1、第3课 基因的表达 考点一 遗传信息的转录和翻译重点探究型 核心知识回顾 1.RNA的结构和种类：(1)基本单位：_。核糖核苷酸(2)组成成分：(3)结构：一般是_链，长度比DNA短；能通过_ 从细胞核转移到细胞质中。鸟嘌呤（G）尿嘧啶（U）单 核孔(4)种类及功能。蛋白质 识别并转运氨基酸 核糖体(5)DNA与RNA的区别：物质组成 结构特点 五碳糖 特有碱基 DNA 脱氧核糖 _ 一般是双链 RNA _ U(尿嘧啶)通常是_ T(胸腺嘧啶)核糖 单链 2.遗传信息的转录：(1)概念：以_为模板，按碱基互补配对原 则合成RNA的过程。DNA的一条链(2)转录过程(见下图)：解旋酶 一条链 核
2、糖核苷酸 mRNA DNA链 3.遗传信息的翻译：(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以_ 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)密码子。概念：_上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有_种，终 止密码子有_种。mRNA 信使RNA 61 3(3)翻译过程(见下图)：游离的氨基酸 tRNA 核糖体 mRNA 多肽 核糖体 tRNA mRNA(4)产物：多肽 蛋白质 终止密码子【特别提醒】(1)DNA与RNA的结构比较：DNA一般为双链，RNA一般为单链，但RNA在部分区段可能出现双链结构，碱基之间以氢键相连接，如t
3、RNA。(2)tRNA的结构：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)tRNA和氨基酸之间的对应关系：一种tRNA只能转运 一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转 运。(4)密码子和氨基酸之间的对应关系。密码子共有64种，但其中有3种终止密码子，不编码 任何氨基酸，编码氨基酸的密码子共有61种。一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可对应一种或多种密码子。(5)转录产物：并不只有mRNA，还有tRNA和rRNA，但只有mRNA携带遗传信息。高考探究归纳【高考典题示例】(2014江苏高考)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是 世纪金
4、榜导学号77982131()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 C.DNA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【解题指南】(1)隐含信息：DNA分子由具有遗传效应的片段和无遗传效应的片段组成。(2)关键知识：转录的概念和转录的特点。【解析】选D。本题考查DNA复制、基因转录的相关知识。不具有遗传效应的DNA片段不发生转录，不会形成mRNA，所以mRNA分子的碱基数小于n/2个，故A错误；转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基
5、互补配对原则，合成RNA的过程，故B错误；RNA聚合酶的结合位点也在DNA上，故C错误；在细胞周期中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和含量均不断发生变化，故D正确。【高考母题变式】变式1 题干问题转换 A项中一个含n个碱基的DNA分子中，转录、翻译生成的 蛋白质，最多含多少个氨基酸？提示：n/6个。DNA碱基数和氨基酸数的关系是：DNA碱基数氨基酸数=61。变式2 图形转换 下图表示人体内胰岛素合成时基因表达过程中的某个 阶段，若该基因是呼吸酶合成基因，则该过程的模板 链_(填“一定”或“不一定”)是。原因是 _ _。不一定 转录是以DNA的一条链为模板，可能是链也可能是 链【备考方法规
6、律】转录和翻译过程中相关数量的计算方法(1)理顺相关数量关系：DNA碱基数mRNA碱基数氨基酸数=631。(2)关注计算中“最多”和“最少”问题。mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻 译时，mRNA上的_不决定氨基酸，因此准确 地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中_数目的3 倍还要多一些。DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：基 因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中_数目 终止密码子 氨基酸 氨基酸 的6倍还要多一些。不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个 碱基，转录产生它的基因中至少有_个碱基，该mRNA 指导合成的蛋白质中最多有_个氨基酸。(3)基因中碱基
7、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，2n n/3 则合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量 ；若改为n个碱基对，则公式为 。nn=a18m66（）nn=a18m33（）高考角度全练 角度1 DNA与RNA的区别 1.(2013全国卷)关于DNA和RNA的叙述，正确的是 ()A.DNA有氢键，RNA没有氢键 B.一种病毒同时含有DNA和RNA C.原核细胞中既有DNA，也有RNA D.叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA和RNA【解析】选C。本题考查核酸的基本内容。DNA通常为双链，两条链间以氢键连接；RNA通常为单链，但也有双链区域，如tRNA的三叶
8、草结构，双链区域也含氢键，A错误。病毒是非细胞生物，只含有DNA或者RNA，B错误。细胞生物同时含有DNA和RNA，C正确。线粒体、叶绿体为半自主性细胞器，具有DNA和RNA，核糖体中只含rRNA，无DNA，D错误。【方法技巧】单链DNA、双链DNA与RNA的判断技巧(1)从结构上判断DNA和RNA：含有碱基T或脱氧核糖DNA。含有碱基U或核糖RNA。(2)判断单链DNA和双链DNA：若 双链DNA。若嘌呤数嘧啶数单链DNA。ATGCTACG(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，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RN
9、A的合成。角度2 复制、转录、翻译过程分析 2.(2016全国卷)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【解题指南】(1)题干关键信息：某物质使DNA双链不 能解开。(2)解题关键：DNA复制、转录时需要解开双链。【解析】选C。本题主要考查DNA复制与转录过程。A 项，DNA复制过程中需要将双链解开，解开后的每一条 单链成为模板参与复制，加入该物质后D
10、NA双链不能解 开，复制过程受阻，故正确。B项，RNA的转录需要DNA 的一条链为模板，DNA不能解旋，转录不能进行，故正确。C项，DNA的复制和转录发生在细胞周期的间期，阻断DNA复制和转录，细胞将停留在间期，故错误。D项，癌细胞具有不断增殖的能力，加入该物质后阻断了DNA的复制，癌细胞的增殖受到抑制，故正确。3.(2015全国卷)人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖可以引起疯牛病。据此判断下列叙述正确的是()世纪金榜导学号77982132 A
11、.朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中 B.朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同 C.蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化 D.PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程【解题指南】(1)题干关键词：PrPc无致病性、PrPsc有致病性。(2)关键知识：蛋白质的结构和功能及基因控制蛋白质的合成。【解析】选C。A项，基因是有遗传效应的DNA片段，而 朊粒为蛋白质，不能整合到宿主细胞的基因组中，故 错误；B项，朊粒通过诱导正常的蛋白质转变为 PrPsc(朊粒)而实现朊粒的增殖，而肺炎双球菌的增殖 方式是二分裂，故错误；C项，“PrPc的空间结构改变 后成为PrPsc(朊粒)，就具
12、有了致病性”，说明蛋白质 的空间结构改变导致其功能发生了变化，故正确；D项，PrPc转变为PrPsc的过程是在某些因素的作用下导致的蛋白质空间结构的变化，遗传信息存在于基因上，它通过转录和翻译两个过程才能形成相应的蛋白质，故错误。【知识总结】DNA复制、转录和翻译的比较 比较 项目 DNA复制 转 录 翻 译 场所 真核细胞主要在 细胞核中 真核细胞主要 在细胞核中 细胞质中的 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 比较 项目 DNA复制 转 录 翻 译 条件 ATP、酶(解旋 酶、DNA聚合酶)酶(RNA聚合 酶)、AT
13、P 酶、ATP、tRNA 产物 2个双链DNA 一个单链 RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽链 特点 半保留复制 边解旋边复制 多起点复制 边解旋边转 录，DNA双链 全保留 一条mRNA上可相 继结合多个核糖 体，同时合成多 条肽链 角度3 基因表达的综合分析 4.(2017广州模拟)如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。据图回答：世纪金榜导学号77982133(1)该图表示的过程发生在人体的_细胞中，饭后半小时，上图所示过程会_(填“增强”或“减弱”)。(2)图中表示的过程称为_，催化该过程的酶是_。表示的物质是_。(3)图中天冬氨酸的密码子是_，胰岛素基因中 决定“”的
14、模板链的碱基序列为 _。(4)已知胰岛素由两条多肽链共51个氨基酸组成，指导 其合成的的碱基数远大于153，主要原因是_ _。一个上结合多个核糖体的意义 是_。【解析】(1)胰岛素是由人的胰岛B细胞合成分泌的。饭后半小时血液中被消化产生或吸收的葡萄糖增多，此时胰岛素分泌增加。(2)图中表示转录过程，需要RNA聚合酶的催化，转 录形成的产物是mRNA。(3)密码子在mRNA上，天冬氨酸的密码子是GAC，由 mRNA上碱基序列可知胰岛素基因中决定“”的模板链的碱基序列是-CCACTGACC-。(4)51个氨基酸组成的胰岛素分子，指导其合成的mRNA 中碱基数至少为153，实际却远大于153，因为m
15、RNA上 含有终止密码子等不翻译的序列。一个mRNA上结合多 个核糖体能在短时间内合成大量的蛋白质，具有高效 性。答案：(1)胰岛B 增强(2)转录 RNA聚合酶 mRNA(3)GAC-CCACTGACC-(4)mRNA上存在终止密码子等不翻译的序列 在短时间内合成大量的蛋白质(答案合理即可)【知识总结】DNA复制、转录、翻译三者的联系【加固训练】1.(2017襄樊模拟)美国科学家安德鲁菲尔和克雷格梅洛发现了RNA干扰现象，这是一个有关控制基因信息流程的关键机制。下列有关RNA的叙述中，错误的是()A.有的RNA具有生物催化作用 B.tRNA、rRNA和mRNA都是基因转录的产物 C.mRNA
16、上有多少个密码子就有多少个tRNA与之对应 D.分化后的不同形态的细胞中mRNA的种类和数量有所不同【解析】选C。有的RNA是酶，具有生物催化作用；RNA(包括tRNA、rRNA和mRNA)是基因转录的产物；mRNA上的终止密码子没有与之对应的tRNA；细胞分化形成不同形态的细胞是基因选择性表达的结果，因此它们中的mRNA种类和数量有所不同。2.(2015江苏高考)下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是()A.图中结构含有核糖体RNA B.甲硫氨酸处于图中的位置 C.密码子位于tRNA的环状结构上 D.mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类【解析】选A。本题主要
17、考查翻译过程。图中结构包括核糖体、mRNA、tRNA，核糖体由RNA和蛋白质构成，故A项正确。是起始甲硫氨酸后相邻位置的氨基酸，故B项错误。tRNA的环状结构上有反密码子，密码子位于mRNA上，故C项错误。由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变，肽链中氨基酸的种类不一定改变，故D项错误。考点二 中心法则及基因与性状的关系基础夯实型 核心知识回顾 1.中心法则的内容与发展：(1)总表达式：DNA的复制；_；翻译；_；逆转录。转录 RNA的复制(2)写出下列各类生物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：_ RNA病毒：_ 逆转录病毒：_ 细胞类生物
18、_ 2.基因控制生物体性状的方式：(1)直接控制途径：基因 _ 生物体性状。(2)间接控制途径：基因 _ _ 生物体性状。蛋白质结构 酶的合成 细胞代谢【思维诊断】(1)叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。()分析：叶绿体中含有DNA，DNA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。()分析：DNA病毒中的DNA在受体细胞中复制、转录、翻 译，也遵循中心法则。(3)原核生物的tRNA合成无需基因指导。()分析：mRNA、tRNA、rRNA都是在基因的指导下合成 的。(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。()分析：DNA中的遗传信息能
19、控制蛋白质的合成，所以存 在于线粒体中的DNA也具有控制某些蛋白质合成的功 能。(5)镰刀型细胞贫血症是通过控制蛋白质的结构直接控 制生物体性状的。()分析：镰刀型细胞贫血症是由于某个氨基酸改变引起 的，因此是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性 状的。(6)基因与性状是一一对应的关系。()分析：一个基因可决定多个性状，有的性状由多个基 因决定。高考角度全练 角度1 对中心法则的理解 1.(2016海南高考)某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是()A
20、.抑制该病毒RNA的转录过程 B.抑制该病毒蛋白质的翻译过程 C.抑制该RNA病毒的反转录过程 D.抑制该病毒RNA的自我复制过程【解析】选C。本题主要考查中心法则。RNA病毒反转录生成DNA，需要的原料是4种脱氧核苷酸，物质Y与脱氧核苷酸结构相似，会混入反转录生成的DNA中，致使反转录生成的DNA不能整合到真核宿主的基因组中，影响病毒RNA及蛋白质的合成，从而抑制该病毒增殖，故只有C项正确。2.(2015重庆高考)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
21、.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链【解题指南】(1)图示信息：DNA可复制及转录、翻译产生蛋白质，RNA可复制及逆转录产生DNA。(2)关键知识：遗传信息的概念、密码子的简并性和蛋白质的功能。【解析】选D。本题考查遗传的物质基础和遗传信息的 表达。A项，生物的遗传物质是DNA或RNA，即遗传信息 储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，故该叙述正确。B项，因为密码子的简并性，转录形成的mRNA碱基序列 不同，最终翻译出的蛋白质可能相同，故该叙述正 确。C项，蛋白质是生命活动的主要承担者，即生物的 表现型是通过蛋白质体现的，故该叙述正确。D项，遗 传信息是由碱基序列决定的，DNA上基因两条链
22、的碱基互补配对，含遗传信息不同，故该叙述错误。【知识总结】不同生物遗传信息传递的途径(1)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。(2)DNA病毒只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但这三个过程发生在宿主细胞内。(3)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒侵染宿主细胞过程中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。3.(2015安徽高考)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
23、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 世纪金榜导学号77982134()A.QRNA的复制需经历一个逆转录过程 B.QRNA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 D.QRNA复制后，复制酶基因才能进行表达【解题指南】(1)题干关键信息：“一条单链RNA”“QRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白”“然后利用该复制酶复制QRNA”。(2)图示信息：噬菌体的遗传物质QRNA作为模板的翻译过程。【解析】选B。本题主要考查中心法则的有关知识。QRNA复制的产物为RNA，而逆转录的产物为DNA，故A
24、项错误。QRNA的复制要遵循碱基互补配对原则，以 QRNA为模板，产物RNA与模板之间会形成双链RNA，故B项正确。题图中一条QRNA作为模板翻译出了成熟 蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶等三种蛋白质，每个蛋白 质至少是由一条肽链形成的，故C项错误。由题干信息“当噬菌体侵染大肠杆菌后”“QRNA立即作为模板翻译出RNA复制酶，然后复制QRNA”可知，复制酶基因表达在先，QRNA复制在后，故D项错误。【方法技巧】三看法”判断中心法则的过程 角度2 基因对性状的控制 4.(2017洛阳模拟)下列有关人体细胞中基因与性状关系的叙述，错误的是()A.基因分布于细胞核、线粒体中，只有核中的基因能决定性状 B
25、.环境也能影响性状表现，性状是基因与环境共同作用的结果 C.有些性状是由多个基因共同决定的，有的基因可决定和影响多种性状 D.一条染色体上分布有许多基因，可决定和影响人体的多种性状表现【解析】选A。基因分布于人体的细胞核、线粒体中，核基因和线粒体基因均能控制生物性状，A错误。性状是由环境和基因共同决定的，B正确。性状可由一个或多个基因共同决定，有些基因可决定和影响多种性状，C正确。一条染色体上含一个或两个DNA，一个DNA上含有多种基因，可决定和影响人体的多种性状表现，D正确。【知识总结】基因与性状的关系(1)一般而言，一个基因决定一种性状。(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如玉米
26、叶绿素的形成至少与50多个不同的基因有关。(3)有时一个基因可影响多种性状，如A B C，基因1可影响B和C的性状。(4)生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。【加固训练】(2014江苏高考)研究发现，人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图)，下列相关叙述错误的是()A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过环节 B.侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞 C.通过形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上 D.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【解
27、题指南】(1)题干关键信息：人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。(2)图示信息：是转录，是翻译，是逆转录。(3)关键知识：人类免疫缺陷病毒(HIV)寄生在人的T淋巴细胞中。【解析】选B。本题考查中心法则的信息传递。人类免 疫缺陷病毒(HIV)主要攻击人体的T淋巴细胞，在侵染 过程中HIV整体进入T淋巴细胞内，然后释放出RNA，故 B选项是错误的。HIV属于逆转录病毒的一种，它的遗 传物质RNA先经逆转录形成DNA，然后形成的DNA整合到 患者细胞的基因组中，再通过病毒DNA的转录形成HIV 的RNA，最后通过翻译，形成HIV的蛋白质，并组装成 大量的子代HIV，由被感染的细胞裂解释放出来；根据题图中的中心法则可知病毒DNA是通过逆转录过程合成的，故可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。故A、C、D选项均正确。
