届高三生物一轮复习第6单元第3讲基因的表达讲义新人教版必修2.docx

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届高三生物一轮复习第6单元第3讲基因的表达讲义新人教版必修2

第3讲基因的表达

考点一|遗传信息的转录和翻译

1．RNA的结构与种类

（1）单体及组成

①若c为U，则单体为尿嘧啶核糖核苷酸；其组成中不含氮元素的是a磷酸和b核糖（填字母带号及名称）。

②构成DNA的单体与RNA的单体的区别在于图中的b、c（填字母带号）。

（2）结构

一般是单链，比DNA短。

（3）合成

①真核细胞：

主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质。

②原核细胞：

主要在拟核中合成。

（4）种类

①图示中的e为tRNA，其功能为转运氨基酸，识别密码子。

②另外两种RNA分别为mRNA、rRNA，其中作为蛋白质合成模板的是mRNA，构成核糖体组成成分的是rRNA。

2．遗传信息的转录和翻译

（1）遗传信息和转录

①概念

在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。

②转录的过程

（2）遗传信息的翻译

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过程

③密码子与反密码子的比较

名称

密码子

反密码子

位置

mRNA

tRNA

作用

直接决定蛋白质中氨基酸的序列

识别密码子

特点

与DNA模板链上的碱基互补

与mRNA中密码子的碱基互补

1．判断有关RNA叙述的正误。

（1）一个tRNA分子中只有一个反密码子。

（√）

（2）少数RNA具有生物催化作用。

（√）

（3）一个tRNA分子中只有三个碱基。

（×）

【提示】一个tRNA分子中含有多个碱基。

（4）真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。

（×）

【提示】真核生物的tRNA的一端有3个相邻碱基且与mRNA上的密码子互补配对，这三个碱基组成一个反密码子。

2．判断有关转录和翻译的叙述的正误。

（1）DNA是蛋白质合成的直接模板。

（×）

【提示】蛋白质合成的直接模板是mRNA。

（2）细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率。

（×）

【提示】基因进行转录时是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA。

（3）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。

（×）

【提示】DNA上可能有不具有遗传效应的片段，且基因会选择性表达，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个。

（4）转录和翻译均以脱氧核苷酸为原料。

（×）

【提示】转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料。

（5）转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C碱基配对方式。

（×）

【提示】翻译过程中不存在T－A碱基配对方式。

3．仔细观察下面两图，然后回答下列问题。

图1图2

（1）肺炎双球菌为原核生物，只进行图2（填“图1”或“图2”）过程。

（2）a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。

（3）图1中翻译方向为从左向右。

判断依据是多肽链的长短，长的在后。

图1信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义在于少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。

1．比较DNA复制、转录、翻译

复制

转录

翻译

时间

有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期

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

条件

酶和ATP

产物

2个双链DNA

一个单链RNA（mRNA，tRNA，rRNA）

多肽链

特点

边解旋边复制、半保留复制

边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构

一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链

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

使遗传信息从亲代传给子代

表达遗传信息，使生物表现出各种性状

2.遗传信息的转录和翻译过程的关系

视角1以模式图形式综合考查基因的表达过程

1．（2017·太原五中模拟）关于基因控制蛋白质合成过程中，有关说法正确的是（）

A．图中①②③遵循碱基互补配对的原则相同

B．①②③能在线粒体、叶绿体和原核细胞中进行

C．tRNA、rRNA和mRNA分子都含有氢键

D．一条mRNA上可与多个核糖体结合共同合成一条肽链，加快翻译速率

B[①表示DNA分子的复制过程，该过程中的碱基配对方式为A—T、T—A、C—G、G－C；②表示转录过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C；③表示翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，A错误；线粒体、叶绿体和原核细胞中都含有DNA和核糖体，因此①②③能在线粒体、叶绿体和原核细胞中进行，B正确；mRNA为单链且无折叠区，因此分子中不含氢键，C错误；一条mRNA上可与多个核糖体结合共同合成多条相同的肽链，加快翻译速率，D错误。

]

2．（2017·临沂一中模拟）图中a、b、c表示某细菌遗传信息传递的各过程。

下列说法正确的是（）

A．a、b过程均发生在该生物的细胞核中

B．a、b、c过程均遵循碱基互补配对原则

C．c过程主要以氨基酸和游离的核糖核苷酸作为原料

D．若b过程出现差错，蛋白质也将失去相应的功能

B[读图知a为复制，b为转录，c为翻译。

细菌为原核细胞，无细胞核，A项错误；a、b、c过程均遵循碱基互补配对原则，B项正确；c过程以氨基酸为原料进行有关蛋白质的合成，C项错误；若b过程出现差错，由于密码子具有简并性，合成的蛋白质可能结构不变，因此其功能可能不发生改变，D项错误。

]

有关基因表达过程的四个易错点

1．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。

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是A－T，而是A－U。

4．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。

视角2考查基因表达过程中的相关计算

3．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有（）

A．600个B．700个

C．800个D．900个

D[根据由2条肽链组成的蛋白质分子共有肽键198个，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基，转录该mRNA的DNA分子至少含有1200个碱基。

mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150个，则转录形成该mRNA的DNA模板链上T＋A＝150个，DNA分子中非模板链上A＋T＝150个，整个DNA分子中A＋T＝300个，则该DNA分子中C＋G＝900个。

]

4．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190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（）

A．130个B．260个

C．313个D．无法确定

B[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A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260（个），故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。

]

“三步法”解答关于基因表达中的计算题

第一步：

做图。

通常只需画出下图甲，但当涉及转录、逆转录、翻译时还要画出图乙。

①上述图甲代表的是一个DNA分子，α、β代表它的两条脱氧核苷酸链；图乙代表的是以该DNA分子的α链为模板转录出的一个RNA分子。

②上述图甲中的A、G、C、T代表4种脱氧核苷酸（或碱基），x、y、z、w代表数量；图乙中的U、C、G、A代表4种核糖核苷酸（或碱基），x、y、z、w代表数量。

第二步：

转换。

即根据第一步做出的图，把题干给出的条件转换成数学等式。

第三步：

计算。

即根据题干的要求，结合第二步中的数学等式，求出相应的数值。

视角3考查遗传信息、密码子和反密码子的关系

5．（2017·济宁市二模）下列关于图中①、②两种分子的说法，正确的是（）

A．①中的嘌呤碱基数多于嘧啶碱基

B．密码子位于②上

C．②的－OH部位为结合氨基酸的部位

D．肺炎双球菌和噬菌体均含①、②

C[①为双链DNA分子，由碱基互补配对原则知DNA分子中嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数，A项错误；②为tRNA，密码子应位于mRNA上，B项错误；②的－OH部位为结合氨基酸的部位，C项正确；噬菌体为DNA病毒，其体内不含tRNA，D项错误。

]

6．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

C

tRNA反密码子

A

氨基酸

苏氨酸

A.TGUB．UGAC．ACUD．UCU

C[密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原则，由DNA信息链上的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上反密码子最后一个碱基A可知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。

]

正确区分遗传信息、遗传密码子和反密码子

1．基因、密码子、反密码子的对应关系

2．氨基酸与密码子、反密码子的关系

（1）每种氨基酸对应1种或几种密码子（密码子简并性），可由1种或几种tRNA转运。

（2）1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1种氨基酸。

（3）密码子有64种（3种终止密码子，61种决定氨基酸的密码子），反密码子理论上有61种。

考点二|中心法则及基因与性状的关系

1．中心法则（如图）

①DNA复制；②转录；③翻译；④RNA复制；⑤逆转录。

（2）用序号表示下列生物的遗传信息传递过程：

①噬菌体：

①、②、③。

②烟草花叶病毒：

④、③。

③烟草：

①、②、③。

④艾滋病毒：

⑤、①、②、③。

2．据图判断基因控制性状的方式

图甲图乙

（1）镰刀型细胞贫血症的致病原因是图甲（填“图甲”或“图乙”），该过程体现了基因对性状的控制方式是：

基因

蛋白质结构

生物体性状。

（2）白化病的致病原因是图乙（填“图甲”或“图乙”），该过程体现了基因对性状的控制方式是：

基因

酶的合成

细胞代谢

生物性状。

1．判断中心法则叙述的正误。

（1）由逆转录酶催化的是RNA→DNA。

（√）

（2）线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。

（√）

（3）中心法则没有体现遗传信息的表达功能。

（×）

【提示】中心法则图解中的转录和翻译为遗传信息的表达。

（4）HIV（逆转录病毒）感染人体过程的遗传信息流示意图为：

（√）

2．判断有关基因与性状关系叙述的正误。

（1）豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

（×）

【提示】豌豆粒形的形成机理体现了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）生物的性状是基因和环境共同作用的结果。

基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。

（√）

（3）基因与性状之间是一一对应关系。

（×）

【提示】基因与性状之间不一定是一一对应关系，某些性状是由多种基因控制的。

3．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核糖体、宿主细胞。

（2）能在人体细胞中发生的过程有①②③（填标号），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（填标号）。

（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－U，U－A；②中是G－C，C－G，A－U，U－A，A－T，T－A。

1．中心法则与生物种类的关系

（1）能分裂的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）不能分裂的细胞生物的中心法则：

DNA

RNA

蛋白质

2．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

生物性状。

②实例：

白化病、豌豆粒形的形成原因。

视角1考查遗传信息的流动

1．（2015·重庆高考）结合下图分析，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

D[A项，对于以DNA为遗传物质的细胞生物及部分DNA病毒来说，遗传信息储存在DNA的脱氧核苷酸序列中；对于RNA病毒来说，遗传信息储存在RNA的核糖核苷酸序列中。

B项，由于密码子的简并性（即某些不同的密码子可决定相同的氨基酸）等原因，核苷酸序列不同的基因，也可能表达出相同的蛋白质。

C项，蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。

D项，基因中两条链之间的碱基互补配对，核苷酸排列顺序不同，含有不同的遗传信息。

]

2．下图中A、B、C表示的是物质，1、2、3表示的是过程，关于下图的叙述正确的是（）

A．该过程可发生在真核生物的任何细胞中

B．基因就是存在于图中A物质上

C．决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA一定改变，氨基酸不一定改变

D．噬菌体中可发生2过程

C[图中A是DNA，B是RNA，C是蛋白质，过程1是转录，2是逆转录，3是翻译，逆转录过程主要发生在某些RNA病毒中，故A错误。

某些RNA病毒的RNA中也存在基因，故B错误。

一种氨基酸可以由一种或几种密码子编码，一种tRNA只能转运一种氨基酸，故C正确。

噬菌体是DNA病毒，逆转录过程是发生在RNA病毒中，故D错误。

]

“三步法”判断中心法则各过程

“一看”模板

“二看”原料

“三看”产物

生理过程

DNA

脱氧核苷酸

DNA

DNA复制

核糖核苷酸

RNA

转录

RNA

脱氧核苷酸

DNA

逆转录

核糖核苷酸

RNA

RNA复制

氨基酸

蛋白质（或多肽）

翻译

视角2考查基因对生物性状的控制方式

3．（2017·潍坊市调研）下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径。

请据图回答下列问题：

（1）患白化病的原因是人体内缺乏酶________（填数字）。

尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，人患尿黑酸症的原因是人体内缺乏酶________（填数字）。

（2）通过白化病患者的例子可以看出，基因对性状的控制途径是____________________________。

（3）苯丙酮尿症的致病基因位于________染色体上。

已知人群中有正常人和男女患者，请通过调查验证你的结论。

①在人群中随机调查________________，若________________，可以验证该结论。

②可选择调查多对________________夫妇，若________________，可以验证该结论。

【解析】

（1）由图示可知若皮肤内的酪氨酸酶即酶5缺乏，酪氨酸不能转化为黑色素，表现出白化症状。

若分解尿黑酸的酶即酶3缺乏，体内会积累较多尿黑酸，最终使尿液中含有尿黑酸，表现为尿黑酸症。

（2）由于控制酪氨酸酶的基因异常，使皮肤内酪氨酸酶缺乏，相关代谢异常，表现出白化症状。

此实例说明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。

（3）苯丙酮尿症是常染色体的隐性致病基因控制的遗传病。

常染色体遗传病的一个遗传特点是后代中男女患病概率相等，因此可通过调查此遗传病的男、女患病概率或患病的性别比例。

来验证苯丙酮尿症的致病基因位于常染色体上。

判定基因的位置时一般选用隐性纯合子作母本，即从人群中选取女性患者与正常男性婚配，若后代男女中均有患病，可判断此致病基因位于常染色体上。

【答案】

（1）53

（2）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（3）常①患病的性别比例患病的男女比例相同②女性患者和男性正常后代男女中均有患病

真题验收|感悟高考淬炼考能

1．（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（）

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

C[首先要理解PrPc与PrPsc的关系：

PrPc本身无致病性，但其空间结构改变后，就成为具有致病性的PrPsc。

朊粒是蛋白质，所以不会整合到宿主的基因组中。

朊粒属于有毒的蛋白质，它是基因表达出的PrPc经诱导后改变相关结构形成的。

肺炎双球菌的增殖方式为二分裂。

蛋白质的功能取决于其空间结构，蛋白质的空间结构改变会引起其功能发生改变。

翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。

由题意可知，PrPc转变为PrPsc是已有的蛋白质空间结构改变的过程，不属于遗传信息的翻译过程。

]

2．（2015·江苏高考）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

A[分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA（rRNA）。

甲硫氨酸是起始氨基酸，图中ⓐ位置对应的氨基酸明显位于第2位。

密码子位于mRNA上，而不是tRNA上。

由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化。

]

3．（2015·安徽高考）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（如下图所示），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

B[QβRNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，所以A错误，B正确；由图可以看出一条QβRNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C错误；由题意可知：

QβRNA复制酶基因的表达在QβRNA的复制之前，有了QβRNA复制酶，QβRNA的复制才能进行，D错误。

]

4．（2013·全国卷Ⅰ）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

D[一种tRNA上只有一种反密码子，只能识别并携带一种氨基酸，A错误；DNA聚合酶是蛋白质，应该在细胞质中核糖体上合成，B错误；反密码子位于tRNA上的3个碱基构成的，C错误；线粒体中有合成蛋白质所需的DNA、RNA、核糖体以及相关的酶，也能控制某些蛋白质的合成，是半自主性的细胞器，D正确。

]

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。

3．一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。

4．决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，也有61种。

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。