1、第3讲 基因的表达-2-1.遗传信息的转录和翻译()。2.基因与性状的关系()。-3-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考点1 遗传信息的转录和翻译 1.RNA的组成、结构与类型-4-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.遗传信息的转录和翻译(1)转录-5-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(2)翻译 教材深挖翻译过程中,核糖体是如何使肽链延伸的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的蛋白质吗?提示：翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来
2、的只能称之为多肽,其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。-6-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(3)密码子与反密码子 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,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 -7-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 3.DNA复制、转录、翻译的比较 DNA 复制 转 录 翻 译 时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的 整个 过程 场所 主要在 细胞核 主要在细胞核 核糖体 模板 DNA 的两条单链 DNA
3、 的一条链 mRNA 原料 4 种脱氧核糖核苷酸 4 种核糖核苷酸 20 种氨基酸 条件 解旋酶、DNA聚合酶、ATP等 RNA 聚合 酶、ATP 等 酶、ATP、tRNA 等 -8-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 DNA 复制 转 录 翻 译 产物 2 个双链DNA 1 个单链 RNA 多肽链(或蛋白质)模板去向 分别进入两个子代 DNA 分子中 恢复原样,重新形成 双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸 碱基配对方式 AT,TA,CG,GC AU,TA,CG,GC AU,UA,CG,GC 意义 传递遗传信息 表达 遗传信息,使生物表现出各种性状 -9-考点1 考点2 核心
4、梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。()(2)tRNA分子中含有一定数量的氢键。()(3)反密码子是位于mRNA上的相邻的三个碱基。()(4)一条mRNA只能翻译出一条肽链。()(5)细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。()(6)真核细胞内,转录的同时,核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译。()(7)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()(8)少数RNA具有生物催化作用。()(9)真核生物的tRNA呈三叶草结构。()-10-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(10)细菌的一个基因转录时两条DN
5、A链可同时作为模板,提高转录效率。()(11)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。()(12)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料。()(13)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。()(14)密码子的种类为64种,决定氨基酸的共61种,终止密码子有3种。()(15)反密码子存在于tRNA上,有64种。()-11-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 开启高考长句应答模式!1.根据下图分析回答问题。图 1-12-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(1)图中翻译方向如何?判断依据是什么?提示：方向为从左向右,判断依据是多肽链的
6、长短。(2)图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义是什么?提示：意义为少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)图中多条多肽链的氨基酸序列是否相同?为什么?它们是否具生物学活性?提示：图中多条多肽链的氨基酸序列相同,因为其模板mRNA相同。由于合成的仅是“多肽链”,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工,形成特定空间结构后才具备生物学活性。-13-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.下图2所示的过程发生在大肠杆菌中,与上图相比有何区别?提示：两图的区别在于图1所示的转录、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
7、体,时间在后。图2所示的转录、翻译过程同时进行。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。图 2-14-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考向1 DNA与RNA的比较 1.(2016宁夏银川育才中学,11)下列关于DNA和RNA特点的比较,正确的是()A.在细胞内存在的主要部位相同 B.五碳糖不同 C.核苷酸之间的连接方式不同 D.碱基相同 答案 解析 解析 关闭DNA主要存在于细胞核中,RNA主要存在于细胞质中;二者的核苷酸连接方式相同,都是靠磷酸二酯键连接;构成DNA和RNA的碱基不完全相同。答案 解
8、析 关闭B-15-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.(2016河北衡水期中,29)经过对某生物体内的核酸成分进行化学分析得知,该生物体内的核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,由此可以判断()A.此生物体内的核酸一定是DNA B.该生物一定不含DNA而只含RNA C.若此生物只含DNA,则一定是单链的 D.若此生物含DNA,则一定是双链的 答案 解析 解析 关闭因该生物体内的核酸中嘌呤数和嘧啶数不相等,故可能是只含有RNA,或同时含有DNA和RNA,或只含单链DNA。答案 解析 关闭C-16-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考向2 DNA复制、转
9、录和翻译的比较 3.(2016江苏卷,22)为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶,通过基因改造,将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA,由此发生的变化不包括()A.植酸酶氨基酸序列改变 B.植酸酶mRNA序列改变 C.编码植酸酶的DNA热稳定性降低 D.配对的反密码子为UCU 答案 解析 解析 关闭本题考查遗传信息传递相关知识。改变后的密码子仍然对应精氨酸,氨基酸的种类和序列没有改变,A项错误。由于密码子改变,植酸酶mRNA序列改变,B项正确。由于密码子改变后C(G)的比例下降,DNA热稳定性降低,C项正确。反密码子与密码子互补配对,为UCU,D项正确。答案 解析 关闭A-1
10、7-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 4.(2016全国甲卷,2)某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是()A.随后细胞中的DNA复制发生障碍 B.随后细胞中的RNA转录发生障碍 C.该物质可将细胞周期阻断在分裂中期 D.可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用 答案 解析 解析 关闭本题考查DNA的复制和转录。DNA双链不能解开,即DNA不能解旋,所以DNA不能复制,也不能转录,A、B两项正确。DNA复制在间期进行,所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C项错误。DNA不能复制,则细
11、胞不能增殖,所以该物质对癌细胞的增殖有抑制作用,D项正确。答案 解析 关闭C-18-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考向3 基因表达的相关计算 5.(2016甘肃天水一中三次考,56)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分子中A+T的最少数量、合成蛋白质时脱去水分子的最多数量分别是()A.m、m/3-1 B.m、m/3-2 C.2(m-n)、m/3-1D.2(mn)、m/3-2 答案 解析 解析 关闭模板DNA分子中A+T的数量是mRNA中A+U的数量的2倍,即有2(m-n)个;合成蛋白质时脱去的水分子数为氨基
12、酸数-肽链数,在不考虑终止密码子的情况下,氨基酸数是mRNA中碱基的1/3,即脱去的水分子数最多为m/3-2。答案 解析 关闭D-19-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 1.DNA和RNA的区分技巧(1)DNA和RNA的判断 含有碱基T或脱氧核糖DNA。含有碱基U或核糖RNA。(2)单链DNA和双链DNA的判断 若A=T,G=C且A+G=T+C一般为双链DNA。若嘌呤嘧啶单链DNA。(3)DNA和RNA合成的判断 用放射性同位素标记T或U,可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。-20-考点1 考点2 核
13、心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.巧辨遗传信息、密码子和反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子-21-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),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。-22-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 3.基因表达中碱基数量推算方法(1)DNA和mRNA对应碱基及数量的计算 DNA模板
14、链中A+T(或C+G)与mRNA中A+U(或C+G)相等,则(A+T)总%=(A+U)mRNA%。(2)基因控制蛋白质合成中的相关计算 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(不考虑终止密码子等)。-23-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考点2 基因与性状的关系 1.中心法则的提出及发展(1)中心法则的内容 DNA的复制;转录;翻译;RNA复制;逆转录。(2)RNA的自我复制和逆转录只发生在 RNA 病毒在宿主细胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有 逆转录酶 的参与。高等动植物体内只能发生DNA的复制、转录和翻译。教材深挖从中心法则的名称上
15、可以看出遗传信息的流动过程在生物学中的重要地位,这个法则反映了遗传物质的哪两大功能?提示：中心法则反映了遗传物质的传递与表达两大功能。-24-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(3)各类生物中遗传信息的传递过程(中心法则)生物种类 遗传信息的传递过程 病毒类生物 DNA 病毒 某些 RNA病毒 逆转录病毒 细胞类生物 -25-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 教材深挖HIV的宿主细胞是什么?它进行蛋白质合成的场所是什么?其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供?提示：HIV的宿主细胞是T淋巴细胞,该病毒进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体,其“遗传信
16、息流”的模板由病毒自身提供,原料由宿主细胞提供。2.基因控制性状的途径(1)直接控制途径(2)间接控制途径 基因 蛋白质的结构生物体的性状。基因 酶的合成 代谢过程生物体的性状。-26-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(3)基因控制性状的实例(连线)-27-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。()(2)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。()(3)原核生物的tRNA合成无需基因指导。()(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。()(5)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流
17、示意图为。()(6)基因与性状之间是一一对应的关系。()-28-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 开启高考长句应答模式!1.下图表示生物遗传信息流动的过程,根据下图回答问题。(1)细胞分裂间期发生了上述哪些过程?分裂期发生了哪些过程?提示：a、b、c。c。(2)需要tRNA和核糖体同时参与的是哪个过程?能进行AU,GC配对的过程有哪些?提示：c。b、c、d、e。(3)健康的人体内不会发生上述哪些过程?提示：d和e。-29-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.右图表示有关遗传信息传递的模拟实验,根据右图回答问题。-30-考点1 考点2 核心梳理 提能
18、探究 考向感悟 归纳总结(1)若X是DNA的一条链,Y含有U,则试管内必须加入哪种酶?提示：RNA聚合酶。(2)若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入的原料是什么?提示：氨基酸。(3)若X是tRNA,Y是多肽,则试管内进行的生理过程是什么?提示：翻译。(4)若X是HIV的RNA,Y是DNA,则试管内必须加入哪一种酶?提示：逆转录酶。-31-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考向1 中心法则的相关分析 1.(2016江苏卷,18)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9
19、到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见下图)。下列相关叙述错误的是()-32-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则 C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成 D.若链剪切位点附近序列为TCCAGAATC 则相应的识别序列为UCCAGAAUC 答案 解析 解析 关闭蛋白质是由相应基因指导在核糖体中合成的,A项正确。向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则,B项正确。逆转录酶催化以RNA为模板合成DNA的过程,C项错误。根据碱基
20、互补配对原则,若链剪切点附近序列为TCCAGAATC,则相应的识别序列为UCCAGAAUC,D项正确。答案 解析 关闭C-33-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.(2016河南中原名校一联,21)根据图示分析,下列叙述正确的是()A.生物的遗传信息只能储存在DNA的脱氧核苷酸序列中,不能储存在RNA的核苷酸序列中 B.核苷酸序列不同的基因一定表达出不同的蛋白质 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 答案 解析 解析 关闭核酸分子中核苷酸的排列顺序就代表着遗传信息,A项错误;由于密码子的简并性等原因,不同的核苷酸序列可
21、表达出相同的蛋白质,B项错误;基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,因此遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础,C项正确;构成基因的两条链是互补的,其碱基排列顺序不同,D项错误。答案 解析 关闭C-34-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 考向2 分析基因控制性状的方式 3.(2016四川眉山高中期末质检,4)豌豆的圆粒和皱粒的形成机理如下图所示,下列相关叙述正确的是()A.皱粒豌豆的形成属于染色体结构变异 B.此图能够说明基因对生物性状的直接控制 C.插入外来DNA序列导致基因数目增加 D.豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状 答案 解析 解析 关闭插入外来DNA序列导致皱
22、粒豌豆的形成属于基因突变,A项错误;插入外来DNA序列导致基因结构改变,基因数目没有增加,使淀粉分支酶基因不能表达,能够说明基因对生物性状的间接控制,B项和C项错误;豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状,D项正确。答案 解析 关闭D-35-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 4.(2016河南八市二次质检,6)下图所示是人体内苯丙氨酸与酪氨酸的代谢途径,图中的数字分别代表三种酶。下列相关叙述错误的是()A.人体中的苯丙氨酸和酪氨酸,它们的来源均有三个渠道 B.苯丙酮酸大量积累引起的苯丙酮尿症,属于常染色体隐性遗传病 C.酶的缺乏会导致白化病,该病属于常染色体隐性遗传病 D.酪氨酸
23、是甲状腺激素合成的重要原料之一 答案 解析 解析 关闭人体内的氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,非必需氨基酸有三个来源,分别是食物、体内蛋白质分解和通过氨基转换作用形成,但苯丙氨酸属于必需氨基酸,不能在细胞内通过氨基转换作用形成,所以苯丙氨酸只有两个来源,A项错误;苯丙酮尿症属于常染色体隐性遗传病,B项正确;据图分析可知,缺乏酶不能合成黑色素,会导致白化病,该病属于常染色体隐性遗传病,C项正确;酪氨酸是甲状腺激素合成的重要原料之一,D项正确。答案 解析 关闭A-36-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 1.“三看法”判断中心法则各过程 “一看”模板“二看”原料“三看”产物
24、 生理过程 DNA 脱氧核苷酸 DNA DNA 复制 核糖核苷酸 RNA 转录 RNA 脱氧核苷酸 DNA 逆转录 核糖核苷酸 RNA RNA 复制 氨基酸 蛋白质(或多肽)翻译 -37-考点1 考点2 核心梳理 提能探究 考向感悟 归纳总结 2.利用图示分类剖析中心法则图示中:(1)1、8为转录过程;(2)2、5、9为翻译过程;(3)3、10为DNA复制过程;(4)4、6为RNA复制过程;(5)7为逆转录过程。-38-通关记 通关辨 通关练 1.RNA与DNA在化学组成上的区别:RNA中含有核糖和尿嘧啶,DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2.转录以DNA的一条链为模板,主要发生在细胞核中,以4
25、种核糖核苷酸为原料。3.一种密码子只能决定一种氨基酸,但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。4.决定氨基酸的密码子有61种,反密码子位于tRNA上,也有61种。5.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,进而控制生物体的性状;二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。-39-通关记 通关辨 通关练 1.辨析基因的转录、翻译(1)转录的产物有三种,只有mRNA携带遗传信息,但三种RNA都参与翻译过程,只是分工不同。(2)密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。(3)翻译进程中核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。
26、-40-通关记 通关辨 通关练 2.辨析“中心法则”的五大过程(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶解旋;转录(DNA的一条链作为模板),需RNA聚合酶解旋。(2)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞,情况不尽相同。如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,是后来发现的,是对中心法则的补充和完善。(4)DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制中都进行碱基的互补配对;进行互
27、补配对的场所有四个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。-41-通关记 通关辨 通关练 1.(2016湖南益阳箴言中学二模,10)医学上常使用抗生素治疗由细菌所引起的疾病。下图中分别表示不同抗生素抑制细菌的作用情况,ac表示遗传信息的传递过程。下列说法不正确的是()A.表示促进细菌细胞壁的形成 B.表示抑制细菌DNA的转录 C.c过程中,mRNA部分碱基序列不能编码氨基酸 D.将N个细菌的F用32P标记,放在含31P的培养液中连续分裂m次,含31P标记的细菌有N2m个 答案 解析 解析 关闭由题意可知,表示抑制细菌细胞壁的形成,A项错误;表示抑制转录过程,B项正确;c表示遗传信息的翻译过程,mR
28、NA上终止密码子的碱基序列不能编码氨基酸,C项正确;细菌的F为质粒,化学本质为双链环状DNA分子,将N个细菌的F用32P标记,放在含31P的培养液中连续分裂m次,共形成N2m个细菌,依据DNA分子的半保留复制,每个DNA分子都含有31P,所以含31P标记的细菌有N2m个,D项正确。答案 解析 关闭A-42-通关记 通关辨 通关练 2.(2016黑龙江大庆铁人中学期末,5)下图表示细胞中基因表达的过程,表示物质,甲、乙表示过程,下列说法正确的是()-43-通关记 通关辨 通关练 A.表示三种不同的RNA分子,含有密码子的是 B.在核仁中转录形成,原核细胞无核仁,不能形成 C.甲、乙两过程中,能进行碱基A和U配对的只有乙,乙中翻译方向是从左往右 D.都能通过核孔 答案 解析 解析 关闭从题图可知,分别表示tRNA、rRNA、mRNA,密码子位于上,A项错误;为rRNA,原核生物直接由转录形成,B项错误;甲为转录过程,乙为翻译过程,两个过程都要遵循碱基互补配对原则,都存在碱基A和U配对,C项错误;是催化转录的RNA聚合酶,分别表示tRNA、rRNA、mRNA,都为大分子,都能通过核孔,D项正确。答案 解析 关闭D
