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第3讲基因的表达-2-1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结遗传信息的转录和翻译1.RNA的组成、结构与类型-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.遗传信息的转录和翻译(1)转录-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)翻译-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖翻译过程中,核糖体是如何使肽链延伸的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的蛋白质吗?提示:翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的肽链只能称之为多肽,其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)密码子与反密码子密码子反密码子位置mRNAtRNA作用直接决定蛋白质中氨基酸的序列识别密码子,转运氨基酸特点与DNA模板链上的碱基互补与mRNA中密码子的碱基互补-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.DNA复制、转录、翻译的比较DNA复制转录翻译时间细胞分裂的间期生物个体发育的整个过程场所主要在细胞核中核糖体模板DNA的2条单链DNA的1条链mRNA原料4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、ATP等RNA聚合酶、ATP等酶、ATP、tRNA等产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链(或蛋白质)-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结DNA复制转录翻译模板去向分别进入2个子代DNA分子中恢复原样,重新形成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸碱基配对方式A—T,T—A,C—G,G—CA—U,T—A,C—G,G—CA—U,U—A,C—G,G—C意义传递遗传信息表达遗传信息,使生物表现出各种性状-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)(2)tRNA分子中含有一定数目的氢键。(√)(3)反密码子是mRNA上3个相邻的碱基。(×)(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。(×)(5)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。(×)(6)真核生物的tRNA呈三叶草结构。(√)(7)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料。(×)(8)tRNA的反密码子携带了遗传信息。(×)-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.根据下图分析回答问题。(1)图1中翻译的方向是从左向右,还是从右向左?判断的依据是什么?提示:图1中翻译的方向是从左向右,判断的依据是多肽链的长短。(2)图1显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义是什么?提示:意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。图1-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)图1中多条多肽链的氨基酸序列是否相同?为什么?它们是否具有生物学活性?提示:图1中多条多肽链的氨基酸序列相同,因为其模板mRNA相同。由于合成的仅是“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,形成特定空间结构后才具有生物学活性。-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.图2所示的过程发生在大肠杆菌中,与图1相比有何区别?图2提示:两图的区别在于图1所示的转录、翻译过程有“时空”差异,即转录发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中的核糖体上;转录在前,翻译在后。图2所示的转录、翻译过程同时进行。3.两图中a~f分别是什么物质或结构?提示:a~f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向1DNA与RNA的比较1.下列关于DNA和RNA的叙述,错误的是()A.某些RNA能降低化学反应的活化能,某些RNA能转运物质B.mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程C.不是所有生物的DNA和RNA上都能贮存遗传信息D.所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构答案解析解析关闭有些酶的化学本质是RNA,酶能够降低化学反应的活化能,tRNA具有运输氨基酸的功能,A项正确;蛋白质的合成过程中,模板是mRNA,运输氨基酸的工具是tRNA,场所是核糖体,其主要成分是rRNA和蛋白质,B项正确;细胞生物的遗传信息都储存在DNA中,其含有的RNA不能储存遗传信息,C项正确;并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构,如原核生物的DNA呈环状,D项错误。答案解析关闭D-15-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.下图中甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是()A.如果甲中的m是U,则甲一定是丙的基本单位B.如果甲中的m是G,则甲一定是乙的基本单位C.如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中D.如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中答案解析解析关闭甲是核苷酸,是乙和丙的基本单位,乙是DNA,丙是RNA。如果甲中的m是U,则甲一定是丙RNA的基本单位,A项正确;如果甲中的m是G,则甲可能是脱氧核苷酸,也可能是核糖核苷酸,是DNA或RNA的基本单位,B项错误;如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质是DNA,主要分布于细胞核中,也可以分布于线粒体和叶绿体中,C项正确;如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质是RNA,主要分布于细胞质中,细胞核中也有分布,D项正确。答案解析关闭B-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向2DNA的复制、转录和翻译3.(2019全国Ⅰ卷)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是()①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.①②④B.②③④C.③④⑤D.①③⑤答案解析解析关闭在体外合成同位素标记的多肽链模拟的是翻译过程,该过程在细胞内是在细胞质中的核糖体上完成的。在体外合成时,除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有蛋白质合成所需的核糖体、tRNA、ATP及相关的酶等,还需要同位素标记的苯丙氨酸(原料)及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸(模板)。答案解析关闭C-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.(2017江苏卷,改编)在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala-tRNACys(见下图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法错误的是()A.在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链B.反密码子与密码子的配对由tRNA上的三个相邻的碱基决定C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的AlaD.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys答案解析解析关闭一条mRNA链可同时结合多个核糖体,合成多条相同的多肽链,A项正确;反密码子与密码子的配对由tRNA上的三个相邻的碱基决定,B项正确;由于半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)被还原成丙氨酸(Ala),所以,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C项正确,D项错误。答案解析关闭D-18-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向3基因表达的相关计算5.一个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肽链。则其模板DNA分子中A+T的最少数目、合成蛋白质时脱去水分子的最多数目分别是()A.m、m/3-1B.m、m/3-2C.2(m-n)、m/3-1D.2(m-n)、m/3-2答案解析解析关闭模板DNA分子中A+T的数目是mRNA中A+U的数目的2倍,即有2(m-n)个;合成蛋白质时脱去的水分子数为氨基酸数-肽链数,在不考虑终止密码子的情况下,氨基酸数是mRNA中碱基的1/3,即脱去的水分子数最多为(m/3-2)。答案解析关闭D-19-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.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,可推断正进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.巧辨遗传信息、密码子和反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系①每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子的简并性),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种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。-22-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.基因表达中碱基数目的推算方法(1)DNA和mRNA中对应碱基数目及比例的计算DNA模板链中(A+T)[或(C+G)]与mRNA中(A+U)[或(C+G)]相等,则DNA分子中(A+T)所占的比例=mRNA中(A+U)所占的比例。(只考虑编码氨基酸的序列)(2)基因控制蛋白质合成的相关计算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。(只考虑编码氨基酸的序列)-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结基因与性状的关系1.中心法则的提出及发展(1)中心法则的内容①DNA的复制;②转录;③翻译;④RNA复制;⑤逆转录。(2)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。高等动植物体内只能发生DNA的复制、转录和翻译。教材深挖从中心法则的名称上可以看出遗传信息的流动过程在生物学中的重要地位,这个法则反映了遗传物质的哪两大功能?提示:中心法则反映了遗传物质的传递与表达两大功能。-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)各类生物中遗传信息的传递过程(中心法则)生物种类遗传信息的传递过程病毒DNA病毒某些RNA病毒逆转录病毒细胞生物-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖HIV的宿主细胞是什么?HIV进行蛋白质合成的场所是什么?其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供?提示:HIV的宿主细胞是T淋巴细胞,该病毒进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体,其“遗传信息流”的模板由病毒自身提供,原料由宿主细胞提供。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.基因对性状的控制(1)基因控制性状的途径①直接控制途径基因蛋白质的结构生物体的性状②间接控制途径基因酶的合成代谢过程生物体的性状-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)基因控制性状的实例(连线)-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。(√)(2)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。(×)(3)原核生物的tRNA合成无须基因指导。(×)(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。(√)(5)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为。(√)(6)基因与性状之间是一一对应的关系。(×)-29-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程,请据图分析回答下列问题。(1)③⑤过程发生的场所分别是、。(2)能在人体细胞中发生的过程有(填标号),④过程需要酶。(3)请补充完整RNA病毒遗传信息的流动途径。-30-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(4)遵循碱基互补配对原则的过程有(填标号)。(5)①和②过程,碱基配对方式完全相同吗?。答案:(1)(细胞质中的)核糖体宿主细胞(2)①②③逆转录(3)蛋白质逆转录RNA(4)①②③④⑤⑥(5)不完全相同-31-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.右图表示有关遗传信息传递的模拟实验,请据图回答问题。(1)若X是DNA的一条链,Y含有U,则试管内必须加入哪种酶?(2)若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入的原料是什么?(3)若X是tRNA,Y