全国版2019版高考生物一轮复习第21讲基因的表达 培优学案
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1、第21讲基因的表达考纲明细1.遗传信息的转录和翻译()2.基因与性状的关系()板块一知识自主梳理一、RNA的结构和种类1元素组成:C、H、O、N、P。2基本单位:核糖核苷酸。3组成成分4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。5种类二、遗传信息的转录1概念:主要在细胞核,线粒体、叶绿体也有,以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。2过程 三、遗传信息的翻译1概念2密码子(1)概念:信使RNA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。(3)密码子与氨基酸的对应关系一种密码子只能决定
2、一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸),一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。3tRNA(1)结构:呈三叶草的叶形(2)种类:61种。(3)tRNA与氨基酸的对应关系一种tRNA只能转运一种氨基酸,一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。4过程5mRNA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)目的意义: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(见上图),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。四、转录、翻译和DNA复制的比较(真核生物)五、
3、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:DNA的复制转录翻译RNA的复制逆转录3中心法则与生物种类的关系(1)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:DNARNA蛋白质。六、基因控制性状的方式1直接方式(1)机理:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(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。(2)实例:白化病、豌豆粒形的形成原因。七、基因与性状的关系1一般而
4、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,如身高,同时身高也不完全由基因决定,后天营养和体育锻炼等也有重要作用。深入思考请写出洋葱表皮细胞和根尖分生区细胞的遗传信息传递式。提示(1)洋葱表皮细胞内遗传信息传递式(2)洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式自查诊断1细胞核中的转录过程有RNA聚合酶的参与。()答案2tRNA分子中含有一定数量的氢键。()答案3反密码子是位于mRNA上的相邻的三个碱基。()答案4一条mRNA只能翻译出一条肽链。()答案5细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。()答案6tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。()答案板块二考
5、点题型突破考点1遗传信息的转录和翻译2017全国卷下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是()AtRNA、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,
6、D正确。答案C题型一DNA和RNA比较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构成的碱基相同答案B解析DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中,A错误;二者的核苷酸的连接方式相同,都是靠磷酸二酯键连接,C错误;构成DNA和RNA的碱基不完全相同,D错误。2.2017安徽四校联考如图所示,由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b,下列有关叙述正确的有几项()若m为腺嘌呤,则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸若a为核糖,则b为DNA的基本组成单位若m为尿嘧啶,则DNA中肯定不含这种化合物在烟草花叶病毒体
7、内,b有8种由b构成的单链RNA中,一定不含氢键a属于不能水解的糖,是生物体内的能源物质若a为核糖,则由b组成的核酸主要分布在细胞质中硝化细菌体内含的化合物m共4种A一项 B两项 C三项 D四项答案B解析若m为腺嘌呤,则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸,也可能是腺嘌呤核糖核苷酸,错误;若a为核糖,则b为RNA的基本组成单位,错误;若m为尿嘧啶,则b是RNA的基本组成单位,DNA中不含b这种化合物,正确;烟草花叶病毒是以RNA为遗传物质的病毒,只含有四种核糖核苷酸,即b只有4种,错误;tRNA中含有少量氢键,错误;a是五碳糖,属于不能水解的糖,但是不能提供能量,错误;若a为核糖,则由b组成的核酸是RNA
8、,主要分布在细胞质中,正确;硝化细菌体内含有RNA和DNA两种核酸,因此所含的化合物m共5种,错误。综上所述,正确的有,故选B。知识拓展比较RNA与DNA题型二遗传信息、密码子、反密码子的区别3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CDNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列D每种tRNA可以识别并转运多种氨基酸答案C解析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;
9、转录过程中DNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列,C正确;一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,D错误。4下列有关密码子的叙述正确的是()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答案C解析密码子位于mRNA上,基因突变可改变基因中的碱基排列顺序,A错误;有的氨基酸对应多种密码子,有的氨基酸只对应一种密码子,B错误;由于密码子的简并性,基因发生突变后遗传时生物的性状可能不变,从而可以减少有害突变的发生,C正确;由于终止密码子不能决定氨基酸,故密码子和反密码子的种类数存在差异,D错
10、误。52017青岛一模下列有关DNA和RNA的叙述,正确的是()A生物的遗传信息只存在于DNA分子中B真核生物的遗传物质是DNA,而原核生物的遗传物质是DNA或RNAC原核生物的DNA上不存在密码子,密码子只存在于mRNA上D在进行正常生命活动的真核生物细胞内,既能以DNA为模板转录形成RNA,也能以RNA为模板逆转录形成DNA答案C解析RNA病毒的遗传信息存在于RNA分子中,A错误;真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA,B错误;正常情况下真核生物细胞内的RNA不能发生逆转录,D错误。知识拓展遗传信息、密码子与反密码子题型三转录和翻译过程6如图表示生物基因的表达过程,下列叙述与该图相符的是(
11、)A图1可发生在绿藻细胞中,图2可发生在蓝藻细胞中BDNARNA杂交区域中A应与T配对C图1翻译的结果是得到了多条氨基酸序列相同的多肽链D图2中的合成均与核仁有关答案C解析图1的转录和翻译过程是同时进行的,只能发生在原核生物中,图2是先转录再翻译,应发生在真核生物中,绿藻为真核生物,而蓝藻为原核生物,A错误;DNARNA杂交区域中A应该与U配对,B错误;核仁只与rRNA的合成有关,与mRNA、tRNA的合成无关,D错误。72017沈阳模拟下列有关真核生物基因表达的叙述中,正确的是()A基因表达过程所需的原料有游离的核糖核苷酸和氨基酸B参与翻译过程的RNA均为单链结构,其内部不存在碱基互补配对C
12、转录和翻译的场所都是细胞质D有丝分裂的分裂间期和分裂期都有基因的转录和翻译答案A解析基因表达包括基因的转录和翻译,转录所需原料是核糖核苷酸,翻译所需原料是氨基酸,A正确;参与翻译的tRNA内部存在氢键,有碱基互补配对现象,B错误;转录主要发生在细胞核,翻译发生在细胞质,C错误;有丝分裂的分裂期染色体高度螺旋化,通常不会发生基因的转录,D错误。82017山西四校联考甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图,下列有关说法正确的是()A甲图所示的过程叫作翻译,多个核糖体共同完成一条多肽链的合成B乙图所示的过程叫作转录,转录产物的作用一定是作为甲图中的模板C甲图所示翻译过程的方向是从右到左D甲图和
13、乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同答案C解析由甲图可知,翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链,A错误;转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种,而翻译的模板只是信使RNA,B错误;甲图中多肽链最长,说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的,因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左,C正确;转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对,但碱基互补配对方式不完全相同,转录是AU、GC、CG、TA的配对,翻译为AU、GC、CG、UA的配对,D错误。易错警示转录、翻译过程中的五个关注点(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA
14、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完全相同,转录是AU、TA、GC、CG,翻译是AU、UA、GC、CG。(4)明确mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA,而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体,同时合成的是若干条多肽链,且肽链长的,翻译在前。(5)真核细胞的转录和翻译不同时进行,而原核细胞能边转录、边翻译。题型四转录和翻译的相关计算9现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含19
15、0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()A130个 B260个C313个 D无法确定答案B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AU为313个,所以mRNA中GC为573313260(个),故DNA的两条链中GC共有520个,即该基因中G至少有260个。10一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数依次为()A32,11,66 B36,12,72C12,36
16、,24 D11,36,72答案B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12336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36272个。技法提升基因表达过程中的相关计算方法(1)在不考虑非编码区和内含子的条件下转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数mRNA碱基数多肽链氨基酸数631,即:基因表达过程中,蛋白质中氨基酸的数目参加转运的tRNA数目1/3 mRNA的碱基数目1/6基因中的碱基数。(2)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算若基因中有n个
17、碱基,氨基酸的平均相对分子质量为a,合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量a18m;若改为n个碱基对,则公式为a18m。注: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。考点2中心法则及基因与性状的关系2015重庆高考结合题图分析,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生物的遗传物质是DNA或RNA,遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列
18、中,A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,B正确;DNA或RNA上的遗传信息只有传递到蛋白质,性状才得以表现,C正确;基因的两条单链间的碱基互补配对,两条单链所含遗传信息不同,D错误。答案D题型一中心法则过程分析12017襄阳一模下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()A人体细胞中,无论在何种情况下都不会发生e、d过程B逆转录病毒侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞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
19、细胞质答案C解析流感病毒等部分RNA病毒侵入人体细胞时,会发生RNA复制(e),逆转录病毒侵入人体细胞时,逆转录(d)过程也会发生,A错误;宿主细胞无逆转录酶,因此侵染过程中遗传物质RNA和逆转录酶一同进入宿主细胞,B错误;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,D错误。2下图是4种遗传信息的流动过程,对应的叙述不正确的是()A甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C丙可表示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D丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细
20、胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向答案A解析胰岛细胞属于高度分化的细胞,胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。技法提升细胞种类与遗传信息传递途径的关系归纳高等动植物共有的途径是DNA复制、转录和翻译,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;但成熟叶肉细胞等高度分化的细胞无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无遗传信息传递。题型二遗传信息传递过程及实验分析32016沈阳二中期中如图所示,下列有关叙述不正确的是()A甲是DNA,乙为RNA,此过程要以甲为模板,酶为RNA聚合酶B甲是DNA,乙为DNA,此过程要
21、以甲为模板,酶为DNA聚合酶和解旋酶C甲是RNA,乙为DNA,此过程为转录,原料为脱氧核苷酸D甲是RNA,乙为蛋白质,此过程为翻译,原料为氨基酸答案C解析根据图示,若甲是DNA,乙为RNA,则此过程表示转录,需要以甲为模板,酶为RNA聚合酶,A正确;若甲是DNA,乙为DNA,此过程表示DNA复制,需要以甲为模板,酶为DNA聚合酶和解旋酶,B正确;若甲是RNA,乙为DNA,此过程为逆转录,原料为脱氧核苷酸,C错误;若甲是RNA,乙为蛋白质,此过程为翻译,原料为氨基酸,D正确。4右图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验,下列相关叙述合理的是()A若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入氨基酸B若X
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