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第4章基因的表达考纲内容能力要求2013年高考风向标遗传信息的转录和翻译Ⅱ以人类社会热点问题和生命科学成果为背景考查基因、蛋白质、性状之间的内容第1、2节基因指导蛋白质的合成、基因对性状的控制遗传信息指①______中控制遗传性状的脱氧核苷酸的排列顺序。脱氧核苷酸的②______、③______、④___________决定了遗传信息的多样性，从而决定了⑤_________的多样性密码子把⑥__________上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个密码子；密码子共有⑦____种，其中决定氨基酸的密码子有⑧____种一、遗传信息、密码子和反密码子基因种类数量排列顺序蛋白质mRNA6461续表每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，叫反密码子⑨___________，tRNA共有⑩____种，而氨基酸只有⑪_____种，故一种氨基酸可由一种或多种tRNA来转运终止密码子有___种，不决定氨基酸；起始密码子有___种，决定氨基酸。反密码子存在于_______上，共有_____种。32tRNA61反密码子6120场所转录过程发生在⑫________中模板DNA的⑬_________为模板原料4种核糖核苷酸酶⑭_____________酶等产物mRNA二、遗传信息的转录细胞核一条链RNA聚合转录与复制有哪些不同点？答案：主要是模板、原料、酶的差异。场所细胞质中的核糖体上模板以⑮_________为模板原料20种氨基酸产物一定氨基酸顺序的⑯_________三、遗传信息的翻译mRNA蛋白质三种不同的RNA(mRNA、tRNA、rRNA)都是通过转录形成的，都在翻译过程中共同发挥作用。()√四、基因对性状的控制1．中心法则DNARNARNA蛋白质逆转录(1)内容：遗传信息从DNA流向DNA，即DNA的⑰_____过程；遗传信息从⑱_______流向⑲______，再从⑳______流向_______，即转录和翻译过程。后来，某些病毒的______过程以及RNA的心法则”。_________的发现，又补充和发展了“中复制自我复制232221(2)图解DNA复制转录翻译RNA复制__________________________________________2426252728逆转录2．基因、蛋白质与性状的关系(1)基因通过控制____________来控制代谢过程，从而控制生物的性状，如白化病。酶的合成(2)基因通过控制性状，如囊性纤维病。_____________________来直接控制RNA的自我复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与才能进行。()√2930蛋白质的结构DNA的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程以DNA中的一条链为模板，合成mRNA的过程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考点基因指导蛋白质的合成过程1．DNA复制、转录、翻译的比较DNA的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译时间减Ⅰ间期或有丝分裂间期在生长发育的连续过程中场所细胞核(主要)、线粒体、叶绿体核糖体条件模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸酶DNA解旋酶、DNA聚合酶等DNA解旋酶、RNA聚合酶等各种合成酶等能量需要ATP续表DNA的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译碱基配对方式A—TT—AG—CC—GA—UT—AG—CC—GA—UU—AG—CC—G过程①DNA双螺旋解开，每条链提供准确模板②按照碱基互补配对原则，各自合成子链③子、母链结合盘绕形成两个新DNA分子①DNA双螺旋解开，其中一条链提供准确模板②按照碱基互补配对原则，形成mRNA③合成的mRNA从DNA链上释放，DNA双链恢复①mRNA进入细胞质，与核糖体结合，mRNA作为模板②按照碱基互补配对原则，使与mRNA上每个密码子配对的tRNA运载的氨基酸进入核糖体；以mRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定氨基酸顺序的蛋白质续表DNA的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译产物两个一样的双链DNA分子一条单链的mRNA具有特定氨基酸序列的蛋白质(多肽)特点边解旋边复制，半保留式复制(可有多个起始点)边解旋边转录，双链DNA分子全保留式转录(可有多个基因同时转录)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸续表DNA的功能复制遗传信息表达遗传信息转录翻译遗传信息的传递方向亲代DNA↓子代DNADNA↓mRNAmRNA↓蛋白质续表遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA中决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA中与mRNA密码子互补配对的3个碱基作用决定着mRNA上密码子的排序，从而控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子2.遗传信息、密码子、反密码子遗传信息密码子反密码子种类具有多样性，由基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序决定64种密码子(61种能翻译出氨基酸；3种终止密码子，不能翻译氨基酸)61种tRNA(一种氨基酸可由几种tRNA运载，但每种tRNA只能运载一种氨基酸)对应关系图示续表遗传信息密码子反密码子联系决定①基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补③密码子与相应反密码子的序列互补配对续表1．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链。2．翻译在核糖体上进行，但从核糖体上脱落下来的多肽链一般还要在相应的细胞器内加工，最后才合成具有一定空间结构的蛋白质。3．密码子的特点(1)通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。(2)简并性：大多数的氨基酸都可以具有几组不同的密码子。(3)不重叠：两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。(4)具有一定的方向性。遗传信息、遗传密码与遗传性状的联系【典例1】(2011年江门一模)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图，正确的选项是()A．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNAB．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成C．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，使结构蛋白发生变化所致D．某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变[解题思路]转录是以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成mRNA；过程②是翻译，需要mRNA做模板、氨基酸为原料、核糖体为场所、酶为催化剂、ATP提供能量，还需要tRNA转运氨基酸；某段DNA分子上发生了基因突变，则形成的mRNA一定改变，但蛋白质不一定会改变。[答案]C►考点对应练1．(2011年中山三模)遗传信息转录和翻译的共同点是()A．都需要核苷酸作原料DB．都需要DNA作模板C．都能生成磷酸二酯键D．都能生成生物大分子解析：转录和翻译的产物分别是mRNA和蛋白质，都是大分子物质。2．(易错)(2011年济南质检)信使RNA上某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是()CA．tRNA一定改变，氨基酸一定改变B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变解析：密码子变，与之配对的反密码子一定变；但由于密码子的简并性，氨基酸不一定改变。考点中心法则1．图解2．各类生物遗传信息的传递与表达过程(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息传递(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息传递①②3．中心法则与基因表达的关系(1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。(2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体的发育过程中。(3)DNA的复制、转录、翻译过程是在大多数生物中存在的，逆转录、RNA复制是后来在少数生物(如RNA病毒)中发现的，是对中心法则的补充。【典例2】下图是中心法则示意图，各个数字代表不同的过程，有关叙述不正确的是()A．过程①和②都是边解旋边进行B．过程①和②所需原料相同C．过程③和④不能发生在人体健康细胞内D．过程⑤的直接模板是mRNA[解题思路]第一步分析图形：过程①、②、③、④、⑤分别是DNA复制、转录、逆转录、RNA复制、翻译。第二步分析选项：DNA是规则双螺旋结构，其复制和转录都必须解旋才能进行；过程①和②所需原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸；过程③和④只有在RNA病毒侵入宿主细胞后才能进行，不能发生在人体健康细胞内。[答案]B►考点对应练3．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列能正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”的示意图是()DA.B.C.D.解析：HIV中有逆转录酶，其遗传过程中包括逆转录。比较内容数目基因中能编码蛋白质序列的碱基数6mmRNA上的碱基数3m参与转运氨基酸的tRNA数m蛋白质中的氨基酸数m蛋白质中的肽链数n蛋白质中的肽键数m－n缩合失去的水分子数m－n考点与基因控制性状相关的计算设基因中能编码蛋白质序列的碱基数为6m，肽链数为n计算中关于“最多”和“至少”的分析①翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些；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。②在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”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指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。【典例3】一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板DNA)分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(A．m、m/3－1B．m、m/3－2C．2(m－n)、m/3－1D．2(m－n)、m/3－2[解题思路]第一步分析模板DNA分子的A＋T数：由mRNA分子有m个碱基且G＋C＝n可知，此mRNA分子中A＋U＝m－n，控制其合成的DNA分子模板链中T＋A＝m－n个，模板DNA分子中A＋T＝2(m－n)个。第二步分析合成蛋白质时脱去的水分子数：由mRNA分子有m个碱基可知，其模板DNA分子中有2m个碱基，能控制合成含2m/6个氨基酸的蛋白质分子。题中给出，此蛋白质分子有两条肽链，脱水分子数应为m/3－2。[答案]D►考点对应练4．已知一信使RNA片段中有30个碱基，其中A和C共有12个，那么转录该信使RNA的一段DNA分子中G和T的数目以及该信使RNA经“翻译”而合成肽链时脱去的水分子)的最大数目分别是(A．12和30C．18和10B．30和29D．30和9解析：双链DNA分子中，G＋T＝C＋A，而题中已知mRNA有30个碱基，所以转录该mRNA的一段DNA分子有60个碱基，其中G＋T＝30；当该mRNA含有肽链数为1时，脱去的水分子数最多，为30/3－1＝9。D遗传信息传递与表达过程的探究实验想↓推↓得实验原理：遗传信息的传递与表达可以通过模拟实验加以验证。实验思路：将此类试题遗传学基础知识的题型。实验方法：通过添加不同的原料，创设一定的环境条件，模拟遗传信息的传递与表达过程，来探究遗传信息的传递与表达。转化成【典例】(2011年南京一模)下图是在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题。(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是________、________。(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有____________、____________。(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过