高考生物：遗传信息的转录

生物一轮复习系列课件自动播放提升能力夯实基础必修22011高考新课标专用作者：邵寄璋（生物特级教师）新人教版共18套2-2遗传的分子基础顺序与标注与新课标考纲相同（5）遗传信息的转录和翻译遗传物质是DNA，而基因是有遗传效应的DNA片断，那么基因中的碱基排列顺序又如何反应到生物的性状上，来控制生物的生长、发育呢因为DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的，在DNA与蛋白质之间，还需要一个中间物质充当信使，这就是另一类核酸，它的分子结构与DNA相似，主要区别如下表所示。DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸无机盐磷酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖碱基Ａ、Ｇ、Ｃ、ＴＡ、Ｇ、Ｃ、Ｕ结构通常呈双链结构通常呈单链结构分布主要在细胞核内主要在细胞质内种类通常只有一种三种：mRNA、rRNA、tRNA一、考点整合与提升(１)转录：是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程，转录是在细胞核中进行的。经过转录将基因中信息链上的遗传信息(遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，即基因中碱基的排列顺序。)转化成信使RNA（mRNA）上的遗传密码。遗传密码是指mＲＮＡ上三个相邻碱基的排列顺序。1、基因指导蛋白质合成的过程-----通过转录和翻译的过程（２）翻译：是指以mRNA为模板，以tRNA为运载工具．在细胞质（核糖体）合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程tRNA结构示意图核糖体结构示意图结合氨基酸的部位反密码子mRNA翻译过程：mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合，从起始密码子（AUG）开始翻译。tRNA一端携带氨基酸进入核糖体．另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。核糖体继续沿mRNA移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成。mRNA与核糖体结合.UCAUAGAUAAAU亮氨酸UUC精氨酸肽键（2）密码子：mRNA上每三个相邻的碱基决定一种氨基酸，这三个相邻的碱基称为密码子。代表氨基酸的密码子共61种，还有三种组合（UAA、UAG、UGA）不代表任何氨基酸，是终止密码。另有两个有意义的密码子是特殊的起始密码子。61个密码子与20种氨基酸之间不是平均分配的，有些氨基酸有几个密码子，如亮氨酸有六个密码子，不同密码子决定同一个氨基酸称遗传密码的简并，而甲硫氨酸和色氨酸只有一个密码子。科学家的研究结果表明，遗传密码在所有的生物中是通用的，这说明地球上所有的生物都是由共同的祖先进化而来的。1、遗传信息、密码子和反密码子（1）遗传信息：指基因（或DNA）中控制遗传性状的脱氧核苷酸顺序，它间接决定氨基酸的排列顺序。（3）反密码子：指tRNA分子上与mRNA分子中的密码子互补配对的三个碱基，有61种。反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基排列顺序相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U。2、归纳总结项目位置作用遗传信息在DNA上决定氨基酸的排列顺序，起间接作用密码子在mRNA上直接控制蛋白质的氨基酸的排列顺序反密码子在tRNA上识别密码子遗传信息、密码子和反密码子的作用2、转录、翻译与DNA复制的比较项目DNA复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质和核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸其他条件酶（解旋酶、DNA聚合酶等）和ATP酶（RNA聚合酶等）和ATP酶、ATP和tRNA碱基配对方式DNA→DNAA——T、C——GT——A、G——CDNA→mRNAA——U、C——GU——A、G——CmRNA→tRNAA——U、C——GU——A、G——C信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中产物2个相同的DNA分子RNA蛋白质特点边解旋边复制半保留复制边解旋边转录DNA仍保留1个mRNA分子可结合多个核糖体3、DNA（基因）、mRNA上碱基数与氨基酸数量之间的关系（2）翻译过程中，信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。总之，在转录和翻译过程中，基因中的碱基数(指双链)、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6：3：1。提醒：因为DNA（基因）、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸（如mRNA上终止密码等），所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于3n，基因上所需的碱基数目大于6n，故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。（1）转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。因此，转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的l／2。对应例题：1、某基因有1200个碱基，则由它控制合成的蛋白质氨基酸的数目是（）个Ａ、100Ｂ、200Ｃ、300Ｄ、400B解析：基因是DNA分子上有遗传效应的片断，而DNA是双链结构，因此其每一条单链上的碱基数应是600个，转录是以其中一条信息链为模板合成RNA，因此RNA上的碱基也是600个，mRNA相邻的三个碱基组成一个密码子，最多有600个密码子，所以控制合成的蛋白质的氨基酸的数目是200个。基因性状信息流遗传学上把遗传信息的流动方向叫做信息流。3、在基因与性状之间遗传信息的传递方向是因此基因有两大功能是：（1）通过复制把遗传信息传递给下一代。（2）在后代的个体发育中，使遗传信息以一定的方式（转录和翻译）反应到蛋白质分子的结构上，从而使后代表现出与前代相似的性状。信息流的方向可以用科学家克里克提出的“中心法则”来表示。“中心法则”是指遗传信息从DNA流向DNA的复制过程，也可以是从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的转录和翻译过程。但遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向DNA或RNA。图解：DNARNA蛋白质复制转录翻译4、中心法则（1）图解：DNAmRNA蛋白质复制复制翻译转录逆转录对中心法则的补充由于在某些致癌病毒中存在着逆转录酶,能够以RNA为模板,逆转录成DNA,在RNA病毒中,RNA能够自我复制,所以补充后的中心法则可用下图表示。⑤mRNA→DNA：少数病毒在其宿主细胞中的逆转录过程。例：某些致癌病毒、爱滋病病毒。对图解的说明:①DNA→DNA(或基因→基因)；以DNA作为遗传物质的生物的DNA自我复制，表示遗传信息的传递。例：绝大多数生物。②RNA→RNA：以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制。例：以RNA为遗传物质的生物烟草花叶病毒。③DNA→mRNA：细胞核中的转录过程。例：绝大多数生物。④mRNA→蛋白质：细胞质的核糖体上的翻译过程。以上(3)(4)共同完成遗传信息的表达。“中心法则”中的几种碱基互补配对①DNA复制：A－TG－C③转录：A－UT－AG－C②RNA复制：A－UG－C④逆转录：A－TU－AG－C⑤翻译：A－UG－CDNA（基因）转录mRNA翻译蛋白质（表现出性状）脱氧核苷酸序列核糖核苷酸序列氨基酸序列遗传信息遗传密码∣←细胞核内进行转录→∣←细胞质内进行翻译→∣决定决定决定决定3、对基因表达过程的理解对应例题：2、如果一个tＲＮＡ一端的三个碱基是UGG，那么这个tRNA所运载的氨基酸是什么？答案：这个tRNA所运载的氨基酸是苏氨酸解析：这个tRNA所运载的氨基酸是苏氨酸，因为遗传密码是以mRNA的碱基排列顺序为标准制定的，所以根据tRNA一端的反密码子查遗传密码子表时，一定要将其互补成密码子，再查遗传密码子表。对应例题：3、基因表达调控的主要环节是（）A、翻译后加工B、转录起始C、转录后加工D、翻译起始B解析；虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即选择性表达．而选择性表达的主要环节是转录mRNA，所以答案是B。(1)此图全过程叫和。（2）图中①的过程叫；进行场所是细胞的内；进行的时间是细胞分裂的期。（3）图中②的生理过程叫；进行场所是细胞的内。（4）图中③的生理过程叫；该过程需要在的作用下才能进行。（5）图中④的生理过程叫；该过程的发现，说明RNA也可作为生物的。转录细胞核逆转录逆转录酶RNA复制遗传物质中心法则中心法则的补充DNA复制间细胞核对应例题：4、根据下列图解回答对应例题：5、美国哈佛大学医学院的科学家们研制了一化学干扰技术，有望使人体的致病基因“沉默下来”这项干扰技术很可能是干扰了细胞内的（）A、ATP的分解过程B、某信使RNA的合成过程C、许多DNA的复制过程D、蛋白质代谢过程中的转氨基作用解析：化学干扰技术使致病基因“沉默下来”有可能是干扰了基因的表达，即可能干扰了细胞内某信使RNA的合成过程。B对应例题：6、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是()A、DNA碱基排列顺序不同B、核糖体不同C、转运RNA不同D、信使RNA不同Ｄ解析：人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，是基因选择性表达的结果，是转录的信使RNA不同。此题易误选为A。个体发育过程中产生的众多体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，也就是DNA碱基排列顺序是相同的。对应例题：7、DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则右图所示的tRNA所携带的氨基酸是（）GCAACGCGTTGC赖氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸A、赖氨酸B、丙氨酸C、半胱氨酸D、苏氨酸C解析：tRNA上的反密码子是CGU，则与其互补配对的mRNA上的密码子应是GCA，而mRNA上的密码子是DNA分子模板链转录的，因此与其互补配对的DNA分子模板链上的碱基应是CGT，故答案是C对应例题：8、下图表示控制某多肽链合成的一段DNA链，已知甲硫氨酸的密码子是AUG，合成的多肽链的氨基酸组成为“甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸”，下列有关描述错误的是()A、该多肽链中有4个“—CO—HN—”结构B、决定该多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUAC、上图DNA片段中的①链起了转录模板的作用D、若发生基因突变，则该多肽链的结构一定发生改变D解析：mRNA上每三个相邻的碱基决定一种氨基酸，这三个相邻的碱基称为密码子。有些氨基酸有几个密码子，因此若发生基因突变，有一个密码子改变成了新的密码子，正好带进的氨基酸是同一个，则该多肽链的结构就不发生改变。因此D的叙述是错误的。对应例题：9、（多选）人的肝细胞内可由DNA控制合成的物质是（）Ａ、胰岛素Ｂ、rnRNAＣ、酶Ｄ、氨基酸转录翻译B、C解析：本题综合考查基因的表达过程为：DNA（基因）rnRNA蛋白质即在人的肝细胞中DNA可控制合成出rnRNA、蛋白质。尽管人体内的酶和胰岛素都是蛋白质，且肝细胞中也有胰岛素基因，但因基因表达的选择性，使肝细胞不能合成胰岛素（胰岛素B细胞中合成），但可合成自身代谢所需要的酶，氨基酸的合成无需DNA控制。因此，正确答案为B、C。对应例题：10、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是()A、DNA碱基排列顺序不同B、核糖体不同C、转运RNA不同D、信使RNA不同Ｄ解析：人体神经细胞与肝细胞所携带的遗传信息相同，即DNA碱基排列顺序相同，至所以造成人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是是基因的选择性表达，转录的信使RNA不同。对应例题：11、对某一动物而言，几乎所有的体细胞都含有相同的基因，但细胞与细胞之间在结构和功能上不同，这是因为它们合成了不同的（）A、转运RNAB、信使RNAC、核糖体D、氨基酸解析：细胞核所含有的全部基因中，只有与该细胞结构和功能相关的基因才能表达。基因表达过程就是遗传信息的转录和翻译过程。B对应例题：12、王擎教授领导的研究小组，率先发现了一个血管生成基因。这个基因位于人类5号常染色体短臂上，其突变可引起先天性心血管畸形骨肥大综合症。该综合症是一种罕见的先天性心血管疾病，主要症状为毛细血管、静脉血管和淋巴管畸形，并伴有病侧肢体过度生长。血管的形成受一系列基因控制。血管生长过程可导致癌症、关节炎、牛皮癣，失明、肥胖、哮喘、动脉硬化及一些易感受染性疾病，而血管生长或