2020版高考生物复习第六单元第21讲基因的表达讲义.docx

第21讲基因的表达考纲明细1.遗传信息的转录和翻译()2.基因与性状的关系()课前自主检测判断正误并找到课本原话1RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似，也是由核苷酸连接而成的，核苷酸含有A、G、C、T四种碱基，可以储存遗传信息。(P62正文)()2RNA是在细胞核中以DNA的两条链为模板合成的。(P63正文)()3合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双链恢复。(P63图44)()4mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这样的碱基称做密码子。(P64正文)()5地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。(P65思考与讨论)()6一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并性。(P65思考与讨论)()7tRNA的种类很多，但是每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，一种氨基酸也只能由一种tRNA转运。(P66正文)()8tRNA看上去像三叶草的叶形，一端携带氨基酸，另一端有3个碱基。(P66正文)()9一个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，因此少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(P67小字部分)()10基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成实现的，包括转录和翻译。(P76本章小结)()(2017海南高考)下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是()A每种氨基酸都至少有两种相应的密码子BHIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA答案B解析一种氨基酸对应一种至多种密码子，A错误；HIV的遗传物质为单链RNA，可以逆转录生成DNA，B正确；真核生物基因表达的过程包括转录生成RNA和翻译合成蛋白质，C错误；一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D错误。知识自主梳理一、RNA的结构和种类1元素组成：C、H、O、N、P。2基本单位：核糖核苷酸。3组成成分4结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。易错判断1在RNA分子中存在AU，GC的数量关系。()2DNA与RNA的区别：五碳糖不同，含氮碱基不完全相同。()易错判断1一个DNA分子上有很多基因，转录是以基因的一条链为模板的。()2转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。()3由于基因选择性表达，一个DNA分子在不同细胞内转录出来的mRNA不完全相同。()4三种RNA均由DNA转录而来。()5转录解旋时需要解旋酶。()易错判断1信使RNA上任意三个相邻的碱基构成一个密码子。()2密码子与氨基酸呈现一一对应的关系。()3每种密码子都有对应的反密码子。()5.种类6比较DNA与RNA二、遗传信息的转录1概念：主要在细胞核，线粒体、叶绿体也有，以DNA的一条链为模板，合成RNA的过程。2过程(1)解旋(2)配对(3)连接(4)释放三、遗传信息的翻译1概念2密码子(1)概念：信使RNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，此3个相邻碱基称为密码子。(2)种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。(3)密码子与氨基酸的对应关系一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸)，一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。4tRNA中只含有三个含氮碱基。()5细胞中能运输氨基酸的物质，其化学本质为蛋白质。()63种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。()7翻译过程中mRNA并不移动，只是核糖体沿mRNA移动。()8转录和翻译过程都有AU和TA的配对。()特别提醒原核细胞的转录和翻译(如图)图中是DNA模板链，、表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。真核细胞的基因是先转录后翻译，转录的主要场所是细胞核；原核细胞的基因是边转录边翻译。易错判断1中心法则图解均可发生在正常人体细胞内。()2线粒体和叶绿体中的基因也可以进行表达。()3所有活细胞均可发生中心法则中的全部过程。()3.tRNA(1)结构：呈三叶草的叶形(2)种类：61种。(3)tRNA与氨基酸的对应关系一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。4过程5mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。(2)目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)方向：从左向右(见上图)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(4)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。四、中心法则的提出与其发展1提出人：克里克。2中心法则：遗传信息的流动方向(也称信息流)DNA的复制转录翻译RNA的复制逆转录4DNA复制只发生在分裂的细胞中，而转录和翻译可以发生在任何时期。()特别提醒细胞质基因与细胞核基因的比较项目细胞质基因细胞核基因存在部位线粒体、叶绿体细胞核是否与蛋白质结合否，DNA分子裸露与蛋白质结合成为染色体遗传方式母系遗传遵循孟德尔遗传规律联系(1)细胞质基因的活动受细胞核基因的控制、制约(2)核基因的复制、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质的核糖体上进行；线粒体、叶绿体中基因的复制、转录、翻译均在线粒体、叶绿体内完成，因为这两类细胞器中均有自己的核糖体(3)生物的性状受核基因和质基因共同控制3.中心法则与生物种类的关系(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：。(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：。(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：。(4)不能分裂的细胞：DNARNA蛋白质。五、DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较六、基因控制性状的方式1直接方式(1)机理：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。2间接方式(1)机理：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。(2)实例：白化病、豌豆粒形的形成原因。七、基因与性状的关系1一般而言，一个基因决定一种性状。2生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如身高，同时身高也不完全由基因决定，后天营养和体育锻炼等也有重要作用。考点题型突破考点遗传信息的转录和翻译题型一 DNA和RNA比较1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解析因该生物体内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，或只含单链的DNA。2如图所示，由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，下列有关叙述正确的有几项()若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含这种化合物在烟草花叶病毒体内，b有8种由b构成的单链RNA中，一定不含氢键a属于不能水解的糖，是生物体内的能源物质若a为核糖，则由b组成的核酸主要分布在细胞质中硝化细菌体内含的化合物m共4种A一项 B两项 C三项 D四项答案B解析若m为腺嘌呤，则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能是腺嘌呤核糖核苷酸，错误；若a为核糖，则b为RNA的基本组成单位，错误；若m为尿嘧啶，则b是RNA的基本组成单位，DNA中不含b这种化合物，正确；烟草花叶病毒是以RNA为遗传物质的病毒，只含有四种核糖核苷酸，即b只有4种，错误；tRNA中含有少量氢键，错误；a是五碳糖，属于不能水解的糖，但是不能提供能量，错误；若a为核糖，则由b组成的核酸是RNA，主要分布在细胞质中，正确；硝化细菌体内含有RNA和DNA两种核酸，因此所含的化合物m共5种，错误。综上所述，正确的有，故选B。技法提升 DNA和RNA的区分技巧(1)DNA和RNA的判断含有碱基T或脱氧核糖DNA；含有碱基U或核糖RNA。题型二 遗传信息、密码子、反密码子的关系分析3如图表示DNA控制合成蛋白质的过程。下列有关说法正确的是()A转录以DNA的两条链作为模板B密码子存在于链上C密码子与氨基酸之间是一一对应的关系D一种tRNA可转运多种氨基酸答案B解析转录以DNA的一条链作为模板，A错误；密码子是指mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，它只存在于mRNA上，B正确；密码子有64种，其中3种为终止密码子，不决定氨基酸，决定氨基酸的密码子有61种，在决定氨基酸的密码子中，一个密码子只决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有多种密码子，因此密码子与氨基酸之间并不是一一对应的关系，C错误；由于tRNA上反密码子与mRNA上的密码子之间遵循碱基互补配对原则，而一种密码子只决定一种氨基酸，所以一种tRNA也只能转运一种氨基酸，D错误。4根据如表所示的已知条件，判断苏氨酸的密码子是()ATGU BUGA CACU DUCU答案C解析密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知，苏氨酸的密码子前两个碱基分别是A、C或U、G，根据反密码子的碱基序列可知密码子第三个碱基是U，结合选项分析，只有C正确。解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的是碱基U。知识拓展 遗传信息、密码子与反密码子题型三 转录和翻译过程5(2018福建质检)如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是()A是DNA，其一条链可进入细胞质作为转录的模板B上有n个碱基，则新形成的肽链含有n1个肽键C是核糖体，翻译过程中将由3向5方向移动D是tRNA，能识别mRNA上的密码子答案D解析据图可判断依次代表DNA、mRNA、核糖体、tRNA，其中mRNA是以DNA的一条链为模板合成的，场所是细胞核，A错误；mRNA上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有的氨基酸数目为n/3，则肽键数最多为(n/31)个，B错误；核糖体沿着mRNA由5向3方向移动，C错误；tRNA上的反密码子可以识别mRNA上的密码子，D正确。6甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图，下列有关说法正确的是()A甲图所示的过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成B乙图所示的过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板C甲图所示翻译过程的方向是从右到左D甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同答案C解析由甲图可知，翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链，A错误；转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种，而翻译的模板只是信使RNA，B错误；甲图中多肽链最长，说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的，因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左，C正确；转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对，但碱基互补配对方式不完全相同，转录是AU、GC、CG、TA的配对，翻译为AU、GC、CG、UA的配对，D错误。7某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开BDNARNA杂交区域中A应与T配对CmRNA翻译只能得到一条肽链D该过程发生在真核细胞中答案A解析分析图示可知：转录和翻译是同时进行的，所以该过程一般发生在原核细胞内，一条mRNA上连接了两个核糖体，使一条mRNA翻译成两条肽链，C、D错误；DNARNA杂交区域中T应与A配对，A应与U配对，B错误；转录只需RNA聚合酶的催化，当RNA聚合酶与DNA启动部位相结合时，DNA片段的双螺旋解开，A正确。题后归纳 转录、翻译过程中的五个关注点(1)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。(2)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。(3)转录和翻译过程中的碱基配对不完全相同，转录是AU、TA、GC、CG，翻译是AU、UA、GC、CG。(4)明确mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链，且肽链长的，翻译在前。(5)真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录边翻译。题型四 转录和翻译的相关计算8(2018张掖模拟)假设某一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，“CT”的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数分别是(不考虑终止密码子)()A60、20 B80、40C40、20 D40、30答案A解析该mRNA上有60个碱基，则转录该mRNA的DNA分子区段中有120个碱基。根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中，AT、CG，所以CT占了全部碱基的一半；mRNA上相邻的三个碱基编码一个氨基酸，所以该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数60/320(个)。9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()A130个 B260个C313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AU为313个，所以mRNA中GC为573313260(个)，故DNA的两条链中GC共有520个，即该基因中G至少有260个。技法提升 基因表达过程中的相关计算方法(1)在不考虑非编码区和内含子的条件下转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数631，即：基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目参加转运的tRNA数目1/3 mRNA的碱基数目1/6基因中的碱基数。(2)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量a18；若改为n个碱基对，则公式为a18。注：解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA上的碱基对数还是个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基个数，是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。考点中心法则及基因与性状的关系题型一 中心法则过程分析1下图所示的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，下列相关叙述正确的是()A人体细胞中，无论在何种情况下都不会发生e、d过程B逆转录病毒侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞C能特异性识别信使RNA上密码子的分子是tRNA，后者所携带的分子是氨基酸D真核细胞中，a过程只发生在细胞核，b过程只发生在细胞质答案C解析流感病毒等部分RNA病毒侵入人体细胞时，会发生RNA复制(e)，逆转录病毒侵入人体细胞时，逆转录(d)过程也会发生，A错误；宿主细胞无逆转录酶，因此侵染过程中遗传物质RNA和逆转录酶一同进入宿主细胞，B错误；真核细胞中，DNA复制(a)、转录(b)主要发生在细胞核，在线粒体和叶绿体中也能发生，D错误。技法提升1.“三步法”判断中心法则各过程2.细胞种类与遗传信息传递途径的关系归纳高等动植物共有的途径是DNA复制、转录和翻译，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；成熟叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无遗传信息传递。11下图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是()A甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向答案A解析胰岛细胞属于高度分化的细胞，胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。12如图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是()A若X是mRNA，Y是多肽，则试管内必须加入氨基酸B若X是DNA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶C若X是tRNA，Y是多肽，则试管内必须加入脱氧核苷酸D若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA酶答案A解析若X是mRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，因此试管内必须加入氨基酸，A正确；若X是DNA，Y含有U，即Y为RNA，则试管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，需要加入RNA聚合酶等，B错误；若X是tRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸，C错误；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶，而不是DNA酶，D错误。题型二 基因与生物性状关系的判断2如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知()A基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中B图中过程需RNA聚合酶的参与，过程需tRNA的协助C过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D过程表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状答案B解析同一个个体的细胞是受精卵经过有丝分裂产生的，细胞核基因相同，因此基因1和基因2一般会出现在人体内的同一个细胞中，A错误；图中是转录过程，需要RNA聚合酶，过程是翻译过程，需要tRNA作为运载工具运输氨基酸到核糖体上，B正确；过程结果存在差异的根本原因是基因突变，直接原因是血红蛋白的结构不同，C错误；图中表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状，但不是所有性状，基因还可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，D错误。3(2018江西上饶鄱阳一中高三月考)如图判断下列有关基因与性状关系的叙述，错误的是()A由基因产物呈现的性状、可知同一个基因会影响多种性状B若为表达出的异常血红蛋白呈现的性状“红细胞呈镰刀型”，可说明基因通过酶的合成来控制代谢，进而控制生物体的性状C上述图示可表明基因与性状并非简单的线性关系D生物的性状除了受基因控制外，还可能受环境条件的影响答案B解析由题图知，性状、由同一种基因产物呈现，说明同一基因产物会影响多种性状，A正确；若为表达出的异常血红蛋白呈现的性状“红细胞呈镰刀型”，可说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，B错误；由题图知，性状、由同一种基因产物呈现，而性状由三种基因产物呈现，表明基因与性状并非简单的线性关系，C正确；生物的性状除了受基因控制外，还可能受环境条件的影响，即基因环境条件生物的性状，D正确。方向真题体验1(2018江苏高考)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是()A原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物B真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成C肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质D原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与答案D解析原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或RNA片段作为引物，A错误；真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成，B错误；艾弗里的肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质，C错误；原核细胞和真核细胞中基因的表达包括转录和翻译两个过程，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是在mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程，故基因的表达需要DNA和RNA的参与，D正确。2(2017全国卷)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()AtRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补答案C解析tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确；RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B正确；RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。3(2016海南高考)某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是()A抑制该病毒RNA的转录过程B抑制该病毒蛋白质的翻译过程C抑制该RNA病毒的反转录过程D抑制该病毒RNA的自我复制过程答案C解析能整合到真核宿主的基因组中的物质应为DNA，说明RNA经逆转录形成DNA，进行增殖，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，可能会在逆转录过程中代替脱氧核苷酸的作用，从而抑制该病毒的逆转录过程。4(2015全国卷)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。