学年高一上学期生物人教版必修二 第4章 基因的表达 第一节.docx
《学年高一上学期生物人教版必修二 第4章 基因的表达 第一节.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《学年高一上学期生物人教版必修二 第4章 基因的表达 第一节.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![学年高一上学期生物人教版必修二 第4章 基因的表达 第一节.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-6/20/ba8198be-a199-4267-9812-b000a4583932/ba8198be-a199-4267-9812-b000a45839321.gif)
学年高一上学期生物人教版必修二第4章基因的表达第一节
基因指导蛋白质的合成
重难点
题型
分值
重点
遗传信息的转录
选择题、非选择题
2-4
遗传信息的翻译
中心法则
难点
复制和转录的区别
密码子和反密码子的区别
中心法则
核心知识点一:
遗传信息的转录
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.种类及比较:
信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)。
4.RNA适于作DNA信使的原因:
RNA是核酸的一种,分子结构与DNA相似;RNA由4种核糖核苷酸组成,其特定的排列顺序可传递遗传信息;RNA一般是单链,且比DNA短,能够通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。
二、遗传信息的转录
1.概念:
在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
2.场所:
主要是细胞核,在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
3.条件:
模板:
DNA的一条链,原料:
4种核糖核苷酸,能量:
ATP,酶:
RNA聚合酶。
4.过程:
5.结果:
合成的mRNA通过核孔进入细胞质中,参与蛋白质的合成。
易错警示:
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。
归纳总结:
DNA复制与转录的比较:
项目
复制
转录
场所
主要是细胞核
主要是细胞核
原料
4种脱氧核糖核苷酸
4种核糖核苷酸
原则
A—T、G—C
T—A、A—U、G—C
结果
两个子代DNA分子
mRNA、tRNA、rRNA
信息传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
意义
传递遗传信息
表达遗传信息
易错点拨:
DNA复制与转录的几个易错点
例题1下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是()
A.细胞内DNA和RNA的合成都需要解旋酶解开氢键
B.真核细胞内DNA和RNA的合成都需要在细胞核内完成
C.肺炎双球菌体外转化实验说明外源RNA可以在细胞间转移
D.原核细胞和真核细胞的基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
答案:
D
解析:
本题考查与DNA和RNA相关的知识,难度中等。
细胞内DNA的合成需要解旋酶,RNA的合成过程中RNA聚合酶具有解旋的作用,A错误;真核细胞中的DNA和RNA的合成主要发生在细胞核中,此外线粒体和叶绿体中也能合成DNA和RNA,B错误;肺炎双球菌体外转化实验说明外源DNA可以在细胞间转移,C错误;真核细胞和原核细胞中基因的表达过程都包括转录和翻译两个过程,都需要DNA和RNA的参与,D正确。
例题2下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是()
A.tRNA、rRNA和mRNA都是从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发生
D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
答案:
C
解析:
本题考查与转录相关的内容,难度中等。
转录是以DNA一条链为模板,以核糖核苷酸为原料,合成RNA的过程,包括tRNA、rRNA和mRNA,A正确;不同的RNA由不同的基因转录而来,所以同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生,B正确;细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生,在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA,C错误;转录是以DNA一条链为模板,以核糖核苷酸为原料,遵循碱基互补配对原则,所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
核心知识点二:
遗传信息的翻译
一、多肽的合成
1.概念:
游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
2.场所:
核糖体。
3.条件
4.过程
在细胞质中,通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,形成的多肽链氨基酸的序列是一样的,这样,少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质,提高蛋白质的合成效率。
这种机制在原核细胞和真核细胞中都存在。
5.结果:
多肽。
二、巧辨遗传信息、密码子和反密码子
1.界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子
2.辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
①每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性),可由一种或几种tRNA转运。
②一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种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子,因此,反密码子理论上有61种,3种终止密码子无与之对应的tRNA。
在特殊情况下,UGA可以编码硒代半胱氨酸,AUG、GUG作为起始密码,是翻译的起始位置。
规律总结:
准确界定真核生物、原核生物基因表达:
(1)凡转录、翻译有核膜隔开或具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译。
(2)原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行。
(3)真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体,其转录、翻译也存在“同时进行”的局面。
三、基因表达中的相关计算
(1)DNA模板链中A+T(或C+G)与mRNA中A+U(或C+G)相等,则(A+T)总%=(A+U)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,在不考虑终止密码的情况下:
DNA(或基因)碱基数目:
mRNA碱基数目:
蛋白质中氨基酸数目=6:
3:
1。
四、中心法则
(1)提出者:
克里克。
(2)中心法则补充后的内容图解
①DNA的复制;②转录;③翻译;④RNA的复制;⑤RNA逆转录。
(图中虚线表示少数生物的遗传信息的流向)
(3)不同生物以及细胞遗传信息的传递
①以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
RNA
蛋白质
②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)
蛋白质
③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)
RNA
RNA
蛋白质
④高度分化的细胞
DNA
RNA
蛋白质
在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的载体,蛋白质是信息的表达产物,ATP为信息的流动提供能量,可见,生命是物质、能量和信息的统一体。
规律总结:
中心法则各生理过程快速确定的三大依据
例题1某种生物基因表达过程如图所示,其中Ⅰ代表细胞核,Ⅱ代表细胞质基质。
据图分析,下列叙述正确的是()
A.a物质需要穿过两层膜进入细胞质
B.Ⅰ中形成的a物质可以有多种类型
C.图中不同的核糖体共同合成一条多肽链
D.多肽b在核糖体上合成结束后才进入内质网加工、运输
答案:
B
解析:
本题考查以翻译相关的知识,难度中等。
图示为某种生物基因表达过程。
在Ⅰ所示的细胞核中,以DNA分子的一条链为模板通过转录过程形成a所示的RNA。
RNA通过核孔到达Ⅱ所示的细胞质基质。
mRNA相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,此过程称为遗传信息的翻译。
b表示正在合成的肽链(也称为多肽)。
依题意并分析图示可知:
在Ⅰ所示的细胞核中,a物质是通过转录过程形成的RNA,RNA形成后通过核孔进入细胞质,穿过零层膜,A错误;a所示的RNA可以有多种类型(mRNA、rRNA、tRNA),B正确;图中不同的核糖体与同一个mRNA分子结合,同时进行多条肽链的合成,C错误;从图可以看出,多肽b在核糖体上的合成还没有结束,就进入内质网进行加工、运输,D错误。
例题2下图表示有关遗传信息流向的模拟实验。
相关叙述合理的是()
A.若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管内必须加入DNA聚合酶
B.若X是CTTGTACAA,Y含有U,则管内必须加入逆转录酶
C.若Y是合成蛋白质的模板,则管内必须加入氨基酸
D.若用于破译密码子,则X是mRNA,管内还要有其它RNA
答案:
D
解析:
本题考查中心法则,难度较大。
若X是HIV的RNA,Y是DNA,则管中发生逆转录的过程,试管中必须加入DNA逆转录酶,A错误;若X是CTTGTACAA,则X是DNA,Y含有U,则Y为RNA,管中发生转录过程,试管中必须加入RNA聚合酶,B错误;若Y是合成蛋白质的模板,则Y为mRNA,那么管内为转录的过程,需要加入RNA聚合酶,C错误;若用于破译密码子,过程为翻译,X为mRNA作为模板,管内需要有其它RNA,例如rRNA和tRNA,D正确。
(答题时间:
30分钟)
1.细胞中DNA转录形成mRNA,关于此过程的说法正确的是()
A.转录是以DNA为模板通过半保留复制的方式合成mRNA
B.形成的mRNA分子中嘌呤的数量总是等于嘧啶的数量
C.场所一定是在细胞核内
D.一个DNA分子可以转录出多种mRNA分子
2.如图是有关真核细胞中DNA分子的复制、基因表达的示意图,下列相关叙述错误的是( )
A.甲、乙过程主要发生在细胞核内,丙过程发生在核糖体上
B.甲、乙两过程都需要DNA聚合酶、解旋酶的催化
C.甲、乙、丙过程都遵循碱基互补配对原则
D.甲、乙、丙过程所需原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
3.下列甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图,下列有关说法中,正确的是( )
A.甲图所示过程叫作翻译,多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B.甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C.乙图所示过程叫作转录,转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D.甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对,并且碱基互补配对方式相同
4.关于密码子和反密码子的叙述,正确的是()
A.密码子位于mRNA上,一种密码子可决定多种氨基酸
B.密码子位于tRNA上,一种密码子只能决定一种氨基酸
C.反密码子位于tRNA上,一种tRNA只能转运一种氨基酸
D.反密码子位于tRNA上,一个tRNA由三个核糖核苷酸构成
5.通过转录和翻译过程,控制蛋白质的合成,实现遗传信息的表达,下列有关的叙述中错误的是()
A.某些病毒能以RNA为模板,通过逆转录,形成DNA的一条链
B.密码子是指转运RNA分子中的决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
C.一种氨基酸可由一种或几种特定的转运RNA携带
D.基因的碱基数目至少是所控制合成的蛋白质中氨基酸数目的6倍
6.一个mRNA分子有m个碱基,其中G十C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。
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/3-1B.m,m/3-2
C.2(m-n),m/3-1D.2(m-n),m/3-2
7.下列有关基因表达的叙述,错误的是()
A.组成mRNA分子的4种核苷酸共组成了64种密码子
B.反密码子为AUG的tRNA所携带的氨基酸,其密码子为TAC
C.在人的胰岛细胞中胰岛素基因表达,血红蛋白基因不表达
D.碱基互补配对原则保证了遗传信息的传递能够准确地进行
8.中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径,途径如图所示。
对它的相关说法,正确的是( )
A.1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①②③
B.图中③④过程均有碱基互补配对,且配对方式不完全相同
C.图中①⑤过程的酶是DNA聚合酶,②过程是RNA聚合酶
D.在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中①②③过程
9.如图表示发生在某类生物体内的遗传信息传递的部分过程,据图回答:
(1)图示为原核细胞的遗传信息的传递和表达过程,判断依据是_________________。
(2)亲代DNA分子共有含氮碱基900对,其中一条单链(A+T):
(G+C)=5:
4,复制一次需游离的胸腺嘧啶_______个。
(3)产生的过程中,一个mRNA上可同时连接多个核糖体,其意义在于_______________。
(4)图中核糖体移动的方向是_____(填“向左”或“向右”)。
(5)当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时,会形成RNA﹣DNA杂交体,这时非模板链、RNA﹣DNA杂交体共同构成R环结构,R环结构的形成往往与DNA分子中某种碱基对的数量有关,推测该片段可能含有较多的_____碱基对,原因是
,从而使mRNA不易脱离模板链。
10.下图中的①〜③分别表示人体细胞中3种生物大分子的合成过程。
请据图回答下列问题:
(1)过程①消耗的有机物是ATP和____________________________________。
(2)过程②发生的主要场所是____________;a链形成后,通过____________进入细胞质中并与核糖体x结合。
(3)已知过程②的a链中,鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,a链及其模板链对应区段的碱基中,鸟嘌呤分别占30%和20%。
则与a链对应的DNA区段中,腺嘌呤所占的碱基比例为_____。
(4)过程③中,y转运氨基酸的密码子是____________。
若合成蛋白质b的基因含有600个碱基对,则该蛋白质最多由____________种氨基酸组成。
(5)在一个细胞周期,过程①中经历起始点的次数是____________次。
过程①②③都要进行碱基互补配对,其中配对方式种类最多的是____________过程。
1.D解析:
本题考查基因的转录,难度中等。
转录是以DNA分子一条链为模板按照碱基互补配对原则合成mRNA,合成的mRNA最终脱离DNA的模板链,A错误;mRNA分子是单链,嘌呤的数量不一定等于嘧啶的数量,B错误;真核细胞转录的场所主要在细胞核内,在线粒体和叶绿体中也能进行转录,原核生物转录的场所是在细胞质中,C错误;一个DNA分子含有多个不同种类的基因,而转录是以基因的一条链为模板形成RNA,故一个DNA可以转录出多种mRNA分子,D正确。
2.B解析:
本题考查基因的复制和表达,难度中等。
甲、乙、丙分别为复制、转录与翻译,复制与转录主要发生在细胞核内,翻译主要发生在细胞质的核糖体上,A正确;复制过程中需要DNA聚合酶、解旋酶的催化,而转录过程只需要RNA聚合酶的催化,B错误;在DNA的复制、转录、翻译过程中都遵循碱基互补配对原则,C正确;复制是合成子代DNA的过程,需要脱氧核苷酸为原料;转录是合成RNA的过程,需要核糖核苷酸为原料;翻译是合成蛋白质的过程,需要氨基酸为原料,D正确。
3.B解析:
本题考查基因的转录和翻译,难度中等。
甲图所示为翻译过程,多个核糖体同时完成多条多肽链的合成,A错误;甲图中,根据多肽链的长度可知,翻译的方向是从右到左,B正确;乙是转录过程,其产物是RNA,包括mRNA、rRNA、tRNA,其中只有mRNA可以作为翻译的模板,C错误;甲图和乙图中都发生了碱基互补配对,但两者配对方式不同,甲图中碱基配对的方式为A-U、U-A、C-G、G-C,乙图中碱基配对的方式为A-U、T-A、C-G、G-C,D错误。
4.C解析:
本题考查密码子和反密码子的差异,难度中等。
密码子位于mRNA上,一种密码子最多决定1种氨基酸,A错误;密码子位于mRNA上,B错误;反密码子位于tRNA上,能专一地与mRNA上的特定的3个碱基(即密码子)配对,一种tRNA只能转运一种氨基酸,C正确;反密码子是指tRNA的一端的三个相邻的碱基,一个tRNA不仅仅由三个核糖核苷酸构成,D错误。
5.B解析:
本题考查逆转录、基因的转录和翻译,难度中等。
逆转录只在某些病毒中才会发生,它是指以RNA为模板和合成DNA的过程,A正确;密码子位于mRNA上,是指mRNA分子中的决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,B错误;决定一个氨基酸的密码子有一种或几种,密码子与tRNA上的反密码子互补配对,因此,转运一种氨基酸的tRNA可能有一种或几种,C正确;如果一个蛋白质分子由n个氨基酸形成,则mRNA分子上的碱基数至少有3n个(mRNA上有不决定氨基酸的终止密码子),基因的碱基数目至少有6n个,D正确。
6.D解析:
本题考查与基因表达相关的计算,难度较大。
由mRNA分子有m个碱基且G+C=n可知,此mRNA分子中A十U=m-n,控制其合成的DNA分子模板链中T+A=m-n个,模板DNA分子中A+T=2(m-n)个;由mRNA分子有m个碱基可知,其模板DNA分子中有2m个碱基,能控制合成含2m/6个氨基酸的蛋白质分子。
题中给出,此蛋白质分子有两条肽链,脱水分子数应为m/3一2,D正确。
7.B解析:
本题考查基因的表达,难度中等。
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基又称做一个密码子,因此组成mRNA分子的4种核苷酸共组成了64种密码子,A正确;tRNA上的反密码子能够与它所搬运的氨基酸的密码子互补配对,据此可推知反密码子为AUG的tRNA所携带的氨基酸的密码子为UAC,B错误;人的胰岛B细胞能合成分泌胰岛素,但不存在血红蛋白,说明在人的胰岛细胞中胰岛素基因表达,血红蛋白基因不表达,C正确;遗传信息蕴藏在组成DNA的4种碱基的排列顺序之中,通过DNA的复制传递给子代,DNA独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,碱基互补配对原则保证了复制能够准确地进行,D正确。
8.A解析:
根据课本内容的介绍,1957年克里克提出的中心法则内容只包括图中的①DNA复制过程、②转录过程和③翻译过程,A正确;图中③过程是翻译,碱基配对方式是A-U,U-A,G-C,C-G,④过程是RNA复制,碱基配对方式也是A-U,U-A,G-C,C-G,B错误;图中①过程是DNA复制,需要DNA聚合酶;⑤过程是逆转录,需要逆转录酶;②过程是转录,需要RNA聚合酶,C错误;由于①DNA复制过程只能在具有分裂能力的细胞中才发生,而人体心肌细胞不在分裂增殖,D错误。
9.
(1)转录翻译同时进行
(2)500(3)加快蛋白质的合成速度(少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质)(4)向左(5)G→CC-G之间有3个氢键
解析:
本题考查遗传信息的转录和翻译,难度中等。
(1)图中转录和翻译同时进行,说明图示为原核细胞的遗传信息的传递和表达过程。
(2)亲代DNA分子共有含氮碱基900对,其中一条单链(A+T):
(G+C)=5:
4,则A+T==1000个,A=T=500个,根据DNA半保留复制特点,复制一次需游离的胸腺嘧啶(21-1)×500=500个。
(3)产生的过程中,一个mRNA上可同时连接多个核糖体,这样可以加快蛋白质的合成速度。
(4)根据肽链的长度可知,图中核糖体移动的方向是向左。
(5)由于C-G之间有3个氢键,A与T之间有2个氢键,因此R环结构中可能含有较多的G→C碱基对,使mRNA不易脱离模板链。
10.
(1)脱氧核苷酸
(2)细胞核核孔(3)25%(4)GUU20
(5)一②
解析:
本题考查基因的表达,难度中等。
(1)过程①表示DNA复制,需要模板(亲代DNA的两条链)、原料(脱氧核苷酸)、能量(直接由ATP提供)和酶等基本条件,所以过程①消耗的有机物是ATP和脱氧核苷酸。
(2)过程②表示转录,发生的主要场所是细胞核;形成的a链为mRNA,mRNA通过核孔进入细胞质中并与核糖体x结合。
(3)过程②(转录)中的a链为mRNA,其中G+U=54%,G=30%,U=54%-30%=24%,则其模板链中,A=24%,C=30%;已知模板链中G=20%,则T=100%-24%-30%-20%=26%,所以与a链对应的DNA区段中,腺嘌呤A=(24%+26%)÷2=25%。
(4)过程③为翻译,y所示的tRNA上的反密码子为CAA,因翻译时tRNA上的反密码子与它所搬运的氨基酸的密码子互补配对,因此y转运氨基酸的密码子是GUU。
若合成蛋白质b的基因含有600个碱基对,依据“在基因指导蛋白质的合成过程中,基因中的碱基数∶mRNA分子中的碱基数∶多肽链中氨基酸数=6∶3∶1”可知:
该蛋白质含有的氨基酸数为100个,最多由20种氨基酸组成。
(5)在一个细胞周期,DNA复制发生在间期,因此过程①所示的DNA复制中经历起始点的次数是一次。
①所示的DNA复制过程中碱基互补配对方式是A—T、C—G,②过程所示的转录过程中碱基互补配对方式是A—U、C—G、T—A,③所示的翻译过程中碱基互补配对方式是A—U、C—G,所以过程①②③中配对方式种类最多的是②。