高考生物总复习 第18讲 基因的表达教案 苏教版Word格式.docx
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(2)条件
(5)产物:
多肽
蛋白质
教材
高考
1.高考重组 判断正误
(1)真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成(2018·
江苏卷,3B)( )
(2)同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生(2017·
全国卷Ⅲ,1B)( )
(3)人轮状病毒是一种双链RNA病毒,病毒RNA在小肠上皮细胞内复制的过程中,会有氢键的断裂和形成(2016·
四川卷,6B)( )
(4)rRNA能参与蛋白质的合成(2015·
海南卷,11A)( )
(5)基因B1和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码(2013·
海南卷,22C)( )
提示
(1)×
真核细胞的线粒体、叶绿体中也可合成DNA、RNA。
(2)√ (3)√ (4)√ (5)√
2.教材·
拓展·
拾遗
(1)(教材必修2P80图4-16拓展)①图中a、b、c依次为何种物质或结构?
图中显示a、b间存在何种的数量关系?
其意义何在?
②图示翻译方向是A→B还是B→A,判断依据是什么?
③图中c所指的3条链其序列是否相同?
为什么?
提示 ①amRNA b核糖体 c肽链 图示表明一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成,其意义在于:
少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。
②由c中三条链越往B侧越延长,可确认翻译方向是A→B。
③图中c所指的三条链其模板相同(均为a),故其氨基酸序列均相同。
(2)(教材必修2P84“技能增进题”拓展)组成蛋白质的20种氨基酸应对应多少种密码子?
这表明密码子具何种特性?
其对生物体的生存发展有何意义?
提示 20种氨基酸共对应61种密码子,这表明密码子具有“简并性”,其意义主要表现为以下两方面:
(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。
[重点·
串讲整合]
1.辨析遗传信息、密码子与反密码子
(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子
(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
①每种氨基酸对应一种或几种密码子,可由一种或几种tRNA转运。
②除终止密码子外,一种密码子只能决定一种氨基酸;
一种tRNA只能转运一种氨基酸。
③密码子有64种(3种终止密码子;
61种决定氨基酸的密码子);
反密码子理论上有61种。
(3种终止密码子无与之对应的tRNA)
2.比较复制、转录和翻译
项目
复制
转录
翻译
场所
主要是细胞核
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
信息传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
传递遗传信息
表达遗传信息
3.基因表达中相关计算
(1)DNA模板链中A+T(或C+G)与mRNA中A+U(或C+G)相等,则(A+T)总%=(A+U)mRNA%。
(2)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系,如下图所示:
可见,蛋白质中氨基酸数目=
mRNA碱基数目=
DNA(或基因)碱基数目。
(未考虑终止密码)
围绕转录、翻译过程及相关核心概念考查归纳概括的能力
1.(2013·
全国卷Ⅰ,1)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是( )
A.一种tRNA可以携带多种氨基酸
B.DNA聚合酶是在细胞核中合成的
C.反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基
D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
解析 一种tRNA只能携带一种氨基酸,但一种氨基酸可能被多种tRNA携带;
DNA聚合酶是蛋白质,蛋白质是在核糖体上合成的,核糖体分布在细胞质中;
反密码子位于tRNA上。
答案 D
2.(2019·
湖北重点中学第一次联考)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,CUA
D.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
解析 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。
围绕基因表达结合相关信息考查科学思维能力
3.某些基因转录过程中形成的mRNA分子难与模板链分离,会形成RNA-DNA杂交体,这时非模板链、RNA-DNA杂交体共同构成R环结构(如图所示)。
R环结构的形成往往与DNA分子中某种碱基对的数量有关。
下列相关叙述错误的是( )
A.R环结构的形成可能会影响DNA的复制、转录和基因的稳定性
B.该图最可能表示原核细胞R环结构的形成过程
C.推测R环结构相关片段中可能含有较多的G—C碱基对
D.乙为DNA聚合酶,在其作用下DNA双螺旋解开
解析 据题意分析可知,R环结构中的mRNA分子难与模板链分离,故R环结构的形成可能会影响DNA的复制、转录和基因的稳定性,A正确;
从图示可以看出,转录和翻译是同时进行的,故该过程最可能发生在原核细胞内,B正确;
因为G和C之间能形成3个氢键,因此若模板链与mRNA之间含有的G—C碱基对较多,则mRNA不易脱离模板链,从而形成R环结构,C正确;
转录需要RNA聚合酶的催化,当RNA聚合酶与DNA启动子结合时,DNA片段的双螺旋解开,D错误。
4.如图所示为M基因控制物质C的合成以及物质C形成特定空间结构的物质D的流程图解。
下列相关叙述,正确的是( )
A.图中①④过程参与碱基配对的碱基种类较多的是①过程
B.基因转录得到的产物均可直接作为蛋白质合成的控制模板
C.组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值大于1/6
D.图中经过⑤过程形成物质D时需依次经过高尔基体和内质网的加工与修饰
解析 分析图中信息可知,①过程表示转录,该过程参与配对的碱基有A、T、C、G、U5种,而④过程表示翻译,该过程参与配对的碱基有A、U、C、G4种,A正确;
从图中信息可知,控制该分泌蛋白合成的直接模板是物质B,而转录的产物是物质A,B错误;
由于M基因转录形成的物质A还要剪切掉一部分片段才形成翻译的模板,所以组成物质C的氨基酸数与组成M基因的核苷酸数的比值小于1/6,C错误;
核糖体合成的肽链应先经内质网初加工,再由高尔基体进一步修饰和加工,D错误。
答案 A
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
①DNA的复制;
②转录;
③翻译;
④RNA的复制;
⑤RNA逆转录。
(3)分别写出下列生物中心法则表达式
①以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
RNA
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
2.基因控制性状的途径
不同生物,不同细胞其遗传信息表达方式可存在显著不同
(1)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式
(2)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式
提示
(1)DNA
(2)
围绕中心法则及基因对性状的控制过程考查生命观念
1.(2018·
海南卷,13)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DNA
B.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 逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,DNA复制是以DNA的两条链为模板合成DNA的过程,A正确;
转录需要RNA聚合酶的催化,逆转录需要逆转录酶的催化,B正确;
转录的原料是核糖核苷酸,逆转录的原料是脱氧核苷酸,C错误;
DNA复制和转录都以DNA为模板,D正确。
答案 C
2.图1所示为某种生物细胞内进行的部分生理活动,图2表示中心法则,图中字母代表具体过程。
请结合所学知识分析,下列叙述正确的是( )
A.能发生图1所示过程的一定是原核细胞,其转录和翻译过程可同时进行
B.酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯键,而酶丙则催化磷酸二酯键的水解
C.对比图2中过程c和d,二者的产物不同,但涉及的碱基配对方式完全相同
D.两图体现了基因的复制和表达功能,图1体现了图2中a、b、c和e四个生理过程
解析 在真核细胞的线粒体或叶绿体中,转录和翻译过程也可同时进行,A错误;
酶甲、酶乙和酶丙分别是DNA聚合酶、RNA聚合酶和解旋酶,其中解旋酶作用于氢键,B错误;
过程c代表翻译过程,产物是多肽,过程d代表RNA复制,产物是RNA,二者均涉及RNA与RNA配对,因此,其碱基配对方式相同,均包括U—A、A—U、G—C、C—G,C正确;
两图体现了基因的基本功能——复制和表达(包括转录和翻译),图1体现了图2中a(DNA复制)、b(转录)和c(翻译)三个生理过程,未体现e过程,D错误。
中心法则各生理过程快速确定的三大依据
结合新情境、新信息,全面考查科学思维能力
3.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)合成RNA的原料是四种游离的核糖核苷酸,RNA合成过程需要RNA聚合酶的催化。
(2)多肽链的合成过程中以mRNA(信使RNA)为模板,tRNA运输相应的氨基酸,在核糖体(主要成分是rRNA和蛋白质)上完成。
(3)据图分析,lncRNA前体加工成熟后,有的与核内染色质中的DNA结合,有的能穿过核孔进入细胞质中。
(4)血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞都来源于造血干细胞,故可推出lncRNA与相应DNA片段结合可调控造血干细胞的分化,血液中的这些吞噬细胞都参与免疫过程,所以该调控过程可以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
基因与性状的关系整合
(1)一个基因
一种性状(多数性状受单基因控制)
(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
注意:
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,则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
酶的合成
产生该非蛋白质类物质的代谢过程
控制性状。
澄清易混易错·
强化科学思维
[易错易混]
易错点1 不明晰DNA复制与转录的时间、模板及解旋等差异
点拨 比较如下:
易错点2 误认为逆转录酶同“其他酶及能量、场所、原料”一样,均由病毒的寄主细胞提供
点拨 教材必修2P69资料分析中有如下描述:
(1)“1965年,科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶,能对RNA进行复制”;
(2)“1970年,科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶,它能以RNA为模板合成DNA”。
由此可见,RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身。
易错点3 如何准确界定真核生物、原核生物基因表达?
如何快速确认DNA复制、转录和翻译?
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。
注:
真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体,其转录、翻译也存在“同时进行”的局面。
(3)快速确认复制、转录和翻译
[深度纠错]
1.下图中甲、乙分别表示人体细胞中发生的两种大分子的合成过程,相关叙述正确的是( )
A.图示甲为DNA复制,乙为转录
B.蛙的红细胞中只能进行乙过程,不能进行甲过程
C.甲过程需要解旋,乙过程不需解旋
D.甲、乙过程均只发生于“有遗传效应”的片段中
解析 题图甲为DNA复制,乙为转录;
蛙的红细胞既进行DNA复制也进行转录;
甲、乙过程均需解旋;
甲过程发生于整个DNA分子中,乙过程发生于有遗传效应的基因片段中。
2.如图表示的是两种细胞中主要遗传信息的表达过程,据图分析下列叙述错误的是( )
A.图甲细胞没有核膜包被的细胞核,所以转录和翻译同时发生在同一空间内
B.图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的
C.两种表达过程均主要由线粒体提供能量,由细胞质提供原料
D.图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同,翻译的方向是由5′端到3′
解析 甲细胞是原核细胞,原核细胞没有线粒体,能量不能由线粒体提供;
真、原核细胞遗传信息表达过程所需的原料都是由细胞质提供的,C错误。
随堂·
真题&
预测
1.(2017·
全国卷Ⅲ,1)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是( )
A.tRNA、rRNA和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 细胞中的RNA合成过程主要在细胞核内发生,在细胞质的线粒体和叶绿体中也能进行转录合成RNA,C错误;
转录是以DNA一条链为模板,以核糖核苷酸为原料,遵循碱基互补配对原则,所以转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,D正确。
2.(2018·
经典高考)下列关于DNA和RNA的叙述,正确的是( )
A.原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物
B.真核细胞内DNA和RNA的合成都在细胞核内完成
C.肺炎双球菌转化实验证实了细胞内的DNA和RNA都是遗传物质
D.原核细胞和真核细胞中基因表达出蛋白质都需要DNA和RNA的参与
解析 原核细胞内DNA的合成需要RNA片段作为引物,A错误;
真核细胞内DNA和RNA可在细胞核、线粒体、叶绿体中合成,B错误;
肺炎双球菌转化实验只能证明DNA是遗传物质,C错误;
原核细胞和真核细胞中基因的表达都包括转录和翻译过程,都需要DNA和RNA参与,D正确。
3.(2020·
高考预测)基因在表达过程中异常mRNA会被细胞分解,如图是S基因的表达过程,则下列有关叙述中正确的是( )
A.异常mRNA的出现是基因突变的结果
B.图中①表示转录过程,②表示翻译过程
C.图中②过程使用的酶是逆转录酶
D.S基因转录出的前体RNA中存在不能翻译出多肽链的片段
解析 由题图可知,异常mRNA的出现是对前体RNA的剪切出现异常造成的,不是基因突变的结果,A错误;
图示②为对前体RNA剪切的过程,不需要逆转录酶,B、C错误;
S基因转录形成的前体RNA需经过剪切才能翻译出多肽链,说明S基因转录出的前体RNA中存在不能翻译出多肽链的片段,D正确。
课后·
分层训练
(时间:
35分钟)
1.(2019·
广东模拟)下列关于中心法则的叙述,一定正确的是( )
A.肽链的合成一定以RNA为模板,以氨基酸为原料
B.酶的合成一定以RNA为模板,以氨基酸为原料
C.RNA的合成一定以DNA为模板,以核糖核苷酸为原料
D.DNA的合成一定以DNA为模板,脱氧核苷酸为原料
解析 酶也可能为RNA,此时其原料为核糖核苷酸,B错误;
若为RNA复制,则RNA合成以RNA为模板,C错误;
若为逆转录,则合成DNA的模板为RNA,D错误。
2.如图为基因表达过程中相关物质间的关系图,下列叙述错误的是( )
A.过程①②中均发生碱基互补配对
B.在原核细胞中,过程①②同时进行
C.c上的密码子决定其转运的氨基酸种类
D.d可能具有生物催化作用
解析 过程①②分别为DNA的转录和翻译,均发生碱基互补配对,A正确;
在原核细胞中,转录和翻译同时进行,B正确;
密码子在mRNA上,tRNA上有反密码子,C错误;
d可能是具有生物催化作用的酶,D正确。
3.(2019·
湖北部分高中冲刺模拟卷)下列有关基因与性状的叙述,正确的是( )
A.生物体中一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定
B.血红蛋白基因中有一个碱基对发生改变,血红蛋白结构一定发生改变
C.生物的性状由基因决定,同时受环境影响,二者共同对生物的性状起作用
D.囊性纤维病说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物性状
解析 生物体中,一个基因可能决定多种性状,一种性状可能由多个基因决定,A错误;
由于密码子的简并性(多个密码子编码同一种氨基酸),控制人的血红蛋白的基因中有一个碱基对发生改变,血红蛋白的结构不一定发生改变,B错误;
生物的性状由基因决定,还受环境条件的影响,是基因和环境共同作用的结果,C正确;
囊性纤维病说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,D错误。
4.(2018·
黑龙江八校联考)请根据中心法则判断下列说法正确的是( )
A.HIV在宿主细胞中可通过逆转录或RNA自我复制传递遗传信息
B.DNA转录可产生3种RNA,转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
C.转录和翻译过程都以核酸作为模板,都需要运载工具
D.根尖分生区细胞中可发生DNA复制与转录过程,需要核糖体的参与
解析 HIV的遗传物质为RNA,其属于逆转录病毒,在宿主细胞中通过逆转录、DNA复制和转录传递遗传信息,不进行RNA自我复制,A错误;
DNA转录可产生tRNA、rRNA和mRNA3种RNA,转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,B正确;
转录与翻译的模板分别是DNA和mRNA,都是核酸;
翻译过程需要tRNA作为运载工具,而转录不需要运载工具,C错误;
根尖分生区细胞中DNA复制与转录过程不需要核糖体参与,核糖体参与翻译过程,D错误。
答案 B
5.如图为基因与性状的关系示意图,据图判断错误的是( )
A.一种基因可以影响和控制多种性状
B.多种基因可以影响和控制一种性状
C.所有基因都能控制表现出相应的性状
D.图中的产物可以是酶、激素或者抗体等
解析 由题图可知,性状a、b、c、d受同一种基因产物影响,说明一种基因可以影响和控制多种性状,A正确;
性状e受三种基因产物影响,表明多种基因可以影响和控制一种性状,B正确;
生物的性状除了受基因控制外,还受环境条件的影响,并非所有基因都能控制表现出相应的性状,C错误;
多数酶、有些激素和抗体是蛋白质,可以是基因表达的产物,D正确。
6.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细胞核中发生
B.f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 据图分析,过程a表示DNA复制,而胰岛B细胞是成熟的动物细胞,细胞核中不能进行DNA的复制,且蛋白质的合成(c)也不能在细胞核中进行,A错误;
若过程f和g中是某基因控制合成的某蛋白质反过来调控该基因的转录和翻译,则为反馈调节,B正确;
过程a、b、c、d、e分别表示DNA的复制、转录、翻译、RNA的复制、逆转录,这些过程都遵循碱基互补配对原则,C正确;
基因的表达过程包括转录和翻译,都需要酶的催化,而酶也是基因表达的产物,D正确。
7.(2019·
吉林第二次调研)下列有关图示生理过程的描述,错误的是( )
A.甲、丙两个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成
B.甲、乙、丙三个过程中只有一个过程能在胰岛B细胞核内进行
C.图乙表示翻译,多个核糖体可共同完成一条肽链的合成
D.图甲中若复制起始点增多,细胞可在短时间内完成DNA的复制
解析 图中甲为DNA分子的复制、乙为翻译过程、丙表示转录过程。
DNA双链解旋破坏氢键,DNA双链形成及转录时形成DNA-RNA区域有氢键形成,DNA复制和转录过程都存在氢键的破坏和氢键的形成,A正确;
细胞核内进行的是DNA复制和转录过程,胰岛B细胞是高度分化的细胞,不可进行DNA复制过程,B正确;
一条mRNA可以结合多个核糖体,合成多条氨基酸序列相同的肽链,C错误;
若DNA复制时有多个起点,则可以在短时间内完成DNA的复制,D正确。
8.图1是人体胰岛素基因控制合成胰岛素的示意图,图2是图1过程②的局部放大图,请据图回答:
(1)图1中过程①发生在人体的 细胞中,在细胞的 中发生,该细胞与人体其他细胞在形态、结构和生理功能上存在稳定性差异的根本原因是_______________________________________。
(2)图1中过程②称为 ,场所是 ,由图2可知,决定苏氨酸的密码子是 。
(3)已知图1中过程①产生的mRNA中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱
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