高考生物 热点题型和提分秘籍 专题18 基因的表达解析.docx
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高考生物热点题型和提分秘籍专题18基因的表达解析
专题18基因的表达
【高频考点解读】
1.遗传信息的转录和翻译
2.基因对性状的控制
【热点题型】
题型一DNA的复制、转录和翻译
例1、油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径,如图甲所示,浙江农科院陈锦清教授根据这一机制培育出高产油油菜,产油率由原来的35%提高到58%。
其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成,图乙是基因A或B表达的部分过程。
请回答下列问题。
(1)酶a与酶b结构上的区别是______________________________。
(2)图乙所示遗传信息的传递过程称为________;图中结构⑤的名称是________;氨基酸②的密码子是________;图中④形成后到达此场所是否穿过磷脂分子?
________。
(3)在基因B中,α链是转录链,陈教授及助手诱导β链也能转录,从而形成双链mRNA,提高了油脂产量,其原因是_________________________________________________________。
【提分秘籍】
1.DNA复制、转录和翻译的比较
(1)从核糖体上脱离下来的只是多肽链,多肽链往往还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工,最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。
(2)原核生物的转录、翻译同时同地进行,边转录边翻译;真核生物的转录在细胞核,翻译在细胞质中,先转录后翻译。
2.遗传信息、密码子和反密码子的比较
(1)一个密码子决定一种氨基酸,而一种氨基酸的密码子可以有一个或几个。
在64个密码子中,决定20种氨基酸的密码子有61个,其中AUG、GUG既决定氨基酸,又是起始密码子。
(2)多肽链的合成是从mRNA上某一固定的碱基序列即起始密码子(AUG、GUG)开始的。
(3)多肽链合成的终止是由终止密码子(UAA、UAG、UGA)决定的。
(4)密码子对于所有生物都是通用的。
3.相关计算
基因表达过程中,蛋白质中氨基酸的数目=参加转运的tRNA数目=1/3mRNA的碱基数目=1/6基因中的碱基数。
这个比例关系都是最大值,原因如下:
(1)DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。
(2)在基因片段中,有的片段起调控作用,不转录。
(3)转录出的mRNA中有终止密码子,终止密码子不对应氨基酸。
【举一反三】
下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。
据图判断,下列描述中正确的是( )
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.转录已经结束、翻译开始
C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链
【解析】本题考查原核生物的转录和翻译过程。
图示为一条DNA模板链(即一个基因)正在转录,其由上向下悬垂的为4条长短不一的mRNA分子,而每条mRNA分子上面都连接着数量不等的核糖体,每个核糖体正在合成一条多肽链,这就说明该基因在短时间内通过多次转录、重复翻译可表达出多条多肽链。
图上每个mRNA都尚未与DNA脱离,说明转录尚未结束,mRNA已与核糖体结合正在合成多肽,即翻译已经开始。
【答案】D
【热点题型】
题型二基因的概念和功能
例2、下图为人体某致病基因控制异常蛋白质合成的过程示意图。
请回答:
(1)图中过程①是________,此过程既需要________作为原料,还需要能与基因启动子结合的________酶进行催化。
(2)若图中异常多肽链中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—”,携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU,则物质a中模板链碱基序列为________。
(3)图中所揭示的基因控制性状的方式是________________________________________________________________________。
(4)致病基因与正常基因是一对________。
若致病基因由正常基因的中间部分碱基替换而来,则两种基因所得b的长度是________的。
在细胞中由少量b就可以短时间内合成大量的蛋白质,其主要原因是________________________________________________________________________。
解析:
(1)根据图可以判断过程①是转录过程,过程②是翻译过程,物质a是DNA,物质b是RNA,转录过程既需要核糖核苷酸作为原料,还需要RNA聚合酶进行催化。
(2)根据携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU,可以推知丝氨酸和谷氨酸的密码子为UCU、GAA,进而可以推知物质a
【提分秘籍】
(1)生物的大多数性状是受单基因控制的。
这里的“单基因”是指成对基因,并不是单个基因。
(2)有的一个基因也可以影响生物的多个性状。
(3)表现型是基因型和环境共同作用的结果。
基因是内因,环境是外因。
【举一反三】
下图表示某DNA片段遗传信息的传递过程,①~⑤表示物质或结构,a、b、c表示生理过程。
请据图回答下列问题:
(可能用到的密码子:
AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程,a过程所需的酶有________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字);由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入三个核苷酸,合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外,其余氨基酸序列没有变化。
由此证明______________________。
(5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常引起的,这说明基因和性状的关系是_____________________________________。
【热点题型】
题型三中心法则的理解和应用
例3、中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。
请回答下列问题:
(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是__________________、________、________和________。
(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________(用图中的字母回答)。
(3)a过程发生在真核细胞分裂的________期。
(4)在真核细胞中,a和b两个过程发生的主要场所是___________________________________。
(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是______________,后者所携带的分子是_________________________________________。
(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述):
①____________________________________;②_______________________________________。
【解析】本题考查对中心法则的理解与运用。
题图是中心法则及其补充,明确展示了遗传信息的流向有5个:
DNA→DNA、DNA→RNA、RNA→蛋白质、RNA→DNA、RNA→RNA。
在真核细胞基因的传递和表达过程中,DNA的复制和转录发生在细胞核内,翻译则在细胞质中的核糖体上进行,需要mRNA为模板,tRNA为运输工具,能特异性地识别mRNA上的密码子,将携带的氨基酸合成具有一定顺序的多肽链。
DNA的复制主要发生在细胞分裂的间期,而基因的表达在细胞的整个生命过程中都能发生。
【答案】
(1)DNA复制 转录 翻译 逆转录
(2)c (3)间(或S) (4)细胞核 (5)tRNA(或转运RNA) 氨基酸
(6)
蛋白质
【高考风向标】
1.(2014·上海卷)4.某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是
2.(2014·上海卷)15.在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型
A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补
B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似
C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补
D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同
【答案】A
【解析】A和G都是嘌呤碱基,C和T都是嘧啶碱基,在DNA分子中,总是A=T,G=C,依题意,用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,则DNA的粗细相同。
3.(2014·山东卷)5.某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成,根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图,下列正确的是
4.(2014·江苏卷)16.下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述,错误的是
A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B.DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水
C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物
D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝
5.(2014·上海卷)6.真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质,但原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译,针对这一差异的合理解释是
A.原核生物的遗传物质是RNA
B.原核生物的tRNA三叶草结构
C.真核生物的核糖体可以进入细胞核
D.真核生物的mRNA必须通过核孔后才能翻译
6.(2014·上海卷)11.在一个典型的基因内部,转录起始位点(TSS)、转录终止位点(TTS)、起始密码子编码序列(ATG)、终止密码子编码序列(TGA)的排列顺序是
A.ATG—TGA—TSS—TTSB.TSS—ATG—TGA—TTS
C.ATG—TSS—TTS—TGAD.TSS—TTS—ATG—TGA
7.(2014·上海卷)12.某病毒的基因组为双链DNA,其一条链上的局部序列为ACGCAT,以该链的互补链为模板转录出相应的mRNA,后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cDNA)。
由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上,相应的局部序列应为
A.ACGCATB.ATGCGT
C.TACGCAD.TGCGTA
8.(2014·上海卷)29.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
【答案】C
【解析】miR它们能与相关基因转录出来的mRNA互补,形成局部双链,这样就能阻断mRNA的翻译,与此意思相关的选项就是C.
9.(2014·福建卷)5.STR是DNA分子上以2~6个核苷酸为单元重复排列而成的片段,单元的重复次数在不同个体间存在差异。
现已筛选出一系列不同位点的STR用作亲子鉴定,如7号染色体有一个STR位点以“GATA”为单元,重复7~17次;X染色体有一个STR位点以“ATAG”为单元,重复11~15次。
某女性7号染色体和X染色体DNA的上述STR位点如图所示。
下列叙述错误的是
GATA
GATA
……………
GATA
GATA
……………………………
重复8次,STR表示为(GATA)8
重复14次,STR表示为(GATA)14
7号染色体
……………
……………………………
ATAG
ATAG
ATAG
ATAG
重复11次,STR表示为(ATAG)11
重复13次,STR表示为(ATAG)13
X染色体
A.筛选出用于亲子鉴定的STR应具有不易发生变异的特点
B.为保证亲子鉴定的准确率,应选择足够数量不同位点的STR进行检测
C.有丝分裂时,图中(GATA)8和(GATA)14分别分配到两个子细胞
D.该女性的儿子X染色体含有图中(ATAG)13的概率是1/2
10.(2014·海南卷)20.在某只鸟的一窝灰壳蛋中发现一枚绿壳蛋,有人说这是另一种鸟的蛋。
若要探究这种说法是否成立,下列做法中,不可能提供有效信息的是
A.观察该鸟是否将该绿壳蛋啄毁或抛掉
B.该绿壳蛋孵出小鸟后观察期形态特征
C.将该绿壳蛋与已有的鸟蛋标本进行比对
D.以绿壳蛋蛋清与该鸟血浆蛋白为材料做亲子鉴定
【答案】D
【解析】可通过比较行为、形态特征判断,必须以相同材料进行亲子鉴定,绿壳蛋蛋清与该鸟血浆蛋白不能作为亲子鉴定的材料,D错误。
11.(2014·海南卷)21.下列是某同学关于真核生物基因的叙述
①携带遗传信息②能转运氨基酸③能与核糖体结合④能转录产生RNA
⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换
其中正确的是
A.①③⑤B.①④⑥C.②③⑥D.②④⑤
12.(2014·海南卷)24.在其他条件具备情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。
下列叙述正确的是
A.若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶
B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷
C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是限制性内切酶
D.若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸
13.(2014·四川卷)3.将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞,选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。
下列叙述错误的是
A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸
B.该基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNA
C.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1
D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等
【答案】C
【解析】A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有A.G.C.T.U五种碱基,八种核苷酸,故A正确。
B.基因是具有遗传信息的DNA片段,转录是以基因的一条链为模板指导合成RNA的过程,故B正确。
C.连续分裂N次,子细胞中被标记的细胞占1/2n-1,故C错。
14.(2014·江苏卷)6.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。
依据中心法则(下图),下列相关叙述错误的是
A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节
B.侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C.通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上
D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
15.(2014·江苏卷)20.关于基因控制蛋白质合成的过程,下列叙述正确的是
A.一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数是n/2个
B.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
C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上
D.在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化
【答案】D
【解析】不具遗传效应的DNA片段不转录,不会形成mRNA,所以mRNA分子的碱基数小于n/2个。
转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。
RNA聚合酶的结合位点也在DNA上。
在细胞周期中,基因选择性表达,,mRNA的种类和含量均不断发生变化。
16.(2012年高考新课标全国卷)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白,组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同,但排列顺序不同。
其原因是参与这两种蛋白质合成的( )
A.tRNA种类不同
B.mRNA碱基序列不同
C.核糖体成分不同
D.同一密码子所决定的氨基酸不同
17.(2012年高考安徽卷)图示细胞内某些重要物质的合成过程。
该过程发生在( )
A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
18.(2011年高考安徽卷)甲、乙图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,乙在细胞质基质中进行
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
解析:
由图可以看出,甲图所示为DNA分子的复制过程,其方式为半保留复制,产生两个相同的子代DNA分子;乙图所示为以DNA分子的一条链为模板,产生单链RNA的转录过程,故A项错误。
DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中,转录过程主要发生在细胞核中,B项错误。
在上述两个过程中,DNA复制需要解旋酶参与,故C项错误。
在一个细胞周期中,DNA分子只复制一次,在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与,多数酶的化学本质是蛋白质,因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终,因此乙图所示过程可起始多次,D项正确。
答案:
D
19.(2013年高考新课标全国卷Ⅰ)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
20.(2013年高考浙江卷)某生物基因表达过程如图所示。
下列叙述与该图相符的是( )
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B.DNA—RNA杂交区域中A应与T配对
C.mRNA翻译只能得到一条肽链
D.该过程发生在真核细胞中
21.(2013年高考天津卷)肠道病毒EV71为单股正链RNA(+RNA)病毒,是引起手足口病的主要病原体之一。
下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。
据图回答下列问题:
(1)图中物质M的合成场所是________。
催化①、②过程的物质N是________。
(2)假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基,其中A和U占碱基总数的40%。
以病毒基因组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C________个。
(3)图中+RNA有三方面功能,分别是________________________________________________________________________。
(4)EV71病毒感染机体后,引发的特异性免疫有______。
(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成,其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面,而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接,另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。
若通过基因工程生产疫苗,四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是________,更适宜作为抗原制成口服疫苗的是________。
(4)体液免疫和细胞免疫
(5)VP4 VP1
【随堂巩固】
1.关于基因、DNA和染色体关系的说法中错误的是( )
A.染色体是DNA的主要载体
B.基因在染色体上呈线性排列
C.在真核细胞中染色体和DNA是一一对应的关系
D.减数分裂四分体时期,每条染色体上有两个DNA分子,每个DNA分子上有许多个基因
2.下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程,以下叙述不正确的是( )
A.甲、乙分子上含有A、G、C、U四种碱基
B.甲分子上有m个密码子,乙分子上有n个密码子,若不考虑终止密码子,该蛋白质由m+n-1个氨基酸构成
C.若控制甲合成的基因受到紫外线照射发生了一个碱基对的替换,那么丙的结构可能会受到一定程度的影响
D.丙的合成是由两个基因共同控制的
3.艾滋病病毒(HIV)侵染人体细胞会形成双链DNA分子,并整合到宿主细胞的染色体DNA中,以它为模板合成mRNA和子代单链RNA,mRNA做模板合成病毒蛋白。
据此分析下列叙述不正确的是( )
A.合成RNA—DNA和双链DNA分别需要逆转录酶、DNA聚合酶等多种酶
B.以RNA为模板合成生物大分子的过程包括翻译和逆转录
C.以mRNA为模板合成的蛋白质只有病毒蛋白质外壳
D.HIV的突变频率较高其原因是RNA单链结构不稳定
4.根据下表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )
A.TGU B.UGA
C.ACU D.UCU
解析:
根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知,苏氨酸的密码子前两个碱基分别是AC或UG根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是U,结合选项可知,只有C项正确。
解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的碱基是U。
答案:
C
5.下图表示遗传信息的复制和表达等过程,相关叙述中错误的是( )
A.可用光学显微镜检测①过程中是否发生碱基对的改变
B.①②过程需要模板、原料、酶和能量等基本条件
C.图中①②③过程均发生了碱基互补配对
D.镰刀型细胞贫血症体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状
解析:
图中①②③所示的过程分别为DNA复制、转录与翻译。
显微镜观察检测不到基因突变,A错误。
答案:
A
6.下图为人体对性状控制过程示意图,据图分析可得出( )
A.过程①②都主要在细胞核中进行
B.食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白
C.M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中
D.老年人细胞中不含有M2
7.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
8.用放射性同位素分别标记U和T的培养基培养蚕豆根尖分生区细胞,观察其有丝分裂周期为20小时,根据这两种碱基被细胞利用的速率,绘制成的曲线如图所示。
下列对此结果的分析中,不正确的是( )
A.b点时刻,细胞正大量合成RNA
B.d点时刻,细胞中DNA含量达到最大值
C.处于a~c阶段的细胞数目较多
D.c~e阶段,细胞内最容易发生基因突变
9.珠蛋白是血红蛋白的组成成分。
如果将来自非洲爪蟾的网织红细胞的珠蛋白的mRNA,以及放射性标记的氨基酸,注射到非洲爪蟾的卵细胞中,结果如下图甲所示。
如果注射含有珠蛋白mRNA的多聚核糖体以及放射性标记的氨基酸,则结果如下图乙所示。
下列相关分析中,正确的是( )
A.外源mRNA的注入不影响卵细胞自身蛋白质的合成
B.珠蛋白的mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体
C.若不注入珠蛋白的mRNA,卵细胞也能合成少量珠蛋白
D.卵细胞内没有控制珠蛋白合成的基因
解析:
由甲图可知,向卵细胞中注入外源mRNA(如珠蛋白mRNA)后,会使卵细胞自身蛋白质的合成量下降。
结合图乙可知,外源mRNA在卵细胞中可能竞争利用其中的核糖体,进而影响了卵细胞自身蛋白质的合成。
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