2020-2021年高考生物一轮复习考点讲解与练习：基因的表达

2020-2021年高考生物一轮复习考点讲解与练习：基因的表达

2020-2021 年高考生物一轮复习考点讲解与练习：基因的表达 [考纲展示] 1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ) 2.基因与性状的关系(Ⅱ) 【核心概念及重要结论】 1．转录是以 DNA 的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以 4 种核糖核苷酸为原料。 2．密码子位于 mRNA 上，由决定一个氨基酸或决定终止的三个相邻碱基组成。 3．一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。 4．决定氨基酸的密码子有 61 种，反密码子位于 tRNA 上，也有 61 种。 5．基因对性状的控制有两条途径，一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状； 二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。 【考点速览】 考点一：遗传信息的转录和翻译 1．RNA 的结构和种类 (1)基本单位：核糖核苷酸。 (2)组成成分： (3)结构：一般是单链，长度比 DNA 短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。 (4)种类及功能：    信使RNA mRNA ：蛋白质合成的模板 转运RNA tRNA ：识别并转运氨基酸 核糖体RNA rRNA ：核糖体的组成成分 (5)DNA 与 RNA 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．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(见图)： 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)翻译过程 (4)过程图示 考点二： 中心法则及基因与性状的关系 1．中心法则(如图) (1)填写序号的名称 ①DNA 复制；②转录；③翻译；④RNA 复制；⑤逆转录。 (2)用序号表示下列生物的遗传信息传递过程 ①噬菌体：①、②、③。 ②烟草花叶病毒：④、③。 ③烟草：①、②、③。 ④HIV：⑤、①、②、③。 2．基因控制性状的途径 (1)直接控制途径(用文字和箭头表示) 基因――→ 控制 蛋白质的结构――――→ 直接控制 生物体的性状。 (2)间接控制途径(用文字和箭头表示) 基因――→ 控制 酶的合成――→ 控制 代谢过程――――→ 间接控制 生物体的性状。 (3)基因控制性状的实例实例：①白化病②镰刀型细胞贫血症③圆粒和皱粒豌豆④囊性纤维病⑤苯丙酮 尿症⑥果蝇的红眼和白眼 控制方式：a．通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 b．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 3．基因与性状的对应关系 (1)一般而言，一个基因决定一种性状。 (2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如果蝇红眼的形成与多个基因有关。 (3)有时一个基因可影响多种性状，如 A B C，基因 1 可影响 B 和 C 的性状。 (4)生物体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 可能相同。 【重点突破】 一、基因表达中的相关问题分析： 1．复制、转录和翻译的比较 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 种脱氧核糖核苷酸 4 种核糖核苷酸 20 种氨基酸 原则 A—T、G—C T—A、A—U、G—C A—U、G—C 产物 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 2．转录和翻译过程中相关数量的计算方法 (1)相关数量关系：基因碱基数∶mRNA 碱基数∶氨基酸＝6∶3∶1(忽略终止密码子)。 (2)关注计算中“最多”和“最少”问题。 ①mRNA 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。 ②DNA 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(忽略终止密码子)：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。 二、中心法则的解析： 1.不同细胞或生物的中心法则 (1)能分裂的细胞生物及噬菌体等 DNA 病毒的中心法则： (2)烟草花叶病毒等大部分 RNA 病毒的中心法则： (3)HIV 等逆转录病毒的中心法则： (4)不能分裂的细胞生物的中心法则： DNA――→ 转录 RNA――→ 翻译 蛋白质 2.中心法则各部分的判定： “一看”模板 “二看”原料 “三看”产物 生理过程 DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA 复制 核糖核苷酸 RNA 转录 RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录 核糖核苷酸 RNA RNA 复制 氨基酸 蛋白质(或多肽) 翻译 3.基因表达过程中的易错点： （1）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。 （2）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。 （3）并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。 （4）一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可对应一种或多种密码子。 【真题训练】 1．(2017·全国卷Ⅲ)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是( ) A．tRNA、rRNA 和 mRNA 都从 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 C [本题考查遗传信息的转录。A 对：tRNA、rRNA 和 mRNA 均由 DNA 转录而来。B 对：RNA 的合 成以 DNA 的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个 DNA 分子同时发生转录，故两种 RNA 可同时合成。C 错：RNA 的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生。D 对： 转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的 RNA 链与模板链的相应区域碱基互补。] 2．(2017·海南高考)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 B．HIV 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 RNA B [除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个相应的密码子，A 错误；HIV 的遗传物质 为 RNA，可以作为合成 DNA 的模板，B 正确；tRNA 和 rRNA 的合成过程也是基因表达，只包括转录 过程。蛋白质合成的过程包括转录和翻译，C 错误；转录是以 DNA 的一条链作为模板，D 错误。] 3.(2018·海南高考)关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是( ) A．逆转录和 DNA 复制的产物都是 DNA B．转录需要 RNA 聚合酶，逆转录需要逆转录酶 C．转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸 D．细胞核中的 DNA 复制和转录都以 DNA 为模板 C [逆转录所需要的反应物是脱氧核苷酸。] 4．(2018·海南高考)生物的有些性状受单基因控制，有些性状受多基因控制。回答下列问题： (1)假设某作物的 A 性状(如小麦的有芒/无芒) 受单基因控制，B 性状(如小 麦的产量) 受多基因控制，则__________性状更容易受到环境的影响。 (2)若要通过实验探究 B 性状的表现与环境的关系，则该实验的自变量应该是________，在设置自变量 时，应该注意的事项有______ ______________________________________________________________ ____________________________________________(答出两点即可)。 (3) 根 据 上 述 两 类 性 状 的 遗 传 特 点 ， 对 于 人 类 白 化 病 的 控 制 来 说 ， 一 般 应 设 法 降 低 人 群 中 ________________；对于哮喘病的预防来说，一般可从改善其所处的________入手。 解析：多基因控制的性状由于每对基因都受环境影响，因此受环境影响比较大。探究性状与环境的关 系的实验探究中，不同的实验组之间应有明显的差别， 同一实验组中环境要相同。白化病是单基因 遗传病。哮喘病是多基因遗传病。 答案：(1)B (2)环境 不同组间环境有足够的差异；同一组内的环境尽量保持一致 (3)致病基因的基因频率 环境 【专项训练】 1．中心法则是指遗传信息的流向所遵循的法则，下列相关叙述错误的是 A．DNA 复制不一定伴随着染色体的复制 B．转录产生的 RNA 上的碱基序列都能编码氨基酸 C．核糖体与 mRNA 的结合部位会形成 2 个 tRNA 结合位点 D．感染 HIV 的 T 细胞在 HIV 提供的逆转录酶作用下完成 RNA→DNA B [转录产生的 tRNA 和 rRNA 不编码氨基酸，mRNA 上的终止密码也不编码氨基酸。] 2．下列关于中心法则的叙述，错误的是( ) A．人体细胞一定能进行 b 过程，不一定能进行 a 过程 B．同一种 RNA 病毒既能进行 e 过程，又能进行 d 过程 C．所有生物 c 过程一定是在核糖体上进行的 D．没有一种生物体内能同时进行以上五个过程 B [据图分析，a 表示 DNA 复制，b 表示转录，c 表示翻译，d 表示逆转录，e 表示 RNA 复制。只有 分裂的细胞能进行 DNA 复制，人体只有少数细胞能进行分裂，但是转录、翻译是所有细胞都能进行 的，A 正确；同一种 RNA 病毒只能进行一种遗传物质的增殖方式，如 HIV 只能进行逆转录而不能进 行 RNA 的复制，TMV 只能进行 RNA 复制而不能进行逆转录，B 错误；c 过程是蛋白质的合成，蛋白 质合成的场所只有核糖体，C 正确； 以 DNA 为遗传物质的生物只能进行 a、b、c, 以 RNA 为遗传 物质的生物只能进行 e、c 或者 d、a、b、c，D 正确。] 3．下列有关基因、蛋白质和性状的叙述，正确的是( ) A．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如人类白化病 B．基因中发生碱基对的改变，则生物体的性状一定发生改变 C．线粒体中的蛋白质都是由线粒体内部的基因控制合成的 D．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在相互作用 D [白化病是由于基因突变造成酪氨酸酶不能合成，说明基因可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，A 项错误；由于密码子的简并性，基因中发生碱基对的改变，所编码的氨基酸 不一定改变，则生物体的性状不一定发生改变，B 项错误；线粒体中的蛋白质一部分是由线粒体内部 的基因控制合成的，另一部分是细胞核基因控制合成的，C 错误；基因与基因、基因与基因产物、基 因与环境之间存在相互作用，D 项正确。] 4．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不可得出( ) 基因① 基因② 基因③ 基因④ ↓ ↓ ↓ ↓ 酶① 酶② 酶③ 酶④ ↓ ↓ ↓ ↓ N－乙酰鸟氨酸→鸟氨酸→ 瓜氨酸→ 精氨酰 琥珀酸→精氨酸 A．精氨酸的合成是由多对基因共同控制的 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，则可能是基因①发生突变 C [若基因②不表达，基因③和④的表达可能不受影响。若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，可能性 之一是基因①发生突变，不能合成酶①，导致不能合成鸟氨酸。] 5．果蝇的“生物钟”受某些细胞中 X 染色体上的 Per 基因和 2 号染色体上的 Tim 基因调控。研究发现， 夜间 PER 蛋白积累，而过多的 PER 蛋白与 TiM 蛋白结合能入核抑制基因的活性，使白天 PER 蛋白水 平降低，实现昼夜节律。下列分析错误的是( ) A．“生物钟”的形成过程存在反馈调节 B．“生物钟”的形成与基因的选择性表达有关 C．Tim 基因表达障碍时，PER 蛋白会发生持续性积累 D．Per 基因和 Tim 基因遗传时相对独立，表达时互不干扰 D [夜间 PER 蛋白积累，而过多的 PER 蛋白与 TiM 蛋白结合能入核抑制基因的活性，使白天 PER 蛋 白水平降低，实现昼夜节律，说明“生物钟”的形成过程存在反馈调节，A 正确；果蝇的“生物钟”受某 些细胞中 X 染色体上的 Per 基因和 2 号染色体上的 Tim 基因调控，说明“生物钟”的形成与基因的选择 性表达有关，B 正确；过多的 PER 蛋白与 TiM 蛋白结合能入核抑制基因的活性，则 Tim 基因表达障碍 时，PER 蛋白会发生持续性积累，C 正确；Per 基因和 Tim 基因是位于非同源染色体上的基因，遗传 时相对独立，但是表达时并不是互不干扰的，D 错误。] 6．科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白 S，为了研究其功能做了如下实验：将 DNA 模板和 RNA 聚合酶 混合一段时间后加入原料，其中鸟嘌呤核糖核苷酸用 32P 标记，一起保温一段时间后加入肝素(可以与 RNA 聚合酶结合)，然后再加入蛋白 S，结果如图所示。下列叙述不正确的是( ) A．对照组应加入不含蛋白 S 的缓冲液 B．曲线反映的是模板 DNA 的复制过程 C．加入肝素后没有新的 mRNA 合成 D．蛋白 S 能解除肝素抑制转录的作用 B [对照组应加入不含蛋白 S 的缓冲液，保证其他生理过程不受影响，A 正确； 以 DNA 为模板， 在 RNA 聚合酶的作用下发生的是 DNA 转录的过程，而不是 DNA 复制过程，由此判断 B 错误；分析 曲线知，加入肝素之前，产物的合成量在增加，而加入肝素后两曲线表示的产物的放射性基本没有变 化，在大约 2.5 min 时加入蛋白 S 后，一段时间后产物的放射性开始增强，说明蛋白 S 能解除肝素抑 制转录的作用，C、D 正确。] 7．下列关于基因指导蛋白质合成的叙述，正确的是( ) A．遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失 B．密码子中碱基的改变一定会导致氨基酸改变 C．DNA 通过碱基互补配对决定 mRNA 的序列 D．核苷酸序列不同的基因不可能表达出相同的蛋白质 C [由于基因中的启动子、终止子和内含子都不编码氨基酸，因此遗传信息在从碱基序列到氨基酸序 列的传递过程中有所损失，A 错误；由于密码子的简并性，因此密码子中碱基的改变不一定会导致氨 基酸改变，B 错误；转录过程中 DNA 通过碱基互补配对决定 mRNA 的序列，C 正确；由于密码子的 简并性，核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译，表达出相同的蛋白质，D 错误。] 8．下列关于密码子、tRNA 和氨基酸的关系，说法正确的是( ) A．mRNA 上每 3 个相邻的碱基都决定一种氨基酸 B．密码子的简并性是指每种氨基酸都有多种密码子 C．tRNA 分子内部均不存在氢键 D．每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸 D [mRNA 上每 3 个相邻的碱基构成一个密码子，其中终止密码子不编码氨基酸，A 错误；密码子的 简并性是指一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码，B 错误；tRNA 分子中存在局部双链结构，因此 其内部存在氢键，C 错误；tRNA 具有专一性，即每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，D 正确。]