【生物】2020届一轮复习苏教版基因的表达学案

【生物】2020届一轮复习苏教版基因的表达学案

‎2020届 一轮复习 苏教版 基因的表达 学案 ‎ ‎ ‎[思维导图·成一统]‎ ‎[基础速练·固根基]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)少数RNA具有生物催化作用(√)‎ ‎(2)真核生物的tRNA呈三叶草结构(√)‎ ‎(3)与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶(√)‎ ‎(4)每种tRNA只转运一种氨基酸(√)‎ ‎(5)一个tRNA分子中只有一个反密码子(√)‎ ‎(6)一个tRNA分子中只有三个碱基(×)‎ ‎(7)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(×)‎ ‎(8)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(×)‎ ‎(9)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基(×)‎ ‎(10)转录和翻译都可在细胞核中发生(×)‎ ‎(11)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料(×)‎ ‎(12)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(×)‎ ‎(13)每种氨基酸仅由一种密码子编程(×)‎ ‎(14)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C碱基配对方式(×)‎ ‎2．填表比较密码子与反密码子 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 ‎3.填表比较复制、转录、翻译 项目 复制 转录 翻译 时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 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 ‎20种氨基酸 条件 解旋酶、DNA聚合酶、ATP RNA聚合酶、ATP 酶、ATP、‎ tRNA 产物 ‎2个双链DNA ‎1个单链RNA 多肽链 模板 去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸 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－C 意义 传递遗传信息 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 ‎[师说考点·解疑难]‎ ‎1．遗传信息、密码子与反密码子 ‎2．氨基酸、密码子和反密码子的对应关系 ‎(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)一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。‎ ‎(3)基因、密码子和反密码子的对应关系：‎ ‎[易错点拨]　关注转录、翻译过程中的四个易错点 ‎(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不是A－T，而是A－U。‎ ‎(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。‎ ‎[研透考情·备高考]‎ 考向一　DNA与RNA的区别 ‎1．(2018·江苏高考)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：选D　原核细胞内DNA的合成需要RNA片段作为引物；真核细胞的线粒体DNA和叶绿体DNA的合成不在细胞核内完成；肺炎双球菌体外转化实验证实了DNA是遗传物质；基因表达出蛋白质是遗传信息转录、翻译(DNA→RNA→蛋白质)的过程，需要DNA和RNA的参与。‎ ‎2．(多选)下列有关核酸的叙述，错误的是(　　)‎ A．DNA彻底水解产物最多有5种小分子 B．DNA含有氢键，RNA不含有氢键 C．含RNA的生物一定含DNA D．同一个人不同细胞中可能含有相同的mRNA 解析：选ABC　DNA彻底水解产物为含氮碱基(4种)、脱氧核糖和磷酸，故最多有6种小分子。tRNA中含有氢键。对于具有细胞结构的生物来说，都含有DNA和RNA，但RNA病毒不含DNA。与呼吸有关的酶的基因在人体各种细胞中都会表达，因此细胞中可能存在相同的mRNA。‎ ‎[归纳拓展]　关于核酸的三个判断 ‎(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：⇒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胸腺嘧啶脱氧核苷酸或尿嘧啶核糖核苷酸可判断DNA和RNA的合成量。若大量消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸，可推断正发生DNA的合成；若大量利用尿嘧啶核糖核苷酸，可推断正进行RNA的合成。‎ 考向二　遗传信息、密码子、反密码子的区别 ‎3．下列相关说法正确的是(　　)‎ A．遗传信息蕴藏在基因的碱基排列顺序之中 B．rRNA上相邻的3个碱基称作密码子 C．tRNA上相邻的3个碱基叫作反密码子 D．终止密码子位于DNA上，起到终止转录的作用 解析：选A　遗传信息是指基因中的碱基排列顺序；mRNA上相邻的3个碱基称作密码子；tRNA只有一端相邻的3个碱基称为反密码子；终止密码子位于mRNA上。‎ ‎4．在试管内离体合成多肽时，若加入若干碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU……”的mRNA，合成的多肽中有缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸。若加入若干碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU……”的mRNA，合成的多肽含有甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。则缬氨酸的密码子是(　　)‎ A．GUG　　　　　　　　　 B．UGU C．GGU D．UGG 解析：选A　碱基序列为“GUGUGUGUGUGUGU……”的mRNA中含有GUG、UGU两种密码子，编码缬氨酸及半胱氨酸两种氨基酸；碱基序列为“GGUGGUGGUGGUGGU……”的mRNA中含有的密码子是GGU或GUG或UGG，编码甘氨酸或缬氨酸或色氨酸。因此，缬氨酸的密码子可能是GUG。‎ 考向三　DNA复制、转录和翻译的过程 ‎5．(2017·江苏高考，多选)在体外用14C标记半胱氨酸tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*CystRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*AlatRNACys(见图，tRNA不变)。如果该*AlatRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(　　)‎ A．在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链 B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定 C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys 解析：选AC　一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条多肽链；tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对是由二者的碱基序列决定的；由于半胱氨酸在镍的催化作用下还原成丙氨酸，但tRNA未变，所以该*AlatRNACys参与翻译时，新合成的肽链中原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，但原来Ala的位置不会被替换。‎ ‎6.(2015·江苏高考)如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ A．图中结构含有核糖体RNA B．甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置 C．密码子位于tRNA的环状结构上 D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类 解析：选A　分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行脱水缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA(rRNA)。甲硫氨酸是起始氨基酸，图中ⓐ位置对应的氨基酸明显位于第2位。密码子位于mRNA上，而不是tRNA上。由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化。‎ ‎7．下图为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，所以转录和翻译可同时发生 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：选C　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开始了，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。模板链相同，所以每个核糖体合成的多肽链相同，翻译是从核糖体中肽链短的那一端向另一端进行的。‎ ‎[归纳拓展]‎ ‎“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达 一看细胞结构 二看转录和翻译能否同时发生 如果有细胞核或核膜(如图2)，则为真核细胞；无细胞核或核膜(如图1)，则为原核生物 如果转录和翻译能同时进行，说明该过程属于原核生物的基因表达过程，如图1。如果转录和翻译不能同时进行(先转录后翻译)，则该过程属于真核生物的表达过程，如图2‎ 考向四　与基因表达的有关计算 ‎8．合成一条含1 000个氨基酸的多肽链，需要转运RNA的个数、信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对数至少依次是(　　)‎ A．1 000个、3 000个和3 000对 B．1 000个、3 000个和6 000对 C．300个、300个和3 000对 D．1 000个、3 000个和1 000对 解析：选A　DNA分子控制蛋白质合成时，氨基酸数目∶tRNA的个数∶信使RNA的碱基个数∶DNA的碱基对数＝1∶1∶3∶3，本题中即为1 000∶1 000∶3 000∶3 000。‎ ‎9．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为(　　)‎ A．33　11　66　　　　　　 B．36　12　72‎ C．12　36　72 D．11　36　66‎ 解析：选B　一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少由一种tRNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。‎ ‎[方法规律]　基因表达过程中的相关计算方法 ‎(1)在不考虑非编码区和内含子的条件下：‎ 转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1，即：‎ 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＝1/3 mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数。‎ ‎(2)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算：‎ 若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝·a－18×；若改为n个碱基对，则公式为·a－18×。‎ ‎ ‎[思维导图·成一统]‎ ‎[基础速练·固根基]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则(√)‎ ‎(2)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则(×)‎ ‎(3)原核生物的tRNA合成无需基因指导(×)‎ ‎(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成(√)‎ ‎(5)基因与性状之间是一一对应的关系(×)‎ ‎2．据中心法则内容和图示填空 ‎(1)图示中①、⑧为转录过程；②、⑤、⑨为翻译过程；③、为DNA复制过程；④、⑥为RNA复制过程；⑦为逆转录过程。‎ ‎(2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。‎ ‎3．连线基因对性状控制的方式与实例 ‎[题组练透·过考点]‎ ‎1．(2014·江苏高考)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(如下图)，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 解析：选B　HIV的遗传物质是RNA，经逆转录④形成DNA可以整合到患者细胞的基因组中，再通过转录②和翻译③合成子代病毒的蛋白质外壳；侵染细胞时，HIV中的逆转录酶能进入宿主细胞；若抑制逆转录过程，则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA，故科研中可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。‎ ‎2．(2014·江苏高考)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 解析：选D　DNA上可能有不具遗传效应的片段，且基因会选择性表达，所以转录形成的mRNA分子的碱基数少于n/2个；转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程；DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上；在细胞周期中，由于各个时期表达的基因不同，因此转录产生的mRNA的种类和含量均不断发生变化。如分裂间期的G1期和G2期中，mRNA的种类和含量有所不同。‎ ‎3.如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述合理的是(　　)‎ A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶 B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶 C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸 D．若X是mRNA，Y是蛋白质，则试管内还要有其他RNA 解析：选D　若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若X是mRNA，Y是蛋白质，表示翻译过程，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。‎ ‎[方法规律]　“三看法”判断中心法则的具体过程 ‎[课堂巩固练—小试身手]‎ ‎1．(2018·海南高考)下列与真核生物中核酸有关的叙述，错误的是(　　)‎ A．线粒体和叶绿体中都含有DNA分子 B．合成核酸的酶促反应过程中不消耗能量 C．DNA和RNA分子中都含有磷酸二酯键 D．转录时有DNA双链解开和恢复的过程 解析：选B　线粒体和叶绿体是半自主细胞器，都含有DNA分子；合成核酸需要能量(ATP)、模板、原料和酶；DNA和RNA分子中的核苷酸链上，相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键连接；转录时有DNA双链解开，转录结束DNA双链恢复。‎ ‎2．(2015·安徽高考)Qβ噬菌体的遗传物质(Qβ RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后，Qβ RNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如下图所示)，然后利用该复制酶复制Qβ RNA。下列叙述正确的是(　　)‎ A．Qβ RNA的复制需经历一个逆转录过程 B．Qβ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程 C．一条Qβ RNA模板只能翻译出一条肽链 D．Qβ RNA复制后，复制酶基因才能进行表达 解析：选B　根据题意可知，噬菌体侵染大肠杆菌后，Qβ RNA翻译出了RNA复制酶，没有逆转录酶，因此Qβ RNA的复制没有经历逆转录形成DNA的过程。Qβ噬菌体在RNA复制酶的作用下，以单链RNA为模板，根据碱基互补配对原则形成子链，因此会经历形成双链RNA的过程。据图中信息可知，该Qβ 噬菌体的单链RNA在大肠杆菌内可以同时翻译出多条肽链。复制酶基因表达后生成RNA复制酶，才能催化RNA的复制。‎ ‎3．(2016·江苏高考，多选)为在酵母中高效表达丝状真菌编码的植酸酶，通过基因改造，将原来的精氨酸密码子CGG改变为酵母偏爱的密码子AGA，由此发生的变化有(　　)‎ A．植酸酶氨基酸序列改变 B．植酸酶mRNA序列改变 C．编码植酸酶的DNA热稳定性降低 D．配对的反密码子为UCU 解析：选BCD　分析题意可知，CGG和AGA都是编码精氨酸的密码子；密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基，密码子由CGG变成AGA，说明植酸酶mRNA序列改变；密码子由CGG变成AGA，说明编码植酸酶的DNA中C—G碱基对的比例降低，氢键数目减少，使DNA热稳定性降低；与AGA配对的反密码子为UCU。‎ ‎4．(2018·江苏高考)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。下图表示细胞中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)细胞核内各种RNA的合成原料都是四种核糖核苷酸，催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)转录产生的各种RNA中，指导氨基酸分子合成多肽链的是mRNA，翻译过程中还需要tRNA和rRNA参与。(3)通过图示过程可知，lncRNA前体加工成熟后，有的与细胞核内染色质中的DNA结合，有的能穿过核孔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)血液中的单核细胞和中性粒细胞等吞噬细胞由造血干细胞分化而来。lncRNA与细胞核内相应的DNA结合后，可以调控造血干细胞的分化，增加吞噬细胞的数量。该过程能够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