1、第六单元 基因的本质与表达第20讲 基因的表达栏目导航1234主 干 双 基 巩 固重 难 合 作 探 究易 错 强 记 术 语高 考 真 题 演 练5课 时 跟 踪 检 测考纲展示核心素养1.遗传信息的转录和翻译()。2.基因与性状的关系()。1.生命观念结构与功能：结合 DNA 双螺旋结构模型，阐明 DNA 分子转录、翻译等过程。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科学探究通过模拟中心法则各过程实验，提升对实验结果的分析能力。考情统计2018全国卷(2)；2018全国卷(30)；2017全国卷(2)；2017全国卷(1)；2016全国卷
2、(2)主 干 双 基 巩 固 1基础梳理一、RNA 的组成、结构与种类 1完善 RNA 的结构与功能概念图2比较 RNA 与 DNA 的区别DNARNADNARNA双单绿红二、遗传信息的转录和翻译1转录(1)场所：主要是 17 _，在 18 _、19 _中也能发生转录过程。(2)条件模板：20 _原料：21 _能量：ATP酶：22 _细胞核叶绿体线粒体DNA的一条链4种核糖核苷酸RNA聚合酶(3)过程(4)产物：24 _。信使RNA、核糖体RNA、转运RNA2翻译(1)场所或装配机器：25 _。(2)条件模板：mRNA原料：26 _能量：ATP酶：多种酶搬运工具：27 _核糖体氨基酸tRNA(
3、3)过程(4)产物：多肽 盘曲折叠蛋白质。3密码子与反密码子项目密码子反密码子位置34 _35 _ 作用直接决定蛋白质中 36 _的序列识别 37 _，转运 38 _特点与 39 _上的碱基互补与 40 _碱基互补mRNAtRNA氨基酸密码子氨基酸DNA模板链mRNA中的密码子三、中心法则及基因与性状的关系基础小练1判断正误(1)一个 tRNA 分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸。()(2)一个 tRNA 上的反密码子只能与 mRNA 上的一种密码子配对。()(3)mRNA 上所含有的密码子均能在 tRNA 上找到相对应的反密码子。()(4)DNA 复制就是基因表达的过程。()(5)转录和
4、翻译过程都存在 TA、AU、GC 的碱基配对方式。()(6)细胞中的 mRNA 在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。()(7)基因与性状之间是一一对应的关系。()2教材拓展(1)组成蛋白质的 20 种氨基酸应对应多少种密码子？由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？提示：组成蛋白质的 20 种氨基酸对应 61 种密码子。增强容错性：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，因而有利于蛋白质或性状的稳定。保证翻译速度：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。(2)起始密码子 AUG 决定甲硫氨酸，
5、为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？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成熟蛋白质吗？提示：翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。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。3思维探究仔细观察下面两图，并思考：(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”差异，即转录在细胞核，
6、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哪个过程，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。重 难 合 作 探 究 2考点一 遗传信息的转录和翻译 锁定高考一 辨析转录和翻译的“四个不同”|针对练习|1(2018 年海南卷)关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是()A逆转录和 DN
7、A 复制的产物都是 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 逆转录和 DNA 复制的产物都是 DNA，A 正确；转录需要 RNA 聚合酶，逆转录需要逆转录酶，B 正确；转录所需要的反应物是核糖核苷酸，而逆转录所需的反应物是脱氧核糖核苷酸，C 错误；细胞核中的 DNA 复制和转录都以 DNA 为模板，D 正确。2(2019 年全国卷)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是()同位素标记的 tRNA蛋白质合成
8、所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了 DNA 和 mRNA 的细胞裂解液ABCD解析：选 C 合成多肽链时需要 tRNA 转运氨基酸，但不需要同位素标记的 tRNA，错误；合成多肽链时需要除去了 DNA 和 mRNA 的细胞裂解液，这其中有催化多肽链合成的酶，因此不需要额外添加蛋白质合成所需的酶，错误，正确；要合成同位素标记的多肽链，应该用同位素标记的氨基酸(苯丙氨酸)作为原料，正确；要合成同位素标记的多肽链，需要人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸作为模板，正确。|易 错 提 醒|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
9、和翻译过程。(2)转录的基本单位是基因，并非整个 DNA 分子。DNA 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。锁定高考二 翻译过程中多聚核糖体模式图的解读(1)根据核糖体和肽链的示意图可推测图 1 表示翻译过程。根据图 2 中 RNA 聚合酶、核糖体、多肽等文字信息可确定图中既有转录过程又有翻译过程。(2)翻译过程中的相关问题数量关系：一个 mRNA 可同时结合多个核糖体，所以少量 mRNA 分子可以迅速合成出大量的肽链。方向：图 1 中从右到左，判断的依据是多肽链的长短，长的翻译在前。结
10、果：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。|针对练习|3如图表示某个体的一个细胞中控制功能蛋白 A 的基因的表达过程，下列说法错误的是()A过程以核糖核苷酸为原料，催化该过程的酶是 RNA 聚合酶B过程中核糖体的移动方向是从右向左，需要两种 RNA 参与C若基因发生突变，则功能蛋白 A 的相对分子质量可能增大D该个体的某些细胞内控制功能蛋白 A 的基因可能没有表达解析：选 B 过程是转录，需要细胞质提供的核糖核苷酸为原料，该过程在 RNA聚合酶的催化作用下合成 mRNA，A 正确；过程是翻译，根据肽链的长度可判断，核糖体的移动方向是从右向左，但翻译需要
11、rRNA、tRNA、mRNA 三种 RNA 参与，B 错误；若基因突变导致终止密码子后移，则功能蛋白 A 的相对分子质量将增大，C 正确；由于基因的选择性表达，该个体的某些细胞内控制功能蛋白 A 的基因可能没有表达，D正确。4如图表示某细胞中遗传信息的传递，据图分析下列相关叙述正确的是()ADNA 双链在细胞核中合成，多肽链在细胞质中合成B图中酶 a 代表 DNA 聚合酶，酶 b 代表 RNA 聚合酶C转录形成 mRNA 时，游离的核糖核苷酸有序地与 DNA 链上的碱基相撞D结构 c 与 mRNA 的结合部位会形成 2 个 tRNA 的结合位点解析：选 D 图中转录和翻译同时进行，由此可判断该
12、细胞为原核细胞，无以核膜为界限的细胞核，A 错误；图中酶 a 代表解旋酶，酶 b 代表 RNA 聚合酶，B 错误；转录形成 mRNA 时，游离的核糖核苷酸随机地与 DNA 链上的碱基相撞，只有能够进行碱基互补配对的核糖核苷酸才能按次序进行连接，C 错误；结构 c 为核糖体，其与 mRNA的结合部位会形成 2 个 tRNA 的结合位点，D 正确。5(2018 年江苏卷)长链非编码 RNA(lncRNA)是长度大于 200 个碱基，具有多种调控功能的一类 RNA 分子。如图表示细胞中 lncRNA 的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：(1)细胞核内各种 RNA 的合成都以_为原料，催化
13、该反应的酶是_。(2)转录产生的 RNA 中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是_，此过程中还需要的 RNA 有_。(3)lncRNA 前体加工成熟后，有的与核内_(图示)中的 DNA 结合，有的能穿过_(图示)与细胞质中的蛋白质或 RNA 分子结合，发挥相应的调控作用。(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种 lncRNA，通过与相应DNA 片段结合，调控造血干细胞的_，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是_。解析：(1)细胞核内各种 RNA 的合成原料都是四种核糖核苷酸，催化 RNA 合成的酶是 RNA 聚合酶。(2)转录产生的各种
14、RNA 中，指导氨基酸分子合成多肽链的是 mRNA，翻译过程中还需要 tRNA 和 rRNA 参与。(3)通过图示过程可知，lncRNA 前体加工成熟后，有的与细胞核内染色质中的 DNA 结合，有的能穿过核孔与细胞质中的蛋白质或 RNA分子结合，发挥相应的调控作用。(4)血液中的单核细胞和中性粒细胞等吞噬细胞由造血干细胞分化而来。lncRNA 与细胞核内相应的 DNA 结合后，可以调控造血干细胞的分化，增加吞噬细胞的数量，该过程能够增强人体的免疫抵御能力。答案：(1)四种核糖核苷酸 RNA 聚合酶(2)mRNA(信使 RNA)tRNA 和 rRNA(转运 RNA 和核糖体 RNA)(3)染色质
15、 核孔(4)分化 增强人体的免疫抵御能力|规 律 方 法|“三步”判断真、原核细胞的 DNA 复制、转录及翻译考点二 中心法则及基因与性状的关系 锁定高考一 中心法则的内容与各种生物的信息传递1不同生物的遗传信息传递方式不同生物种类举例遗传信息的传递过程DNA 病毒T2 噬菌体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.不同细胞的遗传信息传递方式不同(1)不具有分裂能力的细胞DNA转录 RNA翻译 蛋白质。(2)分裂的细胞。|针对练习|1(2016 年海南卷)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
16、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(逆)转录过程D抑制该病毒 RNA 的自我复制过程解析：选 C RNA 病毒的遗传物质需要经逆转录形成 DNA，然后整合到真核宿主的基因组中，Y 物质与脱氧核苷酸结构相似，应是抑制该病毒的逆转录过程。2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、GCD过程有半保留复制的特点，过程
17、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。3(2019 届赣州一模)如图表示 DNA 及相关的生理活动，下列表述错误的是()A过程 a、b、c 均可在胰岛 B 细胞细胞核中发生Bf 和 g 过程可能通过反馈调节实现C过程 a、b、c、d、e 与碱基配对有关D某基因表达的产物可能影响另一个基因的表达解析：选 A
18、胰岛 B 细胞已经高度分化，不再分裂，因此不会发生 DNA 的复制(a)过程，翻译(c)过程发生在胰岛 B 细胞细胞质中；f 和 g 过程可能通过反馈调节实现；过程 a、b、c、d、e 都遵循碱基互补配对原则；某基因表达的产物可能影响另一个基因的表达。|规 律 方 法|“三看法”判断中心法则各过程锁定高考二 基因对性状的控制1控制途径2基因与生物性状的关系(1)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。(2)一般而言，一个基因只决定一种性状。(3)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。|针对练习|4如图所
19、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：选 B 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 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；
20、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。5白化病和黑尿症都是酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，图中不能表明的是()食物苯丙氨酸酶A 酪氨酸羟苯丙氨酸酶C 尿黑酸 酶B 酶D 黑色素 乙酰乙酸A如果控制酶 B 合成的基因发生突变，可能会导致黑色素无法合成而形成白化病B若控制酶 A 合成的基因发生突变，可
21、能会引起多个性状改变C图中表明一个性状可受多个基因控制D基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状解析：选 D 控制酶 B 合成的基因发生突变，可能会导致人体内不能合成黑色素而患白化病，A 正确；若酶 A 的合成异常，体内酪氨酸不能合成，会导致多个性状发生改变，B 正确；黑色素的合成需要酶 A 基因和酶 B 基因的控制，即一个性状可受多个基因的控制，C 正确；图示信息能说明基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状，D 错误。易 错 强 记 术 语 3易错澄清易错点一 对 DNA 和 RNA 合成的判断有误点拨 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
22、T，可推断正发生 DNA 的合成；若大量利用 U，可推断正进行 RNA 的合成。易错点二 不能准确界定真核生物、原核生物基因表达或误认为真核细胞中转录、翻译均不能“同时”进行点拨(1)凡转录、翻译有核膜隔开或具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译。(2)原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行(图示中可显示边产生 mRNA 边有核糖体与 mRNA 结合)。(3)真核细胞的线粒体、叶绿体中也有 DNA 及核糖体，其转录、翻译能“同时进行”。易错点三 有关中心法则及基因与性状关系的 3 点提醒点拨(1)不同细胞中的中心法则途径：高等动植物只有 DNA 复制、转录、翻译三条途径，如根尖
23、分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞中无 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中无信息传递。RNA 复制和逆转录只发生在被 RNA 病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。(2)RNA 复制酶、逆转录酶均来自病毒自身，但是该酶起初应在寄主细胞核糖体上合成，由寄主细胞提供原料合成。(3)体现某性状的物质并不一定是“蛋白质”：如甲状腺激素、黑色素、淀粉等，该类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的，即基因控制 酶的合成控制 产生该非蛋白质类物质的代谢过程进而 控制性状。结论语句1RNA 和 DNA 在化学组成上的区别在于：RNA
24、 中含有核糖和尿嘧啶，DNA 中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2对转录的描述是：主要在细胞核内进行，是以 DNA 的一条链为模板，合成 mRNA的过程。3对翻译的描述是：以 mRNA 为模板，以氨基酸为原料，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。4密码子与氨基酸之间的对应关系是：一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由一种或多种密码子来决定。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结构直接控制生物体的性状。高 考 真 题 演 练41(2017 年全国卷)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()AtRNA、rRNA 和
25、 mRNA 都从 DNA 转录而来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。2(2017 年海南卷)下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是()A每种氨基酸都至少有两种相应的
26、密码子BHIV 的遗传物质可以作为合成 DNA 的模板C真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D一个基因的两条 DNA 链可转录出两条相同的 RNA解析：选 B 一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码；HIV 的遗传物质为 RNA，可以作为逆转录过程的模板合成 DNA；真核生物基因表达的过程即是基因控制蛋白质的合成过程，包括转录和翻译两个过程；一个基因的转录是以 DNA 的一条链为模板进行的。3(2015 年安徽卷)Q 噬菌体的遗传物质(Q RNA)是一条单链 RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，Q RNA 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
27、 Q RNA。下列叙述正确的是()AQRNA 的复制需经历一个逆转录过程BQ RNA 的复制需经历形成双链 RNA 的过程C一条 Q RNA 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解析：选 B 根据题意可知，噬菌体侵染大肠杆菌后，Q RNA 翻译出了 RNA 复制酶，没有逆转录酶，因此 Q RNA 的复制没有经历逆转录形成 DNA 的过程。Q 噬菌体在 RNA 复制酶的作用下，以单链 RNA 为模板，根据碱基互补配对原则形成子链，因此会经历形成双链 RNA 的过程。据图中信息可知，该 Q 噬菌体的单链 RNA 在大肠杆菌内可以同时翻译出多条肽链。复制酶基因表达后生成
28、RNA 复制酶，才能催化 RNA的复制。4(2015 年全国卷)端粒酶由 RNA 和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的 RNA 为模板合成端粒 DNA 的一条链。下列叙述正确的是()A大肠杆菌拟核的 DNA 中含有端粒B端粒酶中的蛋白质为 RNA 聚合酶C正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒 DNAD正常体细胞的端粒 DNA 随细胞分裂次数增加而变长解析：选 C 端粒是染色体末端的 DNA 重复序列，大肠杆菌等原核生物拟核的 DNA不能与蛋白质结合形成染色体，因此大肠杆菌拟核的 DNA 中没有端粒。端粒酶能结合到端粒上，以自身的 RNA 为模板合成端粒 DNA 的一条链，RNA 聚合酶是
29、在转录过程中发挥作用的一种酶，RNA聚合酶催化合成的是 RNA，所以端粒酶中的蛋白质不是 RNA聚合酶。正常人细胞的每条染色体的两端都含有端粒 DNA。在正常人体细胞中，端粒DNA 会随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短。5(2015 年重庆卷)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：选 D 对于以 DNA 为遗传物质的细胞生物及部分 DNA 病毒来说，遗传信息储存在 DNA 的脱氧核苷酸序列中；对于 RNA 病毒来说，遗传信息储存在 RNA 的核糖核苷酸序列中。由于密码子的简并性(即某些不同的密码子可决定相同的氨基酸)等原因，核苷酸序列不同的基因，也可能表达出相同的蛋白质。蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。具有转录功能的链叫模板链或反义链，另一条无转录功能的链叫编码链或有义链。两条链之间的碱基互补配对，核苷酸排列顺序不同，含有不同的遗传信息。点此进入该word板块课 时 跟 踪 检 测5谢 谢 观 看 THANKS
