新步步高版高考生物一轮复习 第五单元 遗传的分子基础 第20讲 遗传信息的表达讲义 浙科版.docx

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第20讲遗传信息的表达

[考试标准]

知识内容

必考要求

加试要求

遗传信息的表达

（1）DNA的功能

（2）DNA与RNA的异同

（3）转录、翻译的概念和过程

（4）遗传密码、中心法则

（5）基因的概念

（6）复制、转录和翻译的异同

a

b

b

b

b

a

b

b

b

b

b

考点一　遗传信息的转录和翻译

1．RNA的结构与分类

（1）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

（2）基本单位：

核糖核苷酸。

（3）种类及功能

2．遗传信息的转录

（1）概念：

是指遗传信息由DNA传递到RNA上。

（2）过程（见下图）

3．翻译

（1）概念

场所

细胞质的核糖体上

模板

mRNA

原料

20种氨基酸

产物

具有一定氨基酸顺序的蛋白质

（2）密码子：

mRNA上3个相邻碱基，共64种，其中决定氨基酸的密码子有61种。

（3）反密码子：

位于tRNA上的与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。

[诊断与思考]

1．判断下列叙述的正误

（1）若核酸中出现碱基T或脱氧核糖，则必为DNA（　√　）

（2）每种氨基酸仅由一种密码子编码（　×　）

（3）转录时，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能识别DNA中特定的碱基序列（　×　）

（4）翻译过程中核糖体每次移动三个碱基的位置（　√　）

（5）转录和翻译过程中都遵循了A与U、U与A配对的原则（　×　）

2．观察下图比较转录和翻译

试写出与①②有关的知识：

过程

①

②

名称

转录

翻译

场所

主要是细胞核

核糖体

模板

DNA的一条链

mRNA

原料

4种游离的核糖核苷酸

20种氨基酸

产物

RNA

多肽链

3.下图为mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图，据图回答问题：

（1）上图反映了怎样的数量关系？

提示　一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条多肽链。

（2）从图中能判断翻译的方向吗？

若能，判断依据是什么？

提示　方向是从左向右；判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。

（3）图中所示的翻译特点，其意义是什么？

提示　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。

4．密码子和反密码子的比较

项目

密码子

反密码子

位置

mRNA

tRNA

作用

直接决定蛋白质中氨基酸的序列

识别密码子，转运氨基酸

特点

与DNA模板链上的碱基互补

与mRNA中密码子的碱基互补

题组一　DNA与RNA的比较

1．关于DNA和RNA的叙述，正确的是（　　）

A．DNA有氢键，RNA没有氢键

B．一种病毒同时含有DNA和RNA

C．原核细胞中既有DNA，也有RNA

D．叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA

答案　C

解析　在tRNA中，也存在碱基之间的互补配对，故也有氢键，A错；一种病毒中只含有一种核酸，B错；核糖体是由蛋白质和RNA组成的，不含有DNA，D错。

2．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

答案　C

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。

题组二　DNA的复制、转录和翻译的比较

3．甲、乙图表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是（　　）

A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子

B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞溶胶中进行

C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶

D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次

答案　D

解析　甲过程表示多起点的DNA的半保留复制，合成的产物是双链DNA分子，该过程主要发生在细胞核内，在一个细胞周期中，DNA只复制一次；乙过程为转录，合成的产物为单链RNA分子，该过程主要发生在细胞核内，在一个细胞周期中，乙可起始多次；DNA复制和转录均需解旋，甲过程利用解旋酶，乙过程利用RNA聚合酶解旋。

4．Qβ噬菌体的遗传物质（QβRNA）是一条单链RNA，当噬菌体侵染大肠杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶（如图所示），然后利用该复制酶复制QβRNA。

下列叙述正确的是（　　）

A．QβRNA的复制需经历一个逆转录的过程

B．QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程

C．一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链

D．QβRNA复制后，复制酶基因才能进行表达

答案　B

解析　QβRNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，所以A错误，B正确；由图可以看出一条QβRNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C错误；由题意可知：

QβRNA复制酶基因的表达在QβRNA的复制之前，有了QβRNA复制酶，QβRNA的复制才能进行，D错误。

5．如图①②③表示了真核细胞中遗传信息的传递方向，有关说法正确的是（　　）

A．③是翻译过程，方向是从b到a

B．每种氨基酸均可由不止一种tRNA来转运

C．①②③也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行

D．一条mRNA可与多个核糖体结合，多个核糖体共同合成一条多肽链，加快了翻译的速率

答案　C

解析　由图可知，③是翻译过程，随着翻译的进行，肽链由短到长，所以方向是从a到b，A错误；大多数氨基酸有多个密码子，可由不止一种tRNA来转运，但甲硫氨酸、色氨酸只有一种密码子，只由一种tRNA来转运，B错误；图中①为DNA的复制，②为转录，③为翻译，也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行，C正确；一条mRNA可与多个核糖体结合，能够同时合成多条多肽链，加快了翻译的速率，D错误。

题组三　遗传信息、密码子和反密码子的比较

6．如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。

请判断下列说法中正确的是（　　）

A．分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核

B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA

C．图中②到③的过程需要在核糖体上进行

D．能够决定氨基酸的是③，其种类有61种

答案　C

解析　选项A，根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板，蓝细菌是原核生物，没有细胞核。

选项B，RNA包括mRNA（图中②）、tRNA（图中③）和rRNA（核糖体RNA，图中未画出）。

选项C，图中②到③的过程是翻译过程，在核糖体上进行。

选项D，能够决定氨基酸的是mRNA上的61种密码子（终止密码子除外），③是tRNA。

7．根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（　　）

DNA双链

T

G

mRNA

C

tRNA反密码子

A

氨基酸

苏氨酸

A.TGUB．UGA

C．ACUD．UCU

答案　C

解析　密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，根据转录和翻译过程中的碱基互补配对原则，由DNA信息链上的T、G碱基可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A和C，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。

题组四　基因表达的相关计算

8．现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。

现已知人体生长激素共含190个肽键（单链），假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有（　　）

A．130个B．260个

C．313个D．无法确定

答案　B

解析　此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中最少有573个碱基，又知mRNA中A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260（个），故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。

9．胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。

下列有关叙述中不正确的是（　　）

A．胰岛素基因中至少有碱基数是6（m＋n）

B．胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链

C．胰岛素mRNA中至少含有的密码子为（m＋n）个

D．A、B两条肽链可能是经蛋白酶的作用后形成

答案　B

解析　胰岛素基因编码的两条多肽链中氨基酸总数是m＋n，所以DNA中对应碱基数至少为6（m＋n）；一个基因在编码蛋白质的过程中，只有一条链作为模板链；胰岛素基因转录的mRNA是一条，而形成的两条肽链中氨基酸共有（m＋n）个，根据密码子和氨基酸的一一对应关系（不考虑终止密码子）可知，与之对应的胰岛素mRNA中至少含有的密码子应该为（m＋n）个；A、B两条肽链可能是形成一条肽链之后，经蛋白酶作用使肽键断裂，然后再组装成胰岛素的。

1．DNA和RNA的区分技巧

（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：

⇒一般为双链DNA；

②若：

嘌呤≠嘧啶⇒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，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。

2．与转录和翻译有关的3点易错点

（1）转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。

（2）翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。

（3）转录和翻译过程中的碱基配对没有A—T，而是A—U。

3．巧辨遗传信息、密码子和反密码子

（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（密码子简并性），可由一种或几种tRNA转运。

②一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种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子）；反密码子理论上有61种。

4．基因表达的相关计算的4点提醒

（1）DNA和mRNA之间对应碱基及数量的计算

找准DNA和mRNA之间对应碱基及其比例关系，即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）转录、翻译过程中DNA（基因）的碱基数∶mRNA的碱基数∶多肽链的氨基酸数＝6∶3∶1。

（3）终止密码子不决定氨基酸，因此，题干经常用“至少需要多少碱基”的字眼，即终止密码子不计算在内。

（4）解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上的碱基对数还是个数、是mRNA上密码子的个数还是碱基个数、是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。

考点二　中心法则及基因的概念

1．中心法则

（1）提出者：

克里克。

（2）要点：

遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定蛋白质的特异性。

（3）内容图解（用简式表示）：

。

2．基因

（1）作用：

遗传的一个基本功能单位，它在适当的环境条件下控制生物的性状。

（2）与染色体的关系：

以一定的次序排列在染色体上。

（3）本质：

包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断。

[诊断与思考]

1．判断下列叙述的正误

（1）中心法则没有体现遗传信息的表达功能（　×　）

（2）线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成（　√　）

（3）线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则（　√　）

（4）DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则（　×　）

（5）HIV（逆转录病毒）感染人体过程的遗传信息流示意图为：

（　√　）

（6）基因与性状之间是一一对应的关系（　×　）

2．写出下列不同生物或细胞的遗传信息传递式

（1）细胞生物遗传信息传递式：

提示　

（2）洋葱表皮细胞内遗传信息传递式：

提示　

DNA

RNA

蛋白质

（3）洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式：

提示　

3．观察下面的基因关系图，完善相关内容

题组一　通过中心法则分析遗传信息的传递过程

1．结合下图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．生物的遗传信息贮存在DNA或RNA的核苷酸序列中

B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质

C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础

D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链

答案　D

解析　生物的遗传物质是DNA或RNA，则遗传信息贮存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质，B正确；表现型通过蛋白质表现，故遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础，C正确；编码蛋白质的基因含两条单链，碱基序列互补，遗传信息不同，D错误。

2．下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理，下列分析判断错误的是（　　）

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

A.青霉素作用后使细菌因吸水而破裂死亡

B．环丙沙星可抑制细菌DNA的复制过程

C．红霉素可导致细菌蛋白质合成过程受阻

D．利福平能够抑制RNA病毒逆转录过程

答案　D

解析　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，A正确；DNA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，B正确；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，C正确；RNA聚合酶作用于转录过程合成RNA，而逆转录过程指导合成的是DNA，利福平不能抑制RNA病毒逆转录过程，D错误。

题组二　围绕中心法则的过程进行的模拟实验

3．下图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是（　　）

A．若X是mRNA，Y是多肽，则试管内必须加入氨基酸

B．若X是DNA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶

C．若X是tRNA，Y是多肽，则试管内必须加入脱氧核苷酸

D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA酶

答案　A

解析　若X是mRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，因此，试管内必须加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，即Y为RNA，则试管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶，而不是DNA酶。

4．如图为模拟中心法则信息传递过程的实验研究装置，据图回答：

（1）若图示为模拟某种病毒的信息流动过程，装置加入的模板A为单链，其部分碱基序列为－GAACACGUC－，加入的原料B为脱氧核苷酸，则该过程所需的酶B为______________，模拟的过程为______________。

（2）若图示为模拟人体淋巴细胞的信息流动过程，装置加入的模板A为双链，其部分碱基序列为－GAACATGTT－，加入的原料B为________________，则该过程所需的酶B为RNA聚合酶，模拟的过程为________，该生理过程主要发生在该细胞的________中。

答案　

（1）逆转录酶　逆转录　

（2）核糖核苷酸　转录　细胞核

解析　

（1）由模板的部分碱基序列“－GAACACGUC－”中含有U且为单链可知，该病毒为RNA病毒，且可以脱氧核苷酸为原料合成DNA，所以可确定该过程需要逆转录酶的参与，模拟的过程为逆转录过程。

（2）由“模板A为双链”和“碱基序列为“－GAACATGTT－”中含T等信息可知，模板A为双链DNA分子，在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA，利用的原料为核糖核苷酸，模拟的过程为转录，主要发生在该细胞的细胞核中。

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．“三看”法判断与中心法则有关的模拟实验

（1）“一看”模板

①如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。

②如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。

（2）“二看”原料

①如果原料为脱氧核苷酸，产物一定是DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。

②如果原料为核糖核苷酸，产物一定是RNA，生理过程可能是转录或RNA复制。

③如果原料为氨基酸，产物一定是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。

（3）“三看”产物

①如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或RNA逆转录。

②如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。

③如果产物是蛋白质（或多肽），生理过程是翻译。