中心法则及基因与性状的关系Word格式文档下载.docx
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(3)基因控制性状的实例(连线)
抗生素是目前临床上应用极广泛的特效抗菌药物,下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理,请思考:
抗菌药物
抗菌机理
青霉素
抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星
抑制细菌DNA解旋酶的活性
红霉素
能与细菌细胞中的核糖体结合
利福平
抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性
(1)青霉素对细菌类感染治疗效果突出,据表推测其引发细菌死亡的机制是什么?
(2)结合“中心法则”中遗传信息传递过程,请依次说出①环丙沙星、②红霉素、③利福平的具体杀菌机制。
提示
(1)细胞壁对细胞具有保护作用,青霉素抑制细菌细胞壁的合成,所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护,其会因吸水而破裂死亡。
(2)①DNA复制时首先要用DNA解旋酶解开螺旋,环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性,因此可抑制DNA的复制;
②蛋白质的合成场所是核糖体,红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合,从而导致细菌蛋白质合成过程受阻;
③RNA聚合酶作用于转录过程,故利福平治疗结核病的机制很可能是抑制了结核杆菌的转录过程,从而导致其无法合成蛋白质。
中心法则过程分析
1.(2016·
海南卷,13)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病毒的反转录过程
D.抑制该病毒RNA的自我复制过程
解析 由题干信息知,该RNA病毒需进行逆转录过程,需脱氧核苷酸作原料,而物质Y与脱氧核苷酸结构相似,故Y可抑制该RNA病毒的反转录过程。
答案 C
2.下面是4种遗传信息的流动过程,对应的叙述不正确的是( )
A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B.乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C.丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D.丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
解析 胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。
答案 A
1.“三步法”判断中心法则各过程
“一看”模板
“二看”原料
“三看”产物
生理过程
脱氧核苷酸
DNA复制
核糖核苷酸
转录
逆转录
RNA复制
氨基酸
蛋白质(或多肽)
翻译
2.细胞种类与信息传递途径的关系归纳
高等动植物共有的途径是DNA复制、转录和翻译,但具体到不同细胞情况不尽相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;
但成熟叶肉细胞等高度分化的细胞无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无信息传递。
基因对性状的控制
1.如图表示基因控制麝香豌豆花颜色的部分过程。
图示过程显示( )
A.基因在染色体上呈线性排列
B.基因通过控制蛋白质的结构直接控制紫花性状
C.基因突变导致生物产生新的性状,为生物进化提供原始材料
D.非同源染色体上非等位基因的自由组合导致基因重组,进而导致生物产生新的性状
解析 通过分析图示过程可以看出,基因通过控制酶的合成来影响代谢过程,从而决定生物的性状;
题图显示基因在染色体上呈线性排列。
2.如图为豌豆种子圆粒性状的产生机制,请据图判断下列叙述错误的是( )
A.淀粉分支酶基因R是豌豆种子细胞中具有遗传效应的DNA片段
B.b过程能发生碱基互补配对的物质是碱基A与T,C与G
C.当R中插入一小段DNA序列后,豌豆不能合成淀粉分支酶,而使蔗糖增多,其发生的变异是基因突变
D.此图解说明基因通过控制酶的合成来控制代谢途径进而控制生物体性状
解析 基因的本质是具有遗传效应的DNA片段;
b过程为翻译,发生互补配对的物质是mRNA上的密码子对应的碱基与tRNA上的反密码子相对应的碱基,两种RNA上均没有T;
当R中插入一小段DNA序列后,导致R基因的结构发生改变,豌豆不能合成淀粉分支酶而使蔗糖增多,影响了细胞代谢,属于基因突变。
答案 B
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
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。
易错·
防范清零
[易错清零]
易错点1 不能诠释基因表达计算中氨基酸∶RNA中碱基∶DNA中碱基中“至少”或“最多”,并认为所有细胞中均能进行“复制、转录与翻译”
点拨
(1)基因表达过程中,蛋白质的氨基酸的数目=
mRNA的碱基数目=
基因中的碱基数目。
这个比例关系都是最大值,原因如下:
①DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。
②真核生物基因中存在不编码氨基酸的非编码序列或非转录序列。
③转录出的mRNA中有终止密码子,终止密码子不对应氨基酸,并且合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸,所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。
(2)并非所有细胞均可进行复制、转录与翻译:
①只有分生组织细胞才能进行“复制(当然也进行转录与翻译)”。
②高度分化的细胞只进行转录、翻译,不进行复制。
③哺乳动物成熟红细胞“复制、转录、翻译”均不进行。
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(在寄主细胞中合成≠由寄主细胞提供)
点拨 教材P69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,当然该酶起初应在寄主细胞核糖体中合成并由寄主细胞提供原料而完成。
易错点3 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,其转录翻译也存在“同时进行”的局面。
[纠错小练]
1.一个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多肽链。
则其模板DNA分子的A+T的个数、合成蛋白质时最多能脱去的水分子数分别是( )
A.m,m/3-1B.m,m/3-2
C.2(m-n),m/3-1D.2(m-n),m/3-2
解析 由mRNA分子有m个碱基且G+C有n个可知,此mRNA分子中A+U的个数为(m-n)个,控制其合成的DNA分子模板链中T+A的个数为(m-n)个,模板DNA分子中A+T的个数为2(m-n)个。
由mRNA分子有m个碱基可知,其控制合成的蛋白质分子最多含m/3个氨基酸;
题中给出此蛋白质分子有两条肽链,故合成蛋白质时最多能脱去的水分子数为(m/3-2)个。
答案 D
2.(2016·
临沂一模)图一表示原核细胞内的生理活动,图二表示中心法则。
下列说法正确的是( )
A.由图一知原核细胞DNA的复制与基因的表达可同时进行
B.图一中的酶丙和酶乙作用有相同之处,可能是同一种酶
C.图二中过程e需要的酶由病毒的宿主细胞提供
D.图二中过程a和b的模板相同,遵循的碱基互补配对方式相同
解析 原核细胞没有细胞核,基因的表达和复制都在细胞质中进行,A正确;
酶丙为解旋酶,参与DNA复制,而酶乙参与转录,是RNA聚合酶,B错误;
图二中过程e为逆转录,逆转录酶来源于病毒,C错误;
a表示DNA的复制,b表示转录,复制模板链有2条,而转录为1条,转录的碱基互补配对方式有A—U,而复制没有,D错误。
3.如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程,据图分析下列叙述不正确的是( )
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
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′到3′端
解析 图甲细胞没有核膜包被的细胞核,所以转录没有完成的时候翻译过程就可以启动,两个过程能同时发生。
图甲、乙都表示转录和翻译过程,所以遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的。
原核生物没有线粒体,能量只能由细胞质基质提供;
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。
多聚核糖体翻译过程的模板链相同,所以每个核糖体合成的多肽链相同,翻译是由核糖体中肽链短的那一端向另一端进行的。
随堂·
真题演练
海南卷,25)依据中心法则,若原核生物中的DNA编码序列发生变化后,相应蛋白质的氨基酸序列不变,则该DNA序列的变化是( )
A.DNA分子发生断裂
B.DNA分子发生多个碱基增添
C.DNA分子发生碱基替换
D.DNA分子发生多个碱基缺失
解析 若发生A、B、D三项所述状况时,均会引发相应蛋白质的氨基酸序列改变。
由于密码子具简并性,当DNA分子发生碱基替换时可能不导致蛋白质的氨基酸序列改变。
江苏卷,18)近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。
其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。
通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(如图)。
下列相关叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白由相应基因指导在核糖体中合成
B.向导RNA中的双链区遵循碱基配对原则
C.向导RNA可在逆转录酶催化下合成
D.若α链剪切点附近序列为……TCCACAATC……
则相应的识别序列为……UCCACAAUC……
解析 蛋白质由相应基因指导在核糖体中合成,A正确;
向导RNA中双链间遵循碱基互补配对原则,B正确;
向导RNA可通过转录形成,逆转录酶以RNA为模板合成DNA,C错误;
由于α链与识别序列的互补序列互补,故两链碱基相同,只是其中T与U互换,D正确。
3.(2015·
海南卷,7)下列过程中,由逆转录酶催化的是( )
A.DNA→RNAB.RNA→DNA
C.蛋白质→蛋白质D.RNA→蛋白质
解析 DNA→RNA属于转录过程,需要的酶是RNA聚合酶,A不符合题意;
RNA→DNA属于逆转录过程,需要逆转录酶,B正确;
C、D均不是逆转录过程,不符合题意。
4.(2013·
课标全国理综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聚合酶是在细胞核内合成的
C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
解析 本题考查蛋白质合成过程中有关转录、翻译的知识。
一种tRNA只能携带一种氨基酸,A项错误;
DNA聚合酶是在细胞质中的核糖体上合成的,B项错误;
反密码子位于tRNA上,C项错误;
线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成,D项正确。
(时间:
25分钟 满分:
100分)
1.下列有关DNA复制、转录和翻译三个过程的叙述,不正确的是( )
A.三个过程的碱基互补配对方式相同
B.三个过程都属于“中心法则”的内容
C.三个过程都可发生在细胞生物中
D.三个过程都需要消耗能量
解析 DNA复制时,发生的碱基互补配对有A—T、G—C、T—A、C—G,转录时发生的碱基互补配对有A—U、G—C、T—A、C—G,翻译时发生的碱基互补配对有A—U、G—C、U—A、C—G,A错误。
中心法则的内容:
,DNA复制、转录和翻译三个过程都属于“中心法则”的内容,B正确。
不论是原核生物还是真核生物都可进行DNA复制、转录和翻译三个过程,C正确。
DNA复制、转录和翻译三个过程都需要消耗能量,D正确。
2.如图为某细胞内基因表达的调控示意图,相关叙述错误的是( )
A.图示不能表示蓝藻基因表达过程
B.RNA聚合酶与mRNA结合启动过程①
C.过程②遵循碱基互补配对原则
D.过程②短时间内能合成较多的肽链
解析 题图中转录在细胞核中进行,因此不能表示原核生物(如蓝藻)基因表达的过程,A正确;
RNA聚合酶与DNA的特定位点结合,启动DNA的转录过程,B错误;
翻译过程(②)遵循碱基互补配对原则,C正确;
一条RNA链上有多个核糖体,这样在短时间内能合成较多的肽链,D正确。
3.(2016·
山西康杰中学等四校联考)下图表示生物界完整的中心法则,有关叙述不正确的是( )
A.①②③过程都需要模板、原料、酶和能量且均可在乳酸菌、酵母菌、线粒体、叶绿体中进行
B.上述过程均遵循碱基互补配对原则,其中②不同于③的碱基配对方式为T-A
C.在蓝藻细胞中,②③过程可在细胞同一区域同时发生
D.④⑤过程发生在某些病毒体内
解析 ④⑤过程是某些病毒具备的遗传信息传递途径,但该途径必须发生于寄主细胞而不是病毒体内。
4.(2016·
齐鲁名校协作体联考)下图是有关DNA分子的复制、基因的表达过程的示意图,下列叙述正确的是( )
A.甲过程主要发生在细胞核内,乙、丙过程主要发生在细胞质内
B.甲、乙两过程需要酶的催化,丙过程不需要酶的催化
C.甲、乙、丙过程都遵循碱基互补配对原则
D.甲、乙、丙过程所需原料依次是核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
解析 由图分析可知甲是以两条链为模板,所以甲是复制,乙是以一条链为模板,说明是转录,丙是翻译。
DNA复制和转录都主要发生在细胞核内,而翻译发生在细胞质内,A错误;
翻译过程也需要酶,B错误;
在DNA复制、转录和翻译过程中都遵循碱基互补配对原则,只是不完全相同,C正确;
复制的原料是脱氧核苷酸,转录的原料是核糖核苷酸,翻译的原料是氨基酸,D错误。
5.(经典题)如图为基因的作用与性状表现的流程示意图。
请据图分析,下列说法不正确的是( )
A.①过程以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成RNA
B.某段DNA上发生了基因突变,但形成的蛋白质不一定会改变
C.②过程中需要多种转运RNA,转运RNA不同,所搬运的氨基酸也不相同
D.人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制,使结构蛋白发生变化所致
解析 不同的tRNA有可能搬运相同的氨基酸。
6.下列有关人体细胞中基因与性状关系的叙述,错误的是( )
A.基因分布于细胞核、线粒体,只有核中的基因能决定性状
B.环境也能影响性状表现,性状是基因与环境共同作用的结果
C.有些性状是由多个基因共同决定的,有的基因可决定和影响多种性状
D.一条染色体上分布有许多基因,可决定和影响人体的多种性状表现
解析 基因分布于人体的细胞核、线粒体,核基因和线粒体基因均能控制生物性状,A错误。
性状是由环境和基因共同决定的,B正确。
性状可由一个或多个基因共同决定,有些基因可决定多种性状,C正确。
一条染色体上含一个或两个DNA,一个DNA上含有多种基因,可决定人体多种性状,D正确。
7.(经典题)已知图甲中g与图乙中的“物质X”为同一物质,据图回答下列问题:
(1)若f代表染色体,则e能被 染成绿色,将其彻底水解可得[a]磷酸、[b]碱基和[c] 三种小分子物质,e的空间结构一般表现为 。
(2)若f代表一种细胞器,且是合成物质X的场所,则f是 。
在图乙的④过程中,所需的转运工具是 ,其具体功能是__________________。
(3)在真核细胞中,⑤和①两个过程发生的主要场所是 。
原核生物中遗传信息传递的途径包括 (用图乙中的标号表示)。
(4)图乙中需要4种脱氧核苷酸作为原料,并且碱基互补配对原则为A-T、U-A、G-C、C-G的过程是 (用图乙中的标号表示)。
答案
(1)甲基绿 脱氧核糖 规则的双螺旋结构
(2)核糖体 转运RNA(tRNA) 识别并转运氨基酸 (3)细胞核 ⑤①④ (4)②
1.(经典题)经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知,该生物体内的核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,由此可以判断( )
A.此生物体内的核酸一定是DNA
B.该生物一定不含DNA而只含RNA
C.若此生物只含DNA,则一定是单链的
D.若此生物含DNA,则一定是双链的
解析 因该生物核酸中嘌呤数和嘧啶数不等,故可能是只含有RNA,或同时含有DNA和RNA,或只含单链DNA。
2.下列关于真核细胞内核基因的结构、复制和表达的叙述,正确的是( )
A.基因内能与腺嘌呤配对的碱基有2种
B.基因的复制特点是边解旋边复制和全保留复制
C.具有催化功能的转录产物不应含有密码子
D.翻译过程中每种氨基酸都能被多种tRNA所搬运
解析 真核细胞核基因是有遗传效应的DNA片段,而DNA分子中能与腺嘌呤配对的碱基只有胸腺嘧啶,A项错误。
基因的复制特点是边解旋边复制和半保留复制,B项错误。
具有催化功能的转录产物应为酶,不作为翻译的模板(mRNA),故不应含密码子,C项正确。
因某些氨基酸对应的密码子只有一种,故而对应的反密码子也只有一种,即对应的tRNA只有一种,D项错误。
大连重点中学联考)下列有关基因表达的叙述中,不正确的是( )
A.tRNA识别其转运的氨基酸是通过碱基互补配对实现的
B.真核生物大部分mRNA在细胞核中合成
C.人体不同组织细胞的相同DNA进行转录时启用的起始点不完全相同
D.并不是所有的RNA分子都可以翻译成蛋白质
解析 tRNA的一端是反密码子,通过碱基互补配对原则与密码子配对,另一端是携带氨基酸的部位,不通过碱基互补配对来识别氨基酸,A错误;
真核生物的DNA转录主要发生在细胞核中,还可以发生在线粒体和叶绿体中,转录的产物之一是mRNA,B正确;
由于基因的选择性表达,人体不同组织细胞中合成的蛋白质不完全相同,所以相同的DNA进行转录的起始点也不完全相同,C正确;
mRNA可以作为翻译的直接模板,tRNA是运输氨基酸的工具,rRNA是核糖体的重要组成成分之一,D正确。
湖南株洲质检)下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③将由3′向5′方向移动
D.④是tRNA,能识别mRNA上的密码子
解析 ①是DNA,其一条链作为②的转录模板,A错误;
②上有n个碱基,则新形成的肽链最多含有
-1个肽键,B错误;
③是核糖体,翻译过程将由5′向3′方向移动,C错误;
④是tRNA,能识别mRNA上的密码子并转运相应的氨基酸,D正确。
5.(2016·
河北三市联考)下图1中m、n、l表示哺乳动物一条染色体上相邻的三个基因,a、b为基因的间隔序列;
图2为l基因进行的某种生理过程。
下列分析正确的是( )
A.图1中a、b、m、n、l都具有遗传效应,都能控制蛋白质的合成
B.图2中甲为DNA聚合酶,丙中所含的五碳糖是核糖
C.若丙中(A+U)占36%,则丙对应的乙片段中G占32%
D.m、n、l基因在不同的细胞中表达情况可能不同
解析 a、b是基因的间隔序列,没有遗传效应;
图2表示基因的转录过程,甲为RNA聚合酶,丙是RNA,含有核糖;
若丙中A+U占36%,则片段乙中T+A占该链的36%,G+C占64%,但无法确定G在该链中占多少;
由于细胞分化,不同细胞中基因选择性表达,m、n、l基因在不同细胞中表达的情况可能不同。
6.(2016·
大连重点中学联考)真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21~23个核苷酸的小分子RNA(简称miR),它们能与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链。
由此可以推断这些miR抑制基因表达的分子机制是( )
A.阻断rRNA装配成核糖体
B.妨碍双链DNA分子的解旋
C.干扰tRNA识别密码子
D.影响RNA分子的远距离转运
解析 根据题意分析,miR可以与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链,这样mRNA就无法与核糖体结合,也就无法与tRNA进行碱基互补配对了。
7.(经典题)下列与图示内容有关的叙述,错误的是( )
A.若图一的③中A占23%,U占25%,则相应的双链DNA片段中A占24%
B.正常情况下,图三所示过程可在动植物细胞中发生的是⑨⑩⑬
C.劳氏肉瘤病毒存在催化⑪过程的酶
D.图二所示过程相当于图三的⑬过程,需要RNA聚合酶的催化
解析 图二所示过程为“翻译”,相当于图三的⑬过程,该过程不需RNA聚合酶催化。
8.果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性,遗传学家曾做过这样的实验:
长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃,将孵化后4~7d的长翅果蝇放在35~37℃的环境中处理6~24h后,得到了一些残翅果蝇(雌雄均有),这些残翅果蝇在正常环境温度下交配产生的后代仍然是长翅果蝇。
(1)翅的发育需要经过酶催化的反应,据此你对上述实验现象进行的解释是_______________________________________________________________。
(2)这个实验说明影响表现型的因素是_____________________________
________________________________________________________________。
(3)现有一只残翅雄果蝇,请你设计一个简单可行的方案来确定它的基因型。
①该实验的方案:
________________________________________________。
②预期实验结果和结论:
a.若 ,则该果蝇的基因型为aa;
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