1、第19讲基因的表达新高考复习目标1生命观念：通过掌握遗传信息的传递过程，能够从分子水平阐述生命的延续性，从而理解生命的延续和发展规律。2科学思维：通过掌握遗传信息传递过程中碱基数目、氨基酸数目等数量关系，提升分析与计算能力。3科学探究：能够利用现有材料设计实验方案，证明假设是否正确。4社会责任：通过掌握某药物的作用机理，及有关中心法则的内容，形成关注社会，关注人类健康的理念。授课提示：对应学生用书第142页 考点一遗传信息的转录和翻译1RNA的结构与功能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)过程(见下图)3遗传信息的翻译(1)概念：游离在
2、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)场所或装配机器：核糖体。(3)条件模板原料能量酶搬运工具mRNA氨基酸ATP多种酶tRNA(4)过程 (5)产物：多肽蛋白质4密码子与反密码子项目密码子反密码子位置mRNAtRNA作用直接决定蛋白质中氨基酸的序列识别密码子，转运氨基酸特点与DNA模板链上的碱基互补与mRNA中密码子的碱基互补1教材必修2 P63“文字信息”：转录过程中DNA双链解开，需要解旋酶吗？提示：不需要，RNA聚合酶有解旋的作用。2教材必修2 P65“思考与讨论”：密码子的简并性有怎样的生物学意义？提示：可以增强密码容错性，当密码子中有一
3、个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。1rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成。()2在翻译过程中，tRNA分子的OH端与相应的氨基酸结合。()3mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。()4每种氨基酸仅由一种密码子编码。()5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。() 1.明辨遗传信息、密码子与反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子 (2)明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系一种
4、氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子具有简并性)，可由一种或几种tRNA转运。除终止密码子外，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；61种决定氨基酸的密码子)。2比较遗传信息的复制、转录和翻译 遗传信息的传递遗传信息的表达复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板亲代DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸模板去向子代DNA分子中DNA链重新聚合降解成核糖核苷酸产物完全相同的两个DNA分子RNA蛋白质(多肽)碱基配对AT、TA、CG、GCAU、TA、CG、GCAU、UA、CG、
5、GC特点半保留复制边解旋边复制边解旋边转录一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNADNADNARNAmRNA蛋白质3.基因表达中相关计算(1)DNA模板链中AT(或CG)与mRNA中AU(或CG)相等，则(AT)总%(AU)mRNA%。(2)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：可见，蛋白质中氨基酸数目1/3mRNA碱基数目1/6DNA(或基因)碱基数目。1观察下面的图示，回答相关问题：设计意图：主要生命观念和科学思维(1)两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？提示：图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、翻译过程有“时空”
6、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)大肠杆菌可进行上述图1还是图2？判断依据是什么？提示：图2；大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图2过程不能进行图1过程(图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译)。(3)两图中af分别是什么物质或结构？提示：af依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。2某研究小组查阅资料发现，在蛙未受精的卵细胞质中贮存大量mRNA，该小组推测：受精卵早期分裂过程中(20小时内)，蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就存在的mRNA。已知物质甲能抑制mRNA的合成，请帮助该小组
7、设计实验方案探究上述推测是否正确(以蛋白质合成量为检测指标)。实验材料：蛙受精卵(刚完成受精)、物质甲溶液、生理盐水等必备的实验用品。(1)实验思路：_。(2)结果分析：当实验结果为_时，该小组的推测正确。提示：(1)设计两组实验，取蛙的受精卵平均分为A、B两组，其中A组加入适量的物质甲溶液，B组加入等量的生理盐水。置于适宜的恒温条件下培养，20小时后分别测定两组早期胚胎的蛋白质的合成量，并进行比较(2)两组的蛋白质合成量基本相同 命题点1以转录与翻译为依托考查理解及信息获取能力1(2020高考全国卷)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中
8、的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是()A一种反密码子可以识别不同的密码子B密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合CtRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成DmRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变解析：由于某些tRNA分子的反密码子中含有I，可使一种反密码子识别不同的密码子，例如题图中的一种反密码子可以识别三种不同的密码子，A项正确。密码子与反密码子的结合是遵循碱基互补配对原则的，碱基之间通过氢键连接，B项正确。tRNA和mRNA都是单链的，tRNA分子可通过盘曲折叠形成三叶草形结构，C项错误。由于密码子具有简并性，所以mRNA中碱
9、基改变前后所编码的可能是同一种氨基酸，不一定造成所编码氨基酸的改变，图中信息也可以说明，虽然密码子不同，但是对应的都是甘氨酸，D项正确。答案：C2如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是()A是DNA，其双链均可作为的转录模板B上有n个碱基，则新形成的肽链含有n1个肽键C是核糖体，翻译过程将由3向5方向移动D是tRNA，能识别mRNA上的密码子解析：是DNA，只有一条链作为的转录模板，A项错误；上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有n/31个肽键，B项错误；是核糖体，翻译过程将由5向3方向移动，C项错误；是tRNA，能识别mRNA上的密码子并转运相应的氨基酸，D项正确。答案：D(1)转录成的
10、RNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同？提示：转录成的RNA的碱基序列与作为模板的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对的关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U不是T。(2)遗传信息翻译时，一个mRNA结合多个核糖体，其生物学意义是什么？提示：少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率。(3)如何判断核糖体在mRNA上的移动方向？提示：依据多肽链的长短，长的翻译在前。命题点23甲、乙两个DNA分子的蛋白质编码序列的碱基对数量相同，其转录模板链中的碱基(AT)/(GC)值如下表。下列叙述错误的是()DNA分子的蛋
11、白质编码序列甲乙转录模板链中(AT)/(GC)0.81.25A.甲比乙的结构稳定性更高B甲、乙中(AC)/(GT)的值相同C甲转录形成的mRNA中(AU)/(GC)0.8D乙的非模板链中(AT)/(GC)0.8解析：DNA分子中，A/T有2个氢键，G/C有3个氢键，氢键越多DNA分子越稳定，而根据表格分析可知，甲的G/C对比乙多，因此甲比乙的结构稳定性更高，A正确；双链DNA分子中，A与T相等，G与C相等，所以甲、乙中(AC)/(GT)的值都等于1，B正确；转录过程中，A与U配对，T与A配对，G与C互配，因此甲转录形成的mRNA中(AU)/(GC)0.8，C正确；(AT)/(GC)的值在两条单
12、链中是相等的，因此乙的非模板链中(AT)/(GC)1.25，D错误。答案：D4一个mRNA分子有m个碱基，其中GC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AT数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是()Am、(m/3)1 Bm、(m/3)2C2(mn)、(m/3)1 D2(mn)、(m/3)2解析：mRNA分子中有m个碱基，其中GC数目为n个，推出AU数目为(mn)个，故DNA中AT数目为2(mn)。根据mRNA中碱基数目蛋白质中氨基酸数目31可知，氨基酸数目为m/3，脱去水分子数氨基酸数肽链数(m/3)2。答案：D命题点3以基因表达为依托考查科学思维和科学探究5科学家通过
13、化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体，探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径，其简图如下。据图分析，以下叙述错误的是() AR蛋白分布于内质网膜上，是乙烯的受体，同时调节酶T的活性BE蛋白被剪切后的产物可进入细胞核影响基因的表达C无乙烯与R蛋白结合时，酶T有活性，使E蛋白磷酸化D酶T活性丧失的纯合突变体也能出现无乙烯生理反应解析：从题图中可以看出，R蛋白可以和乙烯结合，也可以和酶结合，R蛋白分布于内质网膜上，是乙烯的受体，同时调节酶T的活性，A正确；在有乙烯的存在下，E蛋白被剪切后的产物可进入细胞核影响基因的表达，有乙烯生理反应，B正确；从图中可以看出，无乙烯与R蛋白结合时，酶T有活性，使
14、E蛋白磷酸化，C正确；无乙烯条件下，酶T与R蛋白结合，使得E蛋白磷酸化，出现无乙烯生理反应，酶T活性丧失的纯合突变体不会出现无乙烯生理反应，D错误。答案：D6以下是有关基因表达的实验探索，请根据实验分析以下问题。实验一：用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成停止，再加入酵母RNA，蛋白质合成有所恢复。实验二：用红绿色染料分别标记DNA和新合成的RNA，发现绿色总是先出现在红色存在的部位。实验三：SP8噬菌体实验：从宿主细胞中分离出SP8的RNA，分别与噬菌体的2条DNA单链混合，发现只有一条DNA单链可与RNA形成杂交分子，如图所示。实验四：鹅膏蕈碱实验：鹅膏蕈碱是一种可抑制RNA聚合酶活
15、性的物质，且随着鹅膏蕈碱浓度和处理时间的增加，转录进程逐渐被抑制。请分析以上实验：(1)实验一说明蛋白质的合成可能与_有关。(2)实验二得出的结论是_。(3)实验三中杂交分子形成的原理是_，由此可知RNA合成的模板是_。利用分子杂交技术可鉴定物种亲缘关系远近，原因是_。(4)实验四说明了转录过程所需的酶是_。已知酵母菌的核基因和线粒体中的质基因均能编码蛋白质的合成，用鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测鹅膏蕈碱抑制的是_(填“核基因”或“质基因”)的转录过程。(5)四环素、链霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA的
16、结合，请据以上事实说明这些抗生素可用于一些疾病治疗的原理：_。解析：(1)由实验一可知，RNA分解，蛋白质合成停止，RNA合成，蛋白质合成恢复，则说明蛋白质的合成可能与mRNA(或RNA或酵母RNA)有关。(2)RNA总是出现在DNA附近，说明RNA合成(转录)场所在细胞核内RNA合成(转录)场所在DNA附近。(3)实验三中杂交分子形成的原理是碱基互补配对原则(AU，GC，TA，CG)。DNA单链可与RNA形成杂交分子的是b链，与RNA碱基互补配对，因此RNA合成的模板是b链。形成的杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明在生物进化过程中，DNA碱基序列发生的变化越小，说明物种之
17、间关系越近。(4)加入抑制RNA聚合酶的物质，转录进程逐渐被抑制，说明转录过程需要RNA聚合酶。用鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，说明鹅膏蕈碱抑制的是核基因的转录，核内形成的mRNA通过核孔进入细胞质基质的RNA含量才显著减少。(5)核糖体、tRNA和mRNA的结合都是蛋白质合成所不可缺少的。抗生素通过干扰细菌核糖体的形成，或阻止tRNA和mRNA的结合，来干扰细菌蛋白质的合成，抑制细菌的生长，因此可用于治疗细菌感染引起的疾病。答案：(1)mRNA(或RNA或酵母RNA)(2)RNA合成(转录)场所在细胞核内RNA合成(转录)场所在DNA附近(3)碱基互补配对原则b链形
18、成的杂合双链区的部位越多，DNA碱基序列的一致性越高，说明物种之间关系越近(4)RNA聚合酶核基因(5)抗生素通过干扰细菌核糖体的形成，或阻止tRNA和mRNA的结合，来干扰细菌蛋白质的合成，抑制细菌的生长，因此可用于治疗细菌感染引起的疾病 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DNA的复制；转录；翻译；RNA的复制；RNA逆转录。(3)分别写出下列生物中心法则表达式生物种类举例遗传信息的传递过程RNA病毒烟草花叶病毒逆转录病毒艾滋病病毒细胞生物动物、植物、细菌、真菌等2.基因控制性状的途径(1)直接控制途径途径：基因蛋白质的结构生物体的性状实例
19、：(2)间接控制途径途径：基因酶的合成代谢过程生物体的性状(完善实例分析如下)实例：a.白化病致病机理b豌豆的圆粒和皱粒的形成机理1教材必修2 P70“批判性思维”：如何客观评价基因决定生物体的性状？提示：生物性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境因素等)相互作用的结果。2教材必修2 P70“文字信息”：细胞质基因有怎样的遗传特点？提示：只能通过母方传给后代。3教材必修2 P71“拓展题1”：分析红眼的形成与红眼基因的关系。提示：红眼基因正常是形成红眼的必要而非充分条件。红眼基因正常，并且其他涉及红眼形成的基因也正常时，果蝇的红眼才能形成；如果红眼基因不正常，即使所有其他涉及红眼形成的基因都
20、正常，果蝇的红眼也不能形成。1DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。()2原核生物的tRNA合成无需基因指导。()3核苷酸序列不同的基因不能表达出相同的蛋白质。()4科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。() 1.中心法则与基因表达关系的模型构建2理清基因与性状关系1油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。设计意图：主要考查科学思维(1)据图甲分析，写出提高油菜产油量的基本思路。提示：抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)。(2)图乙表示基因B，链是转录链，经诱导链
21、也能转录，从而形成双链mRNA，转录出的双链mRNA与图乙基因在化学组成上的区别是什么？提示：mRNA中不含T含U，五碳糖为核糖。(3)为什么基因B经诱导后转录出mRNA就能提高产油量？提示：双链mRNA不能翻译(不能与核糖体结合)形成酶b，而细胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高。2人们通过研究发现，有些抗生素能阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，利用上述模拟实验的方法，探究新型抗生素能否阻断细菌DNA的转录过程。备用药品：某种细菌DNA、新型抗生素溶液、生理盐水等。设计意图：主要考查科学探究(1)写出实验思路；(2)预期实验结果并得出实验结论。提示：(1)
22、实验思路：取A、B两支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液；A试管中加入适量生理盐水，B试管中加入等量的新型抗生素溶液；分别在A、B试管中加入等量某种细菌DNA，在相同且适宜的条件下培养一段时间，再分别检测试管中是否有DNA或RNA生成。(2)预期实验结果并得出实验结论：如果A试管中含有RNA，B试管中不含有RNA，则说明该抗生素能阻断细菌DNA的转录；如果A、B两试管都含有RNA，则说明该抗生素不能阻断细菌DNA的转录。命题点1以中心法则为依托考查理解与信息获取能力1(2020高考全国卷)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是()A遗传信息可以从DNA流向RNA，也
23、可以从RNA流向蛋白质B细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽C细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等D染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子解析：根据中心法则可知，DNA可以经过转录形成RNA，即遗传信息从DNA流向了RNA，RNA可以作为模板进行翻译，即遗传信息从RNA流向了蛋白质，A项正确。转录形成的RNA有三种：mRNA、tRNA和rRNA，其中可以编码多肽的只有mRNA，B项错误。基因是有遗传效应的DNA片段，所以细胞中DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，两者不相等，C项正确。转录是以基因为单位进行的，一个DNA分子中含有多
24、个基因，所以染色体DNA分子中的一条单链，可以转录出不同的RNA分子，D项正确。答案：B2新型冠状病毒(2019nCoV)为有包膜病毒，其遗传物质是一种单股正链RNA，以ss()RNA表示。ss()RNA可直接作为mRNA翻译成蛋白质，如图是病毒的增殖过程示意图。有关该病毒说法正确的是()A该病毒的遗传物质彻底水解会得到四种核糖核苷酸B()RNA的嘧啶碱基数与()RNA的嘧啶碱基数相等CRNA复制酶在宿主细胞内可催化磷酸二酯键的形成D由于没有核糖体，所以病毒包膜上不存在蛋白质解析：该病毒的遗传物质是RNA，若初步水解会得到四种核糖核苷酸，A错误；图中的()RNA与()RNA之间为互补关系，因此
25、二者中的嘧啶碱基数和嘌呤碱基数相等，B错误；RNA复制酶在宿主细胞内可催化RNA的合成，显然RNA复制酶能催化核糖核苷酸之间磷酸二酯键的形成，C正确；病毒是非细胞生物，没有核糖体，但病毒包膜上存在在宿主细胞中合成的蛋白质，D错误。答案：C命题点2以中心法则为依托考查社会责任与科学探究3下面是几种抗菌药物的抗菌机理以及中心法则的图解。青霉素：抑制细菌细胞壁的合成；环丙沙星：抑制细菌DNA解旋酶的活性；红霉素：能与细菌细胞中的核糖体结合以阻止其发挥作用；利福平：抑制RNA聚合酶的活性。以下有关说法错误的是()A环丙沙星会抑制a过程，利福平将会抑制b过程B除青霉素外，其他抗菌药物均具有抑制遗传信息传
26、递和表达的作用C过程d涉及的氨基酸最多有20种、tRNA最多有64种De过程需要逆转录酶解析：由题干可知，环丙沙星会抑制细菌DNA解旋酶的活性，故可抑制细菌DNA的复制过程(a过程)。利福平会抑制RNA聚合酶的活性，故可抑制DNA的转录过程(b过程)。红霉素能与核糖体结合以阻止其发挥作用，故可抑制细菌的翻译过程(d过程)。青霉素抑制细菌细胞壁的合成，其不影响遗传信息的传递和表达过程。e过程是逆转录过程，需要逆转录酶。翻译过程涉及的氨基酸最多有20种、tRNA理论上最多有61种。答案：C4科学家把等量的小白鼠败血症病毒(一种RNA病毒)颗粒加入甲、乙两支试管中，其中甲试管中含有带放射性标记的脱氧
27、核糖核苷三磷酸缓冲溶液，乙试管中含有带放射性标记的核糖核苷三磷酸缓冲溶液。一段时间后，甲试管中能检测到含有放射性的核酸，乙试管中不能检测到含有放射性的核酸。下列叙述错误的是()A甲、乙试管中都不能检测到子代病毒B该病毒颗粒中含有与DNA合成有关的酶C乙试管中无放射性核酸的合成是因为缺少RNA酶D加入RNA酶，甲试管中放射性核酸明显减少解析：根据题干分析可知，甲试管中发生了逆转录，但是甲试管中不能合成RNA和蛋白质，故甲试管中没有子代病毒，乙试管中只有病毒RNA存在，也不能合成蛋白质，因此乙试管中也没有子代病毒，A正确；甲试管中完成了DNA的合成，因此加入的病毒颗粒中含有逆转录酶，B正确；乙试管
28、中无放射性核酸的合成是因为缺少合成DNA的原料脱氧核糖核苷酸，C错误；加入RNA酶，病毒模板减少，故甲试管中放射性核酸明显减少，D正确。答案：C三个方面巧判中心法则五过程(1)从模板分析如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或DNA转录；如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或RNA逆转录或翻译。(2)从原料分析如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录；如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是DNA转录或RNA复制；如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。(3)从产物分析如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或RN
29、A逆转录；如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或DNA转录；如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。命题点35如图所示为基因的作用与性状的表现之间的关系。下列相关叙述正确的是()A过程与DNA复制的共同点是都以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行B过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATPC人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现的，白化病是通过蛋白质直接表现的DHIV和T2噬菌体都可独自进行这两个基本过程解析：过程是转录，以DNA一条链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行，而DNA的复制是以DNA的两条链为模板，在解旋酶和DNA聚合酶的作用下完成；过程是翻译，直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP；白化病患者体内缺乏酪氨酸酶，是通过控制酶的合成间接表现的，人的镰刀型细胞贫血症是通过控制蛋白质结构直接表现的；HIV和T2噬菌体是病毒，必须寄生在宿主细胞内，利用宿主细胞提供的物质和能量才能完成过程。答案：B
