2016届高考生物大一轮总复习 第六单元 遗传的分子基础 第23讲 基因的表达

1第23讲基因的表达[考纲要求]1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。考点一遗传信息的转录和翻译1．RNA的结构与分类(1)RNA与DNA的区别物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链(2)基本单位：核糖核苷酸。(3)种类及功能信使RNAmRNA：蛋白质合成的模板转运RNAtRNA：识别并转运氨基酸核糖体RNArRNA：核糖体的组成成分2．遗传信息的转录(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)过程(见下图)3．遗传信息的翻译(1)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)过程(见下图)2第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。携带甲硫氨酸(甲硫氨酸对应的密码子是起始密码子)的tRNA，通过与AUG互补配对，进入位点1。第2步：携带异亮氨酸(AUC)的tRNA以同样的方式进入位点2。第3步：甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读到终止密码。4．下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题：(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA上可同时结合多个核糖体。(2)存在上述关系的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)核糖体在mRNA上移动的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。(4)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？答案图示中4个核糖体合成了4条多肽链；因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的多肽链。[思维诊断](1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与(2014·新课标Ⅱ，5A)(√)(2)反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基(2013·新课标Ⅰ，1C)(×)(3)一条mRNA翻译只能得到一条肽链(2013·浙江，3C改编)(×)(4)真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译(2012·安徽，5D)(×)3(5)胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链(2011·北京，4A)(×)(6)细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸(√)题组一DNA与RNA的分析与比较1．下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是()A．在细胞内存在的主要部位相同B．构成的五碳糖不同C．核苷酸之间的连接方式不同D．构成的碱基相同答案B解析DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接；构成DNA和RNA的碱基不完全相同。2．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断()A．此生物体内的核酸一定是DNAB．该生物一定不含DNA而只含RNAC．若此生物只含DNA，则一定是单链的D．若此生物含DNA，则一定是双链的答案C解析因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。技法提炼DNA和RNA的区分技巧(1)DNA和RNA的判断①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；②含有碱基U或核糖⇒RNA。(2)单链DNA和双链DNA的判断①若：A＝T，G＝C且A＋G＝T＋C⇒双链DNA；②若：嘌呤≠嘧啶⇒单链DNA。(3)DNA和RNA合成的判断用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。题组二比较DNA复制、转录与翻译43．(2011·安徽，5)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是()A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次答案D解析甲过程表示多起点的DNA的半保留复制，合成的产物是双链DNA分子，该过程主要发生在细胞核内，在一个细胞周期中，DNA只复制一次；乙过程为转录，合成的产物为单链RNA分子，该过程主要发生在细胞核内，在一个细胞周期中，乙可起始多次；DNA复制和转录均需解旋，甲过程利用解旋酶，乙过程利用RNA聚合酶解旋。4．如图为两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述不正确的是()A．图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译同时发生B．图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的C．两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料D．图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同，翻译的方向是由5′到3′端答案C解析图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录没有完成的时候翻译过程就可以启动，两个过程能同时发生。图甲、乙都表示转录和翻译过程，所以遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的。原核生物没有线粒体，能量只能由细胞质基质提供；真、原核细胞遗传信息表达过程所需的原料都是由细胞质提供的。模板链相同，所以每个核糖体合成的多肽链相同，翻译是由核糖体中肽链短的那一端向另一端进行的。技法提炼遗传信息的转录和翻译过程的关系5题组三遗传信息、密码子和反密码子的比较5．下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成如下表所示，正确的是()选项遗传信息遗传密码碱基构成AmRNADNA相同BDNAmRNA、tRNA或rRNA相同CDNADNA相同DDNAmRNA不同答案D解析遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基构成不同。6．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNACtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A.TGUB．UGAC．ACUD．UCU答案C解析密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原则，由DNA信息链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。思维建模正确区分遗传信息、遗传密码子和反密码子(1)基因、密码子、反密码子的对应关系(2)氨基酸与密码子、反密码子的关系6①每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子简并性)，可由1种或几种tRNA转运。②1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1种氨基酸。③密码子有64种(3种终止密码子，61种决定氨基酸的密码子)，反密码子理论上有61种。题组四基因表达的相关计算7．现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含190个肽键(单链)，假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有()A．130个B．260个C．313个D．无法确定答案B解析此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中最少有573个碱基，又知mRNA中A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260(个)，故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。8．胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。下列有关叙述中不正确的是()A．胰岛素基因中至少有碱基数是6(m＋n)B．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链C．胰岛素mRNA中至少含有的密码子为(m＋n)个D．A、B两条肽链可能是经蛋白酶的作用后形成答案B解析胰岛素基因编码的两条多肽链中氨基酸总数是m＋n，所以DNA中对应碱基数至少为6(m＋n)；一个基因在编码蛋白质的过程中，只有一条链作为模板链；胰岛素基因转录的mRNA是一条，而形成的两条肽链中氨基酸共有(m＋n)个，根据密码子和氨基酸的一一对应关系(不考虑终止密码子)可知，与之对应的胰岛素mRNA中至少含有的密码子应该为(m＋n)个；A、B两条肽链可能是形成一条肽链之后，经蛋白酶作用使肽键断裂，然后再组装成胰岛素的。技法提炼基因表达中碱基数量推算方法(1)DNA和mRNA对应碱基及数量的计算找准DNA和mRNA之间对应碱基及其比例关系，即DNA模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA中A＋U(或C＋G)相等，则(A＋T)总%＝(A＋U)mRNA%。(2)基因控制蛋白质合成中的相关计算DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA(或基因)碱基数目。7题组五基因表达过程的规范审答案例批阅答卷——判断对错查找误区评析矫正——辨析误区规范审答错因分析正确答案①题干信息没有显示DNA复制过程；流程图上应注明过程名称DNA――→转录RNA――→翻译蛋白质②对DNA和RNA聚合酶区分不清RNA聚合酶③表述不准确核糖核苷酸④没有结合空后的信息作答tRNA⑤对多肽和蛋白质分不清多肽(肽链)⑦表述范围过宽氨基酸的种类或数目考点二中心法则及基因与性状的关系1．利用流程图分类剖析中心法则(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则为：。(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则为：。(3)HIV等逆转录病毒的中心法则为：8。2．基因控制性状的方式(1)直接控制：基因通过控制蛋白质的分子结构，直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症和囊性纤维病。(2)间接控制：基因通过控制酶的合成来控制细胞新陈代谢，进而间接控制生物体的性状，如人类肤色的控制。[思维诊断](1)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(2013·新课标Ⅰ，1D)(√)(2)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则(2010·海南，12A)(√)(3)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(2010·海南，12D)(×)(4)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为：(√)(5)基因与性状之间是一一对应的关系(×)题组一中心法则的过程分析1．HIV感染人体后，其遗传信息的流动方向如图所示。下列叙述正确的是()9A．过程①、②以边解旋边复制的方式合成DNA分子B．过程③可合成出子代HIV的RNAC．过程④中遗传信息由mRNA先流向tRNA，再流向蛋白质D．过程①在病毒内进行，过程②、③、④在人体内进行答案B解析由图可知，①、②、③、④分别表示逆转录、DNA复制、转录和翻译，RNA分子为单链结构，逆转录时没有解旋过程，DNA分子的复制过程为边解旋边复制；通过tRNA将mRNA中的遗传信息翻译成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质；HIV无细胞结构，过程①、②、③、④均发生在被感染的人体细胞内。2．如图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗菌药物的作用原理，结合图表分析，下列说法正确的是()抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)红霉素能与核糖体结合利福平抑制RNA聚合酶的活性A.利福平和红霉素都能抑制①过程B．青霉素和环丙沙星均能抑制细菌的②过程C．结核杆菌不能发生④过程D．⑤过程可发生在人体的健康细胞中答案C解析图中①为DNA复制、②为转录、③为翻译、④是RNA自我复制、⑤是逆转录。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，与转录无关；DNA解旋酶用于DNA复制过程中的解旋，故环丙沙星可抑制①过程。核糖体是翻译的场所，故红霉素可抑制翻译的进行；RNA聚合酶催化转录的进行，故利福平可