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第4章第1节 基因指导蛋白质的合成
学习目标
1.概述遗传信息的转录和翻译。
2.运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。
3.阐明中心法则的具体内容。
一、遗传信息的转录
基础梳理
1.RNA
（1）基本单位：四种 。
（2）结构：一般是 ，比DNA 。
（3）分布：主要在 内合成，通过 进入细胞质。
（4）分类
mRNA：将遗传信息从DNA传递到 中。
tRNA：转运氨基酸，识别 。
rRNA： 的组成成分。
2.转录
（1）概念：在细胞核中，以 为模板合成 的过程。
（2）条件
模板：DNA的一条链。
原料：四种游离的 。
酶： 。
能量： 。
其他条件：适宜的温度、 。
（3）过程
第1步：DNA双链解开， 暴露出来。
第2步：游离的 与DNA模板链上的碱基互补配对，在 的作用下开始mRNA的合成。
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 分子上
第4步：合成的mRNA从DNA链上 。而后，DNA双螺旋 。
二、遗传信息的翻译
基础梳理
1.翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程。
2.密码子
（1）种类：64个，分三类。
起始密码子： 个，AUG、GUG。
终止密码子：3个，UAA、UAG、UGA。
普通密码子：59个。
注：①在正常情况下， 是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码 。
②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
（2）与氨基酸的对应关系
起始密码子和普通密码子均有对应的氨基酸，终止密码子 氨基酸，仅仅是翻译终止的信号。
（3）特点
：即一种氨基酸（如丝氨酸）可以由多种密码子决定，有利于保持蛋白质结构（或生物性状）的相对稳定。
通用性：即整个生物界共用一套密码子。同一种密码子在 生物体内编码的氨基酸是相同的。
（4）反密码子的概念：位于 上，在翻译过程中能与 上的密码子发生互补配对的三个相邻的碱基。
（5）反密码子的与氨基酸的对应关系
一种tRNA只能转运 氨基酸；
一种氨基酸可由 RNA转运。
3.翻译的过程
4.一条mRNA同时与 核糖体相结合，可以同时合成 多肽链，提高翻译的效率。
易错提示
1.密码子和反密码子都位于mRNA上。（ ）
2.翻译合成的多肽链需进一步盘曲折叠才能形成蛋白质。（ ）
三、中心法则
基础梳理
1.提出者：克里克。
2.内容：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的 ；也可以从DNA流向RNA，进而流向 ，即遗传信息的转录和翻译。
随堂训练
1.下列有关mRNA、tRNA和rRNA的描述错误的是( )
A.tRNA是不含氢键的单链核酸分子
B.核仁是合成rRNA的场所
C.mRNA、tRNA和rRNA都从DNA转录而来
D.三种RNA都参与了基因表达时的翻译过程
2.如图表示转录过程，下列叙述正确的是( )
A.①为DNA聚合酶，②为模板链
B.③④间以氢键相连，⑤⑥间以磷酸二酯键相连
C.转录过程以4种碱基为原料，产物是mRNA
D.原核细胞中转录发生在拟核区，真核细胞中转录则只发生在细胞核
3.下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( )
A. tRNA、rRNA和mRNA都经DNA转录而来
B. 同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C. 细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D. 转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
4.如图是某细胞中正在进行的翻译过程，下列说法正确的是( )
A.参与图示过程的RNA有3种，均不含氢键
B.图中tRNA中氨基酸的结合位置为乙，可携带多种氨基酸
C.细胞膜上和细胞中运输氨基酸的物质化学本质不同
D.mRNA在核糖体上的移动速度决定了图中翻译的速度
5.关于下图所示过程的叙述，正确的是( )
A.图示过程中只有两种单链RNA参与
B.①表示信使RNA，其碱基排列顺序与它的DNA模板链的互补链完全相同
C.②表示转运RNA，识别①mRNA上决定氨基酸种类的遗传密码
D.③表示核糖体，当它沿图中①从右往左移动到终止密码子时，多肽合成结束
6.下图为某细菌mRNA与对应的翻译产物示意图，下列相关叙述不正确的是( )
A.一个mRNA可翻译成多种蛋白质
B.一个mRNA只有一个游离磷酸基团
C.该mRNA合成的过程中核糖体就可以与之结合
D.mRNA上的起始密码子是由基因中的启动子转录形成
7.下图表示核糖体上合成蛋白质的过程。下列有关叙述正确的是( )
A. 翻译进行过程中，A位点tRNA上携带的氨基酸会转移到位于P位点的tRNA上
B. 图中从E位点离开的tRNA会在细胞质基质中被水解
C. 图中组成该蛋白质前三个氨基酸序列为甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸
D. 当终止密码进入A位点时，由于tRNA不携带氨基酸，导致翻译终止
8.关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是( )
A.一种tRNA可以携带多种氨基酸
B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的
C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
答案解析
1.答案：A
解析：A、tRNA是三叶草形，部分区域含氢键，A错误；B、核仁与某种RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关，B正确；C、mRNA、tRNA和RNA都从DNA转录而来，C正确；D、翻译过程中需要mRNA作为模板，需要tRNA转运氨基酸，需要RNA组成核糖体，因此三者都参与了翻译过程，D正确。故选A。
2.答案：B
解析：①为RNA聚合酶，②为模板链，A错；转录以DNA一条链为模板链，按照碱基互补配对原则生成单链RNA， ③④碱基对间以氢键相连，⑤⑥磷酸和核糖间以磷酸二酯键相连，形成RNA外侧骨架，B正确；转录过程以4种核糖核苷酸为原料，产物是RNA，C错；原核细胞DNA存在于拟核，真核细胞DNA主要在细胞核染色体，细胞质线粒体和叶绿体也含有少量DNA，故原核细胞中转录发生在拟核区，真核细胞中转录发生在细胞核、线粒体、叶绿体，D错。
3.答案：C
解析：根据中心法则,正常真核细胞中的tRNA,rRNA和mRNA都以DNA的某一条链为模板转录而来,A正确;不同RNA形成过程中所用的DNA模板链可能是不同的,所以两种RNA的合成可以同时进行,互不干扰,B正确;真核细胞中的线粒体和叶绿体为半自主性细胞器,线粒体DNA与叶绿体DNA在基因表达过程中也会合成RNA,C错误;转录产生RNA的过程遵循碱基互补配对原则,因此转录出的RNA链可以与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
4.答案：C
解析：参与翻译过程的RNA有3种，分别是mRNA、tRNA和rRNA，如题图所示，tRNA为三叶草结构，含有氢键，A错误；题图中携带氨基酸的分子为tRNA，氨基酸结合位置为乙，一种氨基酸可对应多种tRNA，但是一种tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；细胞膜上运输氨基酸的物质是载体蛋白，细胞中运输氨基酸的物质是tRNA，C正确；核糖体在mRNA上移动，并非mRNA在核糖体上移动，D错误。
5.答案：C
6.答案：D
解析：A、由图可知，一个mRNA可翻译成多种蛋白质，A正确；B、mRNA为单链结构，其上只有一个游离的磷酸基团，B正确；C、细菌属于原核生物，其细胞中不含核膜，因此该mRNA合成的过程中核糖体就可以与之结合，C正确；D、基因中的启动子不能转录，D错误。故选：D。
7.答案：C
8.答案：D
解析：一种tRNA只能识别并携带一种氨基酸，故A错误。DNA聚合酶是在细胞质的核糖体上合成的，故B错误。反密码子是位于tRNA上的相邻的3个碱基，故C错误。线粒体中的DNA也能进行转录和翻译，即控制某些蛋白质的合成，故D正确。
第2步：携带某个氨基酸的 以同样的方式进入位点2。
第1步： 进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的 ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
第3步：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的RNA上。
第4步：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的RNA离开 ，原位点2的RNA进入位点，1个新的携带氨基酸的RNA进入位点2，继续肽链的合成。
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