2016版高考生物二轮复习 考前三个月 专题4 遗传的分子基础 考点14 理清遗传信息的传递和表达过程及数量关系

考点14理清遗传信息的传递和表达过程及数量关系依纲联想1有关复制、转录和翻译的8个易错点提醒(1)DNA复制时间发生于细胞分裂间期和在DNA病毒繁殖时，其中的细胞分裂并非仅指减数分裂和有丝分裂。(2)DNA复制场所：并非只发生在细胞核中，在叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处也可发生。(3)转录的场所：就真核生物而言，不仅有细胞核，还有线粒体和叶绿体；原核生物的转录在细胞质中进行。(4)转录发生的时期：就个体而言，转录可发生在个体生长发育的任何时期。但从细胞周期分析，转录发生在分裂间期，分裂期由于染色质高度螺旋化形成染色体，因此基因不能转录。(5)理论上：活细胞内都可进行基因的转录，但哺乳动物成熟的红细胞除外，因其细胞核和细胞器都已经消失。(6)转录的产物不只是mRNA分子，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。3种RNA分子都参与翻译过程，只是作用不同。tRNA上有很多碱基，并非只有3个，只是构成反密码子的是3个。(7)真、原核生物中转录和翻译的比较：真核生物的转录和翻译是在不同的时空中进行的，先在细胞核内转录得到mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质后才能进行翻译；原核生物由于没有成形的细胞核，没有核膜的阻隔，所以可以边转录边翻译。(8)转录、翻译中的碱基配对方式：转录中DNA和RNA互补配对，因此碱基配对类型有TA、AU、GC三种；翻译过程中是mRNA和tRNA互补配对，因此碱基配对类型有AU、GC两种。2有关病毒中心法则的2点分析(1)发生场所：所有病毒的复制、转录和翻译都发生在宿主细胞内，而不是在病毒体内。(2)RNA病毒产生RNA的过程，并不是都经过RNA复制。逆转录病毒(一种RNA病毒)产生RNA的途径为：先经过逆转录过程产生DNA，然后DNA经过转录产生RNA。所以在写病毒中心法则的时候，一定看清病毒的类型。注意逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成，而且通过逆转录过程形成DNA是基因工程中获取目的基因的一种重要途径。3破解“以同位素标记为切入点，对DNA复制与细胞分裂综合考查问题”的基本思路【基本步骤】首先要明确细胞分裂过程中DNA、姐妹染色单体及染色体的位置和数量变化关系。其次：要构建细胞分裂过程模型图，并完成染色体与DNA的转换，其基本步骤分为四步：第一步：画出含一条染色体的细胞图，并画出该条染色体上的1个DNA分子，用竖线表示含同位素标记。第二步：画出复制一次，分裂一次的子细胞染色体图，并画出染色体上的DNA链，未被标记的新链用虚线表示。第三步：再画出第二次复制(分裂)后的细胞的染色体组成和DNA链的情况。第四步：若继续推测后期情况，可想象着丝点分裂，染色单体分开的局面，并进而推测子细胞染色体情况。【案例剖析】(1)有丝分裂与DNA复制过程图解：一般只研究一条染色体。a复制一次(母链标记，培养液不含同位素标记)b转至不含放射性培养液中再培养一个细胞周期：规律总结：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。(2)减数分裂与DNA复制过程图解：减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象。规律总结：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。1下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，判断下列相关叙述(1)DNA分子中磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架，DNA单链上相邻碱基以氢键连接(2009广东，24BD)()(2)在一个细胞周期中，DNA复制过程中的解旋发生在两条DNA母链之间(2011上海，16A)()(3)真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶且消耗能量(2009江苏，12C和2011海南，25A改编)()(4)上图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的，并且边解旋边双向复制，从而提高了复制速率(2009江苏，12改编)()(5)如图表示了双链DNA分子的一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系(2014山东，5C)()2图分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程，判断下列相关叙述(1)只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质(2011海南，16A)()(2)图中过程在细胞核内进行，而过程在细胞质基质中进行(2011安徽，5B)()(3)RNA分子可作为DNA合成的模板，DNA是蛋白质合成的直接模板(2011海南，25B和2010广东，4A)()(4)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始点不完全相同；而在一个细胞周期中，所示过程在每个起点只起始一次，过程可起始多次，结果导致mRNA的种类和含量均不断发生变化(2013江苏，32(5)、2014江苏，20D和2011安徽，5D整合)()(5)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为26%(2013江苏，32(2)()(6)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(2010海南，12D)()3(2014江苏，20)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是()A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B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CDNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化答案D解析A项，一个DNA分子上有许多基因，这些基因不会同时转录，所以转录的mRNA分子的碱基数小于n/2个。B项，转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。C项，DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上。D项，在细胞周期中，由于各个时期表达的基因不同，因此转录产生的mRNA的种类和含量均不断发生变化，如分裂间期的G1期和G2期，mRNA的种类和含量有所不同，在分裂期mRNA的含量减少。4(2014四川，3)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是()A小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B该基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNAC连续分裂n次，子细胞中32P标记的细胞占1/2n1D该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等答案C解析A项，小鼠乳腺细胞属于真核细胞，其细胞中的核酸有两种：DNA和RNA，DNA中含氮碱基有A、G、C、T 4种，RNA中含氮碱基有A、G、C、U 4种，故小鼠乳腺细胞中含氮碱基共有A、G、C、T、U 5种；根据含氮碱基与五碳糖的不同，细胞中DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸有4种，RNA的基本组成单位核糖核苷酸有4种，故小鼠乳腺细胞中共有8种核苷酸。B项，基因的表达包括转录和翻译两个过程。转录时，以基因(有遗传效应的DNA片段)的一条链为模板，遵循碱基互补配对原则合成mRNA，将遗传信息由模板链传递到mRNA。C项，将小鼠乳腺细胞进行体外培养(原料中不含32P)，连续分裂n次后，产生的子细胞有2n个，根据DNA的半保留复制特点可知，其中只有2个细胞含32P，因此，子细胞中含32P标记的细胞占2/2n，即1/2n1。D项，基因翻译时，每种tRNA上的反密码子对应mRNA上一种决定氨基酸的密码子，决定氨基酸的密码子共61种，而合成蛋白质的氨基酸约20种，所以翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。1.本考点多以选择题形式出现，在基因表达方面也会涉及简答题，考查角度主要有以下几点：(1)借助DNA的结构、复制和表达过程图解或图像考查相应的数量关系、特点和发生条件等细节性要点。(2)通过放射性同位素标记实验考查DNA分子的半保留复制特点。因此本考点在复习备考时，其一要借助模型深刻理解DNA分子结构及中心法则等相关知识；其二要借助过程性图像，采用表格比较的方法，理解各个过程的场所、模板、原料等基础知识。2在处理DNA复制问题时，要抓住“关键字眼”：(1)DNA复制：15N标记的是“亲代DNA”还是”培养基中的原料”。(2)子代DNA：所求DNA比例是“含15N的”还是“只含15N的”。(3)相关计算：已知某亲代DNA中含某脱氧核苷酸m个。“复制n次”消耗的该脱氧核苷酸数：m(2n1)。“第n次复制”消耗的该脱氧核苷酸数：m2n1。1科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡(如图所示)。下列根据该假说推测正确的是()A成体干细胞通过有丝分裂使生物体内成体干细胞的数量不断增加B从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制C成体干细胞的基因突变频率与其他细胞相同D成体干细胞分裂时等位基因随着同源染色体的分开而分离答案B解析由图可知，细胞分裂前后染色体数目不变，可见成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，但分裂后生物体内成体干细胞的数量没有增加，A错误；由图可知，DNA的复制方式是半保留复制，但染色体的分配并不是随机的，成体干细胞总是将永生化链分配给一个子代细胞，成为成体干细胞，B正确；由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此减少了积累基因突变的概率，导致成体干细胞的基因突变频率与其他细胞不同，C错误；成体干细胞的分裂方式为有丝分裂，所以分裂过程中不发生等位基因随着同源染色体的分开而分离现象，D错误。思维延伸判断下列叙述的正误：(1)成体干细胞和分化细胞的基因组成相同，但表达的基因有差异()(2)通过该方式可以减少成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变()(3)从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制，染色体随机分配()(4)根据该假说可以推测生物体内成体干细胞的数量保持相对稳定()2(DNA复制与细胞分裂综合)(2015遂宁模拟)将某精原细胞(2n8)的DNA分子用15N标记后置于含14N的培养基中培养。经过连续两次细胞分裂后，检测子细胞中的情况。下列推断正确的是()A若进行有丝分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1/2B若进行减数分裂，则含15N染色体的子细胞比例为1C若进行有丝分裂，则第二次分裂中期含14N的染色单体有8条D若进行减数分裂，则减中期含14N的染色单体有8条答案B解析由分析可知，如果细胞进行2次有丝分裂，含15N染色体的子细胞比例为1/21，A错误；如果进行减数分裂，形成的子细胞都有15N染色体，B正确；如果进行有丝分裂，经过一次细胞分裂后，形成的2个子细胞中的DNA分子都是15N14N，再复制一次形成2个DNA分子分别是15N14N、14N14N，中期存在于2条染色单体上，则第二次分裂中期含14N的染色单体有16条，C错误；如果进行减数分裂，则减中期每条染色体上含有2条染色单体都含有14N，因含14N的染色单体有16条，D错误。思维延伸(1)用32P标记某动物细胞(2n4)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其进行有丝分裂，若某时期一个细胞中的染色体总条数是8条，第3次分裂的该时期一个细胞内含有被32P标记的染色体条数可能_。(2)将正常生长的玉米根尖细胞放在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中，待其完成一个细胞周期后，再转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养，让其再完成一个细胞周期。此时获得的子细胞内DNA分子不可能为(只考虑其中一对同源染色体上的DNA分子)_。(3)某DNA被32P标记的精原细胞在不含32P的培养液中经过一次有丝分裂，产生两个精原细胞，其中一个接着进行一次减数分裂，请绘出其四分体时期的一对同源染色体上的DNA组成示意图。(“”着丝点，“”标记的脱氧核苷酸链，“”未标记的脱氧核苷酸链)答案(1)0、1、2、3、4(2)(3)如图3果蝇某眼色基因编码前2个氨基酸的DNA序列在如图的某一端，起始密码子为AUG。下列叙述正确的是()A该果蝇受精卵连续分裂三次，合成该基因需游离的腺嘌呤42个B该基因转录时的模板链是b链Ca链中箭头所指碱基A突变为C，其对应的密码子变为CGADRNA聚合酶可以启动该基因在生殖细胞中表达答案B解析由于该基因中碱基数目无法确定，所以不能确定该果蝇受精卵连续分裂三次，合成该基因需游离的腺嘌呤数目，A错误；由于转录起始密码子AUG对应的DNA序列为TAC，所以该基因转录时的模板链是b链，B正确；a链中箭头所指碱基A突变为C，而该基因转录时的模板链是b链，所以其对应的密码子不是CGA，C错误；由于该基因控制眼色，所以RNA聚合酶可以启动该基因在体细胞中表达，D错误。思维延伸小白鼠体细胞内的6号染色体上有P基因和Q基因，它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如图，起始密码子均为AUG。请判断下列叙述：(1)基因P和基因Q转录时都以b链为模板合成mRNA()(2)若箭头处的碱基突变为T，则对应反密码子变为UAG()(3)若基因P缺失，则引起的小鼠的变异属于基因突变()(4)减数分裂过程中等位基因随a、b链分开而分离()(5)如图所示的该DNA片段含有2个游离的磷酸基团、4个游离的碱基()(6)一个细胞中，P和Q基因要么同时表达，要么同时关闭()(7)若图中基因Q在所有细胞中都能转录，则每次转录的模板链相同()(8)若基因P只在特定组织细胞中转录、翻译，则表明基因具有选择性表达的特点()4(社会热点)埃博拉病毒(EBV)是一种单链RNA病毒，EBV与宿主细胞结合后，将核酸蛋白复合体(RNA)释放至细胞质，通过下图途径进行增殖。下列推断正确的是()A过程所需嘌呤比例与过程所需嘧啶比例相同B过程需要的氨基酸和tRNA，两者的种类、数量相同C埃博拉病毒增殖过程需细胞提供四种脱氧核苷酸和ATPD埃博拉病毒只含有核糖体一种细胞器答案A解析根据碱基互补配对原则，RNA中嘧啶比例与mRNA中嘌呤比例相同，因此过程所需嘌呤比例与过程所需嘧啶比例相同，A正确；过程翻译形成两种不同的蛋白质，因此所需的氨基酸和tRNA的种类、数量不一定相同，B错误；EBV增殖过程需细胞提供四种核糖核苷酸、ATP等，C错误；病毒无细胞结构，无细胞器，D错误。思维延伸判断下列叙述的正误：(1)将EBV的RNA直接注入到人体细胞内一定会引起患病()(2)过程和过程中均有磷酸二酯键的形成()(3)此病毒侵入人体后会严重影响机体的体液免疫，但对细胞免疫影响较小()(4)RNA和mRNA均有RNA聚合酶的结合位点()(5)EBV属于生命系统结构层次中的最小层次，可在普通培养基上培养()5(示意图类)如图1中、是真核细胞某基因的两条链，是另外一条多核苷酸链，图2为真核细胞DNA复制过程的模式图。据图分析，下列相关叙述正确的是()A图1和图2所示过程都主要发生在细胞核中，前者过程特点是边解旋边转录，而后者先进行解旋，后半保留复制B图1中彻底水解后能生成6种小分子物质C图1中的酶是DNA聚合酶，而其在图2中催化合成两条子链时，其移动的方向是相反的D图1中若链中碱基G占28%，则链中碱基A占22%；图2中若将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占7/8答案B解析图1和图2分别是DNA转录和复制的过程，二者都主要发生在细胞核中，转录过程的特点是边解旋边转录，而复制过程的特点是边解旋边复制，所以A错；因图1产物为RNA，其彻底水解后能产生4种碱基、1种磷酸和1种核糖，所以B对；图1中的酶是RNA聚合酶，所以C错；图1中若链中碱基G占28%，则链中碱基C占28%，不能推知链中碱基T的比例，故不知链中碱基A的比例，图2中若将该模板DNA置于15N培养液中复制3次后，含15N的脱氧核苷酸链占7/8，所以D错。思维延伸判断下列叙述的正误：(1)题图1中基因若为核基因，则该过程发生在分裂间期，而图2过程形成的产物可在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期分开()(2)若该真核生物的某段基因含有3 000个碱基，其中腺嘌呤占35%，以15N同位素标记的游离脱氧核苷酸为原料进行图2所示过程连续3次，再将全部产物置于试管内离心，进行密度分层，得到结果如下图；然后加入解旋酶再离心，得到的结果如图。请判断下列有关分析：X层中的基因只有14N标记，Y层中的基因只有15N标记()W层中含15N标记的胞嘧啶3 150个()W层与Z层的核苷酸数之比为14()X层中含有的氢键数是Y层的3倍()14N标记的DNA以15N标记的游离脱氧核苷酸为原料复制3次，形成的DNA分子中有6个DNA分子只含15N()6(新情景信息)(2015安徽，4)Q噬菌体的遗传物质(QRNA)是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QRNA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QRNA。下列叙述正确的是()AQRNA的复制需经历一个逆转录的过程BQRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C一条QRNA模板只能翻译出一条肽链DQRNA复制后，复制酶基因才能进行表达答案B解析QRNA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QRNA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：QRNA复制酶基因的表达在QRNA的复制之前，有了QRNA复制酶，QRNA的复制才能进行，D错误。思维延伸(1)判断下列对新情境信息的推断：真核生物细胞内存在着长度为2133个核苷酸的小分子RNA(简称miR)，它们能与相关基因转录出来的mRNA互补，形成局部双链。由此可以推断这些miR抑制基因表达的分子机制是干扰tRNA识别密码子()“研究人员在利用实验鼠进行的实验中，发现一种小核糖核酸124a与脑神经和视网膜神经的形成有关。进一步研究表明小核糖核酸124a是一类不编码蛋白质的单链核糖核酸分子，主要参与控制基因表达”，由此信息可推断出：“一定不含有胸腺嘧啶，但可能含有尿嘧啶，可能通过与某些mRNA结合控制基因表达，但不可在翻译过程中作为模板合成蛋白质”()(2)亨丁顿舞蹈症的病因如图，请判断相关分析：该过程所涉及的中心法则内容与造血干细胞完全相同()密码子重复的多少决定了进化的方向()图示过程需3种RNA才能完成()(3)174噬菌体的遗传物质为单链DNA，如图为174噬菌体的单链DNA中基因指导合成蛋白质的部分碱基序列(图中数字为相应的氨基酸编号，起始密码子：AUG、GUG)。请判断下列叙述：基因重叠增大了遗传信息储存的容量()相同的碱基序列指导合成的氨基酸序列不一定相同()174噬菌体的遗传物质可直接作为转录的模板()基因内部插入一个脱氧核苷酸会导致两个基因发生突变()7下图1表示某DNA片段的遗传信息的传递过程，表示物质或结构，a、b、c表示生理过程，据图回答下列问题：图1(1)图中表示DNA复制的过程是_(填字母)，图中表示基因表达的过程是_(填字母)。(2)a、b过程需要的酶分别是_、_，a、b过程中碱基配对的不同点是_，c过程中结构的移动方向为_(用箭头表示)。(3)若图中所示为某个精原细胞中的一对同源染色体上的DNA(DNA两条链中N分别为15N和14N)，每个DNA分子中均由5 000个碱基对组成，其中的腺嘌呤都占20%，将该细胞放在含有14N的培养基中连续进行两次有丝分裂，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸_个，而形成的4个细胞中含有15N的细胞个数可能是_。(4)镰刀型细胞贫血症体现了基因控制性状的哪条途径？_。(5)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2所示。科研人员根据这一机制培育出的高油油菜，产油率由原来的35%提高到了58%。分析图可知，油菜含油量提高的原因是_的形成抑制了酶b合成过程中_的阶段。图2(6)若图3是某植物花色由三对独立遗传的基因共同决定花中相关色素的合成途径，其体现了基因对生物体的性状的控制途径为_，当基因型为AaBbDd的植株自交，理论上子代中紫花植株所占比例为_，子代紫花植株的基因型有_种。图3答案(1)ab、c(2)解旋酶和DNA聚合酶RNA聚合酶a过程中A与T配对，而b过程中A与U配对(3)1.81041个或2个(4)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(5)物质C(双链RNA)翻译(6)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57/6422思维延伸(1)若图1中的参与胰岛素的组成，则其加工场所是哪里？答案内质网和高尔基体。(2)若图1中所示为某个精原细胞中的一对同源染色体上的DNA(DNA两条链中N分别为15N和14N)，将该细胞放在含有14N的培养基中完成减数分裂，则形成的精子中含有15N的精子个数有几个呢？答案2个。(3)图1中所运载的物质的密码子是什么？物质是什么氨基酸？答案UUC；苯丙氨酸。(4)HIV的遗传信息流程图如何表达？其中各过程发生场所是哪里？答案如图所示13