【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 考纲要求 ‎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 ‎1.　解析两个翻译模型图 ‎ ‎(1)图甲翻译模型分析 ‎①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。‎ ‎②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。‎ ‎③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。‎ ‎④翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。‎ ‎⑤翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。‎ ‎(2)图乙翻译模型分析 ‎①图乙中，1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。‎ ‎②数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。‎ ‎③意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。‎ ‎④方向：从左向右，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。‎ ‎⑤结果：合成多个氨基酸序列完全相同的多肽，因为模板mRNA相同。‎ ‎2.　“列表法”比较复制、转录和翻译 ‎ 项目 DNA的复制 转录 翻译 时间 有丝分裂间期；减数第一次分裂前的间期 生长发育的连续过程中 场所 主要在细胞核中(线粒体、叶绿体中也存在)‎ 主要在细胞核中(线粒体、叶绿体中也存在)‎ 核糖体上 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 约20种氨基酸 碱基 配对 原则 A—T，G—C，‎ T—A，C—G A—U，G—C，‎ T—A，C—G A—U，G—C，‎ U—A，C—G 产物 ‎2个子代DNA分子 mRNA、tRNA、‎ rRNA 蛋白质 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，转录后DNA分子仍保留原来的双链结构 一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，提高合成蛋白质的效率 ‎ 信息 传递 方向 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质(性状)‎ 意义 ‎ 传递遗传信息 ‎ ‎ 表达遗传信息 3.　“图示法”解读复制、翻译的过程 ‎ 图甲、图乙的过程判断 ‎①图甲DNA两条链都作为模板⇒复制。‎ ‎②图乙DNA的一条链作为模板⇒转录。‎ 4.　巧辨遗传信息、密码子和反密码子 ‎ ‎(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子 ‎(2)氨基酸、密码子和反密码子的对应关系 ‎①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转运。‎ ‎②一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。‎ ‎③氨基酸、密码子和反密码子的对应关系 ‎④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)；反密码子理论上有61种。不同生物共用一套遗传密码。‎ 5.　真核细胞和原核细胞基因表达过程的区别 ‎ ‎(1)真核细胞基因表达过程 先转录后翻译。转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合进行翻译。‎ ‎(2)原核细胞基因表达过程 边转录边翻译。原核细胞没有核膜，mRNA一经形成就会有许多核糖体结合上来，所以会出现转录和翻译同时进行的现象。极大地提高了合成蛋白质的效率。‎ ‎1．(2019·潍坊调研)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并未发生改变即可以减少有害突变；密码子共64种，反密码子共61种。‎ ‎2．如图是两种细胞中遗传信息的表达过程，据图分析，下列叙述不正确的是(　C　)‎ A．图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译同时发生 B．图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的 C．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 D．图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同，翻译的方向是由5′端到3′端 解析：图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录没有完成的时候翻译过程就可以启动，两个过程能同时发生。甲、乙细胞中遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的。原核生物没有线粒体，能量只能由细胞质基质提供；细胞遗传信息表达过程所需的原料都是由细胞质提供的。翻译过程的模板链相同，所以每个核糖体合成的多肽链相同，翻译是由核糖体中肽链短的那一端向另一端进行的。‎ ‎3．(2019·东城区调研)如图为原核生物某基因控制蛋白质合成的示意图，下列叙述正确的是(　D　)‎ A．①过程DNA分子的两条链可分别作模板以提高合成蛋白质的效率 B．①‎ 过程需要RNA聚合酶参与，此酶能识别RNA中特定的碱基序列 C．①②过程都发生碱基互补配对，配对方式均为A和U、G和C D．不同密码子编码同种氨基酸可减少由于基因中碱基的改变而造成的影响 解析：①过程为转录，转录是以DNA分子一条链中的部分片段(基因的模板链)为模板合成mRNA的过程；转录过程需要RNA聚合酶的参与，RNA聚合酶能识别DNA分子中特定的碱基序列(启动子)，并与之结合驱动转录过程；①过程碱基互补配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G，②过程为翻译过程，碱基互补配对方式为A—U、U—A、G—C、C—G；不同密码子编码同种氨基酸，增加了遗传密码的容错性，可减少因基因中碱基的改变而造成的影响。‎ ‎4．(2019·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(　D　)‎ A．m、(m/3)－2　　　　　 B．m、(m/3)－3‎ C．2(m－n)、(m/3)－2 D．2(m－n)、(m/3)－3‎ 解析：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且终止子不编码氨基酸可知，氨基酸数目为(m/3)－1。脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－3。‎ ‎5．如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法中正确的是(　C　)‎ A．分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核 B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA C．图中②到③的过程需要在核糖体上进行 D．能够决定氨基酸的是③，其种类有61种 解析：根据碱基互补配对原则，从题图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板，蓝藻是原核生物，没有细胞核，A错误。RNA包括mRNA(②)、tRNA(③)和rRNA(核糖体RNA，题图中未画出)，B错误。题图中②到③的过程是翻译，在核糖体上进行，C正确。能够决定氨基酸的是mRNA上的61种密码子(终止密码子除外)，③是tRNA，D错误。‎ ‎6．(2019·天津月考)基因在表达过程中如有异常mRNA就会被细胞分解，如图是S基因的表达过程，则下列有关叙述正确的是(　D　)‎ A．异常mRNA的出现是基因突变的结果 B．图中所示的①为转录，②为翻译过程 C．图中②过程使用的酶是逆转录酶 D．S基因中存在不能控制翻译成多肽链的片段 解析：由图可以直接看出异常mRNA出现是对前体RNA剪切出现异常造成的，不是基因突变的结果；图示②‎ 为对前体RNA剪切的过程，不需要逆转录酶；S基因转录形成的RNA前体需经过剪切才能指导蛋白质合成，说明S基因中存在不能控制翻译多肽的序列。‎ 考点二　中心法则及基因与性状的关系 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。‎ 2.　基因与性状的关系整合 ‎ ‎(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)‎ 图解如下 ‎(4)生物的性状还受环境条件的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果，如水毛茛，其裸露于空气中的叶为卵形，而沉于水中的叶却为丝状。‎ 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。‎ 注意：体现某性状的物质并不一定是“蛋白质”，如甲状腺激素、黑色素、淀粉等，则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。‎ ‎1．(2019·襄阳一模)如图所示的中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列相关叙述正确的是(　C　)‎ A．人体细胞中，无论在何种情况下都不会发生e、d过程 B．在真核细胞有丝分裂间期，a先发生，b、c过程后发生 C．能特异性识别信使RNA上密码子的分子是tRNA，后者所携带的分子是氨基酸 D．真核细胞中，a过程只发生在细胞核，b过程只发生在细胞质 解析：逆转录病毒侵入真核细胞时，RNA复制(e)、逆转录(d)过程也可发生在真核细胞内；在真核细胞有丝分裂间期，G1期进行RNA和蛋白质合成，随后S期主要进行DNA的复制，G2期合成少量RNA和蛋白质；真核细胞中，DNA复制(a)、转录(b)主要发生在细胞核，在线粒体和叶绿体中也能发生。‎ ‎2．基因对性状的控制过程如图，下列相关叙述正确的是(　D　)‎ DNA(基因)mRNA蛋白质性状 A．①过程是转录，它分别以DNA的两条链为模板合成mRNA B．②过程是翻译，只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可 C．③过程表明所有的性状都是通过基因控制蛋白质的结构直接实现的 D．基因中替换一个碱基对，会改变mRNA，但不一定改变生物的性状 解析：①过程是转录，以DNA的一条链为模板合成mRNA；②过程是翻译，除了需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP，还需要tRNA；基因除能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状外，还可以通过控制酶的合成影响代谢，从而间接控制生物的性状；由于氨基酸的密码子具有简并现象，改变mRNA，不一定改变氨基酸的种类。‎ ‎3．(2019·盐城检测)如图为基因的作用与性状表现的流程示意图。请据图分析，下列说法错误的是(　C　)‎ A．①过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNA B．某段DNA上发生了基因突变，但形成的蛋白质不一定会改变 C．③过程中需要多种tRNA，tRNA不同，所搬运的氨基酸也不相同 D．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，使结构蛋白发生变化所致 解析：①‎ 为转录过程，该过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNA；由于密码子的简并性等原因，基因突变不一定会导致其控制合成的蛋白质改变；tRNA具有专一性，一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可能由几种tRNA来转运，因此tRNA不同，其所搬运的氨基酸可能会相同；基因可通过控制蛋白质分子结构来直接控制性状，如镰刀型细胞贫血症。‎ ‎4．如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　B　)‎ A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中 B．图中①过程需RNA聚合酶的参与，②过程需tRNA的协助 C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状 解析：同一个个体的细胞是受精卵经过有丝分裂产生的，细胞核基因相同，因此基因1和基因2一般会出现在人体内的同一个细胞中；图中①是转录过程，需要RNA聚合酶，②过程是翻译过程，需要tRNA作为运载工具运输氨基酸到核糖体上；④⑤过程结果存在差异的根本原因是基因突变，直接原因是血红蛋白的结构不同；图中①②③是基因通过控制酶的合成来控制生物体性状的途径，基因还可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。‎ ‎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．密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。‎ ‎4．一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．决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，理论上也有61种。‎ ‎6．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结构直接控制生物的性状。‎ 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。‎ 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。‎ 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。‎ 每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性)，可由一种或几种tRNA转运。‎ 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。‎ 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，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。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。‎ 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。‎ 体现某性状的物质并不一定是“蛋白质”：如甲状腺激素、黑色素、淀粉等，则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。　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2018·江苏卷)下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是 (　D　)‎ A．原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物 B．真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成 C．肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质 D．原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与 解析：‎ 本题主要考查细胞中核酸的相关知识。原核细胞内DNA的合成需要单链DNA或RNA片段作为引物，A错误；真核细胞内DNA和RNA的合成主要在细胞核内完成，B错误；艾弗里的肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA是遗传物质，C错误；原核细胞和真核细胞中基因的表达包括转录和翻译两个过程，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是在mRNA、tRNA、核糖体的参与下合成蛋白质的过程，故基因的表达需要DNA和RNA的参与，D正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅲ)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：tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确；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，B正确；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，C错误；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，D正确。‎ ‎3．(2016·海南卷)某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是(　C　)‎ A．抑制该病毒RNA的转录过程 B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程 C．抑制该RNA病毒的反转录过程 D．抑制该病毒RNA的自我复制过程 解析：能整合到真核宿主的基因组中的物质应为DNA，说明RNA经逆转录形成DNA，进行增殖，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，可能会在逆转录过程中起代替脱氧核苷酸的作用，从而抑制该病毒的逆转录过程。‎ ‎4．(2015·江苏卷)如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是(　A　)‎ A．图中结构含有核糖体RNA B．甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置 C．密码子位于tRNA的环状结构上 D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 解析：图示为翻译过程，图中结构含有mRNA、tRNA和rRNA，A正确；甲硫氨酸的密码子是起始密码子，甲硫氨酸位于第一位，故甲硫氨酸在图中ⓐ的左边，B错误；密码子位于mRNA上，是mRNA上三个相邻的碱基，C错误；由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变不一定改变肽链中的氨基酸的种类，D错误。‎ ‎5．(2015·全国卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是(　C　)‎ A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒 B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶 C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA D．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长 解析：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。大肠杆菌是原核生物，原核生物中没有染色体，不含端粒，A错误；从试题信息可知，端粒酶中的蛋白质是逆转录酶，而非RNA聚合酶，B错误；正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA，C正确；端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，所以正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变短，D错误。‎ ‎6．(2015·全国卷Ⅰ)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc ‎(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(　C　)‎ A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程 解析：根据题干信息知，朊粒为蛋白质，不可能整合到宿主的基因组中，A错误；由题干可知，朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的，而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂，B错误；蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变，C正确；遗传信息的翻译过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程，而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构的改变，不符合上述特点，D错误。‎ ‎7．(2018·江苏卷)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：‎ ‎(1)细胞核内各种RNA的合成都以四种核糖核苷酸为原料，催化该反应的酶是RNA聚合酶。‎ ‎(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是mRNA(信使RNA)，此过程中还需要的RNA有tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)。‎ ‎(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内染色质(图示①‎ ‎)中的DNA结合，有的能穿过核孔(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。‎ ‎(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的分化，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是增强人体的免疫抵御能力。‎ 解析：(1)合成RNA的原料是四种核糖核苷酸。催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)翻译过程需要的RNA有mRNA、rRNA和tRNA，其中mRNA是指导肽链合成的模板，tRNA识别并转运特定的氨基酸，rRNA参与组成核糖体。(3)图中细胞核中合成的lncRNA有两种去向，一种是与核内染色质结合，另一种是通过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合。(4)造血干细胞核内产生的lncRNA与相应DNA片段结合后，可以调控相关基因的表达，使造血干细胞分裂分化形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞。吞噬细胞数量的增加可以增强人体的免疫抵御能力。‎