第6单元 第18讲 基因的表达.docx
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第6单元第18讲基因的表达
第18讲 基因的表达
单科命题
备考导航
核心素养解读
命题趋势
（1）概述遗传信息的转录和翻译
（2）举例说明基因与性状的关系
（1）通过构建中心法则的模型,掌握遗传信息的传递,能够从分子水平阐述基因指导蛋白质的合成过程
（2）基因控制生物的性状是通过基因的表达来实现的。
生物的性状是由基因和环境共同作用的结果
◆题型内容:
转录与翻译的比较,中心法则
◆考查形式:
多结合中心法则考查
考点一 遗传信息的转录和翻译
1.RNA的组成、结构与类型
2.遗传信息的转录
（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）转录过程（如图）
3.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）密码子
①概念:
mRNA 上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。
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密码子与反密码子的比较
项目
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 ,将特异的 氨基酸 引入合成位点
特点
与 DNA模板链 上的碱基互补
与 mRNA中密码子 的碱基互补
（3）翻译过程（如图）
（4）产物:
多肽
蛋白质
1.rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。
（✕）
2.tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。
（√）
3.有些RNA可通过降低化学反应的活化能来提高反应速率。
（√）
4.若某核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,则该核酸一定不是双链DNA。
（√）
5.在翻译过程中,tRNA分子的—OH端与相应的氨基酸结合。
（√）
6.一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对。
（√）
7.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。
（✕）
8.蛋白质合成旺盛的细胞中,DNA分子较多,转录成的mRNA分子也较多。
（✕）
9.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。
（✕）
10.DNA复制和转录时,其模板都是DNA的一整条链。
（✕）
据图分析下列问题:
（1）两图显示的生理过程是 ,二者的差异在于 。
（2）大肠杆菌可进行上述的 过程,判断依据是 。
（3）两图中a~f分别表示的物质或结构是 。
答案
（1）转录和翻译 图1所示转录、翻译过程有“时空”差异,即转录在细胞核,时间在前;翻译在核糖体,时间在后。
图2所示转录、翻译同时进行
（2）图2 大肠杆菌为原核生物,其转录与翻译是同时进行的 （3）mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶
1.DNA复制、转录和翻译的区别
项目
复制
转录
翻译
作用
传递遗传信息
表达遗传信息
时间
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
约20种氨基酸
能量
都需要ATP
酶
解旋酶、DNA聚合酶
RNA聚合酶
多种酶
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,转录后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
2.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
（1）遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
（2）密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系
①密码子有64种（3种终止密码子不决定氨基酸,决定氨基酸的密码子有61种）;不同生物共用一套遗传密码。
②一种密码子只能决定一种氨基酸。
③每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并性）,可由一种或几种tRNA转运。
考向一 考查复制、转录和翻译的过程
1.（2019河北示范性高中高三4月联考）关于真核细胞的基因表达,下列叙述不正确的是（ ）
A.在细胞的生命历程中,mRNA的种类会不断发生变化
B.基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸
C.蛋白质与DNA结合形成染色质会阻碍RNA聚合酶与DNA结合
D.一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子
1.
答案 C 在细胞的生命历程中,mRNA的种类会不断发生变化,A正确;基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,而一种氨基酸可以由多种tRNA转运,B正确;蛋白质与DNA结合形成染色质不会阻碍RNA聚合酶与DNA结合,C错误;一个DNA分子上有许多个基因,所以一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子,D正确。
2.（2019湖南长沙长郡中学高三一模）如图为某六肽化合物合成的示意图。
下列叙述不正确的是（ ）
A.与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—A
B.根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UCU
C.①→②中会产生图中④代表的物质,且④中含有氢键
D.若该多肽是一种DNA聚合酶,则它会催化物质①的复制
2.
答案 B 图中①为DNA,②③是mRNA,④是tRNA,⑤是多肽。
①→②过程表示转录,其碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,③→⑤过程表示翻译,其碱基配对方式是A—U、U—A、G—C、C—G,所以与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—A,A正确;根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UAA,B错误;①→②所示的转录过程会产生图中④代表的tRNA,tRNA中含有氢键,C正确;若该多肽是一种DNA聚合酶,则它会催化DNA的复制,D正确。
题后悟道·归纳
用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图
考向二 考查遗传信息、密码子、反密码子的对应关系
3.（2019山西河津二中高三月考）下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述,错误的是（ ）
A.DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNA
B.一种密码子在不同细胞中决定不同种氨基酸
C.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
D.反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基
3.
答案 B 密码子具有通用性,生物界共用一套遗传密码,B错误。
4.（2019安徽合肥高三二模）如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系,下列说法中正确的是（ ）
A.由图分析可知①链应为DNA的α链
B.DNA形成②的过程发生的场所是细胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA
D.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
4.
答案 D 根据碱基互补配对原则,可知①链是β链,A错误;蓝藻属于原核生物,没有由核膜包被的细胞核,B错误;tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子,密码子在mRNA上,C错误;图中②与③配对的过程是翻译,需要在核糖体上进行,D正确。
题后悟道·归纳
界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子:
考向三 考查基因表达过程中的相关计算
5.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
5.
答案 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=1200-300=900（个）。
6.一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。
则其模板DNA分子的A+T数最少、合成蛋白质时脱去的水分子数最多分别是（ ）
A.m、m/3-1B.m、m/3-2
C.2（m-n）、m/3-1D.2（m-n）、m/3-2
6.
答案 D 模板DNA分子的A+T数是最少mRNA中A+U数的2倍,即2（m-n）个,合成蛋白质时脱去的水分子数为氨基酸数-肽链数,氨基酸数最多是mRNA中碱基的1/3,合成蛋白质时脱去的水分子数最多为m/3-2,D项正确,A、B、C三项均错误。
题后悟道·方法
1.理顺相关数量关系（不考虑终止密码子等情况）
DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
2.关注计算中“最多”和“最少”问题
（1）mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系:
翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
（2）DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系:
基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
（3）不能忽略“最多”或“最少”等字:
如mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中至少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
考点二 中心法则及基因与性状的关系
1.中心法则
（1）提出者:
克里克 。
（2）补充后的内容图解
（3）不同类型生物遗传信息的传递
①以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
②具有RNA复制功能的RNA病毒（如烟草花叶病毒）
③具有逆转录功能的RNA病毒（如艾滋病病毒）
④高度分化的细胞
（4）中心法则与基因表达的关系
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
（完善实例分析如下）
囊性纤维镰刀型细胞贫
病的病因 一般过程 血症的病因
（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（完善实例分析如下）
①白化病致病机理图解
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
3.基因与性状的关系整合
（1）一个基因
一种性状（有些性状受单基因控制）
（2）一个基因
多种性状（如基因间相互作用）
（3）多个基因
一种性状（如身高、体重等）
图解如下
此外生物的性状还受环境条件的影响,生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果,如水毛茛,其裸露于空气中的叶为卵形,而沉于水中的叶却为丝状。
注:
若涉及的物质并非蛋白质（如植物激素）,则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。
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。
（✕）
4.HIV（逆转录病毒）感染人体过程的遗传信息流示意图为:
（√）
5.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。
（✕）
6.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。
（√）
7.基因与性状之间是一一对应关系。
（✕）
8.两个个体的身高相同,二者的基因型可能相同,也可能不同。
（√）
如图为生物体内遗传信息的传递和表达的过程,据图分析下列问题:
（1）在健康的人体细胞中发生的过程是 。
（2）遵循碱基互补配对的过程是 。
（3）①和②过程,碱基配对方式 （填“完全”或“不完全”）相同,①中碱基配对方式有 ;②中碱基配对方式有 。
（4）HIV可发生的过程是 ,其宿主细胞主要是 细胞,其进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的 ,其“遗传信息流”的模板由 提供,原料由
提供。
（5）中心法则反映了遗传物质的 两大功能。
答案
（1）①②③
（2）①②③④⑤⑥
（3）不完全 G—C,C—G,A—T,T—A G—C,C—G,A—U,T—A （4）①②③④ T淋巴 核糖体 病毒自身 宿主细胞 （5）传递与表达
考向一 考查遗传信息的流动
1.（2019河南周口高三期末）下列有关中心法则的叙述,错误的是 （ ）
A.以核糖核苷酸为原料的生理过程包括转录和RNA复制
B.并非每个细胞都能发生中心法则的各个环节
C.DNA复制、转录、翻译过程所需的原料、模板都不同
D.T2噬菌体、烟草花叶病毒遗传信息的传递不遵循中心法则
1.
答案 D 核糖核苷酸是构成RNA的原料,中心法则的内容中形成RNA的过程包括转录和RNA复制,A正确;并非每个细胞都能发生中心法则的各个环节,细胞生物一般都能发生转录和翻译过程,分裂的细胞还能进行DNA复制,RNA复制和逆转录只发生在被某些RNA病毒感染的宿主细胞中,B正确;DNA复制的模板是DNA的两条链,原料是四种脱氧核苷酸,转录的模板是DNA的一条链,原料是四种核糖核苷酸,翻译的模板是mRNA,原料是氨基酸,故DNA复制、转录、翻译过程所需的原料、模板都不同,C正确;T2噬菌体为DNA病毒,遗传信息的传递过程包括DNA复制、转录和翻译,烟草花叶病毒为RNA病毒,不能逆转录,遗传信息的传递过程包括RNA复制和翻译,二者遗传信息的传递也遵循中心法则,D错误。
2.（2019云南玉溪一中高三第五次调研）如图表示中心法则,下列有关叙述错误的是（ ）
A.过程①③⑥都会在人体的遗传信息传递及表达时发生
B.人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中,产物有mRNA、tRNA、rRNA
C.过程③存在A—U、C—G、T—A、G—C的碱基配对方式
D.过程⑤有半保留复制的特点,过程⑥发生在核糖体上
2.
答案 D 人体细胞能进行的是①DNA的复制、③转录、⑥翻译,A正确;人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中,产物是mRNA、tRNA、rRNA三种RNA,B正确;过程③为转录,即以DNA单链为模板合成RNA的过程,存在A—U、C—G、T—A、G—C碱基配对方式,C正确;过程⑤没有半保留复制的特点,过程⑥发生在核糖体上,D错误。
题后悟道·归纳
中心法则各生理过程确认的三大依据
考向二 考查基因与生物性状的关系
3.油菜的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）运输到种子后有两条转变途径,如图所示（已知酶a能被蛋白酶水解）。
科研人员根据这一机制培育出了高油油菜,其产油率由原来的35%提高到了58%。
下列说法正确的是（ ）
A.酶a和酶b结构的区别是氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构不同
B.油菜含油量高的原因是物质C的形成抑制了酶b合成过程中的转录阶段
C.模板链转录出mRNA的过程中碱基互补配对的方式为A—T、G—C
D.由图可知,基因通过控制酶的合成直接控制生物的性状
3.
答案 A 由题图可知,基因B的模板链转录出的mRNA既可指导酶b的合成,又可参与物质C（双链RNA）的合成,故油菜产油率高的原因是物质C的形成抑制了酶b合成过程中的翻译阶段,B错误;模板链转录出mRNA的过程中碱基互补配对的方式为A—U、G—C、C—G、T—A,C错误;由题图可知,基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状,D错误。
4.如图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知（ ）
A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中①过程需RNA聚合酶的催化,②过程需tRNA的协助
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
4.
答案 B 基因1和基因2在同一个细胞中存在;①过程为转录,需RNA聚合酶的催化作用,②过程为翻译,需tRNA的协助;④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同;过程①②③表明基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状,但并不是控制所有性状。
1.（2018课标全国Ⅰ,2,6分）生物体内的DNA常与蛋白质结合,以DNA-蛋白质复合物的形式存在。
下列相关叙述错误的是 （ ）
A.真核细胞染色体和染色质中都存在DNA-蛋白质复合物
B.真核细胞的核中有DNA-蛋白质复合物,而原核细胞的拟核中没有
C.若复合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶
D.若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶
1.
答案 B 真、原核细胞DNA复制时,与DNA结合的蛋白质可能是解旋酶和DNA聚合酶,故真核细胞的染色体、染色质和原核细胞的拟核中均可能含有DNA-蛋白质复合物,A正确,B错误;若复合物中的某蛋白质参与DNA复制,则该蛋白质可能是解旋酶或DNA聚合酶,C正确;RNA聚合酶催化转录过程,若复合物中正在进行RNA的合成,则该复合物中含有RNA聚合酶,D正确。
2.（2017课标全国Ⅲ,1,6分）下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是（ ）
A.tRNA、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
2.
答案 C 本题考查基因表达过程中的转录等相关知识。
正常真核细胞中的tRNA、rRNA和mRNA都是从DNA转录而来的,A正确。
在蛋白质合成旺盛的细胞中,大量合成mRNA的同时,也需要合成rRNA和tRNA来参与其翻译过程,B正确。
植物细胞中存在线粒体DNA与叶绿体DNA,它们也可以转录合成RNA,C错误。
RNA是由DNA模板链相应区域依据碱基互补配对原则转录出来的,故D正确。
3.（2018江苏,27,8分）长链非编码RNA（lncRNA）是长度大于200个碱基,具有多种调控功能的一类RNA分子。
下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式,请回答下列问题:
（1）细胞核内各种RNA的合成都以 为原料,催化该反应的酶是 。
（2）转录产生的RNA中,提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是 ,此过程中还需要的RNA有 。
（3）lncRNA前体加工成熟后,有的与核内 （图示①）中的DNA结合,有的能穿过 （图示②）与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。
（4）研究发现,人体感染细菌时,造血干细胞核内产生的一种lncRNA,通过与相应DNA片段结合,调控造血干细胞的 ,增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。
该调控过程的主要生理意义是 。
3.
答案
（1）四种核糖核苷酸 RNA聚合酶
（2）mRNA（信使RNA） tRNA和rRNA（转运RNA和核糖体RNA） （3）染色质 核孔 （4）分化 增强人体的免疫抵御能力
解析
（1）合成RNA的原料是四种核糖核苷酸。
催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。
（2）翻译过程需要的RNA有mRNA、rRNA和tRNA,其中mRNA是指导肽链合成的模板,tRNA识别并转运特定的氨基酸,rRNA参与组成核糖体。
（3）图中细胞核中合成的lncRNA有两种去向,一种是与核内染色质结合,另一种是通过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合。
（4）造血干细胞核内产生的lncRNA与相应DNA片段结合后,可以调控相关基因的表达,使造血干细胞分裂分化形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞。
吞噬细胞数量的增加可以增强人体的免疫抵御能力。
4.某流感病毒是一种负链RNA病毒,侵染宿主细胞后会发生-RNA→+RNA→-RNA和-RNA→+RNA→蛋白质的过程,再组装成子代流感病毒。
“-RNA”表示负链RNA,“+RNA”表示正链RNA。
下列叙述错误的是（ ）
A.该流感病毒的基因是有遗传效应的DNA片段
B.+RNA具有信使RNA的功能
C.该流感病毒由-RNA形成-RNA需在宿主细胞内复制2次
D.入侵机体的流感病毒被清除后,相关浆细胞数量减少
4.
答案 A 根据题意分析可知,该病毒的遗传物质是-RNA,因此其遗传物质应该是具有遗传效应的RNA片段,A错误;根据题意分析可知,在-RNA的复制和控制蛋白质的合成过程中,都先形成了+RNA,说明+RNA具有信使RNA的功能,B正确;该流感病毒侵染宿主细胞后,由-RNA形成-RNA的过程为“-RNA→+RNA→-RNA”,说明其发生了2次RNA的复制,C正确;入侵机体的流感病毒被清除后,相关浆细胞、抗体的数量都会减少,D正确。
5.某miRNA基因能抑制A基因的表达,其发挥作用的过程示意图如下。
下列叙述正确的是 （ ）
A.miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合
B.miRNA与A基因mRNA结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对
C.miRNA基因抑制A基因的表达是通过双链结构的miRNA直接与A基因mRNA结合所致的
D.该过程说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
5.
答案 B 起始密码位于mRNA上,基因上不存在起始密码,A错误;miRNA与A基因mRNA均属于RNA,二者结合遵循碱基互补配对原则,即A与U、C与G配对,B正确;miRNA基因抑制A基因的表达是通过单链结构的miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白复合物直接与A基因mRNA结合所致的,C错误;该过程只是说明了miRNA蛋白复合物直接与A基因mRNA结合,导致A基因最终无法表达,没有说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,D错误。
6.【不定项选择题】下图表示细胞内蛋白质的合成过程,下列叙述正确的是（ ）
A.图示中的物质甲为解旋酶
B.图示过程主要发生在真核细胞中
C.氨基酸转运过程中有磷酸生成
D.核糖体沿着mRNA从右向左移动
6.
答案 CD 据图可知,图中左侧表示DNA转录形成mRNA的过程,此过程需要的模板为DNA的一条链,原料为四种游离的核糖核苷酸,同时需要RNA聚合酶的参与,因此甲是RNA聚合酶,A错误;图示过程中转录与翻译同时进行,说明此过程发生在原核细胞中,B错误;翻译过程中需要tRNA运输氨基酸,此过程需要ATP的水解供能,而ATP的水解可以产生ADP与磷酸,C正确;根据tRNA的移动方向可知,核糖体沿着mRNA从右向左移动,D正确。
7.【不定项选择题】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（ ）
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
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