高三生物一轮复习 620基因的表达教学案 新人教版.docx

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高三生物一轮复习620基因的表达教学案新人教版

第20讲　基因的表达

[考纲要求]　1.遗传信息的转录和翻译（Ⅱ）。

2.基因与性状的关系（Ⅱ）。

一、RNA的结构与分类

1．RNA与DNA的区别

物质组成

结构特点

五碳糖

特有碱基

DNA

脱氧核糖

T（胸腺嘧啶）

一般是双链

RNA

核糖

U（尿嘧啶）

通常是单链

2．基本单位：

核糖核苷酸。

3．种类功能

[判一判]

1．若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA（　√　）

2．若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA

（　√　）

3．若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA（　√　）

4．要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率（　√　）

思考　若某些核酸中共有8种核苷酸，5种碱基，4条链，则推断可能的核酸情况。

提示　1个DNA分子＋2个RNA分子。

二、遗传信息的转录和翻译

1．判断正误

（1）转录只发生在细胞核中（　×　）

（2）转录时以核糖核苷酸为原料（　√　）

（3）转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列（　√　）

（4）mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质（　×　）

（5）不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性（　√　）

2．密码子和反密码子

（1）密码子存在于mRNA上，共有64种。

决定氨基酸的密码子有61种；终止密码有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。

（2）反密码子存在于tRNA上（如下图）

判一判　

（1）密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系（　×　）

（2）决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种（　×　）

（3）DNA复制就是基因表达的过程（　×　）

三、基因对性状的控制

1．中心法则

①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。

解惑　RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。

2．基因控制性状（连一连）

[以图助学]　基因与性状的关系

考点一　聚焦基因的表达——转录和翻译

1．观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。

（1）区别

复制

转录

翻译

时间

细胞分裂的间期

生物个体发育的整个过程

场所

主要在细胞核

主要在细胞核

核糖体

模板

DNA的两条单链

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

解旋酶、DNA

聚合酶、ATP

解旋酶、RNA

聚合酶、ATP

酶、ATP、

tRNA

产物

2个双链DNA

1个单链RNA

多肽链

模板去向

分别进入两个子

代DNA分子中

恢复原样，重新组成双螺旋结构

水解成单个

核糖核苷酸

（2）联系

2．下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。

（1）mRNA与核糖体的数量关系：

一个mRNA可同时结合多个核糖体。

（2）存在上述关系的意义：

少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

（3）蛋白质合成的方向：

从左向右（据上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。

（4）蛋白质合成的结果：

合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。

（5）讨论：

图示中合成了几条肽链？

是否相同？

答案　图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。

3．根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。

DNA

ACG

GAT

CTT

TGC

CTA

GAA

mRNA（密码子）

UGC

CUA

GAA

反密码子

ACG

GAU

CUU

氨基酸

半胱氨酸

亮氨酸

谷氨酸

易错警示　与转录、翻译有关的5个注意点

（1）转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。

（2）密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。

（3）翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。

（4）DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：

（5）解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。

1．如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．图中共有2种RNA

B．图示过程中碱基间的配对方式有3种

C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键

D．终止密码子位于b端

答案　D

解析　图示为翻译过程。

图中共有mRNA、tRNA、rRNA3种RNA。

碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。

翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。

2．如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。

（1）完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。

（2）从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。

（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。

由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。

（4）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________（序号），线粒体功能__________（会或不会）受到影响。

（5）已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。

某信使RNA的碱基排列顺序如下：

A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……（40个碱基）……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。

此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。

答案　

（1）ATP、核糖核苷酸、酶

（2）细胞质基质和线粒体

（3）细胞核

（4）①　会

（5）16个

解析　

（1）过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。

（2）过程②和④表示翻译，其场所是核糖体，核糖体分布在细胞质基质和线粒体中。

（3）由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养时，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是由线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成的。

（4）用α－鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白减少，功能会受到影响。

（5）由于题中涉及mRNA中的起始密码子和终止密码子，所以开始翻译的碱基组合为AUG；此前碱基不能进行翻译过程，而在UAG处停止翻译，其间一共有48个碱基可控制蛋白质的合成，所以此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为16个。

技法提炼

碱基与氨基酸数目计算

根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基（一个密码子），再翻译成1个氨基酸（无特别说明，不考虑终止密码）。

数量关系式：

―→

―→

―→

考点二　分析中心法则

1．利用流程图分类剖析中心法则

（1）写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则

答案　

（2）写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则

答案　

（3）写出HIV等逆转录病毒的中心法则

答案　

（4）总结所有生物的中心法则

答案　

2．利用图示分类剖析中心法则

（1）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。

（2）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。

易错警示　与中心法则有关的4点提示：

（1）高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，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；但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；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。

（2）RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。

（3）进行碱基互补配对的过程——上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。

（4）需要解旋酶的过程：

DNA复制（两条链都作为模板）和转录（DNA的一条链作为模板）。

3．下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是（　　）

A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状

B．②③过程可在RNA病毒体内发生

C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸

D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则

答案　D

解析　①～⑤分别代表转录、逆转录、RNA的复制、翻译、DNA的复制。

②和③过程在RNA病毒侵染宿主细胞后进行。

②发生逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。

4．如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。

下列相关叙述中合理的

是（　　）

A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶

B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶

C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸

D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA

答案　D

解析　若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若Y是蛋白质，X是mRNA，表示翻译过程，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。

中心法则五个过程的比较

过程

模板

原料

碱基互补

产物

实例

DNA复制DNA→DNA

DNA的两条链

A、T、C、G四种脱氧核苷酸

A—T

T—A

C—G

G—C

DNA

绝大多数生物

DNA转录DNA→RNA

DNA的一条链

A、U、C、G四种核糖核苷酸

A—U

T—AC—GG—C

RNA

绝大多数生物

翻译

RNA→多肽

mRNA

20种氨基酸

A—UU—A

C—G

G—C

多肽

所有生物（病毒依赖宿主细胞）

RNA复制RNA→RNA

RNA

A、U、C、G四种核糖核苷酸

A—UU—A

C—G

G—C

RNA

以RNA为遗传物质的生物

RNA逆转录RNA→DNA

RNA

A、T、C、G四种脱氧核苷酸

A—T

U—AC—GG—C

DNA

某些致癌病毒、HIV等

序号

错因分析

正确答案

序号

错因分析

正确答案

①

题干信息没有显示DNA复制过程；流程图上应显示过程名称

DNA

RNA

蛋白质

②

应按题干所给定的数字作答

[①]解旋酶

③

表述不完整

DNA复制

④

对DNA和RNA聚合酶区分不清

RNA聚合酶

⑤

表述不准确

核糖核苷酸

⑥

没有结合空后的信息作答

tRNA

⑦

对多肽和蛋白质区分不清

多肽（肽链）

⑧

表述范围过宽

氨基酸的种类或数目

教师备课资源

1．RNA的组成及分类

（1）RNA适于作DNA的信使的原因

①RNA的分子结构与DNA很相似，是由四种核苷酸连接而成的，既能储存遗传信息，也能通过“碱基互补配对原则”将DNA中的遗传信息转移到自身上来。

②RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核；单链不稳定，完成使命的RNA迅速降解，进而保证生命活动的有序进行。

（2）RNA的种类及功能

种类

信使RNA（mRNA）

转运RNA（tRNA）

核糖体RNA（rRNA）

特点

带有从DNA链上转录下来的遗传信息

带—OH的一端携带氨基酸，另一端有3个碱基（反密码子）

由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质

功能

携带着决定氨基酸排列顺序的信息，在蛋白质合成过程中起模板作用

转运特定的氨基酸，识别信使RNA上的遗传信息

是合成蛋白质的场所

结构

单链结构

三叶草结构

单链结构

2．基因的概念、结构及其功能

（1）基因的概念：

基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。

（2）基因的结构：

由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的双链，而且也是规则的双螺旋结构。

每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。

（3）基因的功能

①储存遗传信息：

基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。

②传递遗传信息：

基因中的遗传信息，在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给子代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。

③表达遗传信息：

基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫做遗传信息的表达。