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第19讲基因的表达,考情分析备考导航,1.RNA的结构和种类,考点一遗传信息的转录和翻译,知识梳理自主学习夯实基础,核糖核苷酸,A、U、G、C,单链,mRNA,反密码子,核糖体,2.遗传信息的转录(1)概念:在细胞核中,以为模板合成的过程。(2)过程(见下图),DNA的一条链,RNA,游离的核糖核苷酸,RNA聚合酶,mRNA,【深挖教材】(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗?提示:不需要,RNA聚合酶也有解旋功能。(2)为什么说真核细胞的转录过程主要发生在细胞核中?提示:DNA主要存在于细胞核中,线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA,因此叶绿体和线粒体也有部分遗传信息的转录过程。,3.遗传信息的翻译(1)概念,mRNA,氨基酸,氨基酸顺序,(2)过程图解,将翻译的过程概括为如下模式:,结合以上过程思考参与翻译过程中的RNA有三种。,rRNA、tRNA、mRNA,核糖体,tRNA,mRNA,终止密码子,(3)翻译过程中,mRNA与核糖体数量的关系遗传信息的翻译过程中,通常一个mRNA结合多个核糖体的意义是、。【深挖教材】(1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?提示:翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。(2)结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为什么?提示:结合在一个mRNA的多个核糖体合成的多条肽链相同。因为作为模板的mRNA相同。,少量,的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质,提高了蛋白质的合成效率,1.复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例),重点透析剖析考点拓展深化,【深化拓展】原核细胞与真核细胞转录、翻译的不同原核生物的转录、翻译同时同地进行,边转录边翻译;真核生物的转录在细胞核中,翻译在细胞质中,先转录后翻译。,2.遗传信息、密码子与反密码子的关系,3.基因中碱基、RNA中碱基与蛋白质中氨基酸数量的关系基因中碱基、RNA中碱基与蛋白质中氨基酸数量的关系:基因中碱基数mRNA碱基数多肽链中氨基酸数=631,图解如下:,【易错点拨】(1)正确理解转录的产物转录的产物不只是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)每种tRNA不只有3个碱基tRNA含有几十个至上百个核糖核苷酸(碱基),不是仅由3个核糖核苷酸(碱基)构成。(3)正确理解氨基酸与密码子、反密码子的数量关系每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性),可由一种或几种tRNA转运。一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。密码子有64种(3种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。,1.(2016河南洛阳期末)有关RNA的说法中,错误的是()A.mRNA一般为较短的单链,能通过核孔,适于作DNA的信使B.rRNA是核糖体的组成成分,可由核仁参与合成C.tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键D.一个mRNA分子上结合多个核糖体,共同合成一条多肽链,题组一,RNA分子的结构和功能,D,题组例练分类例练提炼方法,解析:mRNA一般呈单链,比DNA短,能够通过核孔从细胞核转移到细胞质中;rRNA是核糖体的组成成分,核仁参与其合成过程;tRNA分子呈现三叶草形,有单链部分,但也有部分碱基两两配对形成氢键;一个mRNA分子上结合多个核糖体,能同时合成多条肽链。,解析:核糖体的主要成分是核糖体RNA和蛋白质;某些病毒的遗传信息是RNA;RNA水解的产物是核糖核苷酸,而直接能源物质是ATP;有少数酶是RNA,具有催化功能,即降低化学反应的活化能进而提高化学反应的速率。,2.下列关于RNA的叙述,不正确的是()A.有些RNA是细胞器的组成成分B.有些RNA可作为生物遗传信息的载体C.有些RNA水解的产物可作为直接能源物质D.有些RNA可通过降低化学反应的活化能来提高反应速率,C,题组二,遗传信息的转录过程,解析:起始密码是翻译开始的信号,A错误;基因转录的产物是RNA,RNA包括tRNA、rRNA和mRNA三种,B正确;蛋白质合成旺盛的细胞中,核糖体较多,转录成的mRNA分子也较多,但是其细胞内的DNA分子并不多,C错误;真核细胞在细胞核转录,翻译过程在核糖体中进行的,不能边转录边翻译,一个mRNA上结合多个核糖体同时进行翻译,D错误。,3.下列关于真核细胞核基因表达的相关叙述正确的是()A.起始密码对应的区段是基因转录的启动信号B.正常人体细胞中mRNA、tRNA、rRNA都是基因区段转录的产物C.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D.可以边转录边翻译,并且在一个mRNA分子上可以有多个核糖体同时进行翻译,B,4.(2016安徽淮北模拟)如图为细胞核内某重要生理活动的示意图,AD代表不同的物质,相关表述错误的是()A.图中A物质是DNA,B物质是RNAB.图中C物质是RNA聚合酶,在线粒体和叶绿体中也存在C.D物质是游离的氨基酸,由转运RNA运输D.E区域的存在是通过碱基互补配对实现的,解析:根据分析,图示为转录过程,所以A物质是DNA,B物质是RNA;由于在线粒体和叶绿体中存在少量DNA分子,也能进行转录,图中C物质是RNA聚合酶,在线粒体和叶绿体中也存在;D物质是游离的核糖核苷酸,用于合成RNA;E区域的存在是通过碱基互补配对实现的,配对原则是AU、TA、GC、CG。,C,题组三,遗传信息的翻译过程,5.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,解析:题图表示边转录边翻译的现象,当RNA聚合酶与DNA分子某一启动部位结合时,DNA片段的双螺旋解开;DNARNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对;一个mRNA分子可以同时结合多个核糖体,同时合成多条肽链;在真核细胞中,转录主要在细胞核内进行,翻译在核糖体上进行,两者不能同时进行。,A,6.如图是大豆细胞内某基因控制合成的mRNA示意图。已知AUG为起始密码子,UAA为终止密码子,该mRNA控制合成的多肽链为“甲硫氨酸亮氨酸苯丙氨酸丙氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸半胱氨酸”。下列分析正确的是()GCAUGCUAUUUGCUUUGCUAAUUUGCUAAA.图中字母“A”代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸B.合成上述多肽链时,转运亮氨酸的tRNA至少有3种C.转录该mRNA时一个碱基(箭头处)缺失,缺失后的mRNA翻译出的第5个氨基酸是半胱氨酸D.若该基因中编码半胱氨酸的ACG突变成ACT,翻译就此终止,说明ACT也是终止密码子,C,解析:图示为mRNA,其基本单位是核糖核苷酸,其中字母“A”代表的是腺嘌呤核糖核苷酸;根据题图结合题意可知,图中亮氨酸的密码子有:CUA、UUG,所以合成上述多肽链时,转运亮氨酸的tRNA至少有2种;若mRNA中的一个碱基(箭头处)缺失,则碱基缺失后的mRNA控制合成的多肽链的第5个密码子由UUG变成UGC,所以第五个氨基酸由亮氨酸变为半胱氨酸;密码子位于mRNA上,ACT在基因中,所以不是密码子。,7.(2016安徽蚌埠期末)以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图,下列相关叙述正确的是()A.此过程有水生成,主要发生在细胞核中B.上面所有的碱基都可以和上相应的碱基配对C.上通常可以相继结合多个以提高翻译的效率D.形成后即进入高尔基体加工,然后分泌出细胞,解析:分析图解可知,该过程表示蛋白质合成的翻译过程,图中氨基酸会发生脱水缩合产生水,但是翻译过程中发生在细胞质中的核糖体上;mRNA上不是所有的碱基都控制蛋白质合成,在mRNA的两端存在一些无效序列,因此不与上相应的碱基配对,B错误;一条mRNA上可以相继结合多个核糖体,同时合成多肽链,可以提高翻译的效率;多肽链合成后首先通过内质网的加工,然后再运输给高尔基体进一步加工。,C,8.(2016河南郑州一模)由一个DNA分子一条链转录出来的mRNA中碱基的构成是:20%U、30%C、10%A、40%G。那么,该DNA分子中的碱基构成情况是()A.20%A、30%G、10%T和40%CB.15%A、35%G、15%T和35%CC.10%A、40%G、20%T和30%CD.35%A、15%G、35%T和15%C,解析:由mRNA中碱基的构成是:20%U、30%C、10%A、40%G,根据碱基互补配对原则推知,形成该mRNA的模板DNA单链中碱基的构成是:20%A、30%G、10%T、40%C,另一条非模板链中碱基的构成为20%T、30%C、10%A、40%G。又双链DNA分子中,A=(A1+A2)2,其他碱基同理,因此该DNA分子中的碱基构成情况是:15%A、35%G、15%T和35%C。,B,题组四,基因表达过程中的相关计算,9.如图的基因模型为某种酶的基因内部和周围的DNA片段情况。距离以千碱基对(kb)表示,但未按比例画出,基因长度共8kb,人为划分出ag7个区间,转录直接生成的RNA中d区间所对应的区域会被加工切除,成为成熟的mRNA。下列相关分析错误的是()A.该酶是由299个氨基酸组成的B.基因的长度大于其转录的mRNA的长度C.成熟的mRNA是由3100个核糖核苷酸组成D.起始密码子对应的位点是RNA聚合酶结合的位点,解析:成熟的mRNA的长度=(7.5-1.2)-(5.2-2.0)=3.1(kb),即由3100个核糖核苷酸组成,而基因的长度共8kb,所以基因的长度大于其转录的mRNA的长度,能翻译的mRNA的长度为(2.0-1.7)+(5.8-5.2)=0.9(kb);由于一个密码子由相邻3个碱基构成,且终止密码子不编码氨基酸,因此该酶是由9003-1=299(个)氨基酸组成;转录起点对应的位点是RNA聚合酶结合的位点。,D,考点二基因对性状的控制,1.根据中心法则图解填写序号的名称,知识梳理自主学习夯实基础,;。,DNA复制,转录,翻译,RNA复制,逆转录,2.基因对性状的控制(1)基因控制性状的途径直接控制途径(用文字和箭头表示)基因生物体的性状。,蛋白质的结构,间接控制途径(用文字和箭头表示)基因代谢过程生物体的性状。,酶的合成,(2)基因控制性状的实例连线,答案：,【深挖教材】(1)中心法则中遗传信息的传递是否都遵循碱基互补配对原则?提示:是。(2)为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代?提示:受精时,精子的头部进入卵细胞中,受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。,1.各种细胞或生物体内遗传信息流动情况分析(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒:,重点透析剖析考点拓展深化,(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒:,(3)HIV等逆转录病毒:,【易错点拨】正确理解不同细胞中的中心法则途径细胞生物中遗传信息流动的途径有复制、转录和翻译三条。所有细胞都能进行转录和翻译合成蛋白质,但只有具有分裂能力的细胞进行DNA复制。例如人的骨髓造血干细胞、生发层细胞及其他一些干细胞,根尖分生区细胞、茎形成层细胞等,都能进行(1)所示过程;而肌肉细胞、神经细胞等不能分裂的细胞只能进行转录和翻译。,2.基因控制性状的实例分析(1)基因控制蛋白质的结构来控制生物体性状(以镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因为例),(2)基因控制酶合成来控制细胞代谢进而控制生物性状(以白化病的病因为例),3.基因与性状的关系,基因与性状的关系并不都是简单的一一对应关系。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,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。,1.(2015重庆卷,5)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,题组一,通过中心法则分析遗传信息的传递过程,D,题组例练分类例练提炼方法,解析:生物的遗传物质是DNA或RNA,遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中,A正确;由于密码子的简并性,核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译,表达出相同的蛋白质,B正确;DNA或RNA上的遗传信息只有传递到蛋白质,性状才得以表现,C正确;基因的两条单链间的碱基互补配对,两条单链所含遗传信息不同,D错误。,2.(2016四川内江四模)图甲为中心法则及其发展示意图;图乙表示医学上常使用抗生素治疗由细菌所引起的疾病示意图,图中分别表示不同抗生素抑制细菌的作用情况,ac分别表示某种生理过程。下列说法正确的是()A.图甲中,与相比过程特有的碱基配对方式是ATB.图乙中表示促进细菌细胞壁的形成C.图乙中分别表示抑制细菌DNA复制和转录D.吞噬细胞和根尖分生区细胞均有图甲中过程,解析:图甲中,表示DNA分子的复制,其碱基互补配对方式为AT、TA、CG、GC,表示转录过程,其碱基互补配对方式为AU、TA、CG、GC。因此,与相比过程特有的碱基配对方式是AU;图乙中由于分别表示不同抗生素抑制细菌的作用情况,因此表示抑制细菌细胞壁的形成;图乙中,a表示DNA的自我复制过程,b表示转录形成RNA的过程。因此,图乙中分别表示抑制细菌DNA复制和转录;吞噬细胞已经高度分化,不再分裂,因此不会发生DNA的复制过程。,C,3.皱粒豌豆的淀粉分支酶基因中,因插入了一段外来DNA序列导致该酶不能合成,从而引起种子细胞内淀粉含量降低,游离蔗糖含量升高,这样的豌豆虽皱但味道更甜。下列有关分析错误的是()A.基因可通过控制酶的合成间接控制生物性状B.该实例体现了基因性状之间的一一对应关系C.该变异的发生有可能会导致翻译过程提前终止D.该变异导致基因结构的改变,属于基因突变,题组二,分析基因对性状的控制方式,B,解析:基因通过控制淀粉分支酶的合成来控制代谢过程,属于基因对性状的间接控制;从该实例可知,豌豆的该基因既能控制种子的形状(如皱粒),也能控制种子的甜味,由此可知该基因与性状之间的关系不是一一对应的关系;突变后的基因在翻译时有可能提前终止;皱粒豌豆的淀粉分支酶基因中因插入了一段外来DNA序列导致基因碱基序列发生改变,属于基因突变。,4.(2016四川绵阳模拟)半乳糖血症是一种基因突变导致的遗传疾病,如图为人体内半乳糖的主要代谢途径。当相关基因杂合时对应的酶活性约为正常人的1/2,致病基因纯合时相应酶活性显著降低。下列说法正确的是()A.半乳糖血症与白化病体现的基因对性状的控制方式不同B.显微镜观察1、9、17号染色体结构可确定胎儿是否患病C.三种致病基因不能表达是半乳糖代谢障碍的直接原因D.葡萄糖一定会参与图中、中的某个反应过程,D,解析:由题图可知,半乳糖血症体现了基因通过控制酶的合成控制细胞代谢,进而间接控制生物的性状,与白化病体现的基因对性状的控制方式相同;基因突变不能通过观察染色体结构判断;正常基因不能表达是半乳糖代谢障碍的根本原因,半乳糖代谢障碍的直接原因缺少相应的酶;乳糖是由半乳糖和葡萄糖形成的,图中最终形成了乳糖,因此、中的某个反应过程有葡萄糖参与。,构建知识网络强化答题语句,知识网络,填充:、,DNA,密码子,翻译,mRNA,酶,要语强记,1.两区别(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)密码子与反密码子:密码子位于mRNA上,有64种,反密码子位于tRNA上,有61种。2.两过程(1)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。(2)翻译是以mRNA为模板,tRNA为运输氨基酸的工具,在核糖体上发生脱水缩合反应,形成多肽链的过程。3.两途径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,进而控制生物性状;二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。,
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