1、第3讲 基因的表达3.1.4概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现31.5概述某些基因中碱基序列不变但表(现)型改变的表观遗传现象一、RNA的组成、结构与种类1RNA的结构与功能2RNA与DNA的比较二、遗传信息的转录和翻译1转录2翻译3密码子与反密码子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三、中心法则及基因与性状的关系基础微点练清1判断正误(1)DNA转录形成的mRNA，与母链碱基的组成、排列顺序都是相同
2、的新人教版必修2 P69“概念检测”T1(1)()(2)一个密码子只能对应一种氨基酸，一种氨基酸必然有多个密码子新人教版必修2 P69“概念检测”T1(2)()(3)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则()(4)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则()(5)原核生物的tRNA合成无需基因指导()(6)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成()(7)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流动示意图为()(8)基因与性状之间是一一对应的关系()2(新人教版必修2 P69“概念检测”T2)密码子决定了蛋白质的氨基酸种类以及翻译的起始和终止。密码子是指()A基因上3个相邻的
3、碱基BDNA上3个相邻的碱基CtRNA上3个相邻的碱基 DmRNA上3个相邻的碱基解析：选D密码子指的是mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。3下面的概念图表示了基因表达过程中相关物质间的关系。下列有关说法错误的是()A、分别表示基因、tRNAB过程中的碱基配对方式有AU、TA、GC、CGC过程需要tRNA将氨基酸运输到核糖体D可以根据蛋白质中氨基酸的排列顺序确定基因中碱基的唯一排列顺序解析：选D由于密码子具有简并性，即一个氨基酸可能对应多种密码子，故根据蛋白质中氨基酸序列所推测出的基因中脱氧核苷酸序列并不是唯一的。4如图表示人体基因Y的表达过程，表示过程。下列叙述正确的是()A过程在分裂
4、间期进行，需要解旋酶的催化作用B过程在细胞质中进行，需要RNA酶的催化作用C过程在甲状腺细胞中进行，需要核糖体参与D过程在内质网和高尔基体中进行，需要ATP参与解析：选D图中为转录，发生于分裂间期或不分裂的细胞中，需RNA聚合酶参与，不需解旋酶，A错误；是RNA加工过程，主要在细胞核内进行，需RNA酶催化，B错误；为翻译，由于最终合成的是促甲状腺激素，故该过程在垂体细胞中进行，C错误。5.如图是真核生物信使RNA合成过程图，请据图判断下列说法正确的是()AR所示正处于解旋状态，DNA双链碱基得以暴露B图中是以4种脱氧核苷酸为原料合成的C如果图中表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶D图中的合成后
5、，通过跨膜运输进入到细胞质中解析：选A该过程为转录，图中的为双链DNA，为mRNA。图中R正处于解旋状态，DNA双链碱基得以暴露；mRNA是以4种核糖核苷酸为原料合成的；若图中表示酶分子，则其是RNA聚合酶；mRNA合成后，通过核孔进入细胞质中，不进行跨膜运输。6(新人教版必修2 P67“思考讨论”T1)从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？提示：这是一道开放性问题，可以从增强密码子容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，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
6、从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。一、遗传信息的转录和翻译试考题查欠缺1(2020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：选B在真核生物中，遗传信息可以从DNA流向DNA，也可以从DNA流向RNA，还可以从RNA流向蛋白质，A正确；细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA
7、包括mRNA、tRNA、rRNA等，其中tRNA、rRNA不能编码多肽，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，由于真核细胞中的DNA分子中还存在非基因片段，故真核细胞中DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C正确；基因在染色体上呈线性排列，一个DNA分子上有许多个基因，转录是以基因为单位进行的，因此染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子，D正确。2(2020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
8、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：选C根据题图可知，反密码CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。3(2017全国卷)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()AtRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而
9、来B同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补解析：选C真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产生的；由于转录产生不同RNA时的DNA片段不同，因此同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生；真核细胞细胞质中叶绿体、线粒体中的DNA也可以转录形成RNA；转录的过程遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。强知能补欠缺1基因表达的三个易错点(1)DNA复制和转录并非只在细胞核中进行，线粒体、叶绿体中也进行复制、转录和翻译过程。(2)转录的基本单位是基因，并非整个DNA分子。DNA
10、的两条链都可作模板，但一次转录只以一条链的片段作模板。(3)能进行转录和翻译的细胞不一定能进行DNA复制，只有分裂的细胞才进行DNA复制。2辨析遗传信息、密码子与反密码子3基因表达中碱基数量的推算方法(1)DNA和mRNA对应碱基及数量的计算找准DNA和mRNA之间对应碱基及其比例关系，即DNA模板链中AT(或CG)与mRNA中AU(或CG)相等，则(AT)总%(AU)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。练题点全过关1大多数生物的翻译起始密
11、码子为AUG或GUG。在如图所示的某mRNA部分序列中，若下划线“0”表示的是一个决定谷氨酸的密码子，则该mRNA的起始密码子可能是()A1B2C3 D4解析：选B从核糖体移动方向分析，该起始密码子应在下划线“0”的左侧，由下划线“0”开始以3个碱基为单位往左推，得出“2”GUG为起始密码子。2(2021年1月新高考8省联考河北卷)生物大分子之间的相互结合在生物体的生命活动中发挥重要作用。下列叙述正确的是()A蛋白质与DNA结合后都能调控基因表达BRNA聚合酶与起始密码子结合启动转录的起始CRNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在DDNA与RNA的结合可发生在HIV中解析：选CDNA和DNA水
12、解酶结合后无法调控基因表达，A错误；RNA聚合酶结合在启动子上，从转录复合体组装开始转录，B错误；RNA主要分为mRNA、tRNA和rRNA，rRNA与蛋白质组成核糖体，在翻译过程中mRNA、tRNA都与核糖体结合，所以RNA与蛋白质的结合在细胞生物中普遍存在，C正确；HIV是人类免疫缺陷病毒，病毒没有细胞结构，是异养生物，病毒只有寄生在其他生物的活细胞中利用宿主细胞内的代谢系统和营养物质才能进行生命活动，所以DNA与RNA的结合发生在宿主细胞中，D错误。3假设某一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，“CT”的个数以及该mRNA翻译成的蛋
13、白质所含氨基酸的个数分别是(不考虑终止密码子)()A60、20B80、40C40、20 D40、30解析：选A该mRNA上有60个碱基，则转录该mRNA的DNA分子区段中有120个碱基。根据碱基互补配对原则，在双链DNA分子中，AT、CG，所以CT占了全部碱基的一半；mRNA上相邻的三个碱基编码一个氨基酸，所以该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数60/320(个)。4图1、图2表示遗传信息在生物大分子间的传递规律，分别表示结构或物质。下列说法正确的是()A图1、图2所示的生理过程完全相同B图1表示细菌细胞内基因的表达过程，图2表示酵母菌细胞内基因的表达过程C图2信息反映多个核糖体完成一条肽
14、链的合成，有利于提高蛋白质的合成速率D图1中的移动方向是从右向左，表示正在合成的4条肽链解析：选D图1中有核糖体和mRNA，表示翻译过程，图2中有核糖体，同时注明有RNA聚合酶，RNA聚合酶与DNA结合，所以图2表示转录和翻译两过程同时进行，A错误；图2表示边转录边翻译，代表了原核细胞(如细菌)中基因表达过程，图1表示翻译过程单独进行，可以表示真核生物(如酵母菌)的翻译过程，B错误；每个核糖体独立合成一条完整的肽链，C错误；图1中肽链右短左长，说明(核糖体)从右侧开始向左侧移动，代表了4条肽链，D正确。方法技巧“两看法”判断真核生物与原核生物基因表达过程图二、中心法则及基因与性状的关系试考题查
15、欠缺1(2020天津等级考)对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是()ADNABmRNACtRNA DrRNA解析：选CDNA通过转录和翻译可合成蛋白质，但不能运载特定氨基酸分子；mRNA是蛋白质合成的直接模板，不能运载特定氨基酸分子；tRNA主要是将其携带的氨基酸运送到核糖体上，通过反密码子与mRNA上的密码子识别，在mRNA指导下合成蛋白质；rRNA是组成核糖体的重要组成成分，不能运载特定氨基酸分子。2(2019浙江选考)下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是()A一个DNA分子
16、转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板B转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能C多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链D编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成解析：选A转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合，包括一个或者几个基因的DNA片段的双螺旋解开，以便形成相应的RNA分子，说明一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板，A正确；RNA聚合酶可以使DNA双螺旋解开，B错误；多个核糖体可结合在一个mRNA分子上合成多条多肽链，C错误；编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的核糖核苷酸组成，D错误。强知能补欠缺1中
17、心法则的内容与各种生物的信息传递(1)中心法则的内容(2)中心法则体现了DNA的两大基本功能信息传递功能：过程体现了遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中；过程表示以RNA作为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。信息表达功能：(转录)、(翻译)过程共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育过程中；V过程表示了部分以RNA作为遗传物质的病毒的逆转录过程，是RNA中遗传信息表达的首要步骤。此类生物专营寄生生活，必须在宿主细胞中完成其遗传物质的信息表达，所以需先通过逆转录过程形成DNA，整合在宿主DNA中，再进行、过程。2基因对性状的
18、控制(1)控制途径(2)基因与生物性状的关系生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米细胞叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。一般而言，一个基因只决定一种性状。环境因素会影响生物性状，如人类身高不完全取决于基因，可受后天营养及锻炼状况影响。练题点全过关1某流感病毒是一种负链RNA病毒，侵染宿主细胞后会发生RNARNARNA和RNARNA蛋白质的过程，再组装成子代流感病毒。“RNA”表示负链RNA，“RNA”表示正链RNA。下列叙述错误的是()A该流感病毒的基因是有遗传效应的DNA片段BRNA具有信使RNA的功能C该流感病毒由RNA形成RNA需在宿主细胞内复制2次D入侵机体的流感病毒被清除
19、后相关浆细胞数量减少解析：选A病毒只含有一种核酸，根据题干可知该流感病毒所含核酸为RNA，因此其基因是有遗传效应的RNA片段，A错误；根据“RNARNA蛋白质”的过程可知，RNA具有信使RNA的功能，B正确；该流感病毒由RNA形成RNA的过程为“RNARNARNA”，可见RNA形成RNA需在宿主细胞内复制2次，C正确；浆细胞能产生抗体，抗体可与抗原特异性结合，入侵机体的流感病毒(抗原)被清除后相关浆细胞数量减少，D正确。2.某细胞内相关的生理活动如图所示，下列表述正确的是()A若该细胞为记忆B细胞，其细胞核、细胞质中均能发生a、b过程B细胞发生c过程时，mRNA沿着核糖体移动，参与的tRNA可
20、能有61种C图中蛋白质的结构和功能是由DNA中碱基的排列顺序和环境条件共同决定的D分化的细胞中mRNA和蛋白质一定不同解析：选A记忆B细胞能增殖、分化，其DNA分布在细胞核和线粒体中，因此其细胞核、细胞质中均能发生a、b过程，A正确；细胞发生c过程时，核糖体沿着mRNA移动，参与的tRNA可能有61种，B错误；图中蛋白质的结构和功能是由DNA中碱基的排列顺序决定的，C错误；分化的细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，D错误。3如图表示中心法则，下列有关叙述正确的是()A过程都会在人体的遗传信息传递时发生B人体细胞内的过程主要发生在细胞核中，产物都是mRNAC过程存在的碱基配对方式有AU、CG、TA
21、、GCD过程有半保留复制的特点，过程发生在核糖体上解析：选C不会在人体的遗传信息传递时发生，A错误；人体细胞内的过程主要发生在细胞核中，产物是RNA，包括mRNA、tRNA和rRNA，B错误；过程是转录过程，存在的碱基配对方式有AU、TA、CG、GC，C正确；过程是RNA分子的复制，没有半保留复制的特点，过程是翻译，发生在核糖体上，D错误。一、科学思维翻译过程的三种模型图分析思维建模翻译过程的三种模型图模型解读1图甲模型分析(1)、分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(3)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。(4)翻
22、译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。(5)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。2图乙模型分析图乙表示真核细胞的翻译过程，其中a是mRNA，f是核糖体，b、c、d、e表示正在合成的4条多肽链，具体内容分析如下：(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。(2)目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。(3)方向：从右向左，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。(5)形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA。3图丙模型分析图丙表
23、示原核细胞的转录和翻译过程，图中是DNA模板链，表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。特别提醒解答基因表达图示类题应明确一个关键点分析此类问题要正确分清mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的是多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链。析题用模1.(2021河南中原名校联考)关于如图所示生理过程的叙述，正确的是()A物质1上的三个相邻碱基叫密码子B该过程需要mRNA、tRNA、rRNA参与C多个结构1共同完成一条物质2的合成D结构1读取到AUG时，物质2合成终止解析：选B物质1是mRNA，物质2是多肽，结构1是核糖
24、体。mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基是密码子；每个核糖体独立完成一条多肽链的合成；据多肽链长短可知，该多肽链从左向右合成，所以应该是读取到UAA时，肽链合成终止。2如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是()A是DNA，其一条链可进入细胞质作为转录的模板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，翻译过程中将由3向5方向移动D是tRNA，能识别mRNA上的密码子解析：选D据图可判断依次代表DNA、mRNA、核糖体、tRNA，其中mRNA是以DNA的一条链为模板合成的，场所是细胞核，A错误；mRNA上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有的氨基酸数目为n/3，则肽键数最多为(n/3
25、1)个，B错误；核糖体沿着mRNA由5向3方向移动，C错误；tRNA上的反密码子可以识别mRNA上的密码子，D正确。3(2021广州九校联考)如图为某原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列叙述正确的是()A图中表示4条多肽链正在合成B一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链C核糖体的移动方向为从左向右D一个DNA只能转录一条RNA，但可表达出多条多肽链解析：选B图中附有核糖体的4条链是转录后形成的mRNA，而不是4条肽链，核糖体合成的才是肽链，A错误；结合在同一条mRNA上的多个核糖体称为多聚核糖体，它们可先后合成相同的肽链，这样一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的肽链，B正确
26、；从题图中无法看到每个核糖体上肽链的长度，所以无法判断核糖体在mRNA上的移动方向，C错误；一个DNA能转录产生多条RNA，一条RNA也可表达出多条多肽链，D错误。二、科学思维模拟中心法则各过程典例如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置，据图回答：(1)若图示为模拟某种病毒的信息流动过程，装置加入的模板A为单链，其部分碱基序列为GAACACGUC，加入的原料B为脱氧核苷酸，则该过程所需的酶B为_，模拟的过程为_。(2)若图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程，装置加入的模板A为双链，其部分碱基序列为GAACATGTT，加入的原料B为_，则该过程所需的酶B为RNA聚合酶，模拟的过程为_，该生
27、理过程主要发生在该细胞的_中。解析(1)由模板的部分碱基序列“GAACACGUC”中含有U且为单链可知，该病毒为RNA病毒，且可以用脱氧核苷酸为原料合成DNA，所以可确定该过程需要逆转录酶的参与，模拟的过程为逆转录过程。(2)由“模板A为双链”和“碱基序列为GAACATGTT”中含T等信息可知，模板A为双链DNA分子，在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA，利用的原料为核糖核苷酸，模拟的过程为转录，主要发生在该细胞的细胞核中。答案(1)逆转录酶逆转录(2)核糖核苷酸转录细胞核思维建模“三看法”判断中心法则各过程析题用模1下列关于复制、转录和逆转录的叙述，错误的是()A逆转录和DNA复制的产物
28、都是DNAB转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶C转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸D细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板解析：选C转录需要的反应物是核糖核苷酸，逆转录需要的反应物是脱氧核苷酸。2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：选C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最多有61种。