人教版高中生物 第4章 基因的表达 微专题六 基因表达的相关题型突破学案 新人教版必修2.docx

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人教版高中生物第4章基因的表达微专题六基因表达的相关题型突破学案新人教版必修2

微专题六　基因表达的相关题型突破

[学习目标]　1.了解DNA的复制、转录和翻译的区别和联系。

2.学会基因的表达的相关计算。

一、DNA复制、转录和翻译的比较

例1

　如图所示，下列有关的叙述中，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　C项中甲RNA是模板，产物是DNA，所以模拟的应该是逆转录的过程，而不是转录。

方法总结

1．真核生物DNA复制、转录和翻译的区别

项目

复制

转录

翻译

时间

细胞分裂的间期

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的两条单链

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

能量

都需要

酶

解旋酶、DNA聚合酶等

RNA聚合酶

多种酶

产物

2个双链DNA分子

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

主要通过核孔进入细胞质

作为细胞结构或功能蛋白

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

意义

传递遗传信息

表达遗传信息，使生物表现出各种性状

2.DNA复制、转录和翻译的联系

变式1

　下图表示真核细胞中核基因遗传信息的传递和表达过程。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．①②过程中碱基配对情况相同

B．②③过程发生的场所相同

C．①②过程所需要的酶相同

D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右

答案　D

解析　图中①过程是DNA的复制，②过程是转录，③过程是翻译。

复制是DNA→DNA，转录是DNA→mRNA，不同的碱基配对方式是A—T、A—U；核基因的转录场所主要是细胞核，翻译的场所是细胞质；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；从图③可以看出，最右边的一个核糖体上的多肽链最长，其翻译的时间

也应该长于左边的两个核糖体，故核糖体的移动方向是由左向右。

二、基因表达过程中有关数量变化

例2

　已知一个蛋白质由两条多肽链组成，连接氨基酸的肽键共有198个，翻译该蛋白质的mRNA中有A和G共250个，则转录该mRNA的基因中C和T不少于（　　）

A．200个B．400个C．600个D．800个

答案　C

解析　已知该蛋白质由200个氨基酸组成，则mRNA中至少有600个碱基，转录该mRNA的基因至少有1200个碱基，而双链DNA中C和T占碱基总数的一半，故转录该mRNA的基因中C和T不少于600个。

方法总结

1．基因表达过程中DNA（基因）碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。

图解如下：

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个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝

·a－18×（

－m）；若改为n个碱基对，则公式为

·a－18×（

－m）。

以上关系应理解为：

每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：

（1）DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。

（2）在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。

（3）转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。

变式2

　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，则相应DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时最多脱去的水分子数分别是（　　）

A．m、

－1B．m、

－2

C．2（m－n）、

－1D．2（m－n）、

－2

答案　D

解析　DNA模板链的碱基与mRNA的碱基互补，mRNA中G＋C＝n，则A＋U＝m－n，所以相应DNA中A＋T＝2（m－n），RNA中有m个碱基，对应的氨基酸数最多为

，形成的蛋白质有两条肽链，所以合成蛋白质时最多脱去的水分子数是

－2。

1．（2017·大理巍山一中高一期末）下列能正确表示DNA复制过程的是（　　）

答案　B

解析　A项，模板链中含有U，是RNA，属于逆转录，错误；B项，模板链中不含有U，子链中含有T，是DNA，可属于DNA复制，正确；C项，模板链中不含有U或T，子链中含有U，是RNA，属于RNA复制或转录，错误；D项，模板链和子链中都含有U，是RNA，属于RNA复制，错误。

2．（2017·广东东莞月考）如图是真核细胞中三种生命活动的示意图，关于下图的叙述错误的是（　　）

A．只有①③过程遵循碱基互补配对

B．①②③过程都有酶参与催化

C．只有②过程一定发生在细胞质中

D．①②③过程一定都需要消耗能量

答案　A

解析　从图示可知，①为DNA复制过程，②为翻译过程，③为转录过程。

DNA复制和转录、翻译过程都遵循碱基互补配对原则，A错误；DNA复制、翻译、转录过程都需要相关酶的催化，B正确；真核细胞中DNA复制、转录主要发生在细胞核内，翻译发生在细胞质中，C正确；DNA复制、转录和翻译都需要消耗能量，D正确。

3．（2018·泉州期中）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对应的tRNA个数依次为（　　）

A．33　11B．36　12C．12　36D．11　36

答案　B

解析　据题意可知，该多肽的氨基酸数＝肽键数＋肽链数＝11＋1＝12个，氨基酸通过转运RNA的运输进入核糖体，则翻译时需12个tRNA。

mRNA中三个碱基决定一个氨基酸，则mRNA中至少含有的碱基数＝氨基酸数×3＝12×3＝36个。

4．（2018·河北衡水高三周测卷）下图表示人体基因Y的表达，①～④表示过程，下列叙述正确的是（　　）

A．过程①是转录，过程②是翻译

B．过程④在核糖体中进行

C．过程③中有2种RNA参与

D．过程②是RNA的加工，发生在细胞核内

答案　D

解析　过程①是转录，过程②是RNA的加工，过程③是翻译，A错误；过程④是肽链的加工，可发生在内质网和高尔基体中，B错误；过程③中有3种RNA（mRNA、tRNA、rRNA）参与，C错误；过程②是RNA的加工，发生在细胞核内，D正确。

5．（2017·淄博期末）下图表示发生在真核细胞内的两个生理过程，请据图回答问题：

（1）过程Ⅰ中甲的名称为______________，乙与丙在组成上的不同之处在于乙含______________。

（2）过程Ⅰ中DNA分子的两条链通过__________结合，在图中方框内应该用______________（填“→”或“←”）标出该过程进行的方向。

（3）若过程Ⅱ的多肽链中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—”，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU，则物质①中模板链碱基序列为______________。

若该多肽合成到UGC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）物质①在同一生物体内不同细胞中表达得到的蛋白质____________（填“相同”“不相同”或“不完全相同”），原因是__________________________________________________。

答案　

（1）RNA聚合酶　脱氧核糖　

（2）氢键　←　（3）—AGACTT—　UAG　（4）不完全相同　不同细胞内基因进行选择性表达

解析　

（1）分析过程Ⅰ中①为DNA分子，②为RNA分子，故Ⅰ为转录过程，该过程需要RNA聚合酶的催化，因此图中甲为RNA聚合酶；乙为胞嘧啶脱氧核苷酸，丙为胞嘧啶核糖核苷酸，两者的五碳糖不同，前者五碳糖是脱氧核糖，后者的五碳糖是核糖。

（2）DNA分子的两条链通过氢键结合；根据RNA聚合酶的位置可知转录的方向是由右向左。

（3）过程Ⅱ为翻译，②为mRNA，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU，则丝氨酸和谷氨酸的密码子为UCU、GAA，密码子在mRNA上，mRNA是以DNA的一条链为模板转录而来的，所以根据碱基互补配对原则，物质①中供转录用的模板链碱基序列为—AGACTT—。

若该多肽合成到UGC决定的氨基酸后就终止合成，则UGC后一个密码子就是终止密码子，因此导致合成结束的终止密码子是UAG。

（4）同一生物体内不同细胞中选择表达的基因不同，因此物质①在同一生物体内不同细胞中表达得到的蛋白质不完全相同。

[对点训练]

题组一　DNA复制、转录和翻译的比较

1．下列关于转录和翻译的叙述，错误的是（　　）

A．转录以核糖核苷酸为原料

B．转录需要RNA聚合酶催化

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提高生物性状的稳定性

答案　C

解析　转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，A正确；转录过程需要RNA聚合酶的催化，B正确；以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体，C错误；一个氨基酸可以有几种不同的密码子，这样即使由于差错导致密码子改变也不会导致对应氨基酸改变，从而保持生物性状的相对稳定，D正确。

2．（2017·吉林辽源期末）真核生物核基因上遗传信息表达的全过程发生在细胞的（　　）

A．细胞核中B．染色体上

C．核糖体上D．细胞核、核糖体上

答案　D

解析　基因控制蛋白质的合成包括转录和翻译两个阶段：

转录是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，该过程主要发生在细胞核中；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程发生在核糖体上。

3．如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。

对此分析合理的是（　　）

A．图丙中含有2种单糖、5种碱基、5种核苷酸

B．图丙中a链为模板链，b链为转录出的子链

C．图中所示酶1、酶2和酶3是相同的

D．图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质中

答案　B

解析　图丙中既有脱氧核苷酸，也有核糖核苷酸，故有2种单糖、5种碱基、8种核苷酸，A错误；a链含有碱基T，为DNA链，即模板链，b链含有碱基U，为转录产物，B正确；酶1、酶2为DNA聚合酶，酶3为RNA聚合酶，C错误；由图示可知，甲为DNA复制过程，乙为转录过程，这两个生理过程都主要发生在细胞核中，D错误。

4．如图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程，下列说法正确的是（　　）

A．图1所示过程主要发生于细胞核中，其原料为核糖核苷酸

B．图2所示过程主要发生于核糖体中，其原料为氨基酸

C．图1中①是DNA聚合酶，图2中②是rRNA

D．图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是UAG

答案　D

解析　图1所示过程为DNA复制，其原料为脱氧核苷酸；图2所示过程为翻译，其唯一场所为核糖体；图1中①是解旋酶，图2中②是tRNA。

5．下列有关遗传信息传递过程的叙述，错误的是（　　）

A．DNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则

B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中参与翻译过程

C．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸

D．DNA复制和转录都是以DNA的一条链为模板，翻译则以mRNA为模板

答案　D

解析　DNA复制时以DNA的两条链为模板，转录则是以DNA的一条链为模板，翻译是以mRNA为模板。

6．如图是原核细胞中复制、转录和翻译的过程图解，下列说法正确的是（　　）

A．组成DNA和mRNA的化学元素种类不同

B．酶a和酶b的作用相同

C．结构c的形成与该细胞中的核仁密切相关

D．DNA中的碱基序列决定了多肽链中的氨基酸序列

答案　D

解析　组成DNA和mRNA的化学元素都是C、H、O、N、P，A错误；酶a是DNA聚合酶，用于DNA复制，酶b是RNA聚合酶，用于转录，B错误；由题干可知，该细胞是原核细胞，无核仁，C错误；DNA中的碱基序列决定了多肽链中的氨基酸序列，D正确。

题组二　基因表达过程中有关数量变化

7．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因分别至少有碱基（　　）

A．3000个和3000个B．1000个和3000个

C．1000个和4000个D．3000个和6000个

答案　D

8．已知一段mRNA有30个碱基，其中U和C共有14个，那么转录出该mRNA的一段DNA分子中G和A的数目之和以及该mRNA经翻译而合成肽链时，应脱去的水分子数目分别是（不考虑终止密码子）（　　）

A．16和10B．30和10

C．16和9D．30和9

答案　D

解析　mRNA是以DNA一条链为模板，通过碱基互补配对原则转录而来的，故DNA双链中共有碱基60个，其中G和A共有30个；mRNA上有30个碱基，可对应10个密码子，不考虑终止密码子，10个密码子可以编码10个氨基酸，则脱水数目为9。

9．（2017·安徽六安期中）某DNA分子的一条链中碱基C占该链碱基的比例为36%，则在以其为模板转录而成的mRNA中碱基G所占比例为（　　）

A．18%B．36%C．50%D．64%

答案　B

解析　由于转录是以DNA的一条链为模板，现DNA分子的一条链中碱基C占该链碱基的比例为36%，则以其为模板转录时，C与G配对，因此，转录而成的mRNA中碱基G所占比例仍为36%。

10．某DNA分子共有1200对碱基，A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的信使RNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是（　　）

A．32%　400个B．32%　200个

C．18%　200个D．22%　400个

答案　A

解析　DNA分子中A＋T占46%，则一条链中A＋T也占46%，则G＋C占54%，又知G和T分别占22%和28%，则A和C分别占18%和32%。

若此链为转录模板，则mRNA中G占32%。

DNA碱基数目∶RNA碱基数目∶氨基酸数目＝6∶3∶1，据此可算出多肽中氨基酸数目最多为2400÷6＝400（个）。

11．已知一个蛋白质分子由4条肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有396个，翻译成这个蛋白质分子的信使RNA中的U和C共800个，则转录成信使RNA的DNA分子中，G和A最少共有（　　）

A．600个B．1200个

C．800个D．1600个

答案　B

解析　4条肽链有396个肽键，说明共有400个氨基酸，则mRNA碱基数至少为400×3＝1200（个），DNA中碱基数至少为400×3×2＝2400（个），又知G＋A之和为DNA总碱基数的一半，则DNA分子中G和A最少共有1200个。

[综合强化]

12．（2018·天津高一检测）如图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答有关问题：

（1）图1中发生在细胞核中的过程是______________。

（2）图1中基因表达的最后一阶段是在[　　]________上完成的，这一过程中还需要mRNA、[④]氨基酸、________、________和________。

（3）图1中③称为________，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是________。

（4）图2为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。

对此过程的理解错误的是（　　）

A．X在MN上的移动方向是从左到右，所用原料是氨基酸

B．多聚核糖体能够加速细胞内蛋白质合成速率的原因是同时合成多条多肽链

C．该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序相同

D．合成MN的场所在细胞核，而X一定附着在内质网上

答案　

（1）转录　

（2）⑤　核糖体　酶　tRNA　ATP　（3）密码子　tRNA　（4）D

解析　

（1）图1中发生在细胞核中的过程是转录。

（2）基因表达的最后阶段是在核糖体上完成的，这一过程称为翻译，翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。

（3）③为mRNA上相邻的三个碱基，属于密码子。

由于tRNA一端存在反密码子，另一端携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。

（4）图2表明，多聚核糖体是以mRNA为模板，以20种游离的氨基酸为原料合成蛋白质的，根据多肽链的长短可以判断，X在MN上是从左向右移动的；由题图可看出，同时有多条多肽链合成，这能够加快蛋白质的合成速率；由于T1、T2、T3的模板相同，都是MN，因此其上氨基酸顺序也相同；mRNA的合成场所是细胞核，而核糖体既可附着在内质网上，也可游离在细胞质中。

13．据图回答下列问题：

（1）在生物体内图甲所示的过程是____________，进行的主要场所是____________，其所需的原料是__________，产物是________。

（2）图乙所示的过程是________________，进行的场所是________，所需的原料是________，此原料的种类主要有________种，它们的共同特点是____________________。

（3）图甲中的碱基①②③分别为__________、________、________，图乙中的Ⅰ、Ⅱ分别为__________、________，若Ⅰ所示的三个碱基为UAC，则此时Ⅰ所携带的氨基酸的密码子为______。

（4）人体有的细胞不会发生图甲和图乙所示过程，如__________________________，其原因是__________________________。

答案　

（1）转录　细胞核　核糖核苷酸　RNA　

（2）翻译　核糖体　氨基酸　20　至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上

（3）U　G　C　转运RNA　核糖体　AUG　（4）成熟的红细胞　该细胞中不存在DNA

解析　

（1）DNA的复制是以两条链为模板，而转录只以一条链为模板，复制和转录的主要场所都是细胞核，但所需原料不同，前者是脱氧核糖核苷酸，后者是核糖核苷酸，产物也不同，前者是两个相同的DNA分子，后者是RNA。

（2）翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，场所是核糖体，原料是氨基酸，产物是具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质。

（3）根据碱基互补配对原则可以判断①②③分别是U、G、C，在图乙中Ⅰ是tRNA，是氨基酸的运载工具，其中的UAC为反密码子，与之对应的密码子是AUG，Ⅱ是核糖体。

（4）成熟的红细胞中无细胞核和众多细胞器，即不含DNA，不可能进行转录和翻译。

14．如图表示真核细胞内的三个重要生理过程，据图回答下列问题：

（1）甲图所示为________过程，从结果分析该过程的特点是____________________，在正常情况下，甲图中碱基的排列顺序相同的单链是__________________________。

（2）在甲图所示的一个DNA分子片段中腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占碱基总数的44%，其中一条链（a）上的鸟嘌呤占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链（b）上的鸟嘌呤占b链碱基总数的比例是________。

（3）在玉米的叶肉细胞中能发生乙过程的场所有______________；乙过程________（填“能”或“不能”）发生在哺乳动物成熟的红细胞中。

（4）乙图中f的碱基种类与丙图中的________相同，乙图中的RNA聚合酶结合位点位于分子________上，起始密码和终止密码位于乙中的________分子上（填写字母）。

（5）如果丙图中的k由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链，最多需要脱掉________分子的水（不考虑终止密码子）。

答案　

（1）DNA复制　半保留复制　a和c、b和d

（2）35%　（3）细胞核、线粒体、叶绿体　不能

（4）k　e　f　（5）116

解析　

（1）DNA复制以DNA两条链为模板，转录以DNA的一条链为模板，翻译以mRNA为模板。

故甲、乙、丙分别表示DNA复制、转录、翻译过程。

a和d分别是亲代DNA分子的两条链，二者的碱基序列成互补关系。

因此a和c、b和d上的碱基序列相同。

（2）整个DNA分子中A＋T占44%，则G＋C占56%，其中一条链上G＋C也占该链碱基总数的56%，又因为其中一条链（a）上的G占该链碱基总数的21%，所以与a链对应的互补链（b）上的G占b链碱基总数的比例为56%－21%＝35%。

（3）玉米的叶肉细胞中能发生转录的场所包括细胞核、线粒体和叶绿体；哺乳动物成熟红细胞内没有细胞核和众多细胞器，不会发生过程乙。

（4）乙图中f是RNA，丙图中k是mRNA，二者碱基种类相同；转录时RNA聚合酶与DNA模板链上的特定位点结合启动转录过程，密码子位于mRNA上。

（5）链k由351个基本单位构成，则最多对应117个密码子，不考虑终止密码子，最多对应117个氨基酸，脱掉116个水分子。