【生物】2019届一轮复习人教版基因的表达学案

【生物】2019届一轮复习人教版基因的表达学案

第24讲　基因的表达 考纲要求 考情分析 命题趋势 ‎1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)‎ ‎2017，全国卷Ⅲ，1T　2017，江苏卷，23T ‎2016，海南卷，25T　2016，江苏卷，18T,22T ‎2016，上海卷，30T　2016，北京卷，31T ‎2015，全国卷Ⅰ，5T 基因表达考查的内容主要是对转录和翻译的过程与结果的分析 基因与性状的关系考查的内容主要包括对基因概念的理解、中心法则的应用、基因控制性状的途径、基因与性状的关系等 分值：2～16分 ‎ 考点一　基因指导蛋白质的合成 ‎1．RNA的结构和种类 ‎(1)基本单位：__核糖核苷酸__。‎ ‎(2)组成成分 答案 鸟嘌呤(G)　尿嘧啶(U)‎ ‎(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：__mRNA__、__tRNA__和rRNA三种。‎ ‎2．遗传信息的转录 ‎(1)概念 主要场所 ‎__细胞核__‎ 模板 ‎__DNA的一条链__‎ 原料 ‎4种游离的__核糖核苷酸__‎ 产物 RNA ‎(2)过程 答案 解旋酶　一条链　核糖核苷酸　mRNA　DNA链 ‎3．遗传信息的翻译 ‎(1)概念 场所 细胞质的核糖体上 模板 ‎__mRNA__‎ 原料 ‎20种__氨基酸__‎ 具有一定__氨基酸顺序__的蛋白质 产物 ‎(2)密码子 ‎①概念：mRNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，此3个相邻碱基称为__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。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(1)若核酸链中出现了胸腺嘧啶或脱氧核糖，则必为DNA。(　√　)‎ ‎(2)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。(　×　)‎ ‎(3)密码子是由真核生物基因中每三个相邻的碱基组成的。(　×　)‎ ‎(4)转录时，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能识别DNA中特定的碱基序列。(　×　)‎ ‎2．关于RNA的叙述，错误的是(　B　)‎ A．少数RNA具有生物催化作用 B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的 C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 D．RNA一般是单链，通过核孔由细胞核转移到细胞质中 解析　少数RNA是酶，具有催化作用；真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；RNA一般为单链，在细胞核中经转录合成后由核孔转移到细胞质中。‎ ‎3．甲、乙两图为真核细胞中发生某代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是(　B　)‎ A．图甲所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成 B．图甲所示翻译过程的方向是从右到左 C．图乙所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为图甲中的模板 D．图甲和图乙中都发生了碱基配对并且碱基互补配对方式相同 ‎ 一　DNA的复制、转录和翻译的比较 ‎1．遗传信息的传递与表达 遗传信息的传递 遗传信息的表达 复制 转录 翻译 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 产物 ‎2个双链DNA 一个单链RNA 多肽链(或蛋白质)‎ 产物 去向 传递到2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 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，完成后DNA恢复原状 翻译结束后，mRNA被降解成单体 碱基 配对 A—T、T—A、‎ C—G、G—C A—U、T—A、‎ C—G、G—C A—U、U—A、‎ C—G、G—C 意义 传递遗传信息 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 ‎2．mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图 ‎(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。‎ ‎(2)目的：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。‎ ‎(3)方向：从左向右(见下图)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。‎ ‎(4)结果：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。‎ ‎[例1] 如图为人体细胞中发生的几个重要的生理过程，下列叙述不正确的是(　A　)‎ A．过程①③发生在细胞核、线粒体、叶绿体中 B．含有c个腺嘌呤的DNA分子第n次复制时需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1·c个 C．若过程②合成的物质b经加工后形成具有m条多肽链的蛋白质，在形成该蛋白质时脱去了100个水分子，则该蛋白质中至少含有100＋2m个氧原子 D．过程②最多需要61种tRNA，该过程表明细胞可以迅速合成大量的蛋白质 解析　人体中不存在叶绿体，A项错误。含有c个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，其实就是有2n－1个DNA分子在复制，每个DNA分子有c个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n－1个DNA分子复制就需要2n－1·c个腺嘌呤脱氧核苷酸，B项正确。合成具有m条多肽链的蛋白质时脱去了100个水分子，说明该蛋白质有100个肽键，蛋白质的氧原子存在于肽键(100个)、羧基端(2个)和R基(可能有)中，故该蛋白质中至少有100＋2m个氧原子，C项正确。过程②‎ 表示翻译过程，此过程需要tRNA运载氨基酸，tRNA共有61种，由于mRNA可结合多个核糖体，故可以在较短的时间内合成大量的蛋白质，D项正确。‎ 转录、翻译过程中的易错分析 ‎(1)转录的产物不只有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)解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA上的碱基“对”数还是“个”数，是mRNA上“密码子”的个数还是“碱基”个数，是合成蛋白质所需“氨基酸”的个数还是“种类数”。‎ ‎(5)并不是所有密码子都决定氨基酸，如终止密码子不决定氨基酸。‎ ‎ 二　遗传信息与密码子、反密码子 ‎1．界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子 ‎(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子，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(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。‎ ‎2．基因、密码子和反密码子的对应关系 ‎[例2] 根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是(　C　)‎ DNA双链 T G mRNA C tRNA反密码 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3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模板链上的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相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。‎ ‎[例1] (经典高考题)图中①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：‎ ‎(1)细胞中过程②发生的主要场所是__________。‎ ‎(2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为__________。‎ ‎(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变为苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是__________。‎ ‎(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②③而不能发生过程①的细胞是______________。‎ ‎(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点__________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是__________________。‎ ‎[答题送检]‎ 错误 致错原因 扣分 ‎(1)‎ 考生没有读懂图①～③代表的生理过程 ‎－2‎ ‎(2)‎ 考生没有掌握DNA结构及蛋白质合成的相关计算 ‎－2‎ ‎(3)‎ 考生没有理顺DNA模板链与mRNA之间的碱基互补的配对关系 ‎－2‎ ‎(4)‎ 考生不熟悉相关细胞的生理特点，或没有理解①过程发生于能增殖的细胞中 ‎－2‎ ‎(5)‎ 考生不能熟练地进行知识迁移，出现答题方向的错误 ‎－4‎ ‎[解析] 本题主要考查生物大分子的合成过程，注意区分DNA分子复制和DNA分子转录过程中模板链的区别。(1)过程②以DNA分子的一条链为模板合成的α链为mRNA，该过程为转录，其发生的主要场所是细胞核。(2)α链及其模板链对应区段的碱基中G分别占29%、19%，则α链中C占19%，U占54%－29%＝25%，A占1－54%－19%＝27%，则模板链中A＋T＝α链中A＋U＝25%＋27%＝52%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为52%÷2＝26%。(3)根据题干中信息可以看出，mRNA上相应碱基的变化是U→‎ C，则该基因的这个碱基对的替换情况是A∥T替换为G∥C(或T∥A替换为C∥G)。(4)过程①②③分别为DNA复制、转录和翻译。成熟红细胞没有细胞核和细胞器，不能发生过程①②③；记忆细胞受抗原刺激时，会发生增殖和分化，因此可以进行过程①；效应T细胞和浆细胞是高度分化的细胞，不能进行增殖，但可以进行蛋白质合成，所以能发生过程②③而不能发生过程①的细胞是效应T细胞和浆细胞。(5)由于不同细胞中的基因选择性表达，不同细胞表达的基因不完全相同，因此人体不同组织细胞的相同DNA进行转录的起始点不完全相同。‎ ‎[规范答题] (每空2分)(1)细胞核 ‎(2)26%‎ ‎(3)T∥G(A∥T替换为G∥C)‎ ‎(4)浆细胞和效应T细胞 ‎(5)不完全相同　不同组织细胞中基因选择性表达 ‎1．如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程。据图分析，下列叙述中不正确的是(　A　)‎ A．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 B．甲细胞没有核膜围成的细胞核，所以转录、翻译同时发生在同一空间内 C．乙细胞的基因转录形成的mRNA需要通过核孔才能进入细胞质 D．甲、乙细胞均需要RNA聚合酶 解析　由图可知，甲细胞为原核细胞，乙细胞为真核细胞，原核细胞中无线粒体。‎ ‎“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图 ‎ 考点二　基因对性状的控制 ‎1．中心法则的提出与其发展 ‎(1)提出人：__克里克__。‎ ‎(2)中心法则：其内容用简式表示为 ‎①DNA的复制；②__转录__；③翻译；④RNA的复制；⑤__RNA逆转录__　‎ ‎(3)最初提出的内容包括DNA复制、转录和__翻译__，补充完善的内容为RNA复制和__逆转录__。‎ ‎(4)RNA的自我复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有__逆转录酶__的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。‎ ‎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)‎ 答案 ‎ ‎3．基因与性状的关系 ‎(1)由图示看出基因在__染色体__上呈__线性__排列。‎ ‎(2)基因与性状的关系 ‎①由图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号基因控制性状A、B、C可判断，多数情况下，一个基因控制__‎ 一种性状__。‎ ‎②由图中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号基因控制性状D看出：一种性状可受到__多个基因__决定。‎ ‎③由图中基因Ⅷ控制性状E、F、G、H可知，一个基因可控制__多个性状__。‎ 因此，基因与性状的关系并不都是__一一对应__。‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。‎ ‎(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。(　×　)‎ ‎2．下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。‎ ‎①青霉素：抑制细菌细胞壁的合成　②环丙沙星：抑制细胞DNA解旋酶的活性　③红霉素：能与核糖体结合以阻止其发挥作用　④利福平：抑制RNA聚合酶的活性 以下有关说法错误的是(　C　)‎ A．环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程 B．除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传递和表达的作用 C．过程d涉及的氨基酸最多20种、tRNA最多64种 D．e过程需要逆转录酶 解析　青霉素只能抑制细菌细胞壁的合成，环丙沙星能抑制细菌的a、b过程，红霉素能抑制细菌的d过程，利福平能抑制细菌的b过程。d是翻译过程，涉及的氨基酸最多20种，tRNA最多61种。‎ ‎3．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述错误的是(　D　)‎ A．图中①②过程的场所分别是细胞核、核糖体 B．镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变 C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶活性下降 D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 解析　该图反映了基因控制性状的途径，左边表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，右边表示基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状。‎ ‎ 一　生物遗传信息的流动 ‎1．DNA病毒和能分裂的细胞：‎ ‎2．RNA病毒：‎ ‎3．逆转录病毒：‎ ‎4．不能分裂的细胞：‎ DNARNA蛋白质 ‎[例1] 下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是(　A　)‎ A．图甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程的遗传信息的传递方向 B．图乙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 C．图丙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向 D．图丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向 解析　胰岛细胞为高度分化的细胞，一般不增殖，也就不能进行DNA分子的复制。‎ ‎ 二　基因对性状控制的方式分析 ‎1．基因控制性状的方式 ‎(1)直接方式 ‎①机理：基因蛋白质结构生物体性状。‎ ‎②实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。‎ ‎(2)间接方式 ‎①机理：基因酶的合成细胞代谢生物体性状。‎ ‎②实例：白化病、豌豆粒形的形成原因。‎ ‎2．基因与性状的关系 ‎(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多个不同基因有关。‎ ‎(3)有些基因可影响多种性状，如图中基因1可影响B和C性状。‎ ‎[例2] 如图为脉胞霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不可得出(　C　)‎ 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 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胞霉，则可能是基因①发生突变 解析　图中基因表达合成的是酶，若基因②不表达，基因③和④的表达不受影响。若产生鸟氨酸依赖突变型脉胞霉，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。‎ 利用图示分类剖析中心法则 图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。‎ ‎[例1] (2015·安徽卷)Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示)，然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是(　　)‎ A．QβRNA的复制需经历一个逆转录过程 B．QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程 C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链 D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达 ‎[答题送检]来自阅卷名师报告 错误 致错原因 扣分 A 考生混淆逆转录和RNA的复制 ‎－6‎ C 考生没有读懂图中的信息，或忽视了有关信息 ‎－6‎ D 根据题干，先翻译得到RNA复制酶，再进行QβRNA的复制 ‎－6‎ ‎[解析] RNA复制酶是催化RNA复制过程的，说明该病毒能以RNA为模板，直接合成RNA，没有逆转录过程，A项错误；RNA虽然为单链，但复制过程中，必然有合成的新链和原来的母链形成双链RNA的过程，B项正确；从图中看出，不同的蛋白质肯定由不同的肽链组成，C项错误；结合题意，先合成RNA复制酶，才能催化RNA的合成，D项错误。‎ ‎[规范答题] B(6分)‎ ‎1．下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程，请据图分析：‎ ‎(1)③⑤过程发生的场所分别是__(细胞质)核糖体__、__宿主细胞__。‎ ‎(2)能在人体细胞中发生的过程有__①②③__(填序号)，④过程需要__逆转录__酶。‎ ‎(3)试写出RNA病毒遗传信息的流动途径：‎ ‎　　。‎ ‎(4)遵循碱基互补配对原则的过程有__①②③④⑤⑥__(填序号)。‎ ‎(5)①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？‎ ‎__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__。‎ ‎1．(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都由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　真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的，A项正确；由于转录产生不同RNA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项正确；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项错误；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项正确。‎ ‎2．(2017·江苏卷)在体外用14C标记半胱氨酸－tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys－tRNACys，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*Ala－tRNACys(见下图，tRNA不变)。如果该*Ala－tRNACys 参与翻译过程，那么下列说法正确的是(多选)(　AC　)‎ A．在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链 B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定 C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys 解析　多聚核糖体是指一条mRNA上同时结合多个核糖体，可同时合成多条被14C标记的多肽链，A项正确；反密码子与密码子按碱基互补原则进行配对，与tRNA携带的氨基酸无关，B项错误；由于该tRNA携带的氨基酸由Cys替换成Ala，则新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换成Ala，C项正确；该tRNA本应运输Cys，则Ala的位置不会替换为Cys，D项错误。‎ ‎3．(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项错误；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项错误；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项正确；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项错误。‎ ‎4．(2016·上海卷)大量研究发现，很多生物密码子中的碱基组成具有显著的特异性。图1所示的链霉菌某一mRNA的部分序列整体大致符合图2所示的链霉菌密码子碱基组成规律，试根据这一规律判断这段mRNA序列中的翻译起始密码子(AUG或GUG)可能是(　D　)‎ A．①　　 B．②　‎ C．③　　 D．④‎ 解析　若起始密码子为①，统计所有的11个密码子中，第一位碱基为A和U所占比例为7/11；若起始密码子为②，从此处开始的7个密码子为1/7；若起始密码子为③，从此处开始的4个密码子中第一位碱基为A和U所占比例为0，均不符合图2所示的链霉素密码子碱基组成规律。‎