第18讲基因的表达单科命题备考导航核心素养解读命题趋势(1)概述遗传信息的转录和翻译(2)举例说明基因与性状的关系(1)通过构建中心法则的模型,掌握遗传信息的传递,能够从分子水平阐述基因指导蛋白质的合成过程(2)基因控制生物的性状是通过基因的表达来实现的。
生物的性状是由基因和环境共同作用的结果◆题型内容:转录与翻译的比较,中心法则◆考查形式:多结合中心法则考查考点一遗传信息的转录和翻译1.RNA的组成、结构与类型2.遗传信息的转录(1)概念:以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
(2)转录过程(如图)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)密码子①概念: mRNA 上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。
②种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有61 种,终止密码子有 3 种。
③密码子与反密码子的比较项目密码子反密码子位置mRNA tRNA识别密码子,将特异的氨基酸引入合成位作用直接决定蛋白质中氨基酸的序列点特点与DNA模板链上的碱基互补与 mRNA中密码子的碱基互补(3)翻译过程(如图)(4)产物:多肽蛋白质1.rRNA是核糖体的组成成分,原核细胞中可由核仁参与合成。
(✕)2.tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。
(√)3.有些RNA可通过降低化学反应的活化能来提高反应速率。
(√)4.若某核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,则该核酸一定不是双链DNA。
(√)5.在翻译过程中,tRNA分子的—OH端与相应的氨基酸结合。
(√)6.一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对。
(√)7.mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。
(✕)8.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。
(✕)9.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。
(✕)10.DNA复制和转录时,其模板都是DNA的一整条链。
(✕)据图分析下列问题:(1)两图显示的生理过程是,二者的差异在于。
(2)大肠杆菌可进行上述的过程,判断依据是。
(3)两图中a~f分别表示的物质或结构是。
答案(1)转录和翻译图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)图2 大肠杆菌为原核生物,其转录与翻译是同时进行的(3)mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶1.DNA复制、转录和翻译的区别项目复制转录翻译作用传递遗传信息表达遗传信息时间间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸约20种氨基酸能量都需要ATP酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶产物2个双链DNA 一个单链RNA 多肽链(或蛋白质)产物去向传递到2个子细胞或子代通过核孔进入细胞质组成细胞结构蛋白或功能蛋白边解旋边转录,转录后DNA恢翻译结束后,mRNA被降解成单体特点边解旋边复制,半保留复制复原状碱基配对A—T,T—A,C—G,G—C A—U,T—A,C—G,G—C A—U,U—A,C—G,G—C2.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系(1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系①密码子有64种(3种终止密码子不决定氨基酸,决定氨基酸的密码子有61种);不同生物共用一套遗传密码。
②一种密码子只能决定一种氨基酸。
③每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性),可由一种或几种tRNA转运。
考向一考查复制、转录和翻译的过程1.(2019河北示范性高中高三4月联考)关于真核细胞的基因表达,下列叙述不正确的是( )A.在细胞的生命历程中,mRNA的种类会不断发生变化B.基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸C.蛋白质与DNA结合形成染色质会阻碍RNA聚合酶与DNA结合D.一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子1.答案 C 在细胞的生命历程中,mRNA的种类会不断发生变化,A正确;基因翻译时,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,而一种氨基酸可以由多种tRNA转运,B正确;蛋白质与DNA结合形成染色质不会阻碍RNA聚合酶与DNA结合,C错误;一个DNA分子上有许多个基因,所以一个DNA分子上的全部基因转录后可合成多个mRNA分子,D正确。
2.(2019湖南长沙长郡中学高三一模)如图为某六肽化合物合成的示意图。
下列叙述不正确的是( )A.与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—AB.根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UCUC.①→②中会产生图中④代表的物质,且④中含有氢键D.若该多肽是一种DNA聚合酶,则它会催化物质①的复制2.答案 B 图中①为DNA,②③是mRNA,④是tRNA,⑤是多肽。
①→②过程表示转录,其碱基配对方式是A—U、T—A、G—C、C—G,③→⑤过程表示翻译,其碱基配对方式是A—U、U—A、G—C、C—G,所以与①→②相比,③→⑤特有的碱基配对方式是U—A,A正确;根据图中多肽的氨基酸数可以判断出终止密码子是UAA,B错误;①→②所示的转录过程会产生图中④代表的tRNA,tRNA中含有氢键,C正确;若该多肽是一种DNA聚合酶,则它会催化DNA的复制,D正确。
题后悟道·归纳用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图考向二考查遗传信息、密码子、反密码子的对应关系3.(2019山西河津二中高三月考)下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述,错误的是( )A.DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNAB.一种密码子在不同细胞中决定不同种氨基酸C.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性D.反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基3.答案 B 密码子具有通用性,生物界共用一套遗传密码,B错误。
4.(2019安徽合肥高三二模)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,下列说法中正确的是( )A.由图分析可知①链应为DNA的α链B.DNA形成②的过程发生的场所是细胞核C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUAD.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行4.答案 D 根据碱基互补配对原则,可知①链是β链,A错误;蓝藻属于原核生物,没有由核膜包被的细胞核,B错误;tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子,密码子在mRNA上,C错误;图中②与③配对的过程是翻译,需要在核糖体上进行,D正确。
题后悟道·归纳界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子:考向三考查基因表达过程中的相关计算5.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5.答案 D 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)。
6.一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。
则其模板DNA分子的A+T数最少、合成蛋白质时脱去的水分子数最多分别是( )A.m、m/3-1B.m、m/3-2C.2(m-n)、m/3-1D.2(m-n)、m/3-26.答案 D 模板DNA分子的A+T数是最少mRNA中A+U数的2倍,即2(m-n)个,合成蛋白质时脱去的水分子数为氨基酸数-肽链数,氨基酸数最多是mRNA中碱基的1/3,合成蛋白质时脱去的水分子数最多为m/3-2,D项正确,A、B、C三项均错误。
题后悟道·方法1.理顺相关数量关系(不考虑终止密码子等情况)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(4)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)基因蛋白质的结构生物体的性状(完善实例分析如下)囊性纤维镰刀型细胞贫病的病因一般过程血症的病因(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)基因酶的合成代谢过程生物体的性状(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3.基因与性状的关系整合(1)一个基因一种性状(有些性状受单基因控制)(2)一个基因多种性状(如基因间相互作用)(3)多个基因一种性状(如身高、体重等)图解如下此外生物的性状还受环境条件的影响,生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果,如水毛茛,其裸露于空气中的叶为卵形,而沉于水中的叶却为丝状。
注:若涉及的物质并非蛋白质(如植物激素),则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。
1.由逆转录酶催化的是RNA→DNA。
(√)2.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。
(√)3.中心法则没有体现遗传信息的表达功能。
(✕)4.HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为:(√)5.豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(✕)6.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。
(√)7.基因与性状之间是一一对应关系。