苏教版必修2基因控制蛋白质的合成作业 2.docx

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苏教版必修2基因控制蛋白质的合成作业2

第二课时　遗传信息的翻译

【目标导航】　1.结合教材内容，理解密码子的概念并能熟练地查阅密码子表。

2.结合教材图4－14，概述遗传信息翻译的过程和特点。

3.分析碱基和氨基酸之间的对应关系。

一、遗传密码子

1．概念

mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做一个遗传密码子，密码子共有64种。

2．起始密码子和终止密码子

真核细胞唯一的起始密码子是AUG，编码的是甲硫氨酸。

三种终止密码子：

UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸。

3．tRNA

（1）结构：

三叶草形结构，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基能和mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子。

（2）种类：

共有61种。

（3）功能：

携带氨基酸进入核糖体。

1种tRNA能携带1种氨基酸，1种氨基酸可由1种或多种tRNA携带。

二、遗传信息的翻译过程

1．概念：

按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程。

2．场所：

细胞质。

3．条件：

mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与。

4．过程

起始阶段：

mRNA、tRNA与核糖体相结合。

mRNA上的起始密码子位于核糖体的第一位置上，相应的tRNA识别并与其配对。

↓

延伸阶段：

携带着特定氨基酸的tRNA按照碱基互补配对原则，识别并进入第二位置。

在酶的作用下，将氨基酸依次连接，形成多肽链。

↓

终止阶段：

识别终止密码子，多肽链合成终止并被释放。

5．遗传信息传递方向：

mRNA―→多肽。

判断正误

（1）翻译的场所是核糖体，条件是模板（DNA的一条链）、原料（4种核糖核苷酸）、酶和能量。

（　　）

（2）一种氨基酸最多对应一种密码子。

（　　）

（3）每种tRNA能识别并转运一种或多种氨基酸。

（　　）

（4）细胞中的蛋白质合成是一个严格按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程，该过程称为翻译，是在细胞质中进行的。

（　　）

（5）密码子共有64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，3种终止密码子不决定氨基酸。

（　　）

（6）一种密码子决定一种或多种氨基酸。

（　　）

（7）一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×　（7）√

一、遗传密码子

1．尼伦贝格和马太破译的第一个密码子

（1）实验原理：

蛋白质体外合成系统中以人工合成的RNA作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。

（2）实验步骤

提取大肠杆菌的破碎细胞液加入试管——除去原DNA和mRNA

　↓

添加20种氨基酸——分5组，每个试管各加四种氨基酸

　↓

加入人工合成的RNA——多聚尿嘧啶核苷酸

　↓

合成多肽——只在加入酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸、丝氨酸的试管中出现多肽链

　↓

运用同样方法将上述四种氨基酸分装入四个试管——含苯丙氨酸的试管中出现多肽链

（3）实验结论：

苯丙氨酸的遗传密码子是UUU。

2．遗传信息、密码子和反密码子的比较

（1）区别

存在位置

含义

生理作用

遗传信息

DNA

脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序

直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序

密码子

mRNA

mRNA上3个相邻的碱基

直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序

反密码子

tRNA

与密码子互补的3个碱基

识别密码子

（2）联系

①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。

②mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。

（3）密码子、反密码子和氨基酸的对应关系

①每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子简并性），可由一种或几种tRNA转运。

②一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。

③转运RNA是由许多（而不是只有3个）核糖核苷酸构成的“三叶草”形，RNA分子其一端有三个碱基可与信使RNA的密码子配对，我们称之为“反密码子”。

1．所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？

答案　不是。

密码子共有64种，其中3个终止密码子不决定氨基酸，没有反密码子与之相对应。

2．若指导蛋白质合成的基因中某一碱基发生改变，其控制合成的氨基酸是否一定发生改变？

为什么？

答案　不一定。

因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。

1．下列对mRNA的描述，不正确的是（　　）

A．mRNA可作为合成蛋白质的直接模板

B．mRNA上的每三个相邻的碱基决定一个氨基酸

C．mRNA上有四种核糖核苷酸，编码20种氨基酸的密码子有61种

D．mRNA只有与核糖体结合后才能发挥作用

【问题导析】

（1）mRNA是合成蛋白质的直接模板，但只有与核糖体结合后才能发挥作用。

（2）mRNA上的密码子有64种，其中有3个终止密码子不决定氨基酸，61种密码子决定20种氨基酸。

答案　B

【一题多变】

合成肽链时，出现正常的肽链终止，这是由于（　　）

A．一个与mRNA链终止密码子相应的tRNA不能携带氨基酸

B．不具有与mRNA链终止密码子相应的反密码子

C．mRNA在mRNA链终止密码子处停止合成

D．tRNA上出现终止密码子

答案　B

解析　在mRNA上有终止密码子，生物体内不含有与mRNA链终止密码子相应的反密码子。

二、DNA复制、转录、翻译的比较

复制

转录

翻译

时间

细胞分裂间期

在生长发育的连续过程中

场所

主要是细胞核

细胞质中的核糖体

原料

4种脱氧核苷酸

4种核糖核苷酸

20种氨基酸

模板

以DNA解旋后的两条链为模板

以DNA解旋后的一条链为模板

以mRNA为模板

条件

需要酶（解旋酶、DNA聚合酶等）和ATP

需要酶（RNA聚合酶等）和ATP

需要酶、ATP、tRNA、核糖体

碱基配对方式

A—T、T—A

G—C、C—G

A—U、T—A

G—C、C—G

A—U、U—A

G—C、C—G

遗传信息传递方向

亲代DNA―→子代DNA

DNA―→RNA

RNA―→蛋白质

过程及特点

边解旋边复制，半保留复制

边解旋边转录，完成转录后的DNA仍保留原来的双链结构

一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链

产物

两个双链DNA

一条单链RNA

多肽或蛋白质

联系

1．根据每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，能否判定tRNA与氨基酸之间是一一对应关系？

并分析原因。

答案　不能。

虽然一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能被多种tRNA转运。

2．一个mRNA可结合多个核糖体，每个核糖体只合成多肽链中的一段，还是独立合成一条完整的多肽链？

答案　每个核糖体合成一条完整的多肽链。

2．下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．①②过程中碱基配对情况相同

B．②③过程发生的场所相同

C．①②过程所需要的酶相同

D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右

【问题导析】

（1）图中①过程是DNA的复制，②过程是转录，③过程是翻译。

（2）复制是DNA→DNA，转录是DNA→RNA，不同的碱基配对方式是A—T、A—U；核基因的转录场所是细胞核，翻译的场所是细胞质中的核糖体；

（3）①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要解旋酶和RNA聚合酶；

（4）从图③可以看出，最右边的一个核糖体上的多肽链最长，其翻译的时间也应该长于左边的两个核糖体，故核糖体的移动方向是由左向右。

答案　D

【一题多变】

判断正误

（1）终止密码子没有与其对应的tRNA，不能编码氨基酸。

（　　）

（2）真核生物翻译的场所主要在细胞核。

（　　）

（3）三种RNA都与翻译过程有关。

（　　）

（4）翻译的过程有水生成。

（　　）

（5）翻译需要的20种氨基酸都可以在人体内合成。

（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）×

三、转录、翻译过程中相关数量的计算

1．相关数量的计算

比较

数目（个）

DNA中的碱基数（脱氧核苷酸数）

6n

RNA中的碱基数（核糖核苷酸数）

3n

蛋白质中的氨基酸数

n

参与转运氨基酸的tRNA数

n

蛋白质中的肽链数

m

蛋白质中的肽键数（脱水数）

n－m

2.计算中“最多”和“最少”的分析

（1）翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

（2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。

（3）在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。

如：

mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。

基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？

答案　基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。

3．一种动物体内的某种酶是由2条多肽链构成的，含有150个肽键，则控制这个酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．912个B．456个C．450个D．906个

【问题导析】

（1）根据缩合的概念及肽链条数计算出酶具有的氨基酸数等于150＋2＝152个，

（2）根据其中的关系求出控制这个酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是152×6＝912个。

答案　A

【一题多变】

现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后，再人工合成基因。

现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的密码子序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G有（　　）

A．130个B．260个C．313个D．无法确定

答案　B

解析　此蛋白质（单链）中有190个肽键，说明此蛋白质是由191个氨基酸脱水缩合而成的，信使RNA中最少有3×191＝573个碱基，又知RNA中A＋U＝313，所以RNA中G＋C为573－313＝260个，RNA的碱基数与DNA的每条链的碱基数相等，所以DNA的两条链中G＋C共有260×2＝520个，又因为G＝C，所以G为520/2＝260个。

1．下列关于如图中①、②两种分子的说法正确的是（　　）

A．①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA

B．②为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸

C．遗传信息位于①上，密码子位于②上

D．①和②共有的碱基是A、U、G

答案　A

解析　①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNA分子；②为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于①上，密码子位于mRNA上，②上具有反密码子；①和②共有的碱基是A、G、C，DNA中无U。

2．由n个碱基对组成的基因，控制合成由m条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为（　　）

A.

B.

－18（

－m）

C．na－18（n－m）D.

－18（

－m）

答案　D

解析　基因中有n个碱基对，则由此基因转录形成的mRNA中有n个碱基，指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸，该蛋白质分子由m条肽链组成，其分子量为

－（

－m）·18。

3．mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换，对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是（　　）

A．tRNA种类一定改变，氨基酸种类一定改变

B．tRNA种类不一定改变，氨基酸种