2023版高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础第3讲基因控制蛋白质的合成学案苏教版

第3讲基因控制蛋白质的合成考纲要求全国卷五年考情遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)2023·卷ⅢT1，2023·卷ⅡT2，2023·卷ⅠT1，2023·卷ⅡT2，2023·卷ⅡT5，2023·卷ⅠT1、T4考点一|从基因到蛋白质(对应学生用书第122页)[识记—根底梳理]1．RNA的结构与分类(1)根本单位及组成(填写图中序号名称)：①磷酸；②核糖；③碱基(A、U、G、C)；④核糖核苷酸。(2)结构特点：一般是单链。(3)RNA的种类及功能：RNAeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(mRNA：携带遗传信息，蛋白质合成的模板,tRNA：转运氨基酸，识别密码子,rRNA：核糖体的组成成分))2．遗传信息的转录和翻译(1)转录①概念在细胞核中以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原那么合成RNA的过程。②过程图解(2)翻译①概念的理解②过程③产物：多肽eq\o(→,\s\up8(盘曲折叠))蛋白质[教材边角知识]据教材必修2P79“表4－120种氨基酸的遗传密码子表〞分析，组成蛋白质的20种氨基酸应对应多少种密码子？由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存开展有何意义？【提示】20种氨基酸共对应61种密码子，其意义主要表现为如下两方面：(1)增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。(2)保证翻译速度：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。eq\a\vs4\al([辨析与识图])1．判断正误(1)一个tRNA分子中只有一个反密码子。(√)(2)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。(√)(3)DNA复制就是基因表达的过程。(×)【提示】基因的表达包括转录、翻译，DNA复制不属于基因的表达。(4)rRNA能参与蛋白质的合成。(√)(5)真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。(×)【提示】反密码子位于tRNA上。(6)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。(×)【提示】转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，而翻译那么是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。2．据图思考(1)上图反映的数量关系是一个mRNA分子上可结合多个核糖体并合成多条肽链。(2)上图中翻译的方向是由左向右，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。(3)图中所示的翻译特点的意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。[理解—深化探究]1．比拟DNA复制、转录、翻译复制转录翻译时间有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件酶和ATP产物2个双链DNA一个单链RNA(mRNA，tRNA，rRNA)多肽链特点边解旋边复制、半保存复制边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质碱基配对A－T，T－A，C－G，G－CA－U，T－A，C－G，G－CA－U，U－A，C－G，G－C意义使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状2.遗传信息的转录和翻译过程的关系eq\a\vs4\al([规律总结])1．DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如以下图所示：2．氨基酸与密码子、反密码子的关系(1)每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子简并性)，可由1种或几种tRNA转运。(2)1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，61种决定氨基酸的密码子)，反密码子理论上有61种。[运用—考向对练]◎考向1遗传信息的转录和翻译(含相关计算)1．(2023·安徽淮南二模)如图为基因表达过程中相关物质间的关系图，以下表达错误的选项是()A．过程①②中均发生碱基互补配对B．在原核细胞中，过程①②同时进行C．c上的密码子决定其转运的氨基酸种类D．d可能具有生物催化作用C[过程①②分别为DNA的转录和翻译，均发生碱基互补配对，A正确；在原核细胞中，转录和翻译同时进行，B正确；密码子在mRNA上，tRNA有反密码子，C错误；d可能是具有生物催化作用的酶，D正确。]2．一个蛋白质分子由3条肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有297个，翻译成这个蛋白质分子的信使RNA中的A和G共400个，那么转录成信使RNA的DNA分子中C和T的最少个数及翻译成蛋白质的过程中共需要tRNA的个数分别是()A．1800个；300个 B．900个；900个C．900个；300个 D．900个；无法确定D[该蛋白质由3条肽链组成，共297个肽键，可知该蛋白质由300个氨基酸组成。那么该信使RNA中的碱基个数至少有300×3＝900(个)。画出如下转录图解：由图解可知：转录成信使RNA的DNA分子中C和T最少应有900个。但由于一个tRNA可以屡次参与运载氨基酸，所以tRNA的数目无法确定。]3．图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，答复有关问题。【导学号：41780096】(1)图示甲、乙、丙过程分别表示________________的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在________及________中。(2)生物学中，经常使用3H—TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)研究甲过程的物质合成情况，原因是___________________________________________________________________________________________________________。(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是________。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始屡次，甲过程在每个起点一般起始________次。(4)丙过程在核糖体中进行，通过________的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经________和________加工修饰的结果。[解析](1)图示甲、乙、丙过程分别表示DNA复制、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在线粒体和叶绿体中。(2)常用3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷来研究DNA的复制情况，因为3H—TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况。(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶，一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始屡次，甲过程是DNA复制，在每个起点一般起始一次。即在一个细胞周期中，DNA只复制一次。(4)丙过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经内质网和高尔基体加工修饰的结果。[答案](1)DNA复制、转录和翻译线粒体叶绿体(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA的合成情况(3)RNA聚合酶一(4)tRNA内质网高尔基体[误区警示]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．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。eq\a\vs4\al([备选习题])现代生物工程能够实现通过蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现人体生长激素共含190个肽键(单链)，假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，那么合成的生长激素基因中G至少有()A．130个 B．260个C．313个 D．无法确定B[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A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260(个)，故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。]◎考向2遗传信息、密码子和反密码子4．(2023·河南南阳期中)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，以下说法中正确的选项是()A．由图分析可知①链应为DNA的α链B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG，CUAD．图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行D[根据碱基互补配对原那么，可知①链是β链，A错误；由于蓝藻属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核、线粒体及叶绿体，所以DNA形成②的过程的场所是拟核，B错误；tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中②与③配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D正确。]5．根据下表中的条件，判断苏氨酸的密码子是()DNA双链TGmRNACtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A.TGUB．UGAC．ACUD．UCUC[密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原那么，由DNA信息链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。][规律总结]正确区分遗传信息、密码子和反密码子eq\a\vs4\al([备选习题])以下关于图中①②两种分子的说法正确的选项是()A．①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNAB．②为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸C．遗传信息位于①上，密码子位于②上D．①和②共有的碱基是A、C、G、TA[①为DNA，复制时两条链都作为模板，形成两个相同的DNA；②为tRNA，一种tRNA只能携带一种氨基酸；遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上；DNA和tRNA共有的碱基为A、C、G。]考点二|基因对性状的控制和人类基因组方案(对应学生用书第125页)[识记—根底梳理]1．基因对性状的控制(1)基因的主要功能：把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。(2)生物体性状的种类eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(形态特征,生理生化特性))(3)生物体性状的影响因素eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(内在因素：生物体的基因组成,外在因素：环境))(4)基因与性状的对应关系其中最常见的是：一对一(即一个基因只决定一种性状)。(5)中心法那么①意义：表示信息流的方向，即表示遗传信息的传递方向。②图解：。2．人类基因组方案(1)主要内容：完成人体24条染色体(22条常染色体和X、Y两条性染色体)上的全部碱基的序列测定，全部基因的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制。(2)参与国家：美、日、德、法、英、中。(3)意义：认识到人类基因组的组成、结构和功能及其相互关系，有利于治疗和预防人类疾病。eq\a\vs4\al([辨析与识图])1．判断正误(1)生物体的性状就是生物体表现出来的形态特征。(×)【提示】生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。(2)基因与性状之间是一一对应关系。(×)【提示】基因与性状之间不一定是一一对应的关系，某些性状是由多种基因控制的。(3)生物体的基因组成相同，性状就相同。(×)【提示】生物体的性状是基因型和环境共同作用的结果。(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。(√)(5)基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(√)(6)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法那么。(×)【提示】DNA病毒在寄主细胞中可转录形成RNA，其遗传信息的传递仍旧遵循中心法那么。2．据图思考(1)填写图中字母所代表的含义：a．DNA复制、b.转录、c.翻译、d.RNA复制、e.逆转录。(2)用字母表示以下生物的遗传信息传递过程①噬菌体：a、b、c。②烟草花叶病毒：d、c。③烟草：a、b、c。④艾滋病病毒：e、a、b、c。[理解—深化探究]1．中心法那么与生物种类的关系(1)能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法那么：。(2)烟草花叶病毒等大局部RNA病毒的中心法那么：。(3)HIV等逆转录病毒的中心法那么：(4)不能分裂的细胞生物的中心法那么：DNAeq\o(→,\s\up8(转录))RNAeq\o(→,\s\up8(翻译))蛋白质。2．基因控制性状的方式(1)直接方式①机理：基因eq\o(→,\s\up8(控制))蛋白质结构eq\o(→,\s\up8(控制))生物体性状。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eq\o(→,\s\up8(控制))酶的合成eq\o(→,\s\up8(控制))细胞代谢eq\o(→,\s\up8(控制))生物性状。②实例：白化病、豌豆粒形的形成原因。3．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，如图中基因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。[运用—考向对练]◎考向1中心法那么及其模拟实验1．(2023·重庆高考)结合以下图分析，以下表达错误的选项是()【导学号：41780097】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根底D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链D[A项，对于以DNA为遗传物质的细胞生物及局部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表达者，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。]2．如图为模拟中心法那么信息传递过程的实验研究装置，据图答复：【导学号：41780098】(1)假设图示为模拟某种病毒的信息流动过程，装置参加的模板A为单链，其局部碱基序列为—GAACACGUC—，参加的原料B为脱氧核苷酸，那么该过程所需的酶B为________，模拟的过程为________。(2)假设图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程，装置参加的模板A为双链，其局部碱基序列为—GAACATGTT—，参加的原料B为____________，那么该过程所需的酶B为RNA聚合酶，模拟的过程为________，该生理过程主要发生在该细胞的________中。[解析](1)由模板的局部碱基序列“—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[技法总结]中心法那么各生理过程确认的三大依据eq\a\vs4\al([备选习题])下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法那么的图解。①青霉素：抑制细菌细胞壁的合成；②环丙沙星：抑制细胞DNA解旋酶的活性；③红霉素：能与核糖体结合以阻止其发挥作用；④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有关说法错误的选项是()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20种，tRNA最多有64种D．e过程需要逆转录酶C[环丙沙星的作用是抑制细胞DNA解旋酶的活性，而DNA的复制(a)需要该酶，利福平通过抑制RNA聚合酶的活性来抑制转录过程(b)；红霉素能抑制翻译过程(d)，细菌细胞壁的成分是肽聚糖，青霉素通过抑制与肽聚糖合成有关酶的活性来抑制细菌细胞壁的形成，该过程中不存在遗传信息的传递和表达；决定氨基酸的密码子有61种，所以携带反密码子的tRNA最多有61种；由RNA到DNA需要逆转录酶。]◎考向2基因与性状的关系3．(2023·江苏盐城检测)如图为基因的作用与性状表现的流程示意图。请据图分析，以下说法不正确的选项是()A．①过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNAB．某段DNA上发生了基因突变，但形成的蛋白质不一定会改变C．③过程中需要多种转运RNA，转运RNA不同，所搬运的氨基酸也不相同D．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，使结构蛋白发生变化所致C[不同的tRNA可转运相同的氨基酸。]4．(2023·大庆一模)如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析不正确的选项是()【导学号：41780099】A．基因1因不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症B．由苯丙氨酸合成黑色素需要多基因控制C．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状D．基因2因突变而缺乏酶2将导致人患白化病C[基因1不正常而缺乏酶1，苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸，导致苯丙酮尿症，A正确；由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1、酶2的作用即由基因1、基因2控制，B正确；图中并未表达出“基因通过控制蛋白质分子结构来直接控制性状〞，C错误；基因2突变，导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，使人患白化病，D正确。][规律总结]基因与性状的关系整合1．一个基因eq\o(→,\s\up8(控制))一种性状2．一个基因eq\o(→,\s\up8(控制))多种性状3．多个基因eq\o(→,\s\up8(控制))一种性状图解如下eq\a\vs4\al([备选习题])(2023·重庆一中月考)豌豆的圆粒和皱粒产生机理如下图，以下相关表达正确的选项是()A．皱粒豌豆的产生属于染色体结构变异B．此题能够表现基因对生物性状的直接控制C．插入外来DNA序列导致基因数目增加D．豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状D[插入外来DNA序列导致皱粒豌豆的产生属于基因突变，A错误；插入外来DNA序列导致基因结构改变，基因数目没有增加，使淀粉分支酶基因不能表达，能够表现基因对生物性状的间接控制，B、C错误；豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状，D正确。]真题验收|感悟高考淬炼考能(对应学生用书第127页)1．(2023·全国卷Ⅲ)以下关于真核细胞中转录的表达，错误的选项是()A．tRNA、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产生D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补C[tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来。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。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。转录时遵循碱基互补配对原那么，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。]2．(2023·全国卷Ⅰ)人或动物PrP基因编码一种蛋白(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，以下表达正确的选项是()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D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程C[首先要理解PrPc与PrPsc的关系：PrPc本身无致病性，但其空间结构改变后，就成为具有致病性的PrPsc。朊粒是蛋白质，所以不会整合到宿主的基因组中，A项错误。朊粒属于有毒的蛋白质，它是基因表达出的PrPc经诱导后改变相关结构形成的。肺炎双球菌的增殖方式为二分裂，B项错误。蛋白质的功能取决于其空间结构，蛋白质的空间结构改变会引起其功能发生改变，C项正确。翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。由题意可知，PrPc转变为PrPsc是已有的蛋白质空间结构改变的过程，不属于遗传信息的翻译过程，D项错误。]3．(2023·全国卷Ⅱ)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。以下表达正确的选项是()A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长C[A项，端粒是染色体末端的DNA重复序列，大肠杆菌等原核生物拟核的DNA不能与蛋白质结合形成染色体，因此大肠杆菌拟核的DNA中没有端粒。B项，端粒酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链，RNA聚合酶是在转录过程中发挥作用的一种酶，RNA聚合酶催化合成的是RNA，所以端粒酶中的蛋白质不是RNA聚合酶。C项，