第19讲基因的表达 (2)

1、第19讲 基因的表达,新课程标准,考点一 遗传信息的转录和翻译,1RNA的结构与功能,2遗传信息的转录 (1)概念：以_为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 (2)过程(见下图,DNA的一条链,3遗传信息的翻译 (1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以_为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (2)场所或装配机器：_。 (3)条件,mRNA,核糖体,氨基酸,tRNA,4)过程,多肽,4密码子与反密码子,mRNA,tRNA,氨基酸,密码子,氨基酸,DNA模板链,mRNA中密码子,教材细节 1阅读教材必修2 P63“文字信息”：转录过程中DNA双链解开，需要解旋酶吗？ 提示：不需

2、要，RNA聚合酶有解旋的作用。 2教材必修2 P65“思考与讨论”：密码子的简并性有怎样的生物学意义？ 提示：可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，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以保证翻译的速度,诊断辨析 (1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( ) (2)在翻译过程中，tRNA分子的OH端与相应的氨基酸结合( ) (3)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子( ) (4)DNA复制就是基因表达的过程( ) (5)细菌

3、的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率(,1)两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？ 提示：图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、翻译过程有“时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图2所示转录、翻译同时进行,2)大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图2？判断依据是什么？ 提示：图2；大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图2过程不能进行图1过程(图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译)。 (3)两图中af分别是什么物质或结构？ 提示：af依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶,实验材料：蛙受精卵(刚完成

4、受精)、物质甲溶液、生理盐水等必备的实验用品。 (1)实验思路：_ _ _ _。 (2)结果分析：当实验结果为_时，该小组的推测正确,提示：(1)设计两组实验，取蛙的受精卵平均分为A、B两组，其中A组加入适量的物质甲溶液，B组加入等量的生理盐水。置于适宜的恒温条件下培养，20小时后分别测定两组早期胚胎的蛋白质的合成量，并进行比较 (2)两组的蛋白质合成量基本相同,1(2017高考全国卷)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和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

5、相应区域碱基互补,解析：根据中心法则，RNA都是以DNA一条链为模板转录而来，A正确；不同RNA形成过程中所用的模板DNA是不同的片段，所以两种RNA的合成可以同时进行，互不干扰，B正确；真核细胞的线粒体和叶绿体为半自主性细胞器，其中也会发生RNA的合成，C错误；转录产生RNA的过程是遵循碱基互补配对原则的，因此产生的RNA链可以与模板链互补，D正确。 答案：C,2(2019高考全国卷)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() 同位素标记的tRNA 蛋白质合成所需的酶 同位素标记的苯丙氨酸 人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 除

6、去了DNA和mRNA的细胞裂解液 AB C D,解析：在体外合成同位素标记的多肽链，需要有翻译合成该多肽链的模板mRNA，人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸是合成mRNA所需要的原料；还需要有合成该多肽链的原料同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)。此外，合成该多肽链还需要酶、能量等，可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。 答案：C,3R环是由一条RNA链与双链DNA中的一条链杂交而组成的三链核酸结构，可以由基因转录所合成的RNA链不能与模板分开而形成。下列有关说法错误的是() AR环中未配对的DNA单链可以进行转录R环 BR环的产生对基因突变可能存在阻碍作用 C杂合链中AU/T碱基对的比例影响R环的稳

7、定性 DRNA链未被快速转运到细胞质中可导致R环形成,解析：R环中未配对的DNA单链是非模板链，不进行转录，A错误；R环的产生影响DNA的复制，因而对基因突变有阻碍作用，B正确；杂合链中AU/T碱基对的比例影响两条链之间氢键的多少，影响R环的稳定性，C正确；新生RNA分子未被及时加工、成熟或未被快速转运到细胞质等因素也会催生R环的生成，D正确。 答案：A,4如图为某细菌mRNA与对应的翻译产物示意图，相关叙述错误的是() A一分子mRNA有一个游离磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连 B在该mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程 C一个mRNA有多个起始密码，所以一个mRN

8、A可翻译成多种蛋白质 DmRNA上的AUG是翻译的起始密码，它是由基因中的启动子转录形成,解析：mRNA分子为单链结构，一分子mRNA有一个游离磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连，A正确；细菌为原核生物，其细胞没有细胞核，转录和翻译可同时进行，因此在该mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程，B正确；图示中的AUG是翻译的起始密码，一个mRNA有多个起始密码，所以一个mRNA可翻译成多种蛋白质，C正确；启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，可见，mRNA上的AUG不是由基因中的启动子转录形成，D错误。 答案：D,错点混点 转录、翻译过

9、程中的4个易错点 (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是AT，而是AU。 (4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸,5如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法正确的是() A分析图示可知是，完成基因的场所是细胞核 B除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA C图中需要在核糖体上进行 D能够决定氨基酸的的种类有61种,解析：根据碱

10、基互补配对原则，从图中的碱基组成可以确定链是转录模板；蓝藻属于原核生物，没有细胞核。RNA包括mRNA(图中)、tRNA(图中)和rRNA(核糖体RNA)。图中是翻译过程，在核糖体上进行。能够决定氨基酸的密码子有61种，密码子在mRNA上，而是tRNA。 答案：C,6在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是() AGUG BUGU CGGU DUGG 解析：碱基序列为“GUGUGUGU

11、GUGUGU”的mRNA中含有GUG、UGU两种密码子，编码缬氨酸和半胱氨酸两种氨基酸；碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU”的mRNA中含有的密码子是GGU或GUG或UGG，编码甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。因此缬氨酸的密码子可能是GUG。 答案：A,点拨反思 明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 (1)一种氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子具有简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 (2)除终止密码子外，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,7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

12、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 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。 答案：B,8一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为() A33

13、1166 B361272 C123672 D113666 解析：一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。 答案：B,规律技法 基因表达中相关计算 (1)DNA模板链中AT(或CG)与mRNA中AU(或CG)相等，则(AT)总%(AU)mRNA%。 (2)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： 可见，蛋白质中氨基酸数目1/3mRNA碱基数目1/6DNA(或基因)碱基数目,3)计算中“最多”和“最少

14、”问题 mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：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。 不能忽略“最多”或“最少”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,考点二 中心法则及基因与性状的关系,1中心法则 (1)提出者：_。 (2)补充后的内容图解 DNA的复制；_；翻译；_；_,克里克,转录,RNA的复制,RNA逆转录,3)

15、分别写出下列生物中心法则表达式,4)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式 _ (5)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式 _,蛋白质的结构,酶的合成,代谢过程,b豌豆的圆粒和皱粒的形成机理,教材细节 1教材必修2 P70“批判性思维”：如何评价基因决定生物体的性状？ 提示：生物性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境因素等)相互作用的结果。 2教材必修2 P70“文字信息”：细胞质基因有怎样的遗传特点？ 提示：只能通过母亲遗传给后代,诊断辨析 (1)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则( ) (2)生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中( ) (3)核苷酸序列不

16、同的基因可能表达出相同的蛋白质( ) (4)两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同( ) (5)科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病(,1)写出实验思路；(2)预期实验结果并得出实验结论。 提示：(1)实验思路：取A、B两支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液；A试管中加入适量生理盐水，B试管中加入等量的新型抗生素溶液；分别在A、B试管中加入等量某种细菌DNA，在相同且适宜的条件下培养一段时间，再分别检测试管中是否含有RNA。 (2)预期实验结果并得出实验结论：如果A试管中含有RNA，B试管中不含有RNA，则说明该抗生素能阻断细菌DNA的转录；如果

17、A、B两试管都含有RNA，则说明该抗生素不能阻断细菌DNA的转录,1(2019高考海南卷)某种抗生素可以阻止RNA与mRNA结合，从而抑制细菌生长。据此判断，这种抗生素可直接影响细菌的() A多糖合成BRNA合成 CDNA复制 D蛋白质合成,解析：多糖合成不需要经过RNA与mRNA结合，A不符合题意；RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式，均不需要RNA与mRNA结合，B不符合题意；DNA复制需要经过DNA与相关酶结合，不需要经过RNA与mRNA结合，C不符合题意；翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合，故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成，D符合题意。 答案：D,2下面是几种抗菌

18、药物的抗菌机理以及中心法则的图解。 青霉素：抑制细菌细胞壁的合成；环丙沙星：抑制细菌DNA解旋酶的活性；红霉素：能与细菌细胞中的核糖体结合以阻止其发挥作用；利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有关说法错误的是() A环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程 B除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用 C过程d涉及的氨基酸最多有20种、tRNA最多有64种 De过程需要逆转录酶,解析：由题干可知，环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性，故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)。利福平会抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的转录过程(b过程)。红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用

19、，故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，其不影响遗传信息的传递和表达过程。e过程是逆转录过程，需要逆转录酶。翻译过程涉及的氨基酸最多有20种、tRNA理论上最多有61种。 答案：C,3.如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置，据图回答： (1)若图示为模拟某种病毒的信息流动过程，装置加入的模板A为单链，其部分碱基序列为GAACACGUC，加入的原料B为脱氧核苷酸，则该过程所需的酶B为_，模拟的过程为_,2)若图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程，装置加入的模板A为双链，其部分碱基序列为GAACATGTT，加入的原料B为_，则该过程所需的酶B为RNA聚合酶，模拟的过

20、程为_，该生理过程主要发生在该细胞的_中,解析：(1)由模板的部分碱基序列“GAACACGUC”中含有U且为单链可知，该病毒为RNA病毒，且可以用脱氧核苷酸为原料合成DNA，所以可确定该过程需要逆转录酶的参与，模拟的过程为逆转录过程。(2)由“模板A为双链”和“碱基序列为GAACATGTT”中含T等信息可知，模板A为双链DNA分子，在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA，利用的原料为核糖核苷酸，模拟的过程为转录，主要发生在该细胞的细胞核中。 答案：(1)逆转录酶逆转录 (2)核糖核苷酸转录细胞核,规律技法 “三看法”判断中心法则各过程,4(2017高考全国卷)下列有关基因型、性状和环境的叙述

21、，错误的是() A两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同 B某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的 CO型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的 D高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的,解析：表现型是具有特定基因型的个体所表现出的性状，是由基因型和环境共同决定的，所以两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同，A正确；叶绿素的合成需要光照，某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，说明这种变化是由环境造成的，B正确；O型血夫妇的基因型为ii，其子代都是O型血(ii)，说明该性状是由遗传因素决定的，C正确；高茎豌豆的子

22、代出现高茎和矮茎，说明该高茎豌豆是杂合体，自交后代出现性状分离，不能说明该相对性状是由环境决定的，D错误。 答案：D,5牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图： 从图中不能得出的是() A花的颜色由多对基因共同控制 B基因可以通过控制酶的合成来控制代谢 C生物性状由基因决定，也受环境影响 D若基因不表达，则基因和基因不表达,解析：由图可知，花青素的合成是由多对基因共同控制的，A正确；基因分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成，B正确；花青素在不同酸碱条件下显示不同颜色，说明环境因素也会影响花色，C正确；基因具有独立性，基因不表达，基因和基因仍然能够表

23、达，D错误。 答案：D,1RNA与DNA在化学组成上的区别 RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。 2基因的表达 (1)转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。 (2)密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。 (3)一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种密码子来决定。 (4)决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，理论上也有61种,3基因与性状的关系 基因对性状的控制有两条途径：一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状(间接途径)；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性

24、状(直接途径,1转录成的RNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？ 提示：转录成的RNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对的关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U不是T。 2遗传信息翻译时，一个mRNA结合多个核糖体，其生物学意义是什么？ 提示：少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率。 3如何判断核糖体在mRNA上的移动方向？ 提示：依据多肽链的长短，长的翻译在前,4果蝇红眼的形成实际上是与多个基因协同作用的结果，但是，科学家只将其中一个基因突变而导致红眼不能形成的基因命名为红眼基因

25、。据此分析红眼的形成与红眼基因的关系。 提示：红眼基因正常是形成红眼的必要条件不是充分条件。红眼基因正常，且其他涉及红眼的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使涉及红眼的其他基因都正常，果蝇的红眼也不能形成,1(2019高考海南卷)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是() A蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束 B携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点 C携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合 D最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸 解析：蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，

26、A正确；核糖体同时占据两个密码子，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。 答案：C,2(2018高考全国卷)生物体内DNA常与蛋白质结合，以DNA蛋白质复合物的形式存在。下列相关叙述错误的是() A真核细胞染色体和染色质中都存在DNA蛋白质复合物 B真核细胞的核中有DNA蛋白质复合物，而原核细胞的拟核中没有 C若复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶 D若复合物中正在进行RNA的合成，则复合物中含有RNA聚合酶,解析：

27、真核细胞的染色质和染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式，主要是由DNA和蛋白质组成，都存在DNA蛋白质复合物，A正确；真核细胞的核中含有染色体或染色质，存在DNA蛋白质复合物，原核细胞的拟核中也可能存在DNA蛋白质复合物，如拟核DNA进行复制或者转录的过程中都存在DNA与酶(成分为蛋白质)的结合，也能形成DNA蛋白质复合物，B错误；DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶等，因此复合物中的某蛋白可能是DNA聚合酶，C正确；若复合物中正在进行RNA的合成，属于转录过程，转录需要RNA聚合酶等，因此复合物中的某蛋白可能是RNA聚合酶，D正确。 答案：B,3(2015高考全国卷)人或动物PrP基因编码

28、一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是() A朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 DPrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程,解析：据题中信息可知朊粒是PrP基因所编码的蛋白质空间结构变化后形成的，因此还属于蛋白质，不可能整合到宿主细胞的基因组中，A错误。细菌增殖方式为二分裂，与朊粒不相同，B错误。由题中信息可知，PrP基因编码的蛋白质与朊粒间因空间结构的不同而功能不同，C正确。PrPc转变为PrPsc只是蛋白质空间结构发生了改变，D错误。 答案：C,4(新题预测)油菜的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸PEP，结构简式为CH2=C(OH)COOP运输到种子后