1、必修 遗传与进化 第二章 基因的本质与表达 第20讲 基因的表达 整 合 核心考点 突 破 考疑考技 考纲考情识记要点1.转录和翻译过程的分析与判断2.复制、转录和翻译过程的比较3.基因指导蛋白质合成过程的有关计算4.基因控制性状类型的分析与应用5.中心法则信息传递类型的判断与分析我的问题(记录下来，重点突破)_1.RNA与DNA的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.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。3.密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。4.一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基
2、酸可以由多种密码子来决定。5.决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，也有61种。6.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。Z 整合核心考点 1RNA的结构与分类(1)RNA与DNA的区别知 识 链 接考点一遗传信息的转录和翻译 物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖_一般是_RNA_通常是_T(胸腺嘧啶)双链U(尿嘧啶)核糖单链(2)基本单位：_。(3)种类及功能信使RNAmRNA：_合成的模板转运RNAtRNA：_核糖体RNArRNA：的组成成分核糖核苷酸蛋白质识别并转运氨基酸核
3、糖体 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。(2)过程(见下图)DNA的一条链 3遗传信息的翻译(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)过程(见下图)第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。携带甲硫氨酸(甲硫氨酸对应的密码子是起始密码子)的tRNA，通过与AUG互补配对，进入位点1。第2步：携带异亮氨酸(AUC)的tRNA以同样的方式进入位点2。第3步：甲硫氨酸通过与异亮氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。第4步：核糖体读取下一个密
4、码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读到终止密码。4下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题：(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA上可同时结合核糖体。(2)存在上述关系的意义：_。(3)核糖体在mRNA上移动的方向：(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。(4)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至等结构中进一步加工。(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？_ _。多个少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质从左向右内质网
5、、高尔基体图示中4个核糖体合成了4条多肽链；因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的多肽链 1DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息及最终翻译成的氨基酸如表所示，则如图所示的转运RNA(tRNA)所携带的氨基酸是哪一种(注：反密码子从携带氨基酸的一端开始读码)?提示 苏氨酸。GCACGTACGTGC赖氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸 2分析下图，该图表示哪一类细胞的转录和翻译过程？分别代表什么？提示 原核细胞 图中是DNA模板链，表示正在合成的4条mRNA 命 题 突 破 1(2015江苏卷)如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
6、酸处于图中的位置 C密码子位于tRNA的环状结构上 DmRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 解析 本题考查翻译过程相关内容。图中mRNA与核糖体结合，核糖体的成分是蛋白质和rRNA，A项正确。甲硫氨酸为起始氨基酸，则应为相邻氨基酸，B项错误。密码子是指位于mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，C项错误。由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变，即密码子改变，而其决定的氨基酸种类不一定改变，D项错误。答案 A 2如图是基因指导多肽合成的模式图。据图分析正确的是()A因为中含有碱基U，所以其上有密码子 B和过程均发生了碱基互补配对 C甲图表示转录过程，乙图表示翻译过程 DL1是一个具有双螺
7、旋结构的DNA分子 解析 密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基；由题图可知，甲图表示翻译过程，乙图表示转录过程，在转录和翻译过程中都有碱基互补配对发生；L1、L2共同构成DNA的双螺旋结构。答案 B 3某生物基因表达过程如下图所示。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 BDNARNA杂交区域中A应与T配对 CmRNA翻译只能得到一条肽链 D该过程发生在真核细胞中 解析 题图所示为转录翻译过程，在RNA聚合酶的作用下，DNA双螺旋解开；在DNARNA杂交区域A应和U配对；mRNA翻译过程中可同时在一条mRNA上合成多条肽链，图中显示有两条；真核细胞的转录
8、过程是在细胞核中，而翻译过程是在细胞质中的核糖体上，而该图是mRNA还没有转录结束，翻译过程就开始进行，说明该图是原核细胞的转录翻译过程。答案 A 正确区分遗传信息、遗传密码子和反密码子(1)基因、密码子、反密码子的对应关系(2)氨基酸与密码子、反密码子的关系 每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子简并性)，可由1种或几种tRNA转运。1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1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)，反密码子理论上有61种。1利用流程图分类剖析中心法则知 识 链 接考点二中心法则及基因与性状的关系 2基因控制性状的方式(1)直接控制：基因
9、通过控制蛋白质的，直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症和囊性纤维病。分子结构(2)间接控制：基因通过控制酶的合成来控制细胞新陈代谢，进而间接控制生物体的性状，如人类肤色的控制。【特别提醒】基因与性状并不都是一对一的关系(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，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。(4)生物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。生长素、赤霉素等不是蛋白质，它们的合成受基因控制吗？是通过基因控制性状的哪一途径实现的？提示 受基因控制。基因控制酶的合成，间接控制生物的性状。命 题
10、 突 破 1(2015重庆理综)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 解析 本题主要考查基因的结构和表达，解题的切入点是依据基因的结构本质和表达原理对选项逐一分析。DNA和RNA都可以是遗传物质，遗传信息储存在它们的核苷酸序列中，A项正确。由于密码子的简并性等原因，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B项正确。基因可通过指导蛋白质的合成控制生物性状，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。编码蛋白质
11、时，只有基因的特定的一条链(有意义链)作为模板链，作为模板链的单链不同，转录出的mRNA和翻译出的蛋白质是不同的，所以编码蛋白质的基因是含有遗传信息不同的两条单链，D项错误。对基因的结构、本质和功能模糊是导致本题出错的重要原因。答案 D 2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 解析 本题考查与中心
12、法则相关的知识。HIV是RNA病毒，在宿主细胞中经逆转录合成DNA再转录合成mRNA才能合成蛋白质，故A项正确；HIV侵染人体细胞时，通过胞吞的形式进入细胞中，所以病毒的蛋白质外壳能进入宿主细胞，B项错误；逆转录合成的DNA整合到宿主DNA上，再借助人体细胞的酶系统和能量、原料合成RNA，C项正确；通过抑制逆转录过程可减少艾滋病的增殖速度和数量，D项正确。答案 B 3已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方式分别用下图表示。下列有关说明不正确的是()A艾滋病病毒、噬菌体、流感病毒的遗传方式分别是丙、甲、乙 B在中心法则中很少发生的过程是6、7 C甲种类型病毒更容易发生变异 D三种病
13、毒的增殖要在含有活细胞的培养基中 解析 艾滋病病毒和流感病毒的遗传物质都是RNA，且艾滋病病毒可以发生逆转录，流感病毒可以发生RNA复制过程，A项正确；6过程是RNA的自我复制，7过程是逆转录过程，这两个过程在生物体中很少发生，B项正确；乙和丙的遗传物质是RNA，由于结构不稳定，更容易发生变异，C项错误；病毒只有在活细胞内才能增殖，D项正确。答案 C 4如图为人体对性状控制过程示意图，据图分析可得出()A过程、都主要在细胞核中进行 B食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白 CM1和M2不可能同时出现在同一个细胞中 D老年人细胞中不含有M2 解析 图中是转录，是翻译，翻译在细胞质中进行。酪氨酸为非必需氨基
14、酸，可在人体中合成。M1只存在于红细胞中。老年人头发变白的原因是酪氨酸酶活性降低，而不是不含酪氨酸酶。答案 C 1转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是DNA分子中碱基数目的一半，且模板链中AT(或CG)与mRNA分子中UA(或CG)相等。知 识 链 接考点三基因表达过程中的相关计算 2翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的1/6。3蛋白质的有关计算(1)蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数。(肽键数失去的水分子数)(2)
15、蛋白质相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数(肽键数18)。(3)若基因中有 n 个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为 a，合成含 m条多肽链的蛋白质的相对分子质量n6a18n6m，若改为 n 个碱基对，则公式为n3a18n3m。【特别提醒】由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数多于蛋白质中氨基酸数目的6倍(631的计算方法应注意前提条件)。命 题 突 破 1一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数依次为()A32,11,
16、66 B36,12,72 C12,36,24 D11,36,72解析 此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少12336个。决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个。因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36272。答案 B 2已知AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。假设编码某多肽分子的基因中一条链的碱基排列顺序为ACCACAGTCAGGAACTTCGAT(其中“”表示省略了214个碱基，并且不含有编码终止密码的序列)，若以此链为模板转录，最终形成的多肽分子中肽键的数目最
17、多是()A74个B75个 C77个D78个解析 从题中基因的碱基序列中首先找到CAC，由此转录出的碱基即为GUG(起始密码)；再找到ACT，由此碱基则可转录出UGA(终止密码)，所以该mRNA为72147228个碱基，最终形成的多肽分子中氨基酸的个数为(2283)/375，肽键为75174。答案 AT 突破考疑考技 1混淆六类酶解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶、逆转录酶。(1)“解旋酶”的作用是DNA分子复制时使氢键断裂。(2)“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(3)“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。
18、(4)“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。(5)“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。(6)“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。误 区 盘 点 2错误地将下图中的多条肽链看作氨基酸序列不同 翻译过程中，可发生同一mRNA的分子上同时结合多个核糖体的状况，由于不同核糖体均沿同一mRNA分子移动，密码子阅读顺序相同，故所产生的多肽链氨基酸序列应相同。3中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。【思维诊
19、断】1考题诊断：(1)(2016郑州质检)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()(2)(2013海南高考 T15A)少数RNA具有生物催化作用。()(3)(2014全国新课标 T5A)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。()(4)(2013全国新课标 T1C)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。()(5)(2013四川高考 T2D)生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶。()(6)(2013江苏高考 T7D)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性。()(7)(2012海南高考 T15D)细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。()(8)(2
20、013海南高考 T14D)克里克提出的中心法则。()(9)(2012北京高考 T4A)胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链。()(10)(2012海南高考 T12C)DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。()2易错诊断：(1)若核酸中出现碱基T或脱氧核糖，则必为DNA。()(2)每种氨基酸仅由一种密码子编码。()(3)转录时，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能识别DNA中特定的碱基序列。()1(2015安徽理综)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
21、复制QRNA。下列叙述正确的是()AQRNA的复制需经历一个逆转录过程 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体 验 考 题 解析 本题考查RNA复制过程，以及基因的表达过程相关知识。Q噬菌体含有的RNA，是正链RNA，它可以充当mRNA，直接进行翻译，合成出蛋白质。其复制过程是先合成负链RNA，再以负链RNA为模板合成正链RNA，故A项错误，B项正确。由图可知，一条QRNA模板可以合成三种蛋白质，故C项错误。由图可知，QRNA可以直接翻译合成RNA复制酶，说明复制酶基因在QRNA复制前已经表达成功，故D项错误
22、。答案 B 2(2015课标全国理综卷)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可以诱导更多的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()A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 DPrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程 解析 本题通过朊粒引起疯牛病的知识考查获取信息的能力和综合运用能力。朊粒的化学本质为蛋白质，与DNA的结构差异很大，侵入机体后不会整合到宿主
23、的基因组中，A项错；朊粒的形成是通过改变蛋白质的空间结构来完成的，而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂，B项错；由题意可知，PrPc的空间结构改变后由无致病性变为有致病性，说明蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生改变，C项正确；PrPc转变为PrPsc的过程是蛋白质空间结构改变的过程，不属于遗传信息的翻译过程，D项错。答案 C 3(2016杭州质检)如图甲、乙、丙是表示细胞生命活动过程示意图，图乙是图甲中部分结构的放大图，图丙是图乙中部分结构的放大图。下列叙述错误的是()A图甲中DNARNA的杂交区域中可存在T与A配对 B图甲中b端对应于图乙的左侧，且图乙中存在3种RNA C据乙、丙两图可推测tRN
24、A与氨基酸结合的过程中有水生成 D若DNA模板链上的CCA和GGT分别决定甘氨酸和脯氨酸，则图乙方框内为甘氨酸 解析 图甲表示原核生物的转录和翻译过程，图乙表示其中的翻译过程，图丙是对tRNA的部分结构的放大。转录过程中DNA和RNA配对时遵循碱基互补配对原则，可存在T与A配对，A正确；由图甲中肽链的长短可推知翻译中核糖体的移动方向是从b到a，故b端位于乙图的左侧，翻译过程中需要tRNA、mRNA、rRNA这三种RNA的参与，B正确；图丙中氨基酸的羧基与核糖的羟基脱水缩合从而连接在一起，C正确；图乙方框内氨基酸对应的密码子为CCA，对应到DNA模板链中的碱基序列应为GGT，故该氨基酸为脯氨酸，
25、D错误。答案 D 4如图为蛋白质合成示意图(图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸)，下列说法正确的是()A若上的某一个碱基发生了改变，一定会引起生物性状的改变 B组成的单体是核糖核苷酸，在生物体内共有61种 C该图表示翻译过程，丙氨酸的密码子是CGA D若合成蛋白质的基因中有3 000个碱基对，则合成的蛋白质中最多有氨基酸500个 解析 由题图可知，为mRNA，由于密码子具有简并性，若上的某一个碱基发生了改变，不一定会引起生物性状的改变，A错误。表示tRNA，其单体为核糖核苷酸。在生物体内，密码子共有64种，其中有3种终止密码子不对应氨基酸，所以tRNA有61种，B正确。该图表示翻译过程，丙氨基酸
26、的密码子是GCU，C错误。若合成蛋白质的基因中有3 000个碱基对，则合成的蛋白质中最多有氨基酸1 000个，D错误。答案 B 5(2014四川理综)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mRNA C连续分裂n次后，子细胞中32P标记的细胞占1/2n1 D该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等 解析 本题考查了DNA结构、复制及转录的有关知识。小鼠乳腺细胞含的核酸有DNA和RNA两种，所以共含有5种碱基和8种
27、核苷酸，A项正确；基因转录以DNA模板链为模板合成mRNA时，遗传信息就传递到了mRNA上，B项正确；细胞连续分裂n次，共得到2n个子细胞，因为进行体外培养的细胞仅有一条染色体上整合有被32P标记的单个目的基因，所以细胞连续分裂n次后，子细胞中只有2个细胞被32P标记，所以子细胞中32P标记的细胞占1/2n1，C项错误；一种tRNA只能携带一种氨基酸，但由于一种氨基酸可能由不同密码子决定，所以一种氨基酸可能由不同的tRNA携带，所以翻译时所需tRNA和氨基酸的种类数不一定相等，D项正确。答案 C 6(2016百校联盟)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。请回答下列问题：(1)细
28、胞中过程发生的主要场所是_。(2)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_。(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是_。(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程而不能发生过程的细胞是_。细胞核26%TA替换为CG浆细胞和效应T细胞(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始点_(填“都相
29、同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_。不完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达 解析(1)图中过程为转录，主要发生在细胞核中。(2)链中G和U占链的54%，G在链中占29%，则DNA模板链中A占比例与U在链所占比例相同，为54%29%25%；DNA模板链中CA占54%，G占19%，则T占27%，另一条DNA链中A占27%，因此可求出链对应的DNA区段中A所占比例为(25%27%)/226%。(3)若一个碱基对发生突变，则密码子可能发生的改变是AUUACU或AUAACA，即mRNA中UC，则基因中碱基对AT被GC替换。(4)人体成熟红细胞没有细胞核及众多细胞器，过程均不能发生；记忆细胞受刺激后可增殖、分化，过程均可发生；浆细胞和效应T细胞不能增殖，不能发生过程，但能通过过程合成生命活动所需蛋白质，如浆细胞产生抗体。(5)人体不同组织细胞的形成是基因选择性表达的结果，其表达的基因不完全相同，故转录(过程)起始点不完全相同。
