第19讲 基因的表达[考纲要求] 1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。
2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
考点一 遗传信息的转录和翻译1．RNA 的结构与分类 (1)基本单位：核糖核苷酸。
(2) 种类及功能⎩⎪⎨⎪⎧信使RNA (mRNA )：蛋白质合成的模板转运RNA (tRNA )：识别并转运氨基酸核糖体RNA (rRNA )：核糖体的组成成分(3)RNA 与DNA 的区别物质组成结构特点 五碳糖 特有碱基 DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链 RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链技法提炼 DNA 和RNA 的区分 (1)DNA 和RNA 的判断①含有碱基T 或脱氧核糖⇒DNA ； ②含有碱基U 或核糖⇒RNA 。
(2)单链DNA 和双链DNA 的判断 ①若：⎭⎪⎬⎪⎫A ＝T ，G ＝C 且A ＋G ＝T ＋C ⇒双链DNA ；②若：嘌呤数≠嘧啶数⇒单链DNA 。
(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 ，可推断正在发生DNA 的合成；若大量利用U ，可推断正在进行RNA 的合成。
2．转录(1)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。
(2)条件⎩⎪⎨⎪⎧模板：DNA 的一条链原料：4种核糖核苷酸能量：ATP酶：RNA 聚合酶(3)过程(4)产物：信使RNA 、核糖体RNA 、转运RNA 。
3．翻译(1)场所或装配机器：核糖体。
(2)条件⎩⎪⎨⎪⎧模板：mRNA原料：氨基酸能量：ATP酶：多种酶搬运工具：tRNA(3)过程(4)产物：多肽――→盘曲折叠蛋白质 归纳整合 复制、转录和翻译的比较项目 复制 转录 翻译 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质(核糖体)模板DNA 的两条链DNA 的一条链mRNA原料4种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸原则A－T、G－C T－A、A－U、G－C A－U、G－C结果两个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质信息DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质传递意义传递遗传信息表达遗传信息1．判断下列有关RNA和DNA的叙述(1)一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸( ×)(2)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成( ×)(3)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键( √)(4)有些RNA可通过降低化学反应的活化能来提高反应速率( √)(5)若某核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，则该核酸一定不是双链DNA( √)(6)在翻译过程中，tRNA分子的—OH端与相应的氨基酸结合( √)2．判断下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述(1)每种氨基酸仅由一种密码子编码( ×)(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)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，则①是β链，完成此过程的场所是细胞核( ×)3．判断有关复制、转录和翻译的相关叙述(1)DNA复制就是基因表达的过程( ×)(2)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C的碱基配对方式( ×)(3)蛋白质合成旺盛的细胞中，DNA分子较多，转录成的mRNA分子也较多( ×)(4)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( ×)(5)细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成( ×)(6)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链( ×)分析DNA转录和翻译过程(1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程需要解旋酶吗？提示不需要，RNA聚合酶也有解旋功能。
(2)为什么说真核细胞的转录过程主要发生在细胞核中？提示DNA主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA，因此叶绿体和线粒体也有部分遗传信息的转录过程。
(3)图中翻译方向如何？判断依据是什么？提示方向为从左向右；判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义何在？提示少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(5)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？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。
(6)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。
命题点一透过图像信息考查转录和翻译过程1．图1为某果蝇染色体上与白眼基因S有关的示意图，图2为该染色体上相关基因转录的过程示意图。
下列相关叙述错误的是( )A．该果蝇体细胞中可能没有与S基因相对应的等位基因B．图2与图1中不同的碱基配对方式是A－UC．由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能不同D．S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅰ区段答案 D解析S基因的遗传属于伴X染色体隐性遗传，雄性体细胞中没有与S基因相对应的等位基因，A项正确；图2表示转录，与图1中不同的碱基配对方式是A－U，B项正确；由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能不同，C项正确；S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅱ区段的上游，D项错误。
2．如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是( )A．①是DNA，其双链均可作为②的转录模板B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n－1个肽键C．③是核糖体，翻译过程将由3′向5′方向移动D．④是tRNA，能识别mRNA上的密码子答案 D解析①是DNA，其一条链作为②的转录模板，A项错误；②上有n个碱基，则新形成的肽链最多含有n/3－1个肽键，B项错误；③是核糖体，翻译过程将由5′向3′方向移动，C项错误；④是tRNA，能识别mRNA上的密码子并转运相应的氨基酸，D项正确。
3．如图所示为某生物的基因表达过程。
下列相关叙述不正确的是( )A．该过程发生在真核细胞内，在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开B．若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则该条肽链中至少含有102个氧原子C．RNA与DNA的杂交区域中既有A－T又有U－A之间的配对D．该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等答案 A解析图中转录和翻译过程在同一时空进行，故发生在原核细胞中，A项错误；若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则形成100个肽键，每个肽键中含有1个氧原子，同时每条肽链至少含有1个游离的羧基，因此该条肽链中至少含有100＋2＝102个氧原子，B项正确；RNA与DNA的杂交区域中碱基配对方式为A－T、U－A、C－G，C项正确；一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运，因此该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等，D项正确。
“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图一看细胞结构⇨二看转录和翻译能否同时发生| |如果转录和翻译能同时进行，说明该过程属于原核生物的基因表达过程，如果转录和翻译不能同时进行(先转录后翻译)，说明该过程属于真核生物的表达过程(如图2）命题点二掌握基因表达中的有关计算4．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA 中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有( )A．600个B．700个C．800个D．900个答案 D解析根据由2条肽链组成的蛋白质分子共有肽键198个，可知该蛋白质由200个氨基酸组成，则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基，转录该mRNA的DNA分子至少含有1 200个碱基。
mRNA中A和U共占25%，可知A＋U＝150个，则转录形成该mRNA的DNA 模板链上T＋A＝150个，DNA分子中非模板链上A＋T＝150个，整个DNA分子中A＋T＝300个，则该DNA分子中C＋G＝1 200－300＝900个。
5．(2018·天津模拟)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分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为( )A．33 11 66 B．36 12 72C．12 36 72 D．11 36 66答案 B解析一条含有11个肽键的多肽，含有12个氨基酸。
mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸需要一个tRNA来转运。
因此，mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。
1．理顺相关数量关系DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
2．关注计算中“最多”和“最少”问题(1)mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)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2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
考点二 中心法则及基因与性状的关系1．中心法则 (1)提出者：克里克。
(2)补充后的内容图解(3)不同类型生物遗传信息的传递①以DNA 为遗传物质的生物遗传信息的传递②具有RNA 复制功能的RNA 病毒(如烟草花叶病毒)③具有逆转录功能的RNA 病毒(如艾滋病病毒)④高度分化的细胞DNA ――→转录RNA ――→翻译蛋白质归纳提升 (1)利用图示分类剖析中心法则图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA 复制过程；4、6为RNA 复制过程；7为逆转录过程。
(2)联系中心法则与基因表达的关系2．基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)基因――→控制蛋白质的结构――→直接控制生物体的性状(完善实例分析如下)(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)基因――→控制酶的合成――→控制代谢过程――→间接控制生物体的性状(完善实例分析如下) ①白化病致病机理图解②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解归纳提升基因与性状的联系1．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。