提示 一、问题探讨 提示：“问题探讨”意在引导学生思考 DNA 在生物体内有哪些作用，又是如何 发挥作用的。一种生物的整套 DNA 中储存着该种生物生长、发育等生命活动所 需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。但是，从 DNA 到具有各种 性
21、状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此，在可 预见的将来，利用 DNA 来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。 二、练习与应用 概念检测 1.(1) (2) 2.D 拓展应用 提示： 题中的三种抗生素都是通过阻止遗传信息的传递和表达，来干扰细菌蛋白 质的合成，进而抑制细菌生长的。具体而言，红霉素影响翻译过程，环丙沙星影 响 DNA 的复制过程，利福平影响转录过程。 随堂检测 1.关于 RNA 和 DNA 的区别，下列说法错误的是( ) A.DNA 是规则的双螺旋结构，而 RNA 一般是单链 B.DNA 中的五碳糖是核糖，RNA 中的五碳糖是脱氧核糖 C.DNA 特有的碱基是
22、 T，而 RNA 特有的碱基是 U D.DNA 中的嘧啶数量和嘌呤数量相等，但 RNA 中不一定 解析 DNA 中的五碳糖是脱氧核糖，RNA 中的五碳糖是核糖。 答案 B 2.(2019 漳州质检)DNA 决定 mRNA 的序列是通过( ) A.mRNA 的密码 B.DNA 的自我复制 C.tRNA 的转运 D.碱基互补配对 解析 mRNA 是以四种核糖核苷酸为原料，以 DNA 分子的一条链为模板，在 RNA 聚合酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成的。因此 DNA 决定 mRNA 的序列是通过碱基互补配对。 答案 D 3.(2019 泉州期末)下列对遗传信息翻译过程的说法中，错误的是( )
23、A.以细胞质中游离的氨基酸为原料 B.以核糖体 RNA 作为遗传信息模板 C.翻译时同时需要三种 RNA D.合成具有一定氨基酸序列的蛋白质 解析 翻译的原料是细胞质中游离的氨基酸， A 正确； 翻译的模板是信使 RNA， B 错误；翻译时同时需要 tRNA、mRNA 与 rRNA 三种 RNA，C 正确；翻译过程 能合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质，D 正确。 答案 B 4.(2019 兰州一中期末)遗传密码是指( ) A.DNA 分子中决定蛋白质合成的碱基排列顺序 B.转运 RNA 分子一端决定一个氨基酸的三个碱基排列顺序 C.信使 RNA 上的编码 1 个氨基酸的 3 个相邻碱基 D.
24、蛋白质分子的氨基酸排列顺序 解析 密码子是指信使 RNA 上编码一个氨基酸的 3 个相邻的碱基，C 正确。 答案 C 5.(2019 武威十八中期末)DNA 分子的复制、转录、翻译分别产生( ) A.DNA、RNA、蛋白质 B.DNA、RNA、氨基酸 C.DNA、RNA、核糖体 D.脱氧核苷酸、核糖核苷酸、蛋白质 解析 DNA 分子复制的产物为 DNA，转录的产物为 RNA，翻译的产物为蛋白 质，A 正确。 答案 A 6.(2020 全国高一单元测试)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( ) A.tRNA、rRNA 和 mRNA 都是通过转录产生的 B.与 DNA 的复制相比，转录过程也有自己的特点 C.转录是以 DNA 的两条链为模板合成 RNA 的过程 D.若抑制 RNA 聚合酶的活性，则能抑制转录的进行 解析 转录是以 DNA 一条链为模板， 以核糖核苷酸为原料， 合成 RNA 的过程， 包括 tRNA、rRNA 和 mRNA，A 正确，C 错误；与 DNA 的复制相比，转录过程 也有自己的特点，如只以 DNA 的一条链为模板，B 正确；RNA 聚合酶可催化转 录过程，若抑制 RNA 聚合酶的活性，则能抑制转录的进行，D 正确。 答案 C