人教版必修二基因的表达

第3课基因的表达高中全程复习方略内容索引核心素养测评考点一遗传信息的转录和翻译【必备知识速填】1.RNA的结构和种类:(1)基本单位:___________。(2)组成成分:核糖核苷酸(3)适合做DNA信使的原因:①RNA的分子结构与DNA很相似,由4种___________组成,可以储存遗传信息;②RNA一般是单链,而且________,能通过_____,从细胞核转移到细胞质。(4)种类及功能:核糖核苷酸比DNA短核孔(5)DNA与RNA的区别:物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖____________一般是双链RNA_____U(尿嘧啶)通常是_____T(胸腺嘧啶)核糖单链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)转录过程(见下图):

总结:转录需要的四个条件:模板(DNA或基因的一条链)、原料(四种____________)、能量(____)、酶(__________)。DNA的一条链核糖核苷酸ATPRNA聚合酶3.遗传信息的翻译:(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以_____为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。实质:将_____中的碱基序列翻译为_______的氨基酸序列。(2)密码子。①概念:_____上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。②种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有___种,终止密码子有__种。③地球上几乎所有的生物体共用一套遗传密码。比如:人类的胰岛素基因在大肠杆菌体内能表达产生人的胰岛素。mRNAmRNA蛋白质mRNA613④多种密码子编码同一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。(3)翻译过程:总结:翻译需要的6个条件:模板(_____)、原料(20种氨基酸)、能量(ATP)、酶、_____、_______。mRNAtRNA核糖体【秒判正误】1.转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。 ()分析:转录是以DNA的一条链为模板合成生物大分子的过程。2.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。 ()分析:tRNA上的反密码子与mRNA上的决定氨基酸的密码子碱基互补配对,细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸,一种氨基酸可以由多种tRNA转运。3.转录和翻译过程都存在T-A、A-U、G-C的碱基配对方式。 ()分析:转录和翻译过程都存在A-U、G-C的碱基配对方式。×√×4.若某核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,则该核酸一定不是双链DNA。()分析:该核酸中嘌呤≠嘧啶,说明一定不是双链DNA,可能是单链DNA或RNA。5.一个tRNA分子中只有3个碱基。 ()分析:tRNA是由多个核苷酸组成的链状结构,不是只有3个碱基。6.细胞中的mRNA在核糖体上移动,指导蛋白质的合成。 ()分析:细胞中的核糖体在mRNA上移动。7.RNA中都不含氢键。 ()分析:如tRNA,呈三叶草型,存在碱基互补配对现象,存在氢键。√×××【重点难点讲透】1.DNA复制、转录、翻译的比较:(1)区别:DNA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核糖体模板DNA的两条链DNA(或基因)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DNA复制转录翻译条件模板(DNA两条链)、原料(脱氧核糖核苷酸)、酶(解旋酶、DNA聚合酶)、能量(ATP)模板(DNA或基因一条链)、原料(核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)、能量(ATP)模板(mRNA)、原料(20种氨基酸)、能量(ATP)、酶、tRNA、核糖体。DNA复制转录翻译产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链产物去向传递到两个子细胞或子代通过核孔进入细胞质组成细胞结构蛋白或功能蛋白特点①半保留复制②边解旋边复制边解旋边转录,DNA双链全保留一条mRNA上可相继结合多个核糖体,同时合成多条肽链DNA复制转录翻译碱基配对方式A—T,T—A,G—C,C—GA—U,T—A,G—C,C—GA—U,U—A,G—C,C—G信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息,使生物表现出各种性状(2)联系:2.转录的模板链、非模板链及转录形成的RNA的结构分析:经转录形成的RNA碱基序列与作为模板链的碱基序列互补配对,与非模板链的碱基序列基本相同(U取代T);转录出的RNA结构与基因非模板链既有五碳糖的不同,也有含氮碱基的不同。3.遗传信息、密码子、反密码子、氨基酸之间的关系:(1)遗传信息贮存在遗传物质中,密码子在mRNA上,反密码子在tRNA中。(2)一种密码子决定一种氨基酸,一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。(3)一种tRNA转运一种氨基酸,一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。4.理顺基因表达中的相关数量关系:DNA、mRNA碱基数目与氨基酸数目之间的数量关系:DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1(忽略终止密码子)。5.关注计算中“最多”和“最少”问题:(1)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。(2)DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系: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。(3)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。【教材命题源】☆教材原文:必修2__P67肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,经过一系列步骤,被运送到各自的“岗位”,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子,开始承担细胞生命活动的各项职责。

☆命题角度:如果核糖体上合成的是分泌蛋白,需要在哪里加工?提示:内质网、高尔基体。【典例示范】(2019·全国卷Ⅰ)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 (

)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A.①②④

B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤【解析】选C。本题考查基因表达的条件。用体外实验的方法合成多肽链,应该提供蛋白质合成的各种条件,如果在体外合成同位素标记的多肽链,就应该以同位素标记的苯丙氨酸为原料,以人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸为模板,还需要tRNA、酶等条件,这些可以由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供,所以所需的材料组合是③④⑤。【素养新命题】(1)在实验中为什么要除去细胞裂解液中的DNA和mRNA?(科学探究:制订并实施方案)提示:细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果;细胞中原有的DNA可能作为mRNA合成的模板,而新合成的mRNA也会干扰实验结果。(2)起始密码子AUG编码甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?(科学思维:批判性思维)提示:翻译生成的多肽链往往需要进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中通常会被剪切掉。(3)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗?(生命观念:结构与功能观)提示:不需要,RNA聚合酶也有解旋功能。【热考角度通关】角度一DNA与RNA的比较1.(2020·海口模拟)如图是生物体核酸的基本组成单位核苷酸的模式图,下列说法正确的是 (

)

A.DNA与RNA的不同点只是由于核苷酸上②的不同B.人体内的①有5种,②有2种C.①在植物体内共有8种D.如果要构成ATP,需要在③位置上加上两个磷酸基团【解析】选B。DNA与RNA在核苷酸上的不同点在②五碳糖和①含氮碱基两个方面,A错误;人体内的①有5种(A、T、C、G、U),②有2种(核糖和脱氧核糖),B正确;①在植物体内共有5种(A、T、C、G、U),C错误;如果要构成ATP,需要在③位置上加上两个磷酸基团,还要必须满足碱基是A,五碳糖是核糖的前提,D错误。角度二基因表达过程2.(2019·海南高考)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】选C。翻译从起始密码子开始,沿mRNA链不断进行,直至读取到mRNA上的终止密码子,蛋白质合成才终止,A项正确;核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA结合位点,携带肽链的tRNA先进入位点1,然后进入位点2,B项正确;携带氨基酸的tRNA先进入位点2,再进入位点1,C项错误;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,然后tRNA脱离核糖体,D项正确。

3.(2020·漳州模拟)如图为人体细胞内血红蛋白合成的相关生理过程,下列分析不正确的是 (

)世纪金榜导学号A.若图中核糖体上合成的肽链最长,则同时进行翻译的其他核糖体都位于近b端B.合成的多肽链经剪切加工成血红蛋白,该过程有水分子参与C.红细胞内合成血红蛋白而不合成胰岛素是基因选择性表达的结果D.镰刀型细胞贫血症患者的红细胞中也存在合成血红蛋白的过程【解题指南】(1)本题常因把ab链当成多肽链而出错。核糖体上的链是多肽链,而ab链是mRNA。核糖体在mRNA上移动,同一条mRNA结合若干个核糖体,同时迅速合成大量多肽链。(2)根据核糖体上与tRNA结合的位置判断肽链合成的方向是由左向右。

【解析】选A。据图可知,右侧的tRNA准备进入核糖体,由此可知核糖体由左向右移动,若图中核糖体上合成的肽链最长,则该核糖体最先与mRNA结合,同时进行翻译的其他核糖体都位于近a端,A错误;合成的多肽链经剪切加工成血红蛋白,该过程需要水解部分肽键,有水分子参与,B正确;红细胞最初含有人体的全部基因,合成血红蛋白而不合成胰岛素是基因选择性表达的结果,C正确;镰刀型细胞贫血症患者的红细胞中也存在合成血红蛋白的过程,只是血红蛋白中个别氨基酸改变,D正确。

科学思维——归纳与概括判断核糖体的移动方向的技巧(1)只有一个核糖体情况下,可根据tRNA进入和离开核糖体的方向相反。(2)若为多聚核糖体,可根据核糖体上已合成的肽链的长度判断,由短肽向长肽的方向移动。

角度3基因表达中的有关计算4.(2020·泰安模拟)一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 (

)A.m、m/3-1 B.m、m/3-2C.2(m-n)、m/3-1 D.2(m-n)、m/3-2

【解析】选D。DNA分子中A+T的数量等于2倍的信使RNA上的A+U的数量,信使RNA上的A+U的数量=m-n,则DNA分子中A+T的数量=2(m-n)。信使RNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸,所以形成的肽链上的氨基酸数为m/3,m/3个氨基酸脱水缩合形成2条多肽链时失去的水分子数是m/3-2,D正确。

【加固训练】(2017·江苏高考)在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala-tRNACys(见下图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法正确的是(多选) (

)

A.在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的AlaD.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys【解析】选A、C。翻译时一个mRNA分子上可结合多个核糖体,同时合成多条肽链,而*Ala-tRNACys参与翻译过程,A项正确;密码子与反密码子的碱基可以配对,不受tRNA上结合的氨基酸种类影响,B项错误;由于*Ala-tRNACys上的反密码子是编码半胱氨酸(Cys)的,所以新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C项正确;*Cys-tRNACys上的反密码子只能与Cys对应的密码子识别并配对,所以新合成的肽链中,原来Ala的位置不会被替换为14C标记的Cys,D项错误。考点二基因对性状的控制【必备知识速填】1.中心法则的提出及其发展:(1)提出者:克里克。(2)补充后的中心法则:①DNA的复制;②_____;③翻译;④__________;⑤逆转录：需要_______酶参加。转录RNA的复制逆转录(3)写出下列各类生物遗传信息的传递过程(中心法则):①洋葱表皮细胞(高度分化的细胞)内遗传信息传递:②洋葱根尖分生区细胞(有分裂能力的细胞)内的遗传信息传递过程:___________________________。2.基因控制生物体性状的方式:(1)直接控制途径:

举例:镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等。(2)间接控制途径:

举例:豌豆的圆粒和皱粒、白化病等。3.基因与性状的对应关系:(1)一般而言,一个基因决定一种_____。(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多个不同的基因有关。(3)有时一个基因可影响_____性状,如基因1可影响B和C的性状。(4)生物体的性状是基因和_____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。性状多种环境4.细胞质基因和细胞质遗传:(1)线粒体和叶绿体中的DNA,都能够进行半自主_________,并通过_____和______控制某些_______的合成。(2)细胞质基因:为了与细胞核的基因相区别,将_______和_______中的DNA上的基因称为细胞质基因。(3)遗传规律:细胞质基因控制的遗传病都只能通过_____遗传给后代,_______(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔的遗传定律。自我复制转录翻译蛋白质线粒体叶绿体不遵循母亲

【秒判正误】1.生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中。 ()分析:DNA或RNA的核苷酸排列顺序代表生物的遗传信息。2.核苷酸序列不同的基因可能表达出相同的蛋白质。 ()分析:由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可能表达出相同的蛋白质。3.成熟叶肉细胞无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信息传递。 ()分析:成熟叶肉细胞高度分化不能分裂,不能进行DNA复制;哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和细胞器,故无信息传递。√√√4.逆转录酶催化的是RNA→DNA。 ()分析:逆转录酶催化的是以RNA为模板生成DNA的过程。5.细胞内的DNA复制和转录过程碱基互补配对方式完全相同。 ()分析:不完全相同。DNA复制过程是G-C,C-G,A-T,T-A;转录过程是G-C,C-G,A-U,T-A。6.逆转录、RNA复制发生在某些病毒体内。 ()分析:逆转录和RNA复制过程是某些RNA病毒在寄主细胞内增殖时特有的生理过程。

√××【重点难点讲透】1.三大依据判断中心法则在各生理过程中的应用:2.中心法则与基因表达的关系:【教材命题源】☆教材原文:必修2__P69“1965年,科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶。”“1970年,科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶。”

☆命题角度:角度1.病毒体内的蛋白质只作为结构蛋白吗?提示:不一定,例如:逆转录酶具有催化功能。角度2.RNA复制和逆转录是哪类生物特有的遗传信息的传递过程?提示:RNA病毒。【典例示范】(2018·海南高考)关于复制、转录和逆转录的叙述,下列说法错误的是(

)A.逆转录和DNA复制的产物都是DNAB.转录需要RNA聚合酶,逆转录需要逆转录酶C.转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸D.细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板【解析】选C。本题考查遗传信息传递的特点与区别。逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,需要的酶为逆转录酶,原料是脱氧核苷酸。DNA复制是以DNA为模板合成DNA的过程,需要的酶为解旋酶和DNA聚合酶,原料是脱氧核苷酸。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,需要的酶为RNA聚合酶,原料为核糖核苷酸。综上所述,C项错误。【素养新命题】(1)逆转录、转录、DNA复制所需要的酶依次是什么?(科学思维:分析与综合)提示:逆转录酶、RNA聚合酶、解旋酶和DNA聚合酶。(2)逆转录酶、RNA聚合酶、DNA聚合酶识别并与之结合的分子分别是什么?(科学思维:归纳与总结)提示:RNA、DNA、DNA。【热考角度通关】角度一中心法则1.(2020·济南模拟)如图是中心法则及其发展的内容,下列相关叙述错误的是

(

)A.生物的遗传信息均储存在DNA的脱氧核苷酸序列中B.a、e过程所需的原料相同,b、c所需的原料也相同C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D.b过程需要RNA聚合酶催化,而e过程需要逆转录酶催化【解析】选A。a为DNA复制,b为转录,c为RNA复制,d为翻译,e为逆转录。RNA病毒的遗传物质为RNA,A错误;a、e产物都是DNA,b、c产物都是RNA,原料相同,B正确;基因通过控制蛋白质的合成来控制生物体性状,C正确;b、e分别需要RNA聚合酶催化、逆转录酶催化,D正确。2.如图表示中心法则中部分遗传信息的流动方向示意图,有关说法正确的是 世纪金榜导学号(

)A.图甲过程①、③、⑤一般发生于烟草花叶病毒的体内B.图甲过程①～⑤不可能同时发生于同一个细胞内C.图乙过程只发生在可增殖的细胞,复制起点A先于B复制D.图乙、图丙过程均可能发生在真核细胞内,均具有双向复制的特点【解析】选D。分析题图可知,图甲中,①表示逆转录,②表示转录,③表示合成DNA双链,④表示翻译,⑤表示转录。图乙表示DNA复制的多起点复制;图丙表示环状DNA的复制。烟草花叶病毒属于RNA病毒,该病毒不发生逆转录,A错误;RNA病毒侵入细胞并将自身RNA注入宿主细胞后,在宿主细胞内进行自身RNA和蛋白质合成的过程,①～⑤可同时发生于宿主细胞内,B错误;根据环的大小可以判断出B先于A,C错误;图乙、图丙过程均可能发生在真核细胞内,均具有双向复制的特点,D正确。角度二基因对性状的控制3.形成果蝇红眼的直接原因是红色色素的形成,而红色色素的形成需要经历一系列生化反应,每一个反应所涉及的酶都与相应的基因有关。科学家将只有其中一个因突变而导致红眼不能形成的位于X染色体上的基因称为红眼基因。下列相关叙述正确的是 (

)A.与红眼形成相关的基因在X染色体上呈线性排列B.红眼基因突变则一定导致红眼性状消失C.红眼基因在细胞内进行选择性表达D.该实例说明基因通过控制蛋白质的结构控制生物性状

【解析】选C。读题可知,红眼基因在X染色体上,并不能判断其他与红眼形成有关的基因也在X染色体上,A错误;红眼基因突变并不一定导致蛋白质结构的改变,B错误;红眼基因在细胞内进行选择性表达,C正确;该实例说明基因通过控制酶的合成控制生物性状。

角度3细胞质基因和细胞质遗传4.(2020·天津模拟)如图所示,为了鉴