全国版高考生物大一轮复习第六单元遗传的物质基础第24讲基因的表达学案.docx
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全国版高考生物大一轮复习第六单元遗传的物质基础第24讲基因的表达学案
第24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的结构与分类
（1）基本单位及组成
①磷酸；②核糖；③碱基（A、U、G、C）；④核糖核苷酸。
（2）结构特点：
一般是单链。
（3）RNA的种类及功能
RNA
①对RNA病毒而言，RNA为其遗传物质。
②少数RNA可作为具有催化作用的酶，降低化学反应的活化能。
2．遗传信息的转录和翻译
（1）遗传信息的转录
①概念：
在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
②过程
（2）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场所或装配机器：
核糖体。
③条件
④过程
—
↓
—
↓
—
↓
—
↓
—
⑤产物：
多肽蛋白质。
1．（必修2P63～P66图4—4和图4—6改编）有关真核细胞中蛋白质的合成过程，下列分析不正确的是（ ）
A．转录时的模板是DNA的一条链
B．转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体结合
C．翻译过程中核糖体每次移动三个碱基的位置
D．转录和翻译过程中都遵循了A与U，U与A配对的原则
答案：
D
2．（深入追问）
（1）若一个基因在复制过程中发生碱基替换，这种变化是否一定反映到蛋白质的结构上？
提示：
不一定。
因为密码子具有简并性。
（2）细胞周期中碱基T和U首先被大量消耗的是哪一种？
原因是什么？
提示：
U。
原因：
细胞分裂间期首先需要通过转录形成三种RNA，进行蛋白质的合成。
突破1 比较RNA与DNA
（3）据“五碳糖”
突破2 比较转录和翻译
观察上图，试写出与①②有关的知识：
过程
①
②
名称
转录
翻译
场所
主要是细胞核
核糖体
模板
DNA的一条链
mRNA
原料
4种游离的核糖核苷酸
20种氨基酸
产物
RNA
多肽链
突破3 基因、密码子、反密码子和氨基酸的对应关系
（1）每种氨基酸对应一种或几种密码子，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（终止密码子无对应的氨基酸），且一种tRNA只能转运一种氨基酸。
突破4 理顺相关数量关系
（1）tRNA的结构：
含有几十个至上百个核糖核苷酸（碱基），不是仅由3个核糖核苷酸（碱基）构成。
（2）tRNA和氨基酸之间的对应关系：
一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种tRNA转运。
（3）密码子和氨基酸之间的对应关系
①密码子共有64种，但其中有3种终止密码，不编码任何氨基酸，编码氨基酸的密码子共有61种。
②一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可能对应多种密码子。
（4）转录产物：
并不只有mRNA，还有tRNA和rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。
【感知考题】
下列关于基因表达的过程中，相关说法错误的是（ ）
A．为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶，通过基因改造，将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA，植酸酶mRNA的序列一定改变（2016·江苏，22B）
B．rRNA能参与蛋白质的生物合成（2015·海南，11A）
C．真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子（2014·海南，21改编）
D．某生物基因表达过程如图所示。
在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开，mRNA翻译能得到多条肽链（高考浙江卷改编）
[答案] C
（1）A项中，改造后配对的反密码子是UCU，编码植酸酶的DNA热稳定性降低（填“升高”或“降低”）了。
（2）D项中DNA分子转录的方向是从左―→右。
高分点拨——类题通法
翻译过程中多聚核糖体模式图的深入解读
（1）根据核糖体的结构可推测图1表示翻译过程。
根据图2中RNA聚合酶、核糖体、多肽等文字信息可确定图中既有转录过程又有翻译过程。
（2）翻译过程中的细节问题
①方向：
图1中方向为从右到左，判断的依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
②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。
③形成的多肽链之间的关系：
图1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。
【跟进题组】
命题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。
命题2 转录和翻译过程的比较
2．（2017·济南高三模拟）图中a、b、c表示某细菌遗传信息传递的各过程。
下列说法正确的是（ ）
A．a、b过程均发生在该生物的细胞核中
B．a、b、c过程均遵循碱基互补配对原则
C．c过程主要以氨基酸和游离的核糖核苷酸作为原料
D．若b过程出现差错，蛋白质也将失去相应的功能
解析：
选B。
细菌为原核生物，无细胞核，a为DNA复制，b为转录，二者主要发生在拟核中；c为翻译过程，a、b、c过程都遵循碱基互补配对原则；c过程即翻译，以游离的氨基酸为原料合成蛋白质；密码子具有简并性，转录过程发生差错，产生的蛋白质可能不变。
3．（2017·安徽安庆一模）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。
明确真核细胞的转录和翻译不能同时进行，而原核细胞则能边转录边翻译。
命题3 遗传信息、密码子、反密码子的比较
4．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．ACU D．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。
5．（原创）如图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。
如表所示为四种氨基酸对应的全部密码子。
下列相关叙述正确的是（ ）
密码子
UGG
GGU、GGA、
GGG、GGC
ACU、ACA、
ACG、ACC
CCU、CCA、
CCG、CCC
氨基酸
色氨酸
甘氨酸
苏氨酸
脯氨酸
A.转录过程中也需要搬运原料的工具
B．该tRNA中含有氢键，由一条链构成
C．该tRNA在翻译过程中可搬运脯氨酸
D．氨基酸与反密码子都是一一对应的
解析：
选B。
转录过程的原料是游离的核糖核苷酸，不需要搬运原料的工具，A错误；tRNA是由一条核糖核苷酸链构成的，该链内互补的碱基间能够形成氢键，导致RNA链发生折叠，看上去像三叶草的叶形，B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，图示tRNA上的反密码子为UGG（3′端→5′端读取），它所搬运的氨基酸的密码子为ACC，故所搬运的氨基酸是苏氨酸，C错误；一种氨基酸可由一种或几种不同的密码子决定，而反密码子能与密码子互补配对，所以，氨基酸与反密码子并不都是一一对应的，D错误。
命题4 基因表达中的相关计算
6．（2017·北京市海淀区练习）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。
7．（2017·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）－1B．m、（m/3）－2
C．2（m－n）、（m/3）－1D．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。
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上的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。
基因表达与前沿科学结合考查
8．2015年8月21日，清华大学生命科学学院院长施一公带领的科研团队在国际顶级期刊《科学》上同时发表两篇论文，揭示了真核细胞剪接体的三维结构和RNA（核糖核酸）剪接的分子基础。
剪接体是转录过程完成后，对最初形成的mRNA进行剪接的多组分复合物，主要是由小分子的RNA和蛋白质组成。
根据上述信息判断，下列叙述正确的是（ ）
A．翻译时mRNA中的碱基数目等于基因模板链中的碱基数目
B．剪接体在转录开始前发挥作用
C．蛋白质翻译与剪接体无关
D．剪接体具有复杂的空间结构
解析：
选D。
最初形成的mRNA需要经过剪接后才能进行翻译，因此翻译时mRNA中的碱基数目小于基因模板链中的碱基数目，A项错误；剪接体是转录完成后，对最初形成的mRNA进行剪接，B项错误；蛋白质翻译需要模板mRNA，如果最初形成的mRNA不进行加工，就不能完成翻译过程，C项错误；蛋白质分子具有复杂的空间结构，可以推知剪接体同样具有复杂的空间结构，D项正确。
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：
DNARNA蛋白质。
2．基因控制生物性状的途径
（1）直接途径
①机理：
基因蛋白质结构生物体性状。
②实例：
镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。
（2）间接途径
①机理：
基因酶的合成细胞代谢生物体性状。
②实例：
白化病、豌豆的粒形。
1．（必修2P68图4—7改编）如图为遗传的中心法则图解，a～e表示相关生理过程。
下列有关叙述
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