【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因的表达 学案

【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因的表达 学案

2020 届 一轮复习 人教版 基因的表达 学案　 【考纲解读】 最新考纲 细解考点 核心素养 1.遗传信 息的转录 和翻译(Ⅱ) 2.基因与 性状的关 系(Ⅱ) 1.说明 RNA 的种类、功 能及 DNA 与 RNA 的不 同 2.说明遗传信息的转 录和翻译过程 3.比较遗传信息、密码 子及反密码子的概念 4.说明中心法则的内 容、基因对性状的控制 方式及基因与性状的 对应关系 1.生命观念——结构与功能观: 结合 DNA 双螺旋结构模型,阐 明 DNA 分子转录、翻译的过程 2.科学思维——模型与建模: 运用中心法则,阐明 DNA 分子 上的遗传信息通过 RNA 指导蛋 白质合成的过程 3.社会责任——结合实例分析 基因表达的异常情况 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 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(见下图): 【深挖教材】 (1)遗传信息的转录过程中也有 DNA 的解旋过程,该过程需要解旋 酶吗? 提示:不需要,RNA 聚合酶也有解旋功能。 (2)原核细胞中转录过程主要在哪里进行? 提示:拟核。 3.遗传信息的翻译 ( ) ( ) ( ) RNA mRNA : RNA tRNA : RNA rRNA :      信使 蛋白质 合成的模板 转运 识别并转运氨基酸 核糖体 核糖体 的组成成分 (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 【深挖教材】 (1)起始密码子 AUG 决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往 往不是甲硫氨酸? 提示: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 会被剪切掉。 (2)结合在一个 mRNA 上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为 什么? 提示:结合在一个 mRNA 上的多个核糖体合成的多条肽链相同,因为作 为模板的 mRNA 相同。 1.下图为两类细胞遗传信息表达示意图,据图思考: (1)肺炎双球菌为原核生物,只进行　　　　(填“图 1”或“图 2”) 过程。 (2)a～f 依次为　 。 (3)图 1 中翻译方向为　　　　 　　。判断依据是　　　　　　　 　　　　　　。图 1 信息显示一条 mRNA 可结合多个核糖体,其意义在 于　 。 提示:(1)图 2　(2)mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA 聚合酶　(3) 从左向右　多肽链的长短,长的表明先进行了翻译过程　少量 mRNA 分子可以迅速合成大量的蛋白质 2.填表比较 DNA 复制、转录、翻译 复制 转录 翻译 时间 有丝分裂间期和减数 个体生长发育的整个过程 第一次分裂前的间期 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 条 件 酶(解旋酶、DNA 聚合 酶)、ATP 酶(RNA 聚合 酶)、ATP 酶、ATP、 tRNA 产物 2 个双链 DNA 一个单链 RNA (mRNA、tRNA、 rRNA) 多肽链 产物 去向 传递到两个子细胞或 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 ①半保留复制 ②边解旋边复制 边解旋边转 录,DNA 双链全 保留 一条 mRNA 上可相继 结合多个核糖体,同 时合成多条肽链 碱基 配对 A—T,T—A, G—C,C—G A—U,T—A, G—C,C—G A—U,U—A, G—C,C—G 信息 传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→ 蛋白质 意义 传递遗传信息 表达遗传信息,使生物表现出各种 性状 【深度思考】 遗传信息的复制和转录的单位相同吗? 提示:不相同,遗传信息的复制单位是 DNA(或 RNA),转录的单位是 基因。 3.探究遗传信息、密码子与反密码子的关系 题型一　考查遗传信息的转录和翻译过程 1.(2017·全国Ⅲ卷)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是 (　C　) 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 解析:RNA 是以 DNA(基因)为模板转录的产物,包括 tRNA、rRNA 和 mRNA 三种;转录是以基因为单位的,不同基因的转录产物(RNA)不同, 而且不同基因的转录过程相对独立,因此同一细胞中两种 RNA 的合成 可能同时发生;真核细胞中,叶绿体和线粒体内也有少量的 DNA,叶绿 体和线粒体内的 DNA 也能作为转录的模板合成 RNA;DNA 是双链分子, 转录时以其中一条链(即模板链)为模板,按照碱基互补配对原则合成 出 RNA 子链,因此转录出的 RNA 链与模板链的相应区域碱基互补。 2.(2017·海南卷)下列关于生物体内基因表达的叙述,正确的是 (　B　) 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 解析:一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码;HIV 的遗传物质为 RNA,其可作为逆转录过程的模板合成 DNA;rRNA 和 tRNA 的合成也属 于基因表达过程;一个基因的两条 DNA 链可转录出两条互补的 RNA, 而不是相同的 RNA,而转录是以 DNA 的一条链为模板。 有关基因表达过程的四个易错点 (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)转录和翻译过程中的碱基配对不是 A—T,而是 A—U。 (4)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。 题型二　结合信息考查对基因表达过程的分析 3.研究发现人体的生物钟机理如图所示,下丘脑 SCN 细胞中,基因表 达产物 per 蛋白的浓度呈周期性变化,振荡周期为 24 h,下列分析正 确的是(　D　) A.过程②仅需要 mRNA、tRNA 2 种核酸参与 B.per 基因仅存在于下丘脑 SCN 细胞中 C.核糖体在图中的移动方向是从左向右 D.过程③体现了细胞中物质的反馈调节机制 解析:读图知,②为翻译,以 mRNA 为模板,需 tRNA 转运氨基酸,核糖体 (rRNA 为其组成成分)为场所,因此需 3 种核酸参与;人体所有细胞都 是由同一个受精卵分裂、分化而来,故 per 基因存在于所有细胞中;合 成肽链的长度由右向左增大,因此核糖体在图中的移动方向是从右向 左。 4.(2018·北京模拟)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,一起温育一段时间后加入肝 素(可以与 RNA 聚合酶结合),然后再加入蛋白 S,结果如下图所示。下 列叙述不正确的是(　B　) 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.肝素能抑制 mRNA 的合成 D.蛋白 S 能解除肝素抑制转录的作用 解析: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;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;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。 题型三　考查密码子和反密码子 5.如图是 tRNA 的结构示意图,图中 a 端是 3′端,d 端是 5′端,反密 码子的读取方向为“3′端→5′端”。下表为四种氨基酸所对应的全 部密码子的表格。相关叙述正确的是(　A　) 氨基酸 色氨酸 甘氨酸 苏氨酸 脯氨酸 密码子 UGG GGU GGA GGG GGC ACU ACA ACG ACC CCU CCA CCG CCC A.该 tRNA 在翻译过程中可搬运苏氨酸 B.图中 b 处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键 C.tRNA 是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子 D.c 处表示密码子,可以与 mRNA 上相应的碱基互补配对 解析:图中 a 端是 3′端,d 端是 5′端,反密码子的读取方向为“3′ 端→5′端”,因此该 tRNA 上反密码子是 UGG,其对应的密码子是 ACC, 决定的氨基酸是苏氨酸;图中 b 处上下链中间的化学键表示氢 键;tRNA 是由多个核糖核苷酸连接成的单链分子,也存在局部双链结 构;c 处表示反密码子,可以与 mRNA 上相应的密码子碱基互补配对。 6.(2019·山东潍坊月考)下列有关密码子的叙述正确的是(　C　) A.基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序 B.每种氨基酸都对应多种密码子 C.密码子的简并性可以减少有害突变 D.密码子和反密码子中碱基可互补配对,所以两者种类数相同 解析:密码子是指 mRNA 上能编码氨基酸的三个相邻的碱基;有些氨基 酸只对应一种密码子;由于密码子的简并性,当发生基因突变后氨基 酸的种类可能并未发生改变即可以减少有害突变;密码子共 64 种,而 反密码子与决定氨基酸的密码子对应,一般有 61 种。 考点二　基因对性状的控制 1.中心法则 (1)提出者:克里克。 (2)补充后的内容图解 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 蛋白质结构 生物体的性状(完善实例分析如下) (2)间接控制途径(用文字和箭头表示) 基因 酶的合成 代谢过程 生物体的性状(完善实例分析如 下) ①白化病致病机理图解 ②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解 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,如玉米叶绿素的形成 至少与 50 多个不同的基因有关。 (3)有时一个基因可影响多个性状,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。 【深挖教材】 (1)中心法则中遗传信息的传递是否都遵循碱基互补配对原则? 提示:是。 (2)为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代? 提示:受精时,精子的头部进入卵细胞中,受精卵中的细胞质基因几乎 全部来自卵细胞。 1.据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程 (1)在正常人体细胞中发生的过程是①②③。 (2)①和②过程,碱基配对方式完全相同吗? 提示:不完全相同,①过程是 A—T,T—A,G—C,C—G;②过程是 A—U,T—A,G—C,C—G。 (3)HIV 可发生上述什么过程?其宿主细胞主要是什么?进行蛋白质合 成的场所是哪里?“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供? 提示:HIV 可发生的过程是④①②③,其宿主细胞是 T 淋巴细胞,进行 蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体,“遗传信息流”的模板是由 病毒自身提供的,原料是宿主细胞提供的。 2.写出不同类型生物遗传信息的传递 (1)以 DNA 为遗传物质的生物遗传信息的传递 。 (2)具有 RNA 复制功能的 RNA 病毒(如烟草花叶病毒) 。 (3)具有逆转录功能的 RNA 病毒(如艾滋病病毒) 。 (4)高度分化的细胞 。 题型一　考查中心法则 1.(2018·海南卷)关于复制、转录和逆转录的叙述,下列说法错误的 是(　C　) 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 解析:转录所需要的反应物是核糖核苷酸,逆转录所需的反应物是脱 氧核苷酸。 2.(2018·福建龙岩期末)关于下图遗传信息传递途径的叙述,正确的 是(　D　) A.人体细胞都有 a、b、c 途径 B.有 e 途径的生物也有 d 途径 C.a、b 途径发生在细胞核中 D.c、d 途径中碱基配对方式相同 解析:据图分析,a 表示 DNA 的复制,只能发生在可以分裂的细胞中;d 表示逆转录过程,e 表示 RNA 分子的复制,都是以 RNA 为遗传物质的 生物才能进行的过程,但是可以进行逆转录过程的生物不一定能进行 RNA 复制;a 表示 DNA 分子的复制,b 表示转录,两个过程都主要发生 于细胞核;c 表示翻译,e 表示 RNA 分子的复制,两个过程的碱基互补 配对都发生在 RNA 链与 RNA 链之间,因此遵循的碱基互补配对方式相 同。 “三步法”判断中心法则各过程 “一看” 模板 “二看” 原料 “三看” 产物 生理 过程 脱氧核苷酸 DNA DNA 复制 DNA 核糖核苷酸 RNA 转录 脱氧核苷酸 DNA 逆转录 核糖核苷酸 RNA RNA 复制RNA 氨基酸 蛋白质(或多肽) 翻译 题型二　考查基因对性状的控制 3.下列有关基因、蛋白质和性状的叙述,正确的是(　D　) 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 解析: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;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;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;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。 4.(2018·福建龙岩期末)如图表示基因、蛋白质与性状的关系,从图 中无法得出的是(　D　) A.同一个基因可影响多种性状,多个基因也可控制一种性状 B.多数基因只控制一种性状,并且不受其他基因的干扰 C.基因与性状并不都是简单的线性关系,基因的表达具有多样性 D.表现型是基因型和环境共同作用的结果 解析:据图分析,同一个基因控制的产物与四种性状有关,不同基因控 制合成的三种产物与同一种性状有关,说明同一个基因可影响多种性 状,多个基因也可控制一种性状;基因是具有遗传效应的 DNA 片段,具 有相对的独立性,多数基因只控制一种性状,并且不受其他基因的干 扰;基因与性状并不都是简单的线性关系,基因的表达具有多样性;图 示只能体现基因与性状之间的关系,没有涉及环境的作用。 【构建知识网络】 【记忆核心要点】 1.RNA 与 DNA 在化学组成上的区别在于:RNA 中含有核糖和尿嘧 啶,DNA 中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。 2.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。 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位于 mRNA 上,有 61 种,反密码子位于 tRNA 上。 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,进而控制生物体的性状;二是基因通过控制蛋白质结构直 接控制生物体的性状。