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高中生物人教版
同步复习
第四章第一节 基因指导蛋白质的合成
01
知识小结
02
知识剖析
1.RNA适于作DNA信使的原因
(1)构成RNA的基本单位——核苷酸也含有4种碱基，使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。
(2)RNA一般是单链，而且比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
知识点一rna的结构、种类与功能
2.RNA的种类及功能
知识点一rna的结构、种类与功能
名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
缩写 mRNA tRNA rRNA
示意图
结构 单链 单链(局部存在双链结构),二级结构呈三叶草形 单链
功能 携带从DNA上转录来的遗传信息，作为翻译的模板 识别密码子，转运特定的氨基酸 参与构成核糖体
分布 细胞核、细胞质中(常与核糖体结合) 细胞质中 核糖体
共同点 ①组成相同：都含有4种核糖核苷酸；②来源相同：都由转录产生；③功能协同：都与翻译有关 3.DNA与RNA的比较
知识点一rna的结构、种类与功能
核酸 DNA(脱氧核糖核酸) RNA(核糖核酸)
分布 主要在细胞核中(线粒体、叶绿体也有少量) 主要在细胞质内(细胞核内也有)
基本组成单位 脱氧核苷酸(四种) 核糖核苷酸(四种)
化学组成 磷酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖(C5H10O4) 核糖(C5H10O5)
碱基 腺嘌呤(A) 腺嘌呤(A)
鸟嘌呤(G) 鸟嘌呤(G)
胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U)
胞嘧啶(C) 胞嘧啶(C)
空间结构 主要是有规则的双螺旋结构(双链) 一般是单链结构
功能 作为遗传物质，携带、传递和表达遗传信息 ①mRNA:携带遗传信息，翻译的模板。
②tRNA:运输特定氨基酸。
③rRNA:核糖体的组成成分
其他 不能通过核孔 比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
联系 RNA是通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的
1.概念
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.过程(以合成mRNA为例)
知识点二基因与脱氧核苷酸、dna、染色体之间的关系
(1)解旋：在细胞核内，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合使DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。
(2)配对：细胞中游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。
(3)连接：在RNA聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个mRNA分子。
(4)释放：合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双螺旋恢复。
知识点二基因与脱氧核苷酸、dna、染色体之间的关系
1.翻译的概念
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的过程。
2.密码子
(1)概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻
的碱基叫作1个密码子。图中表示的mRNA上
含有3个密码子。
知识点三遗传信息的翻译
(2)种类：64种。
①2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；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。
②3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。
知识点三遗传信息的翻译
(3)特点
①专一性：一个密码子只决定一个特定的氨基酸。
②简并：绝大多数氨基酸具有2个以上不同的密码子，这称作密码子的简并。由于密码子的简并，当密码子
中有一个碱基发生改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸。
③通用性：几乎所有的生物体都共用一套密码子，说明当今生物可能有着共同的起源，生命在本质上是统一的。
知识点三遗传信息的翻译
3.转运RNA(tRNA)——氨基酸的运输工具(1)tRNA比mRNA小得多，链经折叠后外形呈三叶草形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。
(2)tRNA具有高度的专一性。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
(3)反密码子：指tRNA上可以与mRNA上的
密码子互补配对的3个相邻的碱基。
知识点三遗传信息的翻译
4.翻译的过程
知识点三遗传信息的翻译
5.mRNA、核糖体数量、翻译速度的关系
(1)数量关系：一个mRNA分子可结合多个核糖体，同时合成多条相同肽链。
(2)意义：少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质，便翻译的过程快速高效。
知识点三遗传信息的翻译
◎提醒
(1)翻译的过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动(5′→3′)。
(2)可以根据肽链的长度判断翻译进行的方向，越长的肽链，翻译开始的时间越早，故图中翻译的方向是从左向右。
(3)因为mRNA相同，图中4个核糖体合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成4条不同的肽链。
知识点三遗传信息的翻译
1.中心法则的提出
(1)提出人：克里克。
(2)内容：遗传信息可以从DNA流向DNA,即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。
知识点四中心法则
2.中心法则的补充
(1)RNA的复制：RNA病毒中含有RNA复制酶，在其催化作用下，RNA可以实现自我复制，即遗传信息可以从RNA流向RNA。如车前草病毒、烟草花叶病毒等。
(2)逆转录：某些病毒含有逆转录酶，在逆转录酶的作用下，能够以RNA为模板合成DNA。即遗传信息可以从RNA流向DNA。如HIV、某些致癌病毒等。
知识点四中心法则
3.完善后的中心法则图解
知识点四中心法则
4.生命是物质、能量和信息的统一体
(1)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。
(2)中心法则蕴含着核酸和蛋白质这两类生物大分子之间的相互联系。
知识点四中心法则
知识点五中心法则相关生理过程的比较
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
场所 细胞核(主要) 细胞核(主要) 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA的两条链 DNA(基因)的一条链 mRNA RNA RNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应相关的酶 逆转录酶 RNA复制酶
能量 ATP
知识点五中心法则相关生理过程的比较
碱基互补配对原则 G→C,C→G A→T,T→A A→U,T→A A→U,U→A A→T,U→A A→U,U→A
产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA
信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 RNA→DNA RNARNA
意义 前后代之间传递遗传信息 传递遗传信息 表达遗传信息 通过宿主细胞传递遗传信息，合成病毒蛋白质，以实现病毒的繁殖 病毒的亲子代之间传递遗传信息
1.过程图
知识点六原核细胞与真核细胞基因表达过程的区别
2.过程分析
(1)原核细胞内的基因编码蛋白质的碱基序列是连续的，一经转录就产生了成熟的mRNA,可以直接指导核糖体翻译形成蛋白质，且没有核膜的阻隔，所以在进行基因表达时可以“边转录边翻译”。
(2)真核细胞细胞核内的基因编码蛋白质的碱基序列被很多称为内含子的不能编码蛋白质的碱基序列分隔开，在转录时，先形成了不成熟的mRNA前体，然后经过剪切加工，去掉内含子对应的转录片段，再把其他片段连接起来，形成成熟的mRNA,成熟的mRNA指
导核糖体翻译形成蛋白质，再加上真核细胞核膜的阻隔，所以在进行表达时只能“先转录后翻译”。
知识点六原核细胞与真核细胞基因表达过程的区别
3.判断方法——二看法
一看细胞结构：如果有细胞核或核膜(如图2),则为真核生物的基因表达过程；如果无细胞核或核膜(如图1),则为原核生物的基因表达过程
二看转录和翻译能否同时进行：如果转录和翻译能同时进行(边转录边翻译),说明该过程属于原核生物的基因表达过程(如图1)或真核生物的细胞质基因表达过程；如果转录和翻译不能同时进行(先转录后翻译),说明该过程属于真核生物的核基因表达过程(如图2)
知识点六原核细胞与真核细胞基因表达过程的区别
03
综合训练
1．金黄色葡萄球菌（简称金葡菌）可以寄生在哺乳动物的成熟红细胞中，使红细胞破裂而出现溶血现象。研究发现，金葡菌能合成并分泌α、β、γ、δ四种溶血素蛋白，其中α、γ、δ又称打孔毒素。这些打孔毒素可在宿主细胞膜上形成跨膜通道，允许小分子和离子通过，导致宿主细胞代谢紊乱并最终裂解。下列分析正确的是（　　）
A．金葡菌分泌四种溶血素需要内质网和高尔基体的参与
B．金葡菌可能以胞吐的方式通过跨膜通道从宿主细胞中逃逸
C．金葡菌可从宿主细胞获得合成自身成分的原料
D．四种溶血素的合成过程中均存在基因先转录后翻译的现象
考点01 遗传信息的转录和翻译
【答案】C
【解答】解：A、金黄色葡萄球菌为原核生物，其细胞中不含内质网和高尔基体，分泌蛋白的加工不需要内质网和高尔基体的参与，A错误；
B、由题干信息可知，打孔毒素在宿主细胞膜上形成的跨膜通道允许小分子和离子通过，而金葡菌体积较大，无法通过该通道，B错误；
C、金葡菌寄生在宿主细胞中，可利用宿主细胞内的营养物质（如氨基酸、核苷酸等）作为合成自身成分的原料，C正确；
D、原核生物的基因表达过程中，转录和翻译是同时进行的（边转录边翻译），D错误。
故选：C。
考点01 遗传信息的转录和翻译
2.真核生物的基因表达要受细胞核内和细胞质基质中的多级水平调控，其机制如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A．一条mRNA上结合多个核糖体可以提高表达水平，属于翻译水平调节
B．DNA甲基化可抑制基因转录从而改变性状，而且可以遗传给子代
C．染色体的组蛋白乙酰化有利于DNA与组蛋白的解离，提高DNA转录活性
D．延迟mRNA降解属于转录水平的调节，加速蛋白质降解属于翻译水平的调节
考点01 遗传信息的转录和翻译
【答案】D
【解答】解：A、一条 mRNA 上结合多个核糖体，可同时合成多条相同的肽链，提高蛋白质的合成效率，该过程发生在翻译阶段，属于翻译水平调节，A正确；
B、DNA甲基化会抑制基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成，导致生物性状改变；且DNA甲基化的修饰可以随DNA复制传递给子代细胞，属于表观遗传，B正确；
C、组蛋白乙酰化会减弱组蛋白与DNA的结合力，有利于DNA与组蛋白解离，使转录因子更容易结合DNA，提高DNA转录活性，C正确；
D、延迟mRNA降解属于转录后水平的调控（因为mRNA是转录的产物，其降解调控发生在转录之后），加速蛋白质降解属于翻译后水平的调节，而非翻译水平，D错误。
故选：D。
考点01 遗传信息的转录和翻译
3.载体是指某些能传递能量或运载其他物质的分子。有些分子既能传递能量，又能运载其他物质，以下分子中，不符合该特点的是（　　）
A．tRNA B．ATP C．NADPH D．NADH
考点02 rna分子的组成和种类
【答案】A
【解答】解：A、tRNA（转运RNA）的主要功能是在翻译过程中转运氨基酸，将特定的氨基酸运送到核糖体上的相应位置，参与蛋白质的合成，但它不能传递能量，A错误；
B、ATP是直接能源物质，水解时释放能量，同时其特殊化学键断裂可将磷酸基团转移给其他分子（如酶的磷酸化），因此ATP既能传递能量又能运载磷酸基团，B正确；
C、NADPH在光合作用中携带氢和电子，为暗反应提供能量和还原剂，同时传递能量并运载物质，C正确；
D、NADH在细胞呼吸中携带氢和电子，参与线粒体内膜的电子传递链，驱动ATP合成，既传递能量又运载氢和电子，D正确。
故选：A。
考点02 rna分子的组成和种类
4.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催化某些反应
④作为翻译的直接模板。
A．①④ B．①②③ C．①③④ D．①②③④
考点02 rna分子的组成和种类
【答案】C
【解答】解：①RNA可以作为RNA病毒的遗传物质，①正确；
②细菌的遗传物质是DNA，②错误；
③某些RNA具有催化功能，③正确；
④mRNA作为翻译的直接模板，④正确。
故选：C。
考点02 rna分子的组成和种类
5.如图为中心法则中遗传信息流向图，下列相关说法错误的是（　　）
A．HIV病毒进行④过程主要发生在人体的T淋巴细胞中
B．在蚕豆根尖分生区细胞中能进行的过程仅有①②③
C．在翻译的过程中，核糖体与mRNA结合后，从mRNA的5'端向3'端移动
D．在翻译的过程中，mRNA密码子5'﹣AUG﹣3'对应tRNA上反密码子为5'﹣UAC﹣3'
考点03 中心法则及其发展
【答案】D
【解答】解：A、HIV主要感染T淋巴细胞，因此④逆转录过程主要发生在人体的T淋巴细胞中，A正确；
B、根尖分生区细胞能分裂，该处细胞中可进行DNA复制、转录、翻译，因此蚕豆根尖分生区细胞正常状态下仅进行①DNA复制、②转录和③翻译，而④⑤过程只能发生在被某些病毒侵染的细胞中，B正确；
C、在翻译的过程中，核糖体与mRNA结合后，从mRNA的5'端向3'端移动，逐次读取密码子，C正确；
D、tRNA的反密码子与mRNA密码子配对时，反密码子的3’端对应mRNA的5’端，方向互补，因此mRNA密码子5'﹣AUG﹣3'对应tRNA上反密码子为3'﹣UAC﹣5'，D错误。
故选：D。
考点03 中心法则及其发展
6.不同抗菌药物抑制细菌生长的机制各有差异。比如红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸；环丙沙星能抑制细菌DNA的复制；利福平能抑制细菌RNA聚合酶的活性。下列说法正确的是（　　）
A．红霉素能阻止转录过程从而影响肽链的合成
B．利福平能影响氢键的断裂和磷酸二酯键的形成
C．环丙沙星能抑制细菌减数分裂过程的DNA复制
D．以上三种抗生素所抑制过程的模板和原料均相同
考点03 中心法则及其发展
【答案】B
【解答】解：A、红霉素能与核糖体结合，抑制肽链的延伸（翻译过程的步骤），并非抑制转录过程。转录是合成RNA的过程，与核糖体和肽链延伸无关，A错误；
B、利福平抑制RNA聚合酶活性。RNA聚合酶在转录中负责解开DNA双链（断裂氢键）并催化RNA链合成（形成磷酸二酯键），B正确；
C、细菌通过二分裂增殖，不进行减数分裂（减数分裂为真核生物特有），C错误；
D、翻译的模板是mRNA，原料为氨基酸；DNA复制的模板是DNA，原料为脱氧核苷酸；转录的模板是DNA，原料为核糖核苷酸。三者模板和原料均不同，D错误。
故选：B。
考点03 中心法则及其发展

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