第17讲-基因的表达-2021年高考生物一轮复习名师精讲练(新高考地区专用).docx
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1、第17讲基因的表达【基础梳理】一、遗传信息的转录和翻译1RNA的结构与功能 2.转录以基因为单位进行,在同一个细胞内的不同基因可以选择性转录。(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)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)过程(4)产物:信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。3.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。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。密码子与
2、反密码子的比较项目密码子反密码子位置mRNAtRNA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)场所或装配机器:核糖体。唯一场所(4)过程(5)产物:多肽蛋白质4遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系密码子有64种(3种终止密码子不决定氨基酸,决定氨基酸的密码子有61种);不同生物共用一套遗传密码。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。每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转
3、运。5.常考图示解读6.DNA复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译作用传递遗传信息表达遗传信息时间细胞分裂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细胞质的核糖体模板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种氨基酸能量都需要酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶产物2个双链DNA分子一个单链RNA多肽链(或蛋白质)产物去向传递到2个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边解旋边复制,半保留复制边解旋边转录,转录后DNA恢复原状翻译结束后,mRNA被降解成单体碱基配对AT、TA,CG、GCAU、TA,CG、GCAU、UA,C
4、G、GC7.相关数量关系DNA碱基数mRNA碱基数氨基酸数631。8.真核细胞和原核细胞基因表达过程的判断方法例1:下列关于遗传信息表达过程的叙述,正确的是()A.一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板B.转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成例2:如图是蛋白质合成示意图,下列相关描述错误的是()A.图中核糖体移动方向是从右向左,终止密码子位于a端B.通常决定氨基酸的密码子又叫起始密码子C.该过程中碱基互补配对的方式有AU、CGD.图中所示蛋白质
5、合成过程涉及3种RNA例3:如图为某原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断,下列描述中正确的是()A.图中表示4条多肽链正在合成B.一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链C.核糖体的移动方向为从左向右D.一个DNA只能转录一条RNA,但可表达出多条多肽链例4:如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析,下列叙述中不正确的是()A.图1细胞中没有核膜围成的细胞核,可以边转录边翻译B.两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量C.真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译D.图中所示的遗传信息的流动方向都是DNAmRNA蛋白质例5:下列有关图示生理过程的描述,错误的是(
6、)A.甲、丙两个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成B.甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛B细胞核内进行C.图乙表示翻译,多个核糖体可共同完成一条肽链的合成D.图甲中若复制起始点增多,细胞可在短时间内完成DNA分子的复制例6:一个mRNA分子有m个碱基,其中GC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AT数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码)()Am、(m/3)1 Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1 D2(mn)、(m/3)2二、中心法则及基因与性状的关系1.中心法则(1)提出者:克里克。(2)补充后的内容图解:DNA的复制;转录;翻译;RN
7、A的复制;RNA逆转录。(3)分别写出下列生物中心法则表达式生物种类举例遗传信息的传递过程DNA病毒T2噬菌体RNA病毒烟草花叶病毒逆转录病毒艾滋病病毒RNARNA蛋白质细胞生物动物、植物、细菌、真菌等(4)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式 高度分化的细胞DNARNA蛋白质。(5)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式RNA蛋白质。2.基因控制性状的途径(1)直接控制途径方式:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状实例:镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等 (2)间接控制途径方式:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状实例:a.白化病:b.豌豆粒形:3.基因与性状的关系
8、(1)一个基因一种性状(多数性状受单基因控制)(2)一个基因多种性状(如基因间相互作用)(3)多个基因一种性状(如身高、体重等)(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表现型可能不同,基因型不同,表现型也可能相同。例6:下图为中心法则示意图,相关叙述错误的是()A生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中B核苷酸序列不同的基因可表达相同的蛋白质C遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础D编码蛋白质的基因含有两条遗传信息相同的单链例8:牵牛花的颜色主要是由花青素决定的,如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图,从图中不能得出的结论是()A.花的颜色由多对基因共同控制B.基因可以
9、通过控制酶的合成来控制代谢C.生物性状由基因决定,受环境影响D.若基因不表达,则基因和基因也不表达【要点点拨】1.DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA含有碱基T或脱氧核糖DNA;含有碱基U或核糖RNA。(2)DNA和RNA合成的判断:用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正在进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正在进行RNA的合成。2.一个DNA分子中有许多个基因,转录的基本单位是有遗传效应的DNA片段,并非整个DNA分子。DNA分子中的基因是不连续的,即基因间存在非基因片段,其中某个基因进行转录时,其他基因可能转录也可能不转录,它们之间互不影响
10、,因此一个DNA分子转录能生成多个RNA分子。3.真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。4.真核生物翻译时少量的mRNA可迅速合成大量的蛋白质的原因是一个mRNA分子可结合多个核糖体同时进行翻译。5.起始密码子AUG决定甲硫氨酸,但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸,因为翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中往往会被剪切掉。6.tRNA中含有碱基对并有氢键,另外OH部位是结合氨基酸的部位,与氨基酸的NH2中的H结合。7.有关转录和翻译的6点提醒(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传
11、信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。(2)tRNA并非仅由 3个核糖核苷酸(碱基)构成,而是含有几十个至上百个核糖核苷酸(碱基)。(3)并不是所有的密码子都决定氨基酸,其中终止密码不决定氨基酸。(4)转录和翻译过程中A不是与T配对,而是与U配对。(5)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。(6)真核生物首先在细胞核转录,然后在细胞质中翻译,异地、先后进行;原核细胞是边转录、边翻译,同地、同时进行。8.实际基因表达过程中的数量关系不符合631的原因(1)DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA(2)在基因片段中,有的片段(如非编码区)起调控
12、作用,不转录(3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸(4)转录出的mRNA中有终止密码子,终止密码子不编码氨基酸9.复制、转录不只发生在细胞核中。DNA存在的部位,如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核和质粒等部位都可发生。10.DNA分子的两条链都可作为转录的模板,但一次转录时只以其中一条链的片段作模板。DNA分子复制的模板是DNA分子的两条链。11.几乎所有的细胞都能进行转录和翻译。只有分裂的细胞才进行DNA分子的复制。高度分化的细胞失去了分裂能力,不进行DNA分子的复制。12.线粒体和叶绿体中的DNA,都能够进行半自主自我复制,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。13.抗生素通过干
13、扰细菌核糖体的形成,或阻止tRNA与mRNA的结合,来干扰细菌蛋白质的合成,抑制细菌的生长。14.有关中心法则及基因与性状关系的4点提醒(1)不同细胞中的中心法则途径:高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但不同的细胞情况不尽相同,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中无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中无遗传信息传递。RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,而在其他生物体内不能发生。(2)RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身,但是该酶起初应在寄主细胞核糖体上,由寄主细胞提供原料合成。(3)体现某性状的物
14、质并不一定是“蛋白质”:如甲状腺激素、黑色素、淀粉等,该类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的,即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程控制性状。(4)基因与性状的关系并不都是简单的一一对应关系:基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。总之,生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。【课时作业】一、单项选择题1. 下图是“基因控制蛋白质合成过程”的部分示意图,下列相关叙述错误的是()A. 结构是mRNA,结构是核糖体B. 在结构上,的移动方向是左右C. 真核细胞和原核细胞均具有该过程D. 最终合成的
15、肽链的结构相同2下列关于生物体内基因表达的叙述,正确的是()A每种氨基酸都至少有两种相应的密码子BHIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA3下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。下表为四种氨基酸对应的全部密码子。下列叙述正确的是()A转录过程中也需要搬运原料的工具tRNAB该tRNA中含有氢键,由两条链构成C该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸D氨基酸与反密码子都是一一对应的4图中、分别表示相应的结构或物质,Asn、Ser、Gly为三种氨基酸
16、,分别是天冬酰胺(C4H8O3N2)、丝氨酸(C3H7O3N)、甘氨酸(C2H5O2N),以下说法错误的是()A结构中发生氨基酸的脱水缩合B决定图中天冬酰胺的密码子是AACC结构沿着结构移动,读取密码子D天冬酰胺R基C、H、O个数比为2415如图甲、乙表示某生物遗传信息传递和表达过程,下列叙述正确的是()A甲、乙所示过程可在细胞同一场所发生B甲过程需要4种核糖核苷酸、酶、能量等条件C图乙所示两过程碱基配对情况相同D图乙过程合成的肽链长度不同6. 下图表示水稻细胞内基因表达过程中的相关物质间的关系,下列有关叙述正确的是()A. 过程主要在细胞核中进行,其产物有的具有催化作用B. 物质a上有启动子
17、、终止子、密码子C. 过程的场所是核糖体,该过程有水生成7Q噬菌体的遗传物质(Q RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后,Q RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如下图所示),然后利用该复制酶复制Q RNA。下列叙述正确的是()AQ RNA的复制需经历一个逆转录过程BQ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程C一条Q RNA模板只能翻译出一条肽链DQ RNA复制后,复制酶基因才能进行表达8.如图表示真核细胞中发生的某些生理过程,下列有关叙述错误的是()A.结构a是核糖体,物质b是mRNA,三个核糖体合成的肽链相同B.以物质c作为模板指导合成rRNA的过程需要DN
18、A聚合酶的参与C.过程中多个核糖体沿着b从右向左进行翻译,可以提高翻译的效率D.核仁参与了所示结构的形成9.寨卡病毒为单股正链RNA病毒,用()RNA表示。下图表示寨卡病毒的增殖和表达。相关说法错误的是()A.寨卡病毒属于RNA病毒,体内含有逆转录酶B.病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞内合成C.病毒RNA可直接作为翻译的模板D.病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则10.1981年底,我国科学家人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸,标志着我国具有了人工合成核酸的能力,下列各试管通过人工合成产物,叙述不正确的是()A.,产物分别相同B.,生理过程不同C.的进行都需要模板、原料、能量和酶D.每个生物都
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