新高考一轮复习人教版基因的表达学案

第20讲基因的表达1.遗传信息的转录和翻译。2.基因与性状的关系。通过遗传信息的传递过程，从分子水平阐述生命的延续性。通过遗传信息传递过程中碱基数目、氨基酸数目关系，提升分析与计算能力。模拟中心法则各过程。结合实例分析基因表达情况，关注社会，关注人类健康。 课前自主检测5.mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作一个7.每种氨基酸都有多个密码子，这一现象称作密码子的简并。(必修2体，原位点2的tRNA进入位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继 教材少高考 知识自主梳理(3)组成成分(5)种类种类功能四蛋白质合成的直接模板识别四密码子，转运四氨基酸RNA病毒的图遗传物质酶少数酶为RNA,可降低化学反应的四活化能(起催化作用)合成的，这一过程叫作转录。5转录的方向RNA聚合酶游离的核一(3)过程(以合成mRNA为例)20RNA聚合酶与编码这个蛋白质的团一段DNA结合，使得DNA双链解开，双第2步：游离的②核糖核苷酸与图DNA模板链上的碱基四互补配对，在图RNA聚合酶的作用下开始26mRNA的合成。第3步：新结合的团核糖核苷酸连接到正在合成的图mRNA分子上。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。(×)1.信使RNA上任意三个相邻的碱基构成一个密码子。(×)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A—U和T—A的配对。(×)0③在核图中①是DNA模板链，②、③、④、⑤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。二遗传信息的翻译1.概念解读细胞质的核糖体上模板原料21种四氨基酸产物具有一定圆氨基酸顺序的蛋白质2.密码子(1)概念：信使RNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作一个回密码子。(2)种类：64种，其中一般情况下决定氨基酸的密码子有困61种，终止密码子有3种。特殊情况下能编码氨基酸的有62种。(3)密码子与氨基酸的对应关系一种密码子一般情况下只能决定四一种氨基酸，一种氨基酸可能对应四一种或几种密码子。特别提醒代半胱氨酸。②在四原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它可以编码甲硫氨酸。B①DNA的复制②四转录③翻译④RNA的复制⑤四逆转录(1)能分裂的细胞及噬菌体等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DNA复制转录逆转录RNA复制主要细胞核核糖体宿主细胞宿主细胞模板四DNA的两条链四DNA的一条链4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸解旋酶、聚合酶反应的酶复制酶对原则两个子多肽链信息四mRNA→蛋白质②RNA→图RNA→意义前后代之间传递遗传信息表达遗传信息表达遗传信息通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质前后代之间传递遗传信息五基因表达与性状的关系1.基因表达产物与性状的关系2.基因的选择性表达与细胞分化②存在时期：表观遗传现象普遍存在于生物体的四生长、发育和衰老的整个达与否以及@表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是囫基因选择性细胞质基因细胞核基因线粒体、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母系遗传联系(1)细胞质基因的活动受细胞核基因的控制(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(3)生物的性状受核基因和质基因共同控制考点题型突破题型一DNA和RNA.比较①②①核苷酸，①错误；若a为核糖，则b为RNA的基本组成单位，②错误；若m为草花叶病毒只有RNA一种核酸，所以只含有四种核糖核苷酸，即b只有4种，不能提供能量，⑥错误；若a为核糖，则由b组成的核酸是RNA,主要分布在细m共5种，⑧错误。综上所述，正确的有③⑦,故选B。主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中DNA主要存在于细胞质中的区别3.DNA和RNA合成的判断推断正在发生DNA的合成；若大量利用U,可推断正在进行RNA的合成。题型二遗传信息、密码子、反密码子的关系分析A.一种反密码子可以识别不同的密码子4.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请③T|ADNA②UA.分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核D.能够决定氨基酸的是③,其种类有61种中③)和rRNA(核糖体RNA,图中未画出),B错误；图中②到③的过程是翻译过况下有61种(终止密码子除外),③是tRNA,D错误。比较项目遗传信息密码子反密码子因中脱氧核苷酸的排列顺序(RNA病毒除外)mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻上的密码子互补配在DNA上(RNA病毒除外)作用状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子联系①基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序②mRNA中的碱基序列与基因模板链中的碱基序列互补；③密码子与反密码子的相应序列能互补配对；④密码子与反密码子并不完全是一一对应的，一般情况下，3种终止密码子没有相应的反密码子，也不会翻译出氨基酸。题型三转录和翻译过程是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()①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液答案C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能翻译为苯丙氨酸多肽链的mRNA链；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核糖体、酶、能量、tRNA等，可由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供。6.(2020·山东3月联考)如图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是()③bA.①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行B.每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运C.③是翻译过程，方向是从b到aD.一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译的速率答案A解析线粒体、叶绿体和原核细胞中都含有DNA,也含有核糖体，能进行图tRNA来转运，B错误；③是翻译过程，根据肽链的长度可知，翻译的方向是从a到b,C错误；一条mRNA上可同时结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，7.如图为某生物遗传信息传递的部分途径示意图，图中过程I所合成的RNA链不易与模板分开，形成了R环(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)。请据图回答：在原核细胞中，他判断的依据是解析(1)过程I表示转录，图中的A代表RNA聚合酶。由于原核细胞不具有核膜，所以转录和翻译在同一场所进行，这一特点可用(2)由于G—C碱基对含3个氢键，A—T碱基对含2个氢键，若DNA片段中含有较多的G—C碱基对，转录时DNA单链与mRNA结合形成的双链含氢键较是C—G和U—A,其中碱基对U—A再复制一次后，该位点上可得到新的碱基对组合U—A和A—T。对真核生物来说，DNA复制通常不能发生在细胞周期的分裂期，原因是分裂期染色体高度螺旋化，DNA不易解旋。(4)每个核糖体与mRNA结合的部位可形成2个tRNA结合位点。随着核糖体题后归纳基因表达过程图的分析方法(1)分析此类问题要分清mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下可产生mRNA,而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，可同时合成若干条相同的多肽链。(2)用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图：勺核膜(如图2),核膜(如图1),达过程(如图1)。如果转录和译),说明该过程属于真核生物的表达过程(如图2)题型四转录和翻译的相关计算8.如图所示为某生物的基因表达过程。下列相关叙述不正确的是()A.该过程发生在真核细胞内，在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开B.若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则该条肽链中至少含有102个C.RNA与DNA的杂交区域中既有A—T又有U—A之间的配对D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等解析图中转录和翻译过程在同时进行，故发生在原核细胞中，A错误；若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则形成100个肽键，每个肽键中含有1个氧原子，同时每条肽链至少含有1个游离的羧基，因此该条肽链中至少含有100+2=102个氧原子，B正确；RNA与DNA的杂交区域中碱基配对方式为A—T、U—A、C—G,C正确；一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运，因此该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等，D正确。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()A.130个B.260个C.313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。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=碱基数目6密码子碱基数目3蛋白质精氨酸氨基酸数目1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=1/3mRNA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;若改为n个碱基对，则公式0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2中心法则及基因与性状的关系题型一中心法则过程及分析1.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。2.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，需要加入氨基酸，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。技法提升"一看"模板"二看"原料"三看"产物DNA复制RNA复制蛋白质(或多肽)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⑤⑤成熟的红细胞无遗传信息传递。题型二基因与生物性状关系的判断3.如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知()RNA1-①①A.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①过程需RNA聚合酶的参与，②过程需tRNA的协助C.④⑤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①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状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①是转录过程，需要RNA聚合酶，②过程是翻译过程，需要tRNA识别密码子，携带氨基酸到核糖体上，B正确；④⑤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①②③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4.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，从图中不能得出的结论是()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，受环境影响D.若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达解析由图可知，花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的，A正确；基因①②③分别通过控制酶1、酶2、酶3的合成来控制花青素的合成，B正确；花青素在酸性和碱性条件下显示不同的颜色，说明环境因素也会影响生物性状(即花色),C正确；基因①②③的表达是相互独立的，D错误。题型三表观遗传基团，此种变化可影响基因的表达，对细胞分化具有调控作用。基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，如图所示。研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。下列叙述错误的是()A.细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化B.甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列C.抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖D.某些DNA甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候选对象解析DNA甲基化是指DNA中的某些碱基被添加甲基基团，细胞的内外环境因素均可引起DNA的甲基化，从而影响基因的表达，进而调控细胞分化，A正确；从图中可以看出，基因包括启动子、转录区域、终止子等部分，启动子和转录区域为基因中不同的区段，基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列，B错误；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，抑癌基因过量甲基化后，抑癌基因不能正常表达，会导致细胞不正常增殖，C正确；某些DNA甲基化抑制剂，可以抑制抑癌基因过量甲基化，阻止细胞癌变，可作为抗癌药物研发的候选对象，D正确。6.(2020·山东滨州6月三模)将遗传背景相同的大鼠幼崽随机分为2组，分别由“负责任”的母鼠(善于舔舐和清洁幼崽)和“不负责任”的母鼠(不善于舔舐和清洁幼崽)抚养，这两组幼鼠成年后的行为出现了明显不同。进一步研究发现，这两组幼鼠成年后行为出现差异的原因是大鼠体内有几个行为相关基因的表达存在差异，但基因的碱基序列并没有改变，这种差异在后代中仍会保持。下列说法错A.个体的表型受到基因型和环境的影响B.大鼠成年前被抚养的经历可影响到其下一代的性状C.增加上述两种母鼠所生幼鼠的互换抚养实验可以增加说服力D.母鼠的抚养行为可通过影响幼鼠的DNA的复制进而影响幼鼠的表现解析由题干信息“两组幼鼠成年后行为出现差异的原因是大鼠体内有几个行为相关