【生物】2020届一轮复习人教版基因的表达学案(1)

【生物】2020届一轮复习人教版基因的表达学案(1)

‎2020届 一轮复习 人教版 基因的表达 学案 ‎【最新考纲】　1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。‎ 考点一　遗传信息的转录和翻译 见学生用书P105‎ ‎1．RNA的结构与分类 ‎(1)RNA与DNA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)基本单位：核糖核苷酸。‎ ‎(3) ‎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)过程(如图)：‎ ‎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)过程(见下图)‎ 第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。携带甲硫氨酸(甲硫氨酸对应的密码子是起始密码子)的tRNA，通过与AUG互补配对，进入位点1。‎ 第2步：携带异亮氨酸(AUC)的tRNA以同样的方式进入位点2。‎ 第3步：甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。‎ 第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读到终止密码。‎ ‎4．下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题：‎ ‎(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA上可同时结合多个核糖体。‎ ‎(2)存在上述关系的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。‎ ‎(3)核糖体在mRNA上移动的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。‎ ‎(4)蛋白质合成的结果：在真核细胞中合成的仅是多肽链，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。‎ ‎(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？为什么？‎ 图示中4个核糖体合成了4条多肽链；‎ 相同，因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的多肽链。‎ ‎　诊断辨析 ‎(1)一个tRNA分子中只有三个碱基。(　×　)‎ ‎(2)一种tRNA可以携带多种氨基酸。(　×　)‎ ‎(3)转录和翻译都可在细胞核中发生。(　×　)‎ ‎(4)每种氨基酸仅由一种密码子编码。(　×　)‎ ‎(5)DNA复制就是基因表达的过程。(　×　)‎ ‎(6)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式。(　×　)‎ ‎　热图解读 分析下图，该图表示哪一类细胞的转录和翻译过程？①～⑤分别代表什么？‎ 提示　原核细胞；图中①是DNA模板链，②～⑤表示正在合成的4条mRNA。‎ 考向一　比较DNA与RNA ‎1．下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是(　　)‎ A．在细胞内存在的主要部位相同 B．构成的五碳糖不同 C．核苷酸之间的连接方式不同 D．构成的碱基相同 解析　DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接；构成DNA和RNA的碱基不完全相同。‎ 答案　B ‎2．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　因该生物体内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，或只含单链的DNA。‎ 答案　C 考向二　转录与翻译过程分析 ‎3．(2017·江苏)在体外用‎14C标记半胱氨酸tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*CystRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*AlatRNACys(见图，tRNA不变)。如果该*AlatRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(　　)‎ ‎①在一个mRNA分子上可以同时合成多条被‎14C标记的多肽链　②反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定　③新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为‎14C标记的Ala　④新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为‎14C标记的Cys A．②③ B．③④‎ C．①③ D．①④‎ 解析　一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条多肽链，①正确；tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由二者的碱基序列决定的，②错误；由于半胱氨酸在镍的催化作用下还原成丙氨酸，但tRNA未变，所以该*Ala—tRNACys参与翻译时，新合成的肽链中原来Cys的位置会被替换为‎14C标记的Ala，但原来Ala的位置不会被替换，③正确、④错误。‎ 答案　C 高考教材 本题以人教版必修二P66“图4－5tRNA的结构示意图”为源，从知识上考查遗传信息的翻译过程，从目标要求上考查考生的信息迁移能力和综合运用能力(例如：本题中“tRNA不变”是区分②③④的重要信息) ‎ 跟|题|变|式 ‎4．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 解析　本题综合考查转录的场所、产物等。真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的，A正确；由于转录产生不同RNA时的DNA片段不同，因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生，B正确；真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA可以转录形成RNA，C错误；转录的过程遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。‎ 答案　C ‎5．图甲、乙、丙表示细胞生命活动过程，图乙是图甲中部分结构的放大图，图丙是图乙中部分结构的放大图。下列叙述错误的是(　　)‎ A．图甲中DNA—RNA的杂交区域中可存在T与A配对 B．图甲中b端对应于图乙的左侧，且图乙中存在3种RNA C．据乙、丙两图可推测tRNA与氨基酸结合的过程中有水生成 D．若DNA模板链上的CCA和GGT分别决定甘氨酸和脯氨酸，则图乙方框内为甘氨酸 解析　‎ 图甲表示原核生物的转录和翻译过程，图乙表示其中的翻译过程，图丙是对tRNA上的氨基酸和tRNA的部分结构的放大。转录过程中DNA和RNA配对时遵循碱基互补配对原则，可存在T与A配对，A项正确；由图甲中肽链的长短可推知翻译中核糖体的移动方向是从b到a，故b端位于图乙的左侧，翻译过程中需要tRNA、mRNA、rRNA这三种RNA的参与，B项正确；图丙中氨基酸的羧基与核糖的羟基脱水缩合从而连接在一起，C项正确；图乙方框内氨基酸对应的密码子为CCA，对应DNA模板链中的碱基序列GGT，故该氨基酸为脯氨酸，D项错误。‎ 答案　D ‎6．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是(　　)‎ DNA双链 T G mRNAC tRNA反密码子 A 氨基酸 苏氨酸 A.TGU B．UGA C．ACU D．UCU 解析　密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原则，由DNA信息链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C，由tRNA上的反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。‎ 答案　C 整合提升 ‎1．“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图 ‎2．DNA复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例)‎ 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 A—T；G—C T—A；A—U；G—C A—U；G—C 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 ‎ 考向三　基因表达过程中的计算 ‎7.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽链，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽链需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数依次为(　　)‎ A.32,11,66 B．36,12,72‎ C.12,36,24 D．11,36,72‎ 解析　此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少12×3＝36个。决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个。因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。‎ 答案　B ‎8.现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后，再人工合成基因。现已知人体生长激素共含190个肽键(单链)，假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有(　　)‎ A.130个 B．260个 C.313个 D．无法确定 解析　此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中最少有573个碱基，又知mRNA中A＋U＝313，所以mRNA中G＋C为573－313＝260(个)，故DNA的两条链中G＋C共有520个，又因双链DNA中G＝C，即该基因中G至少有260个。‎ 答案　B 整合提升 ‎1．转录、翻译过程中碱基与氨基酸的数量关系 翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的1/6。‎ ‎2．蛋白质的有关计算 ‎(1)蛋白质中氨基酸的数目＝肽键数＋肽链数。(肽键数＝失去的水分子数)‎ ‎(2)蛋白质相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数－(肽键数×18)。‎ ‎(3)若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝·a－18，若改为n个碱基对，则公式为·a－18。‎ 特别提醒　由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数多于蛋白质中氨基酸数目的6倍(6∶3∶1的计算方法应注意前提条件)。 ‎ 考点二　中心法则及基因与性状的关系 见学生用书P108‎ ‎1．中心法则 ‎(1)总表达式 ‎①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。‎ ‎(2)分别写出下列相关中心法则表达式 ‎①写出噬菌体等病毒的中心法则 ‎②写出烟草花叶病毒等病毒的中心法则 ‎③写出HIV等病毒的中心法则 ‎④写出细胞生物(原核细胞、真核细胞)的中心法则 ‎ ‎ ‎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)‎ 基因蛋白质的结构生物体的性状。‎ ‎(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。‎ ‎(3)基因控制性状的实例(连线)‎ ‎　诊断辨析 ‎(1)中心法则没有体现遗传信息的表达功能。(　×　)‎ ‎(2)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。(　√　)‎ ‎(3)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。(　√　)‎ ‎(4)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。(　×　)‎ ‎(5)基因与性状之间是一一对应的关系。(　×　)‎ ‎　热图解读 下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程，请分析：‎ ‎(1)在人体细胞中发生的过程是________。‎ ‎(2)遵循碱基互补配对的过程是________。‎ ‎(3)①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？‎ 提示　(1)①②③‎ ‎(2)①②③④⑤⑥‎ ‎(3)不完全相同。①中是G—C，C—G，A—T，T—A；‎ ‎②中是G—C，C—G，A—U，T—A。‎ 考向一　中心法则过程分析 ‎1．图甲所示为基因表达的过程，图乙为中心法则，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是(　　)‎ A．图甲所示过程需要多种酶参与，是染色体DNA上的基因表达过程 B．图乙所示过程均需要核苷酸为原料 C．图甲所示过程为图乙中的①②③过程 D．图乙中涉及碱基A与U之间配对的过程为②③④⑤‎ 解析　图甲为边转录边翻译过程，不是染色体DNA上的基因表达过程，A错误；图乙中①为DNA的复制，②为转录，③为翻译，④为RNA复制，⑤为逆转录，③过程需要氨基酸为原料，B错误；图甲所示过程为图乙中的②③过程，C错误；①为DNA的复制，无碱基A与U之间的配对，D正确。‎ 答案　D ‎2．结合下图分析，下列叙述错误的是(　　)‎ 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出相同的蛋白质 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遗传信息相同的两条单链 解析　本题主要考查基因的结构和表达，解题的切入点是依据基因的结构本质和表达原理对选项逐一分析。DNA和RNA都可以是遗传物质，遗传信息储存在它们的核苷酸序列中，A项正确；由于密码子的简并性等原因，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B项正确；基因可通过指导蛋白质的合成控制生物性状，因此遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C项正确；编码蛋白质时，只有基因的特定的一条链(有意义链)作为模板链，作为模板链的单链不同，转录出的mRNA和翻译出的蛋白质是不同的，所以编码蛋白质的基因是含有遗传信息不同的两条单链，D项错误。对基因的结构、本质和功能模糊是导致本题出错的重要原因。‎ 答案　D ‎3．研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。并且HIV的蛋白质外壳外面具有囊膜，当HIV侵染宿主细胞时，脂质的囊膜和细胞膜识别后融合，使HIV进入宿主细胞内。依据中心法则(下图)，下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节 B．侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C．通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上 D．科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病 解析　本题考查与中心法则相关的知识。HIV是RNA病毒，在宿主细胞中经逆转录合成DNA再转录合成mRNA才能合成蛋白质，故A项正确；HIV侵染人体细胞时，脂质的囊膜和细胞膜识别后，通过胞吞的形式进入细胞中，所以病毒的蛋白质外壳能进入宿主细胞，B项错误；逆转录合成的DNA整合到宿主DNA上，再借助人体细胞的酶系统和能量、原料合成RNA，C项正确；通过抑制逆转录过程可减少艾滋病的增殖速度和数量，D项正确。‎ 答案　B 考向二　基因与性状的关系 ‎4．如图为人体对性状控制过程示意图，据图分析可得出(　　)‎ A．过程①②都主要在细胞核中进行 B．食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白 C．M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中 D．老年人细胞中不含有M2‎ 解析　图中①是转录，②是翻译，翻译在细胞质中进行。酪氨酸为非必需氨基酸，可在人体中合成。M1只存在于红细胞中。老年人头发变白的原因是酪氨酸酶活性降低，而不是不含酪氨酸酶。‎ 答案　C ‎5．(2018·重庆市联考)‎ 豌豆的圆粒和皱粒产生机理如图所示，下列相关叙述正确的是(　　)‎ A．皱粒豌豆的产生属于染色体结构变异 B．此题能够表现基因对生物性状的直接控制 C．插入外来DNA序列导致基因数目增加 D．豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状 解析　插入外来DNA序列导致皱粒豌豆的产生属于基因突变，A错误；插入外来DNA序列导致基因结构改变，基因数目没有增加，使淀粉分支酶基因不能表达，能够表现基因对生物性状的间接控制，B、C错误；豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状，D正确。‎ 答案　D 整合提升 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，但具体到不同细胞情况不尽相同，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信息传递。‎ 微平台·通关必备 ‎【答题术语】‎ ‎1．RNA和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．对转录的描述是主要在细胞核内进行，是以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。‎ ‎3．对翻译的描述是以mRNA为模板，以氨基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。‎ ‎4．密码子与氨基酸之间的对应关系是 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。‎ ‎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。‎ ‎【误区警示】‎ ‎1．易混淆的六类酶——解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶、逆转录酶。‎ ‎(1)“解旋酶”的作用是DNA分子复制时使氢键断裂。‎ ‎(2)“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。‎ ‎(3)“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。‎ ‎(4)“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。‎ ‎(5)“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。‎ ‎(6)“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。‎ ‎2．中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。‎ 　教学资源备选　 一、解答以基因表达相关示意图为情境的试题的判断方法 ‎1．判断真、原核细胞DNA复制、转录和翻译的方法 ‎(1)判断真、原核细胞转录和翻译的方法：看转录和翻译是否同时进行，不同时进行的是真核细胞，同时进行的是原核细胞。‎ ‎(2)若有细胞核，观察核内的生理过程有几条(核苷酸)链，若有4条链，则为DNA复制；若有3条链，则为转录。对于原核生物，也可依据相同的方法区分DNA复制和转录。‎ ‎(3)找核糖体，确定翻译过程。因为核糖体的形态结构具有鲜明的特点，容易被发现。‎ ‎2．翻译方向的判断方法：试题中翻译过程的示意图常以多聚核糖体的形式呈现，可由从核糖体中出来的那几条链(肽链)入手，翻译(核糖体移动)是从短肽链所在的方位向长肽链所在的方位进行的。‎ 二、解答以中心法则图解及其变式为情境的试题的方法 ‎1．“三看法”推断中心法则中的各生理过程：‎ 一看“模板”——DNA或RNA。如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录；如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制、逆转录或翻译。‎ 二看“原料”——脱氧核苷酸或核糖核苷酸。如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录；如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制；如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。‎ 三看“产物”——DNA、RNA或蛋白质。如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录；如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录；如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。‎ ‎2．能进行碱基互补配对的过程和场所的判断：(1)能进行碱基互补配对的过程有DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录；(2)能进行碱基互补配对的场所有细胞核、核糖体、叶绿体、线粒体等。‎ ‎3．不同酶参与的过程的判断：(1)需要聚合酶的过程有DNA复制(DNA聚合酶)、转录和RNA复制(RNA聚合酶)；(2)需要逆转录酶的过程有逆转录。 ‎ ‎1．如图表示某生物细胞中基因的表达过程，下列相关判断错误的是(　　)‎ A．图示现象不可能发生在人体细胞的核基因表达过程中 B．一个基因可在较短时间内合成多条肽链 C．一条肽链的合成需要多个核糖体的共同参与 D．图示过程中既有DNA—RNA之间的碱基配对，也有RNA—RNA之间的碱基配对 解析　题图中的转录和翻译过程是同时进行的，由此分析出图中过程不可能发生在人体细胞的核基因表达过程中，A正确；图中一个mRNA分子上结合了多个核糖体，同时合成了多条肽链，因此一个基因可在较短时间内合成多条肽链，B正确；一条肽链的合成只需要一个核糖体的参与，C错误；题图包括转录和翻译过程，所以图示过程中既有DNA—RNA之间的碱基配对，也有RNA—RNA之间的碱基配对，D正确。‎ 答案　C ‎2．如图表示生物体内遗传信息的传递过程。下列叙述错误的是(　　)‎ A．②④过程分别需要RNA聚合酶、逆转录酶 ‎ B．③过程中一条mRNA只能翻译出一条肽链 C．保证①过程准确无误地进行的关键是游离的脱氧核苷酸与母链进行碱基互补配对 D．①②③过程均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对的方式不完全相同 解析　分析题图，可判断出②表示转录过程，需要RNA聚合酶；④表示逆转录过程，需要逆转录酶，A正确；③表示翻译过程，一条mRNA可以同时与多个核糖体结合，形成多条相同的肽链，B错误；①表示DNA的复制过程，故能保证①过程准确无误地进行的关键是游离的脱氧核苷酸与母链进行碱基互补配对，C正确；①DNA复制、②转录、③翻译均遵循碱基互补配对原则，但碱基配对的方式不完全相同，例如，与②过程相比，①过程特有的碱基配对方式是A—T，③过程特有的碱基配对方式是U—A，D正确。‎ 答案　B