21 基因指导蛋白质的合成及对性状的控制.docx
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21基因指导蛋白质的合成及对性状的控制
21基因指导蛋白质的合成、基因对性状的控制
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）。
复习要求
1.遗传信息的转录和翻译过程及相关计算
2.中心法则的内容及相关内容的区别、联系和应用
3.基因与蛋白质及性状的关系
基础自查
一.基因指导蛋白质的合成
1.DNA与RNA的比较
种类
DNA（脱氧核糖核酸）
RNA（核糖核酸）
组成分
碱基
核酸
五碳糖
组成单位
结构
分布
功能
共同点
2、RNA的分类
3遗传信息的转录
（1）转录的概念：
（2）转录时间：
（3）转录场所：
（4）原料：
（5）条件：
（6）结果：
（7）意义：
二、遗传信息的翻译
1.翻译
（1）概念：
（2）部位：
（3）原料：
（4）模板：
（5）产物：
（6）实质：
2.遗传物质、遗传信息、遗传密码三者关系
（1）绝大多数生物的遗传物质是，少数。
（2）遗传信息是指，它具有多样性与特异性。
（3）遗传密码是指。
其中构成一个密码子，共有密码子。
3.翻译的过程
（1）mRNA进入细胞质与结合后，携带的tRNA通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
（2）携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
（3）甲硫氨酸通过与另一个氨基酸形成而转移到占据位点2的tRNA上。
（4）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。
（5）重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码，合成才告终止。
三、基因、蛋白质与性状的关系
1.基因控制性状的两种方式
（1）间接途径：
。
如豌豆的粒形、白化病等。
（2）直接途径：
。
如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等。
2.基因与性状的关系
（1）生物的大多数性状是受控制的。
（2）基因与性状的关系并不都是，生物有些性状是由决定的。
如身高、体重等。
（3）生物的性状还受的影响，是共同作用的结果。
3.之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
四、细胞质基因与质遗传
1.细胞质基因：
2.质基因与性状的关系：
3.质遗传：
课堂深化探究
一.基因指导蛋白质的合成过程
1.DNA复制、转录、翻译的比较
DNA功能
传递遗传信息（复制）
表达遗传信息
转录
翻译
时间
场所
原料
模板
条件
过程
DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化
DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA（单链），mRNA进入细胞质与核糖体结合
以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质
模板去向
特点
产物
意义
2.尝试简要它们之间的联系
3.遗传信息、密码子和反密码子的比较
（1）区别
存在位置
含 义
生理作用
遗传信息
密码子
反密码子
（2）联系
①遗传信息是，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。
②mRNA的密码子直接控制，反密码子则起到翻译的作用。
（3）对应关系
特别提醒
①一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
②翻译起点：
起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
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，读取下一个密码子，而mRNA不移动。
二.基因对性状的控制
1.中心法则的理解与分析
图解表示出遗传信息的传递有5个过程。
（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
（2）以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
特别提醒
①逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。
②中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。
（3）中心法则与基因表达的关系
①DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。
②DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。
2.基因对性状控制的方式
（1）直接途径：
如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。
（2）间接途径：
如白化病、豌豆的粒形。
3.基因与性状的对应关系
（1）一般而言，
（2）如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。
（3）如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
4.基因和性状的关系
5.基因对性状控制的复杂性
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
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。
特别提醒 ①生物的大多数性状是受单基因控制的。
这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。
②基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。
对应训练
1.细胞分裂间期是DNA复制和蛋白质合成等物质积累的过程。
（1）在DNA的复制过程中，DNA在的作用下，双螺旋链解开成为两条单链，并以每一条单链为模板，采用复制方式合成子代DNA分子。
（2）某基因中的一段序列为……TAT GAG CTC GAG TAT……，据下表提供的遗传密码推测其编码的氨基酸序列：
。
（3）真核生物的细胞分裂从间期进入前期，除了核膜、核仁消失外，在显微镜下还可观察到的出现。
2.下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成，回答下列问题。
（1）A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是________过程，D试管模拟的是________过程。
（2）B、C试管中的产物是________，但B试管模拟是________，C试管模拟的是________。
（3）假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，有________个密码子。
（4）E过程称________，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为________，工具是________，产物是________。
（5）生物遗传信息传递的全过程可用下图表示：
①请将此图解中a～e过程与上图A～E各试管所模拟的内容对应起来：
a对应________，b对应________，c对应________，d对应________，e对应________。
②此图解中在生物体内常发生的过程是________，极少发生的是________，人体内不能发生________过程。
③图解中的c过程必需有________酶参与，烟草花叶病毒、噬菌体、艾滋病病毒中可进行c过程的是________。
3.下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。
请根据图分析，不正确的选项是（ ）。
A.①过程是转录，它以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成各种RNA
B.③过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C.某段DNA上发生了基因突变，但形成的蛋白质不一定会改变
D.人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，是使结构蛋白发生变化所致
4.下图为人体对性状控制过程示意图，据图分析可得出（）
A.过程①、②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
实验探究
阅读下列材料，回答有关问题：
科学家发现：
雄蛙的性染色体组成是XY，雌蛙的性染色体组成是XX。
如果让它们的受精卵在20℃左右发育时，雌雄比率约为1∶1。
如果让这些受精卵在30℃左右发育时，不管它们原来具有何种性染色体，全部发育成雄性。
（1）不同温度条件下，蛙的性别表现有差异，这说明：
（2）就以上现象有人提出，“较高的温度是改变了蛙（XX）的性染色体而使之改变性状，还是只改变了性别的表现型呢？
”请你设计实验来探究这一问题。
材料、用具：
同一双亲产生的适量的蛙受精卵、相同的饲料、显微镜、各种试剂等。
实验步骤：
①取同一双亲产生的适量的蛙受精卵，平均分成两份标号甲、乙，处理：
实验组甲：
对照组乙：
。
②在每个组中随机选取若干只成蛙编号（如1～20，要求样本足够大），分别从其体内选取
的细胞进行处理。
③，并进行统计。
预期实验结果及结论：
a实验预期：
结论：
较高的温度只改变了性别的表现型。
b实验预期：
结论：
（3）若温度只改变了蛙的表现型，则30℃条件下发育成的雄蛙在其产生生殖细胞的过程中，细胞中含有X染色体最多为条；若其中含XX的雄蛙与正常条件下发育成的雌蛙交配，在正常条件下后代性别有种。
限时训练
题组一 基因表达
1.下列说法不正确的是（）
A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B.一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
C.一种氨基酸可以有多种密码子
D.一种氨基酸只能由一种转运RNA来转运
2.一种人工合成的mRNA只有两种核苷酸U和C，它们的含量是U为C的5倍。
这种人工合成的mRNA有多少种可能的密码子（C）
A.4 B.6
C.8 D.16
3.下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是（）
A.绝大多数酶是基因转录的重要产物
B.酶和基因都是细胞内染色体的组成成分
C.基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成进而控制相应代谢过程来实现的
D.只要含有某种酶的基因，细胞中就含有相应的酶
4.关于真核细胞中转录和翻译的比较，正确的是（多选）（ ）
A.都遵循碱基互补配对原则
B.需要的原料不同
C.所需酶的种类不同
D.主要在线粒体和叶绿体中进行
5.乙型肝炎是由乙肝病毒（HBV）感染引起的。
完整的HBV是由一个囊膜和核衣壳组成的病毒颗粒，其DNA是一个有部分单链区的环状双链DNA。
如图所示乙肝病毒在肝脏细胞中的增殖过程。
下列说法不正确的是（ ）
A.①过程有可能发生基因突变，从而引起乙肝病毒的变异
B.②过程在生物学上叫转录，需要的酶是RNA聚合酶和解旋酶
C.③过程在生物学上叫翻译，需要在核糖体上完成
D.④过程与①过程相比，其特有的碱基配对方式是T－A
题组二 中心法则及基因对性状的控制
6.下图为中心法则图解。
下列有关的叙述中，正确的是（多选）（ ）
A.过程③只发生在含有逆转录酶的病毒中
B.转基因生物中能够体现①～⑤过程
C.①～⑤的过程中，都能发生碱基互补配对
D.③过程中碱基互补配对时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的原则
7.如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。
下列相关叙述中合理的是（ ）
A.若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B.若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C.若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D.若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还应该有其他RNA
8.（2011·淮安调研）生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。
下面是几种与此有关的说法，不正确的是（ ）
A.在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的
B.DNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的
C.在同一个体不同的体细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不一定相同
D.在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的
题组三 应用提升
9.（2010·南通期末）下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：
（1）图2中方框内所示结构是________的一部分，它在________中合成，其基本组成单位是__________，可以用图2方框中数字__________表示。
（2）图1中以④为模板合成⑤物质的过程称为____________，进行的主要场所是[ ]______，所需要的原料是________。
（3）若该多肽合成到图1中UCU决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是______。
（4）从化学成分角度分析，与图1中⑥结构的化学组成最相似的是（ ）
A.乳酸杆菌B.噬菌体
C.染色体D.流感病毒
（5）若图1的①所示的分子中有1000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过（ ）
A.166和55B.166和20
C.333和111D.333和20
高考真题体验
1.（2013新课标卷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聚合酶是在细胞核中合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
2.（2013浙江卷，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
3.（2013天津卷，7）（13分）肠道病毒EV71为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。
下面为该病毒在宿主细胞肠道内增殖的示意图。
据图回答下列问题：
（1）图中物质M的合成场所是。
催化①、②过程的物质N是。
（2）假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。
病毒基因组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C个。
（3）图中+RNA有三方面的功能分别是。
（4）EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有。
（5）病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成，其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面，而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接，另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。
若通过基因工程生产疫苗，四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是，更适宜作为抗原制成口服疫苗的
是。
4.（2013江苏卷，32）（9分）图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）变成苏氨酸（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②、③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（在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择），其原因是。
5（2012四川）2.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。
下列叙述正确的是（）
A.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D.生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
6（2012新课标）1、同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。
其原因是参与这两种蛋白质合成的（）
A.tRNA种类不同B.mRNA碱基序列不同
C.核糖体成分不同D.同一密码子所决定的氨基酸不同“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
7（2012上海）7.在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括
A.复制和转录B.翻译和转录C.复制和翻译D.翻译和逆转录“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
8.（2011·江苏卷）关于转录和翻译的叙述，错误的是（ ）。
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
9（2011·上海单科，20）原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是（ ）。
A.原核生物的tRNA合成无需基因指导
B.真核生物tRNA呈三叶草结构
C.真核生物的核糖体可进入细胞核
D.原核生物的核糖体可以靠近DNA
10.（2010·天津理综，2）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
mRNA
tRNA
tRNA反密码子
A
氨基酸
苏氨酸
A.TGUB.UGA
C.ACUD.UCU
11.（2009·广东生物，25）有关蛋白质合成的叙述，正确的是（多选）（ ）。
A.终止密码子不编码氨基酸
B.每种tRNA只运转一种氨基酸
C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D.核糖体可在mRNA上移动
12.（2009·江苏生物，28）下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
（1）完成过程①需要________等物质从细胞质进入细胞核。
（2）从图中分析，核糖体的分布场所有________。
（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。
由此可推测该RNA聚合酶由________中的基因指导合成。
（4）用α鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α鹅膏蕈碱抑制的过程是________（填序号），线粒体功能________（填“会”或“不会”）受到影响。
13.（2010·山东理综）下列实例与基因的作用无关的是（ ）。
A.细胞分裂素延迟植物衰老
B.极端低温导致细胞膜破裂
C.过量紫外线辐射导致皮肤癌
D.细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B（浆）细胞
14.（2010·广东卷）黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。
下列选项正确的是（ ）。
A.环境因子不影响生物体的表现型
B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同
C.黄曲霉毒素致癌是表现型
D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型
15.（2010·海南卷）下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是（ ）。
A.线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则
B.DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的
C.DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
D.DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则
16．（2010·江苏卷）铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。
铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。
当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所示）。
回答下列问题。
（1）图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“
”的模板链碱基序列为________。
（2）Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。
这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________。
（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是________________________________________________________________________。
（4）若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸（密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG），可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________。
答案与解析
基础自查
一．基因指导蛋白质的合成
1.DNA与RNA的比较
种类
DNA（脱氧核糖核酸）
RNA（核糖核酸）
组成成分
碱基
胸腺嘧啶
尿嘧啶
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶
酸
磷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
组成单位
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
结构
规则的双螺旋结构
常为单链结构
分布
主要在细胞核内
主要在细胞质中
功能
是主要的遗传物质
无DNA的生物，RNA可成为遗传物质，通常是辅助DNA完成功能；少数RNA有催化作用
共同点
化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；两者都是核酸，都可携带遗传信息
2、
（1）信使RNA：
遗传密码子位于mRNA上。
（2）转运RNA：
折叠成三叶草形状，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基决定着携带氨基酸的种类，并能与mRNA上决定氨基酸的密码子配对，因而叫反密码子。
（3）核糖体RNA：
是核糖体的重要组成部分。
3遗传信息的转录
（1）以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，称为转录。
（2）细胞生长与分化的各阶段。
（3）主要在细胞核中。
（4）四种核糖核苷酸（A、C、G、U）。
（5）模板――DNA的一条链；酶――RNA聚合酶、DNA解旋酶等；能量――ATP。
（6）形成RNA。
（7）意义：
将DNA中遗传信息转录给mRNA。
二、遗传信息的翻译
1.翻译
（1）概念：
游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质过程，这一过程叫做翻译。
（2）核糖体。
（3.）20种游离的氨基酸。
（4）mRNA。
（5）一定氨基酸顺序的蛋白质。
（6）将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
2.
（1）DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA。
（2）脱氧核苷酸的排列顺序（3）mRNA中核糖核苷酸的序列。
其中每决定一个氨基酸的三个相邻的碱基构成一个密码子，共有64种密码子。
3.翻译的过程
（1）核糖体甲硫氨酸
（2）携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
（3）肽键
三、基因、蛋白质与性状的关系
1.⑴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。
⑵基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2.⑴单基因⑵简单的线性多个基因。
如身高、体重等。
⑶环境条件，是生物的基因
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