第20讲基因的表达[考纲展示] [核心素养]1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。
2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
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Ⅰ(2)；2018·全国卷Ⅲ(30)；2017·全国卷Ⅱ(2)；2017·全国卷Ⅲ(1)；2016·全国卷Ⅱ(2)‖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的区别二、遗传信息的转录和翻译1．转录(1)场所：主要是17细胞核，在18叶绿体、19线粒体中也能发生转录过程。
(2)条件⎩⎪⎨⎪⎧模板：20DNA 的一条链原料：214种核糖核苷酸能量：A TP 酶：22RNA 聚合酶(3)过程(4)产物：24信使RNA 、核糖体RNA 、转运RNA 。
2．翻译(1)场所或装配机器：25核糖体。
(2)条件⎩⎪⎨⎪⎧模板：mRNA原料：26氨基酸能量：A TP 酶：多种酶搬运工具：27tRNA(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34mRNA 35tRNA作用直接决定蛋白质中36氨基酸的序列识别37密码子，转运38氨基酸特点与39DNA模板链上的碱基互补与40mRNA中的密码子碱基互补‖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)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C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。
①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。
②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，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，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a～f分别是什么物质或结构？提示：a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。
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DNA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Ⅰ)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()①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A．①②④B．②③④C．③④⑤D．①③⑤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，①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，②错误，⑤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，③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，④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①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。
②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。
③结果：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①以核糖核苷酸为原料，催化该过程的酶是RNA聚合酶B．过程②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①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②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()A．DNA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①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)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(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。