2016_2017版高中生物第3单元遗传与变异的分子基础第2章基因对性状的控制第2节基因的表达学案.docx

第二节基因的表达1描述遗传信息的转录和翻译过程。(重难点)2理解遗传信息、密码子、反密码子的区别。(重点)3说明中心法则的含义。转 录1基因的表达基因表达是指基因通过转录和翻译而产生蛋白质，或转录后直接产生RNA的过程。2转录在细胞核中，DNA分子首先解开双链，以其中的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程称为转录。3场所：主要在细胞核中进行。其意义是使DNA中遗传信息传递到RNA中。4RNA的结构和种类(1)RNA与DNA结构的比较DNARNA结构双螺旋结构通常呈单链结构基本单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基A、T、C、GA、U、C、G五碳糖脱氧核糖核糖主要存在部位细胞核细胞质(2)种类5转录的过程合作探讨探讨1：现有一核酸片段，欲确定是DNA还是RNA，你能从哪些方面进行判断？提示：(1)根据五碳糖不同；(2)根据含氮碱基不同。探讨2：下图是一小段DNA片段，链是模板链，请写出其转录生成的RNA的碱基序列，并分析RNA的碱基序列与DNA两条链碱基序列的关系。提示：(1)(2)生成的RNA的碱基序列与模板链互补，与非模板链碱基序列基本相同(除T和U外)。探讨3：转录的场所一定是细胞核吗？产物一定是mRNA吗？提示：含有DNA的部分(细胞核、线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录，产物有mRNA、tRNA、rRNA等。探讨4：转录和复制都遵循碱基互补配对原则，碱基配对方式有何不同？提示：复制时AT配对，转录时AU配对。思维升华1三种RNA的比较类型mRNAtRNArRNA空间结构三叶草形功能转录DNA上的遗传信息，是蛋白质合成的直接模板一端以反密码子识别mRNA上的密码子，另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体是核糖体的组成成分，参与蛋白质的合成另外：有的RNA还具有催化作用。(2)病毒中RNA的功能：是遗传物质，携带遗传信息，含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因，对宿主细胞具有感染能力。2转录的过程(1)第1步(解旋)：DNA的双螺旋结构打开，双链的碱基得以暴露。(2)第2步(配对)：以解开的DNA的一条链作为模板，按照碱基互补配对原则，将对应的核糖核苷酸与模板链上的碱基配对，两者以氢键连接。(3)第3步(连接)：在RNA聚合酶的作用下，将新结合的核糖核苷酸依次连接到正在合成的RNA分子上。(4)第4步(释放)：合成的RNA分子从模板链上释放，DNA恢复双螺旋结构。3DNA复制和转录的比较项目复制转录时间细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期生长发育过程中场所主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸模板DNA的两条链DNA中的一条链条件解旋酶、DNA聚合酶和ATPRNA聚合酶和ATP特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录，转录后DNA仍恢复原来的双链结构产物两个双链DNA分子一条单链mRNA意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代传递遗传信息，为翻译作准备1(2013全国卷)关于DNA和RNA的叙述，正确的是()ADNA有氢键，RNA没有氢键B一种病毒同时含有DNA和RNAC原核细胞中既有DNA，也有RNAD叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA【解析】本题主要考查DNA和RNA的相关知识。DNA一般为双链结构，其碱基对间为氢键，RNA虽然一般为单链，但tRNA形成的“三叶草”结构中，也存在碱基配对现象，也存在氢键；DNA病毒只含DNA，RNA病毒只含RNA，一种病毒不可能同时含有DNA和RNA；原核细胞与真核细胞一样，既有DNA，也有RNA；叶绿体和线粒体均含有DNA和RNA，而核糖体只含有RNA。【答案】C2如图是三种RNA的模式图，下列说法错误的是() 【导学号：73730061】A可以携带遗传信息B可与发生碱基互补配对C终止密码子对应的不携带氨基酸D翻译过程需要的参与【解析】图中依次为mRNA、tRNA、rRNA，mRNA可以密码子的形式携带DNA上的遗传信息，翻译过程中tRNA和mRNA上的碱基互补配对，终止密码子没有对应的tRNA。翻译过程中mRNA为模板，tRNA为运载氨基酸的工具，rRNA参与构成核糖体。【答案】C翻 译1概念：在细胞质中以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程称为翻译。2翻译场所：细胞质中进行。密码子：mRNA上决定一个特定氨基酸的碱基三联体。反密码子：转运RNA上能与密码子配对的三个相邻的碱基叫做一个反密码子。3过程起始：mRNA与核糖体结合。运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置。延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。(一个mRNA可以结合多个核糖体)终止：当核糖体到达mRNA上的终止密码子时，合成停止。 脱离：肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质。4中心法则及其发展(1)要点：遗传信息只能由DNA传递到DNA，或由DNA传递到RNA，然后决定蛋白质的特异性。(2)补充研究对象：RNA病毒。内容：RNA在宿主体内可以进行自我复制，也能以RNA为模板来合成DNA。(3)完善后的中心法则示意图合作探讨探讨1：所有的密码子和反密码子都是一一对应的关系吗？提示：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。探讨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？提示：不一定。因为一种氨基酸可对应一种或多种密码子。探讨3：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。提示：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。探讨4：一个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？提示：每个核糖体合成一条完整的多肽链。探讨5：烟草花叶病毒的遗传信息传递场所是什么？提示：病毒的遗传信息传递过程应在其寄主细胞中进行，故烟草花叶病毒的相关过程应在烟草细胞中进行。思维升华1转录与翻译的不同点比较比较项目转录翻译场所细胞核细胞质原料核糖核苷酸氨基酸碱基配对原则DNA mRNAAUTACGGCmRNA tRNAAUUACGGC信息传递DNAmRNAmRNA蛋白质时间生物生长发育的过程中产物mRNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质2.列表比较法理解遗传信息、密码子与反密码子3.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)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。(4)在不考虑非编码区、内含子和终止密码子的条件下，转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数631，参考图解如下：密码子的两大特性(1)简并性：a.当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，从而减少变异发生的频率。b.当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可保证翻译的速度。(2)通用性：说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。4不同生物体内的遗传信息传递规律(1)以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递(2)以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递RNA复制病毒RNA逆转录病毒三看法剖析“中心法则”1下列关于遗传密码子的叙述中，错误的是()A一种氨基酸可能有几种与之相对应的遗传密码BGTA肯定不是遗传密码子C每种密码子都有与之对应的氨基酸D信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸【解析】密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，RNA分子中不含有碱基T。由于mRNA上的四种碱基组合成的遗传密码子有64种，氨基酸只有20种，所以一种氨基酸可能有多种遗传密码子，遗传密码子在生物体中都是一样的。因为密码子有UAA终止密码，终止密码没有对应的氨基酸。【答案】C21983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。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是()A.B.C.D.【解析】HIV是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的HIVDNA分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶，故HIV的RNA不能复制，所以A、B、C错误。【答案】D1下图为某同学在学习了DNA分子的结构后画的含有两个碱基对的DNA分子片段(其中代表磷酸基团)，下列为几位同学对此图的评价，其中正确的是()A甲说：该图没有什么物质和结构上的错误B乙说：该图有一处错误，就是U应改为TC丙说：该图中核糖应改为脱氧核糖D丁说：如果他画的是双链RNA分子，则该图就是正确的【解析】该同学要画的为DNA分子结构图，图中的错误：五碳糖应为脱氧核糖；碱基不能含尿嘧啶(U)；磷酸与磷酸之间无化学键的连接，磷酸应与脱氧核糖交替连接。【答案】C2下图所示为真核细胞蛋白质合成过程中必需的两种物质(甲、乙)，下列有关叙述中正确的是()【导学号：73730062】A遗传信息储存甲上B乙由三个碱基组成C甲的合成需要RNA聚合酶的参与D乙可以转运多种氨基酸【解析】甲为mRNA，乙为tRNA，真核生物遗传信息存在于DNA中，A错。乙由多个碱基构成，B错。甲的合成称为转录，需RNA聚合酶的催化，C对。一种tRNA只识别并转运一种氨基酸，D错。【答案】C3(2016全国甲卷)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是()A随后细胞中的DNA复制发生障碍B随后细胞中的RNA转录发生障碍C该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用【解析】在DNA分子的复制过程中，DNA分子需要先经过解旋，即DNA双链解开，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中DNA的复制会发生障碍，A项正确。DNA分子转录产生RNA的过程中，DNA分子也需要在RNA聚合酶作用下先将双链解开，再以DNA的一条链为模板进行转录，加入该物质后DNA分子双链不能解开，故细胞中的RNA转录会发生障碍，B项正确。因DNA复制发生在细胞分裂间期，故该物质阻断的是分裂间期DNA分子的复制过程，从而将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。癌细胞的增殖方式是有丝分裂，其分裂过程中可发生DNA复制和转录，加入该物质会阻碍这两个过程，从而抑制癌细胞的增殖，D项正确。【答案】C4下图为蛋白质合成的一个过程，据图分析并回答问题：氨基酸丙氨酸苏氨酸精氨酸色氨酸密码子GCAACUCGUUGGGCGACCCGCGCCACACGAGCUACGCGG(1)图示属于蛋白质合成过程中的_步骤，该过程的模板是_。(2)由图中信息可推知DNA模板链上对应的碱基序列为_。(3)根据图并参考上表分析：1_上携带的氨基酸是_，这个氨基酸与前接的氨基酸是通过_反应连接在一起的。【解析】图示过程为翻译，以mRNA链为模板，按碱基互补配对原则进行的。【答案】(1)翻译3mRNA(2)ACCCGATTTGGC(3)tRNA丙氨酸脱水缩合学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)学业达标1人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的()ADNA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【解析】神经细胞和肝细胞都是人体的体细胞，是由一个受精卵经分裂、分化得到的，因此DNA的碱基排列顺序相同。形态结构与功能的不同是基因选择性表达的结果，即在不同的细胞中表达的基因不同，所以转录形成的信使RNA不同。【答案】D2下列对转运RNA的描述，正确的是()A每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸B每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它C转运RNA能识别信使RNA上的密码子D转运RNA转运氨基酸到细胞核内【解析】转运RNA是将氨基酸转移到核糖体内的一种RNA，每种转运RNA只能识别并转运一种氨基酸；一种氨基酸可能有多个密码子，因此与密码子碱基互补的反密码子也可能有多个，即一种氨基酸可能有几种转运RNA来转运它。【答案】C3遗传信息的转录与复制过程相同的是()A只以DNA的一条链为模板B以碱基U与碱基A配合成对C合成的产物是mRNAD按照碱基互补配对原则进行【解析】复制过程以DNA的两条链为模板，转录时以DNA的一条链为模板，A错，U与A配对仅转录时出现，B错，转录的产物是mRNA，复制的产物是DNA，C错，两过程均遵循碱基互补配对原则，D对。【答案】D4一个tRNA一端碱基序列是CUG，则它搬运的氨基酸所对应的DNA模板链的碱基序列是()ACTGBGUCCGAC DCAG【解析】本题主要考查DNA模板链、信使RNA上密码子及转运RNA一端携带的三个碱基间的关系。根据题意，转运RNA一端碱基序列是CUG，则信使RNA上对应的密码子是GAC，DNA模板链上对应的碱基序列为CTG。【答案】A5如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递的两个过程，图丙为其中部分片段的放大示意图。以下分析正确的是()A图中酶1和酶2是同一种酶B图乙所示过程在高度分化的细胞中不会发生C图丙中b链可能是构成核糖体的成分D图丙是图甲的部分片段放大图【解析】本题考查DNA的复制及基因的转录过程，意在考查考生的识图能力和理解辨别能力。由题图可知，图甲为DNA的复制过程，酶1为DNA聚合酶，图乙为转录过程，酶2为RNA聚合酶，图丙为转录过程，是图乙的部分片段放大图，其中b链可能为rRNA，A、D错误，C正确。转录在高度分化的细胞中也可以发生，B错误。【答案】C6如图为青蛙体内蛋白质的合成过程，对此描述不正确的是()A图中a、b、c、d分别代表氨基酸、mRNA、tRNA、核糖体B该图反映的是翻译过程C图中a可直接来自其自身一些物质的水解D该过程不可能发生在成熟的红细胞中【解析】题图是一个典型的翻译过程示意图，图中主要反映的是mRNA经核孔进入细胞质，并与核糖体结合，经翻译合成多肽的过程。读图时要注意图中由两个亚基构成的d是核糖体，形状像三叶草的c为tRNA。a为氨基酸，可来自食物中蛋白质的消化吸收或自身蛋白质的水解。由于该图反映的是青蛙体内蛋白质的合成过程，其成熟的红细胞中有细胞核，所以该过程可能发生在成熟的红细胞中。【答案】D7(2015海南高考)关于密码子和反密码子的叙述，正确的是() 【导学号：73730063】A密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上B密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上C密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上D密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上【解析】mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个相邻的碱基又称作1个密码子，所以密码子位于mRNA上，每个tRNA上都有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫做反密码子，正确答案选A。【答案】A8如图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。下列叙述错误的是()A过程分别需要RNA聚合酶、逆转录酶BRNA聚合酶可来源于进行过程的生物C把DNA放在含15N的培养液中进行过程，子一代含15N的DNA占100%D过程均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对的方式不完全相同【解析】过程以DNA为模板合成RNA，为转录过程，需要RNA聚合酶。过程以RNA为模板合成DNA，为逆转录过程，需要逆转录酶。过程为RNA的复制，能进行该过程的生物中没有RNA聚合酶。过程为DNA的复制，根据DNA半保留复制的特点可知，在含15N的培养液中合成的子一代DNA都含有15N。【答案】B9下列甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是()A甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成B甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左C乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板D甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，但碱基互补配对方式应完全相同【解析】一条多肽链的合成由一个核糖体完成；转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种；转录和翻译过程中都发生了碱基配对，但碱基互补配对方式不同，如转录过程中有T和A的配对，翻译过程中则没有。【答案】B10中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题：(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是_、_、_和_。(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是_(用图中的字母回答)。(3)a过程发生在真核细胞分裂的_期。(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是_。(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是_，后者所携带的分子是_。(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述)：_；_。【答案】(1)DNA复制转录翻译逆转录(2)c(3)间(S)(4)细胞核(5)tRNA(转运RNA)氨基酸(6)RNADNARNA蛋白质能力提升11.(2015江苏高考)右图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是()A图中结构含有核糖体RNAB甲硫氨酸处于图中的位置C密码子位于tRNA的环状结构上DmRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类【解析】A项，分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA(rRNA)。B项，甲硫氨酸是起始氨基酸，图中位置对应的氨基酸明显位于第2位。C项，密码子位于mRNA上，而不是tRNA上。D项，由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化，D项错误。【答案】A12(2015全国卷)下列叙述错误的是()ADNA与ATP中所含元素的种类相同B一个tRNA分子中只有一个反密码子CT2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成D控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上【解析】ATP脱去两个磷酸基团后是构成RNA的基本单位之一，而RNA与DNA的组成元素相同，由此可看出，ATP与包括DNA在内的核酸的组成元素相同，A项正确。tRNA是由一条RNA链自身折叠形成的三叶草状结构，其下端有能与mRNA上的密码子进行碱基配对的三个连续碱基，这三个连续碱基构成了反密码子，B项正确。T2噬菌体的遗传物质是DNA，组成DNA的基本单位是四种脱氧核糖核苷酸，C项正确。细菌是原核生物，其细胞内只有核糖体一种细胞器，D项错误。【答案】D13(2015重庆高考)结合下图分析，下列叙述错误的是() 【导学号：73730064】A生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质C遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链【解析】A项，对于以DNA为遗传物质的细胞生物及部分DNA病毒来说，遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中；对于RNA病毒来说，遗传信息储存在RNA的核糖核苷酸序列中。B项，由于密码子的简并性(即某些不同的密码子可决定相同的氨基酸)等原因，核苷酸序列不同的基因，也可能表达出相同的蛋白质。C项，蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。D项，具有转录功能的链叫模板链或反义链，另一条无转录功能的链叫编码链或有义链。两条链之间的碱基互补配对，核苷酸排列顺序不同，含有不同的遗传信息。【答案】D14下图甲表示大肠杆菌细胞中遗传信息传递的部分过程，图乙为图甲中的放大图。请据图回答：(1)在图甲中，转录时DNA的双链解开，该变化还可发生在_过程中。mRNA是以