2015届《世纪金榜》高考一轮生物复习.ppt

第4章基因的表达,【知识梳理】一、RNA的结构与分类1.基本单位及组成(填写图中序号名称)：_；_；碱基(_)；_。,磷酸,核糖,A、U、G、C,核糖核苷酸,2.结构特点：一般是_。3.RNA的种类及功能：mRNA：携带遗传信息，蛋白质合成的模板tRNA：转运_，识别_rRNA：_的组成成分,RNA,单链,氨基酸,密码子,核糖体,二、遗传信息的转录和翻译1.遗传信息的转录：(1)概念：在细胞核中，以_为模板合成_的过程。(2)过程：DNA_原料与DNA碱基互补配对并通过_结合mRNA新链的延伸合成的_从DNA链上释放DNA复旋。,DNA的一条链,RNA,氢键,mRNA,解旋,2.遗传信息的翻译：(1)概念：游离在细胞质中的各种_，以_为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)密码子和反密码子。位置：密码子位于_上，反密码子位于_上。种类：密码子_种，其中3种_不决定氨基酸，决定氨基酸的有_种。,氨基酸,mRNA,mRNA,tRNA,64,终止密码子,61,(3)过程。mRNA与_结合。tRNA与mRNA按照_结合，将氨基酸置于特定位置。相邻氨基酸脱水缩合形成_，氨基酸连接形成_。肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。,核糖体,碱基互补配对原则,肽键,肽链,三、基因对性状的控制1.根据中心法则图解填写序号的名称：_；_；_；_；_。,DNA的复制,转录,翻译,RNA的复制,逆转录,2.基因对性状的控制途径(连线)：,【盲点判断】1.若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。()2.转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。()3.转录时，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能识别DNA中特定的碱基序列。()4.密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸之间是一一对应的关系。(),5.(2011海南高考T15D)细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。()6.(2013海南高考T22C)基因B1和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码。(),【盲点判断点拨】1.要确定是DNA还是RNA，可以根据碱基的种类或五碳糖的种类，若碱基含有A、T、G、C，则核酸为DNA，含有A、U、G、C，则核酸为RNA；若五碳糖为脱氧核糖，则核酸为DNA，含有核糖，则核酸为RNA。2.对于真核生物而言，RNA主要是在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料，以DNA的一条链作为模板合成的；除细胞核外，叶绿体和线粒体中也能合成RNA。原核生物中RNA是在细胞质中合成的。,3.转录时，RNA聚合酶能发挥催化作用，也能识别DNA分子中特定的碱基序列，启动转录过程的开始。4.密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，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，而一种氨基酸可以由多种密码子来决定，因此密码子与氨基酸之间并不是一一对应的关系。,5.细胞中有多种tRNA，其功能是识别并转运特定的氨基酸，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。6.自然界中所有的生物体共用同一套遗传密码。,【网络概览】,考点一遗传信息的转录和翻译1.遗传信息、密码子和反密码子的比较：,2.氨基酸、密码子和反密码子的对应关系：(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子，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(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)DNA(基因)、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解：若不考虑终止密码子，三者的关系是：蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA中碱基的数目=1/6DNA(基因)中碱基的数目。,3.DNA的复制、转录和翻译：(1)三者区别：,(2)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图：,数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。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。结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。4条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA。,【高考警示】转录、翻译过程中的易错分析(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是A-T，而是A-U。,(4)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。(5)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)停止。,【通关题组】1.(转录、翻译过程中相关数目计算)已知下列密码子及其对应的氨基酸：AUG甲硫氨酸，起始密码子；UUG、CUU亮氨酸；AAC、AAU天冬酰胺；GAA谷氨酸；UGU半胱氨酸；UGA终止密码子。以“AATGAACTTGAATTGATGT”的互补链为模板合成一个小分子多肽，那么构成此多肽的氨基酸的数目和种类为()A.6，4B.4，3C.4，4D.5，3,【解题指南】解答本题的思路：根据起始密码子的碱基组成和终止密码子的碱基组成先确定起始密码子和终止密码子，然后确定决定氨基酸的密码子的个数，最后计算出氨基酸的个数。【解析】选B。以“AATGAACTTGAATTGATGT”的互补链为模板合成“AAUGAACUUGAAUUGAUGU”(mRNA)，由于起始密码子为AUG，故密码子有AUG(甲硫氨酸)、AAC(天冬酰胺)、UUG(亮氨酸)、AAU(天冬酰胺)、UGA(终止密码子)、UGU，即构成此多肽的氨基酸有4个、3种。,2.(转录、翻译过程)如图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答有关问题：,(1)图一中发生在细胞核中的过程是。(2)图一中基因表达的最后一阶段是在中完成的，这一过程中还需要mRNA、氨基酸、和。(3)图一中称为，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是。,(4)图二为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。对此过程的理解错误的是()A.X在MN上的移动方向是从右到左，所用原料是氨基酸B.多聚核糖体能够加速细胞内蛋白质合成速率的原因是同时合成多条多肽链C.该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序相同D.合成MN的场所是细胞核，而X一定附着在内质网上,【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)识别该细胞为真核细胞，因为有核膜。(2)清楚图中数字和字母的含义：图一中的为RNA聚合酶、为mRNA、为密码子、为氨基酸、为核糖体；图二中MN为mRNA，X为核糖体，T1、T2、T3为三条多肽链。,【解析】(1)细胞核中DNA分子正在进行转录。(2)基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)为mRNA上相邻的三个碱基，应该属于密码子。由于tRNA一端含有反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。,(4)图二表明，多聚核糖体是以mRNA(核糖核酸)为模板，以20种游离的氨基酸为原料合成蛋白质的，根据多肽链的长短可以判断，X在MN上是从左向右移动的；由题图可看出，同时有多条多肽链在合成，能够加快蛋白质的合成速率；由于T1、T2、T3的模板相同，都是MN，因此其上氨基酸顺序也相同；mRNA的合成场所是细胞核，而核糖体既可附着在内质网上，也可游离在细胞质中。,答案：(1)转录(2)核糖体酶tRNAATP(3)密码子tRNA(4)A、D,【延伸探究】当图二中X或图一中在细胞内数量增多时，推断细胞核内哪种结构体积增大？并说明原因。提示：核仁。因为X和均为核糖体，其合成与核仁有关。核仁的大小与细胞合成蛋白质的多少有关，蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体多、核仁大。,【解题金手指】转录、翻译过程中数量关系归纳基因中能编码蛋白质的碱基数是6mmRNA上的碱基数是3m参与转运氨基酸的tRNA数是m蛋白质中的氨基酸数是m(若蛋白质中的肽链数是n)蛋白质中的肽键数(或缩合生成的水分子数)是m-n,【加固训练】1.(2014南通模拟)下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是()A.遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同B.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上，碱基构成相同C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同D.遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同,【解题指南】解答本题应明确以下两点：(1)遗传信息和遗传密码的存在位置：遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上。(2)遗传信息和遗传密码的组成：遗传信息中含有“T”，不含“U”；遗传密码中含有“U”，不含“T”。,【解析】选D。遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA，mRNA上具有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基构成不同。,【延伸探究】题中所述遗传信息和遗传密码之间能否发生碱基互补配对？提示：能。通过碱基互补配对，DNA将遗传信息传递给mRNA，并在mRNA上以密码子的形式体现。,2.(2014宁波模拟)图示为DNA分子片段(基因)控制蛋白质的合成过程。下面的说法错误的是(),A.图中包含8种核苷酸B.DNA双链中为模板链C.在链上可以有若干个核糖体同时进行工作D.代表的氨基酸只能由一种特定转运RNA搬运【解析】选D。一种氨基酸可能有多种密码子与之对应，由于密码子与转运RNA上的反密码子一一对应，故一种氨基酸可能被多种转运RNA搬运。,3.(2014长沙模拟)若某DNA分子中有1000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过()A.166和55B.166和20C.333和333D.333和20【解析】选D。DNA分子中有1000个碱基对，即有碱基2000个，则由其所控制形成的信使RNA中含有碱基1000个，mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，这3个碱基即为1个密码子，则1000个碱基中含有密码子最多333个，排除A、B项。合成的蛋白质中含有的氨基酸个数最多为333个，但氨基酸的种类不超过20种。,4.在蛋白质合成过程中，同一条mRNA分子能够与多个核糖体结合，同时合成若干条多肽链，结合在同一个mRNA上的核糖体称为多聚核糖体。如图所示为两个核糖体沿同一个mRNA分子移动翻译形成多肽链的过程。对此过程的理解不正确的是()A.此过程是在细胞质中进行的B.核糖体移动的方向是从右向左C.合成多肽链的模板是mRNAD.两条多肽链中氨基酸的排列顺序相同,【解析】选B。图示表示多聚核糖体合成多肽链的翻译过程，该过程发生在细胞质中；根据与两个核糖体分别相连的多肽链的长度，可判断出核糖体移动的方向是从左向右；由于肽链的合成均以同一个mRNA为模板，故两条多肽链的氨基酸排列顺序相同。,考点二中心法则及基因与性状的关系1.中心法则图解与解读：(1)中心法则图解：,(2)各种生物的遗传信息传递。DNA病毒和能分裂的细胞：RNA病毒：,逆转录病毒：不能分裂的细胞：DNA转录RNA翻译蛋白质,(3)不同生物遗传信息的传递图解：图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。,2.基因控制性状的途径：(1)直接途径。机理：基因控制蛋白质结构控制生物体性状。实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。(2)间接途径。机理：基因控制酶的合成控制细胞代谢控制生物体性状。实例：白化病、豌豆的粒形。,【高考警示】基因与性状并不都是一对一的关系(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，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。(3)有些基因可影响多种性状，如ABC，基因1可影响B和C性状。(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。,【通关题组】1.(中心法则应用)(2014阜阳模拟)右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，则管内必须加入氨基酸B.若X是DNA，Y含有U，则管内必须加入逆转录酶C.若X是tRNA，Y是多肽，则管内必须加入脱氧核苷酸D.若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入DNA酶,【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点：(1)中心法则各过程的模板、原料和产物。(2)不同生物遗传信息传递所需条件。【解析】选A。若X是mRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，因此，管内必须加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，则Y为RNA，管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，而需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶。,【延伸探究】(1)若A选项成立，试管中还需要其他RNA吗？提示：需要。如A选项所述，表示翻译过程，则试管中还需要有其他RNA，如tRNA。(2)若图中X、Y均是RNA，此演示过程能否针对大肠杆菌？能否在大肠杆菌体内发生？提示：不能针对大肠杆菌，因为RNA的复制只能针对某些病毒。如果某些RNA病毒侵染大肠杆菌，此过程可以在大肠杆菌体内发生。,2.(基因控制生物性状)(2014安庆模拟)人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是()A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状C.一个基因可以控制多种性状D.一个性状可以由多个基因控制,【解题指南】解答本题的关键点有两个：(1)根据题图明确基因控制性状的途径。(2)明确基因与性状之间的数量关系。【解析】选A。苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。,【延伸探究】据图分析，若要避免白化病和苯丙酮尿症，图中一定要表达的基因和一定不能表达的基因分别是哪些？提示：一定要表达的基因有基因1和基因2，否则不会产生黑色素；一定不能表达的基因是基因3，否则会积累苯丙酮酸，从而患苯丙酮尿症。,【解题金手指】遗传信息的传递方向和产物分析(1)从模板分析。如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或逆转录或翻译。,(2)从原料分析。如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制。如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。(3)从产物分析。如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。,【加固训练】1.下列关于中心法则的四个选项中，错误的是(),【解析】选D。逆转录是以RNA为模板、脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程。该过程仅发生于某些RNA病毒在宿主细胞的增殖过程中。,2.(2014黄山模拟)下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是()A.皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，不能合成淀粉分支酶，淀粉含量低而蔗糖含量高B.人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的C.基因与性状的关系呈线性关系，即一种性状由一个基因控制D.囊性纤维病患者中，编码一个CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，这种变异属于染色体结构变异,【解析】选A。皱粒豌豆是由于DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因的正常表达，导致淀粉合成减少，淀粉含量低的豌豆因失水而皱缩。人类白化病是基因通过控制酪氨酸酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物的性状；有些基因参与了多种性状的控制，有些性状由多种基因控制；编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基导致的是基因结构的改变，该种变异属于基因突变。,1.(2013新课标全国卷)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是()A.一种tRNA可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成,【解题指南】解题时应注意以下两点：(1)密码子具有简并性，一种氨基酸可由多种tRNA携带，但一种tRNA只能携带一种氨基酸。(2)细胞核、细胞质中的DNA都可以控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状。,【解析】选D。一种tRNA只能携带一种氨基酸，A项错误；DNA聚合酶是蛋白质，在细胞质中的核糖体上合成，B项错误；反密码子位于tRNA上，C项错误；线粒体是半自主性细胞器，其DNA能控制某些蛋白质的合成，D项正确。,2.(2013浙江高考)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B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对C.mRNA翻译只能得到一条肽链D.该过程发生在真核细胞中,【解题指南】解答本题需从三个方面进行分析：(1)DNA的转录和翻译过程：转录是形成mRNA的过程，翻译是指以mRNA为模板形成蛋白质的过程。(2)碱基互补配对原则：DNA-RNA杂交区域中A与U配对。(3)真核细胞和原核细胞在基因表达上的不同：真核细胞中转录和翻译不能同时进行，而在原核细胞中，由于没有细胞核，所以转录和翻译可以同时进行。,【解析】选A。本题综合考查基因表达相关过程和识图能力，涉及RNA聚合酶的作用、杂交区域碱基配对情况、多聚核糖体、真核细胞和原核细胞基因表达时间和空间上的异同等内容。A项中，图示过程为DNA的转录和翻译过程，通过图示可知：在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开，同时开始mRNA的延伸，故正确；B项中，DNA-RNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上的碱基U配对，故错误；C项中，由图可知，多个核糖体结合在该mRNA上，该mRNA翻译能得到多条相同的肽链，故错误；D项中，根据图示，转录和翻译同时进行，该过程发生在原核细胞中，故错误。,3.(2012安徽高考)图示细胞内某些重要物质的合成过程,该过程发生在(),A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译D.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,【解析】选C。从图示可看出,细胞内正在发生基因的转录、翻译过程,二者同时发生,应是原核细胞内基因的表达。真核细胞内基因的转录和翻译是两个独立的过程,在细胞核内完成转录,mRNA经核孔到达细胞质后进行翻译,转录和翻译二者的时间、空间均不相同。无论是真核细胞还是原核细胞中转录产生的mRNA均能结合多个核糖体,同时合成多条多肽链。,4.(2014广州模拟)如图为中心法则图解，有关分析错误的是()A.e过程需要4种游离的脱氧核苷酸作为原料B.c过程需要tRNA和核糖体同时参与C.d过程为逆转录，需要逆转录酶的参与D.在线粒体中可以发生a、b、c过程,【解析】选A。e是RNA自我复制，该过程的产物是RNA，原料是核糖核苷酸；c是翻译过程，该过程的产物是蛋白质，过程中需要tRNA转运氨基酸到核糖体，氨基酸在核糖体上发生脱水缩合形成多肽；d是逆转录，模板是RNA，产物是DNA，该过程需要逆转录酶催化；线粒体中含有基因，基因表达包括转录b和翻译c，且基因能发生DNA复制a，线粒体中发生的过程有a、b、c。,【延伸探究】本题的图中在真核细胞的细胞核和原核细胞中都存在的信息传递过程是什么？提示：a、b。在真核细胞的细胞核中只存在a、b过程；在原核细胞中存在a、b、c过程，故两者同时存在的是a、b过程。,5.(2014合肥模拟)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聚合酶的催化，过程需tRNA的协助C.过程