高考生物一轮复习 第六单元 遗传的物质基础 第21讲 基因的表达学案.docx
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高考生物一轮复习第六单元遗传的物质基础第21讲基因的表达学案
第21讲 基因的表达
1．遗传信息的转录和翻译（Ⅱ） 2.基因与性状的关系（Ⅱ）
遗传信息的转录和翻译
1．RNA的组成、结构与类型
2．遗传信息的转录
（1）概念：
以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
（2）转录过程（如图）
（必修2P63图4－4改编）真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。
下列相关叙述错误的是（ ）
A．该过程不会发生在细胞质中
B．该过程两个RNA聚合酶反向移动
C．该DNA片段至少含有两个基因
D．该DNA片段的两条链均可作为模板链
解析：
选A。
分析题图可知，该过程为转录，可发生在细胞质的线粒体或叶绿体中，A错误；转录需要RNA聚合酶催化，根据题图可知，两个RNA聚合酶反向移动，B正确；不同的基因转录出不同的mRNA，图中两个mRNA的模板链不同，属于两个不同的基因，C正确；图中显示该DNA中两个不同的基因转录时所用的模板链不是同一条脱氧核苷酸链，D正确。
3．遗传信息的翻译
（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顺序的蛋白质的过程。
（2）密码子
①概念：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。
②种类：
64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。
③密码子与反密码子的比较
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA
tRNA
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运氨基酸
特点
与DNA模板链上的碱基互补
与mRNA中密码子的碱基互补
（3）翻译过程（如图）
（4）产物：
多肽
蛋白质。
仔细观察下面两图，请分析：
（1）大肠杆菌为原核生物，只进行图________过程。
（2）两图中a～f依次为________、________、________、________、________、________。
（3）解读图1、2的过程
①数量关系：
一个mRNA可同时结合____________，形成多聚核糖体。
②目的意义：
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：
图1从左向右，图2________，判断依据是多肽链的长短，肽链________的翻译在前。
④结果：
合成__________的多肽，因为模板mRNA相同。
答案：
（1）2
（2）mRNA 核糖体 多肽链 DNA mRNA RNA聚合酶 （3）①多个核糖体 ③从右向左 长 ④多个氨基酸序列完全相同
考向1 DNA与RNA的比较
1．经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断（ ）
A．此生物体内的核酸一定是DNA
B．该生物一定不含DNA而只含RNA
C．若此生物只含DNA，则一定是单链的
D．若此生物含DNA，则一定是双链的
解析：
选C。
因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链DNA。
考向2 DNA的复制、转录和翻译的比较
2．（2018·安徽淮南模拟）如图为基因表达过程中相关物质间的关系图，下列叙述错误的是（ ）
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
解析：
选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。
3．（2018·安徽安庆模拟）如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程。
据图分析，下列叙述中不正确的是（ ）
A．两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料
B．甲细胞没有核膜围成的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内
C．乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质
D．甲、乙细胞均需要RNA聚合酶
解析：
选A。
从图中可以看出，甲细胞是原核细胞，乙细胞是真核细胞，则甲细胞不含线粒体，故A错误；原核细胞的转录和翻译都发生在细胞质中，故B正确；乙细胞翻译的场所为细胞质中的核糖体，细胞核基因转录出来的mRNA必须通过核孔才能从细胞核出来，故C正确；甲、乙细胞内均存在转录过程，均需RNA聚合酶，D正确。
4．（2018·黑龙江牡丹江一中月考）如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。
相关叙述正确的是（ ）
A．①②过程中碱基配对情况相同
B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同
D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右
解析：
选D。
分析图形可知，①是DNA复制，②是转录，两者碱基配对情况不完全相同，A错误；③是翻译，场所是核糖体，②过程发生的场所是细胞核或线粒体或叶绿体，B错误；①②过程所需要的酶不同，DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶，C错误；由肽链的长短可判断出③过程中核糖体的移动方向是由左向右，D正确。
DNA复制、转录和翻译的比较（以真核生物为例）
项目
复制
转录
翻译
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质（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
原则
T—A；A—T；
G—C；C—G
T—A；A—U；
G—C；C—G
U—A；A—U；
G—C；C—G
结果
两个子代
DNA分子
mRNA、tRNA、
rRNA
蛋白质
信息
传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
传递遗传信息
表达遗传信息
考向3 遗传信息、密码子、反密码子的比较
5．根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ）
DNA双链
T
G
mRNA
tRNA反密码子
A
氨基酸
苏氨酸
A.TGU B．UGA
C．ACUD．UCU
解析：
选C。
由表格信息无法直接确定转录的模板链，由DNA两链间、模板链与mRNA间、mRNA与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mRNA上，可判断苏氨酸的密码子可能为ACU或UGU。
6．（2018·河南南阳模拟）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，下列说法中正确的是（ ）
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，CUA
D．图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
解析：
选D。
根据碱基互补配对原则，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的过程发生在拟核，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。
辨明氨基酸与密码子、反密码子之间的数量关系
（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）；反密码子理论上有61种。
考向4 基因表达中的相关计算
7．（2018·泰安质检）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）－2
C．2（m－n）、（m/3）－1
D．2（m－n）、（m/3）－2
解析：
选D。
mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C数目为n个，推出A＋U数目为m－n个，故DNA中A＋T数目为2（m－n）。
根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3。
脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝（m/3）－2。
8．（2018·北京海淀区调研）已知一个蛋白质分子由2条多肽链组成，共含有198个肽键，翻译形成该蛋白质分子的mRNA中有A和G共200个，则转录形成该mRNA的基因中，最少应含有C和T的个数是（ ）
A．200B．400
C．600D．800
解析：
选C。
基因控制蛋白质合成中的相关计算
在不考虑非编码区和内含子等条件下，DNA（基因）、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系可用如图表示：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA（或基因）碱基数目。
中心法则及基因与性状的关系
1．中心法则图解与解读
（1）中心法则图解
（2）各种生物遗传信息传递
①能分裂的细胞和噬菌体等DNA病毒：
。
②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒：
。
③HIV等逆转录病毒：
。
④高度分化的细胞：
DNA
RNA
蛋白质。
利用图示分类剖析中心法则
图示中1、8为________过程；2、5、9为__________过程；3、10为DNA________过程；4、6为________过程；7为________过程。
答案：
转录 翻译 复制 RNA复制 逆转录
2．基因控制生物性状的途径
（1）直接途径
基因
蛋白质结构
生物体性状。
（2）间接途径
基因
酶的合成
细胞代谢
生物体性状。
（3）基因控制性状的实例[连一连]
考向1 中心法则过程分析
1.
如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。
（1）若X是DNA的一条链，Y含有U，则管内必须加入________。
（2）若X是mRNA，Y是多肽，则管内必须加入的原料是________。
（3）若X是tRNA，Y是多肽，则管内进行的生理过程是________。
（4）若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入________。
答案：
（1）RNA聚合酶
（2）氨基酸 （3）翻译 （4）逆转录酶
“二看法”判断遗传信息的传递过程
（1）“一看”模板
①如果模板是DNA，该生理过程可能是DNA复制或转录。
②如果模板是RNA，该生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。
（2）“二看”原料
①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，该生理过程可能是DNA复制或逆转录。
②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，该生理过程可能是转录或RNA复制。
③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质（或多肽），该生理过程是翻译。
（2018·山东济南模拟）下图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。
相关叙述不正确的是（ ）
A．①②③④⑤⑥过程均遵循碱基互补配对原则
B．艾滋病病毒侵染宿主细胞后会进行④①②③过程
C．在硝化细菌体内②和③过程可同时进行
D．在菠菜叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中均可进行①②③过程
解析：
选D。
图中①②③④⑤⑥过程分别表示DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制、翻译，均遵循碱基互补配对原则，A正确；艾滋病病毒为RNA病毒，可在宿主细胞内进行逆转录合成DNA，再通过转录和翻译控制蛋白质的合成，即图中的④①②③过程，B正确；硝化细菌等原核细胞无成形的细胞核，其转录和翻译过程可同时进行，C正确；菠菜叶肉细胞已经高度分化，不再进行DNA的复制，D错误。
考向2 基因对性状的控制
2．（2018·重庆一中月考
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