版高考生物大一轮复习第6单元遗传的分子基础第19讲基因的表达学案.docx

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版高考生物大一轮复习第6单元遗传的分子基础第19讲基因的表达学案

第19讲　基因的表达

[江苏最新考纲]　1.遗传信息的转录和翻译（B）。

2.基因与遗传信息的关系（B）。

3.基因与性状的关系（B）。

考点一　遗传信息的转录和翻译（5年11考）

1.比较RNA与DNA

2.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）场所：

主要是细胞核、在细胞质（线粒体、叶绿体）中也能发生转录过程。

（3）过程（见下图）

3.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）场所或装配机器：

核糖体。

（3）条件

（4）过程

（5）产物：

多肽

蛋白质

■助学巧记

“三看法”判断中心法则各过程

（1）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。

（2）图丙的过程解读

①翻译起点：

一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。

起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。

②翻译终点：

识别到终止密码子（不决定氨基酸）翻译停止。

③翻译进程：

核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。

（3）图丁的过程解读

①数量关系：

一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。

②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，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，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。

多聚核糖体中，每个核糖体合成的多肽链都相同。

（4）戊图解读

①戊图是tRNA，“三叶草”结构，其内含有氢键（碱基配对）。

②一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，它的一端有三个碱基，叫反密码子（有61种），另一端是携带氨基酸的部位，反密码子读取碱基顺序从长臂端即携带氨基酸的一侧开始读，如图为AUC，对应的密码子为UAG。

1.真题重组　判断正误

（1）一个tRNA分子中只有一个反密码子（2015·全国卷Ⅰ，1B）（√）

（2）mRNA从细胞核到细胞质的过程不属于胞吐作用（2015·全国卷Ⅱ，3B）（√）

（3）密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上（2015·海南卷，20D）（×）

（4）细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与（2014·全国卷Ⅱ，5A）（√）

以上内容主要源自教材必修2P62～67遗传信息的转录和翻译。

2.（教材P65思考与讨论，3改编）组成蛋白质的20种氨基酸应对应多少种密码子？

由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？

提示　20种氨基酸共对应61种密码子，其意义主要表现为如下两方面：

（1）增强容错性：

当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。

（2）保证翻译速度：

当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。

1.（多选）下列关于基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是（　　）

A.在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化

B.一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个

C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点均在DNA上

D.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板

解析　在细胞周期中，由于有多种蛋白质在不同时期的合成，所以相关基因转录的mRNA的种类和含量在不断变化，A正确；由于基因中启动子和终止子中碱基不发生转录，所以DNA中碱基数与转录的mRNA中碱基数并不是2倍关系，B错误；DNA聚合酶催化DNA复制，RNA聚合酶催化转录，二者都是以DNA为模板，所以它们的结合位点均在DNA上，C正确；细菌的一个基因转录时同样是一条DNA链作为模板，D错误。

答案　AC

2.（2017·南通、扬州、泰州三模）下图为某细菌mRNA与对应的翻译产物示意图，相关叙述错误的是（　　）

A.一分子mRNA有一个游离磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连

B.mRNA上的AUG是翻译的起始密码，它是由基因中的启动子转录形成

C.一个mRNA有多个起始密码，所以一个mRNA可翻译成多种蛋白质

D.在该mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程

解析　核酸单链均有一个游离磷酸基团，其他磷酸基团均与两个核糖相连，A正确；基因中的启动子启动转录，与mRNA上的起始密码AUG不对应，B错误；一个mRNA有多个起始密码，所以一个mRNA可翻译成多种蛋白质，C正确；细菌为原核生物，没有细胞核，在该mRNA合成的过程中，核糖体就可以与之结合并开始翻译过程，D正确。

答案　B

1.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

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

T－A；A－T；

G－C；C－G

T－A；A－U；

G－C；C－G

U－A；A－U；

G－C；C－G

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

2.DNA和RNA合成的判断

用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。

若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。

3.基因表达中相关计算

（1）DNA模板链中A＋T（或C＋G）与mRNA中A＋U（或C＋G）相等，则（A＋T）总%＝（A＋U）mRNA%。

（2）DNA（基因）、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：

可见，蛋白质中氨基酸数目＝

mRNA碱基数目＝

DNA（或基因）碱基数目。

（未考虑终止密码）

4.“三步”判断真原核细胞的DNA复制、转录及翻译

【即学即练】

（2017·江苏省启东中学高三期中考试）下图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。

相关说法错误的是（　　）

A.寨卡病毒属于RNA病毒，体内含有逆转录酶

B.病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞内合成

C.病毒RNA可直接作为翻译的模板

D.病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则

解析　据图分析，寨卡病毒由RNA和蛋白质组成，属于RNA病毒，其增殖过程中没有逆转录过程，所以其体内没有逆转录酶，A错误；寨卡病毒没有细胞结构，其体内的酶是在宿主细胞的核糖体内合成的，B正确；病毒RNA可直接作为翻译的模板，C正确；病毒RNA复制时遵循碱基互补配对原则，即A与U配对，G与C配对，D正确。

答案　A

2.下列关于基因、染色体、性状之间的关系的叙述中，正确的是（　　）

A.基因都位于染色体上，呈线性排列

B.基因都是通过控制酶的合成影响生物的性状

C.染色体数目或结构的改变会引起生物性状改变

D.性状与基因之间是一一对应的关系

解析　真核生物的核基因都位于染色体上，呈线性排列，原核生物无染色体，基因位于DNA上。

答案　C

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　不能诠释基因表达计算中的“最多”或至少

点拨　基因表达过程中，蛋白质的氨基酸的数目＝

mRNA的碱基数目＝

基因中的碱基数目。

这个比例关系都是最大值，原因如下：

①真核生物基因中存在不编码氨基酸的编码区内的内含子或非编码区。

②转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不决定氨基酸，并且合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。

易错点2　误认为所有细胞均可进行复制、转录与翻译

点拨　并非所有细胞均可进行复制、转录与翻译：

①只有分生组织细胞才能进行“复制（当然也进行转录与翻译）”。

②高度分化的细胞只进行转录、翻译，不进行复制。

③哺乳动物成熟红细胞“复制、转录、翻译”均不进行。

易错点3　误认为所有生物转录和翻译均能同时进行

点拨　

（1）凡转录、翻译有核膜隔开或具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译。

（2）原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行。

（3）真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体，其转录翻译也存在“同时进行”的局面。

[纠错小练]

1.如图表示某细胞中遗传信息的传递，据图分析，下列相关叙述正确的是（　　）

A.DNA双链在细胞核中合成，多肽链在细胞质中合成

B.图中酶a代表DNA聚合酶，酶b代表RNA聚合酶

C.转录形成mRNA时，游离的核糖核苷酸有序地与DNA链上的碱基相撞

D.结构c与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点

解析　图中转录和翻译同时进行，由此可判断该细胞为原核细胞，无以核膜为界限的细胞核，A错误；图中酶a代表解旋酶，酶b代表RNA聚合酶，B错误；转录形成mRNA时，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基相撞，只有能够进行碱基互补配对的核糖核苷酸才能按次序进行连接，C错误；结构c为核糖体，其与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，D正确。

答案　D

2.胰腺癌曾夺走了乔布斯的生命，近来发现胰腺癌患者血液中的一种名为HSATⅡ的非编码RNA（即不编码蛋白质的RNA），这一特殊RNA可以作为胰腺癌的生物标记，用于胰腺癌的早期诊断，下列有关叙述正确的是（　　）

A.这种特殊的非编码RNA与mRNA彻底水解后，均可得到6种终产物

B.核膜上的核孔可以让蛋白质和此种特殊的RNA自由进出

C.作为胰腺癌生物标记的RNA，其翻译成的蛋白质中一般含20种氨基酸

D.这种特殊的非编码RNA在胰腺癌患者细胞的细胞质内合成

解析　RNA彻底水解后有6种产物，包括4种碱基、核糖和磷酸，A正确；细胞内的蛋白质和RNA并非自由出入核孔，核孔具有选择透过性，细胞核需要的DNA聚合酶、RNA聚合酶等蛋白质才可通过核孔进入细胞核，各种RNA可以通过核孔进入细胞质，但不是自由地出细胞核，B错误；这种可作为胰腺癌生物标记的RNA属于非编码RNA，不能翻译形成蛋白质，C错误；这种特殊的非编码RNA（HSATⅡ）可能是在细胞核中转录形成的，也可能是在细胞质的线粒体中转录形成的，D错误。

答案　A

课堂小结

思维导图

晨读必背

1.RNA和DNA在化学组成上的区别是RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。

2.转录的场所是主要在细胞核内进行，模板是DNA的一条链为模板，原料是4种游离的核糖核苷酸。

3.翻译的场所是细胞质中核糖体，模板是mRNA，原料是20种氨基酸，产物是具有一定氨基酸顺序的蛋白质。

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。

6.生物性状是基因和环境条件共同作用的结果。

随堂·真题演练

1.（2017·经典高考改编）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（见下图，tRNA不变）。

如果该*AlatRNACys参与翻译过程，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.①B.②④

C.②③D.①③

解析　反密码子与密码子的配对由tRNA上的反密码子决定，②错误；由于Cys转化为Ala时并未改变反密码子碱基序列，故新合成的肽链中原来Cys的位置被替换为14C标记的Ala，③正确，④错误。

答案　D

（2015·江苏卷，12）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.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　核糖体是相邻氨基酸形成肽键的场所，核糖体由核糖体RNA和蛋白质构成，A正确；甲硫氨酸是第一个氨基酸，位于ⓐ的左边，B错误；密码子位于mRNA上，tRNA的环状结构上有反密码子，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氨基酸的种类，D错误。

答案　A

3.（2015·海南卷，7）下列过程中，由逆转录酶催化的是（　　）

A.DNA→RNAB.RNA→DNA

C.蛋白质→蛋白质D.RNA→蛋白质

解析　DNA→RNA属于转录过程，需要的酶是RNA聚合酶，A错误；RNA→DNA属于逆转录过程，需要逆转录酶，B正确；C、D均不是逆转录过程，均错误。

答案　B

4.（2013·课标全国理综Ⅰ，1）关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是（　　）

A.一种tRNA可以携带多种氨基酸

B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的

C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基

D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成

解析　一种tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的，B错误；反密码子位于tRNA上，C错误；线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成，D正确。

答案　D

5.（2015·安徽卷，4）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的过程

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

解析　RNA复制过程为RNA→互补RNA→RNA，该过程不涉及逆转录（以RNA为模板，合成DNA的过程），故A错误；RNA复制过程中，模板RNA与互补RNA之间会形成双链，故B正确；依图示，一条QβRNA能翻译出多条肽链，故C错误；依题干信息，QβRNA先翻译出复制酶，然后在复制酶催化下进行自身的复制，故D错误。

答案　B

6.（2013·经典高考，3）某生物基因表达过程如图所示。

下列叙述与该图相符的是（　　）

A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开

B.DNA－RNA杂交区域中A应与T配对

C.mRNA翻译只能得到一条肽链

D.该过程发生在真核细胞中

解析　在进行转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合，使DNA片段的双螺旋解开，选项A正确；图示DNA上的碱基A应与RNA上的碱基U配对，选项B错误；图示一个mRNA分子上有若干个核糖体同时进行多条多肽链的合成，故选项C错误；在真核细胞中，转录在细胞核内进行，翻译在核糖体上进行，二者不能同时进行，选项D错误。

答案　A

课后作业

（时间：

30分钟　满分：

100分）

一、单项选择题

1.某生物细胞中基因表达过程如图所示，相关叙述错误的是（　　）

A.该细胞可能为酵母菌细胞

B.RNA聚合酶能解开DNA双螺旋

C.一个mRNA能同时指导多条肽链的合成

D.核糖体上能发生“U—A、A—U”的碱基配对

解析　由题图可以看出细胞中正进行基因的表达，且为边转录边翻译，由此可推断该细胞为原核细胞，A错误；由题图还可以看出：

RNA聚合酶能解开DNA双螺旋，一个mRNA分子上结合有4个核糖体，同时在合成多条肽链，B、C正确；核糖体上发生的碱基配对是mRNA上的碱基与tRNA上的碱基配对，D正确。

答案　A

2.下图为真核细胞内某基因进行信息传递的部分结构示意图，已知该基因全部碱基中A占20%，下列说法正确的是（　　）

A.该基因一定存在于细胞核内染色体DNA上

B.该基因的一条核苷酸链中（C＋G）/（A＋T）为3∶2

C.该基因正在进行复制过程，遵循基因互补配对原则

D.限制性内切酶可作用于①部位，DNA解旋酶可作用于②部位

解析　该基因可能存在于细胞核内的染色体DNA上，也可能存在于线粒体或者叶绿体内的DNA上，A错误；已知基因全部碱基中A占20%，则T也占20%，C＝G＝30%，基因的一条核苷酸链以及整个DNA中（C＋G）/（A＋T）都为3︰2，B正确；图中下面一条核苷酸链上有碱基U，说明是RNA链，即图示为该基因正在进行转录过程，遵循碱基互补配对原则，C错误；图中①部位是磷酸二酯键，是限制酶的作用部位，②部位是氢键，是解旋酶的作用部位，D错误。

答案　B

3.下图为真核细胞中的转录过程示意图，图中1～6表示核苷酸，有关叙述正确的是（　　）

A.该过程主要发生在细胞核内，需要消耗ATP

B.图中2和5的碱基种类相同，五碳糖的种类不同

C.图中4、5、6中的碱基可组成一个密码子，细胞内共有64种密码子

D.基因突变主要发生在a链形成e链时，突变的频率很低

解析　该过程为DNA转录，主要发生在细胞核内，在线粒体和叶绿体内也可以发生，并由ATP提供能量，A正确；图中2和5分别是核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸，二者的碱基不完全相同，五碳糖不相同，B错误；密码子是mRNA三个相邻的碱基，4、5、6在DNA上，C错误；基因突变发生在DNA复制的过程，a链形成e链是转录过程，D错误。

答案　A

4.已知放线菌素D具有抑制RNA合成的功能，而环己酰亚胺具有抑制蛋白质合成的功能。

某同学为探究环己酰亚胺是抑制转录还是翻译，进行了一次探究，结果如下图所示，由图可知环己酰亚胺作用的原理是（　　）

A.环己酰亚胺具有抑制基因转录的作用

B.环己酰亚胺具有抑制信使RNA翻译过程

C.环己酰亚胺具有促进基因突变的作用

D.环己酰亚胺具有抑制tRNA与核糖体结合的作用

解析　据图分析可知，开始药物处理后，环己酰亚胺处理组的蛋白质合成先于放线菌素D处理组停止，由于放线菌素D具有抑制RNA合成的功能，所以可以推知环己酰亚胺具有抑制信使RNA翻译过程，故B正确，A、C、D错误。

答案　B

5.在同一生物体内，下列有关叙述错误的是（　　）

A.不同DNA分子中，不可能储存相同的遗传信息

B.不同组织的细胞中，可能有相同的基因进行表达

C.不同mRNA分子中，可能含有相同的密码子

D.不同的核糖体中可能进行相同多肽的翻译

解析　遗传信息是指基因中的碱基序列，同一生物体内，不同DNA分子可能存在相同的碱基序列的片段，储存有相同的遗传信息，即它们可能有相同的基因，例如位于一对同源染色体上的两个DNA分子就可能储存相同的遗传信息，A错误；有些基因在所有的细胞中都可以表达，比如控制呼吸酶的基因，B正确；不同mRNA中存在相同的密码子，如起始密码子和终止密码子，C正确；翻译的模板是mRNA，不同的核糖体上，只要是mRNA上的碱基序列相同，合成的多肽链相同，D正确。

答案　A

6.（2017·常州一模）如图为人β－珠蛋白基因与其mRNA杂交的示意图，①～⑦表示基因的不同功能区。

下列叙述错误的是（　　）

A.密码子位于mRNA上

B.图中的核苷酸共有8种

C.图中遵循的碱基配对原则为A与U配对，C与G配对

D.图中β－珠蛋白

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