2018版高考生物一輪復習 第六單元 遺傳的分子基礎 第三講 基因的表達學案 新人教版
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1、 第三講 基因的表達 [考綱展示] 1.遺傳信息的轉錄和翻譯(Ⅱ) 2.基因與性狀的關系(Ⅱ) 授課提示:對應學生用書第128頁 一、RNA的結構和種類 二、轉錄 1.場所:主要是細胞核,在葉綠體、線粒體中也能發(fā)生轉錄過程。 2.條件 3.過程 4.產(chǎn)物:信使RNA、核糖體RNA、轉運RNA。 三、翻譯 1.場所或裝配機器:核糖體。 2.條件 3.過程 — ↓ — ↓ — ↓ — ↓ — 4.產(chǎn)物:多肽蛋白質 四、基因對性狀的控制 1.中心法則 (1)提出者:克里克。 (2)補充后的內(nèi)容圖解:
2、 2.基因、蛋白質與性狀的關系 (1)基因通過控制蛋白質的結構直接控制性狀。 (2)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,從而間接控制生物體的性狀。 五、細胞質基因——細胞質遺傳 1.特點:表現(xiàn)為母系遺傳,其后代性狀沒有一定的分離比。 2.細胞質基因的載體:線粒體、葉綠體。 1.RNA與DNA在化學組成上的區(qū)別在于:RNA中含有核糖和尿嘧啶,DNA中含有脫氧核糖和胸腺嘧啶。 2.轉錄是以DNA的一條鏈作為模板,主要發(fā)生在細胞核中,以4種核糖核苷酸為原料。 3.密碼子位于mRNA上,由決定一個氨基酸的三個相鄰堿基組成。 4.一種密碼子只能決定一
3、種氨基酸,但一種氨基酸可以由多種密碼子來決定。 5.決定氨基酸的密碼子有61種,反密碼子位于tRNA上,理論上也有61種。 6.基因對性狀的控制有兩條途徑:一是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物性狀;二是基因通過控制蛋白質結構直接控制生物的性狀。 有關轉錄、翻譯的4個易混易錯點 (1)轉錄的產(chǎn)物有三種RNA,但只有mRNA攜帶遺傳信息,并且三種RNA都參與翻譯過程,只是分工不同。 (2)密碼子的專一性和簡并性保證翻譯的準確性和蛋白質結構及遺傳性狀的穩(wěn)定性。 (3)翻譯進程中核糖體沿著mRNA移動,讀取下一個密碼子,但mRNA不移動。 (4)解答蛋白質合成的相
4、關計算時,應看清是DNA上(或基因中)的堿基對數(shù)還是堿基個數(shù);是mRNA上密碼子的個數(shù)還是堿基的個數(shù);是合成蛋白質中氨基酸的個數(shù)還是種類數(shù)。 授課提示:對應學生用書第129頁 考點一 DNA的復制、轉錄和翻譯 [核心考點通關] 1.DNA復制、轉錄和翻譯的比較 比較 項目 DNA復制 轉錄 翻譯 場所 真核細胞主要 在細胞核中 真核細胞主要 在細胞核中 細胞質中的核糖體 模板 DNA的兩條單鏈 DNA的一條鏈 mRNA 原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 20種氨基酸 條件
5、 ATP、酶(解旋酶、DNA 聚合酶) 酶(RNA聚 合酶)、ATP 酶、ATP、 tRNA 產(chǎn)物 2個雙鏈DNA 一個單鏈RNA (mRNA、tRNA、 rRNA) 多肽鏈 特點 ①半保留復制 ②邊解旋邊復制 ③多起點復制 邊解旋邊轉錄,DNA雙鏈全保留 一條mRNA上可相繼結合多個核糖體,同時合成多條肽鏈 信息 傳遞 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→ 蛋白質 [特別提醒] 從核糖體上脫離下來的只是多肽鏈,多肽鏈往往還要在相應的細胞器(內(nèi)質網(wǎng)、高爾基體)內(nèi)加工,最后才形成具有一定空間結構和特定功能的蛋白質。 2.圖說兩種翻譯過程
6、模型 (1)圖甲翻譯模型分析 ①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為tRNA、核糖體、mRNA、多肽鏈。 ②一個核糖體與mRNA的結合部位形成2個tRNA結合位點。 ③翻譯起點:起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸。 ④翻譯終點:識別到終止密碼子(不決定氨基酸)翻譯停止。 ⑤翻譯進程:核糖體沿著mRNA移動,mRNA不移動。 (2)圖乙翻譯模型分析 ①圖乙中,1、2、3分別為mRNA、核糖體、多肽鏈。 ②數(shù)量關系:一個mRNA可同時結合多個核糖體,形成多聚核糖體。 ③意義:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質。 ④方向:從左向右,判斷依據(jù)是多肽鏈的長短,長的翻譯在前。 ⑤結果
7、:合成多個氨基酸序列完全相同的多肽,因為模板mRNA相同。 3.辨析遺傳信息、密碼子與反密碼子 遺傳信息 密碼子 反密碼子 存在 位置 在DNA上,是基因中脫氧核苷酸的排列順序 在RNA上,是mRNA上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基 在tRNA上,是與密碼子互補配對的3個堿基 作用 決定蛋白質中氨基酸的排列順序 直接決定蛋白質分子中氨基酸的排列順序 與mRNA上3個堿基互補,以確定氨基酸在肽鏈上的位置 對應 關系 [易混易錯] 辨析DNA復制、轉錄和翻譯過程中的3個易錯點 (1)DNA復制的模板是DNA的兩條鏈,轉錄的模板是DNA的一條鏈。 (2
8、)mRNA直接決定氨基酸的排列順序,DNA間接決定氨基酸的排列順序。 (3)原核生物的轉錄、翻譯同時同地進行,邊轉錄邊翻譯;真核生物的轉錄主要在細胞核,翻譯在細胞質中,核基因先轉錄后翻譯。 [題組突破演練] 題組一 復制、轉錄、翻譯的分析判斷 1.(2017·山西四校聯(lián)考)甲、乙兩圖為真核細胞中發(fā)生的代謝過程的示意圖,下列有關說法正確的是( ) A.甲圖所示的過程叫作翻譯,多個核糖體共同完成一條多肽鏈的合成 B.乙圖所示過程叫作轉錄,轉錄產(chǎn)物的作用一定是作為甲圖中的模板 C.甲圖所示翻譯過程的方向是從右到左 D.甲圖和乙圖中都發(fā)生了堿基互補配對且堿基互補配對方
9、式相同 解析:由甲圖可知,翻譯過程中一個mRNA分子上結合多個核糖體,同時合成多條肽鏈;轉錄產(chǎn)物有信使RNA、轉運RNA和核糖體RNA三種,而翻譯的模板只是信使RNA;甲圖中多肽鏈②最長,說明合成該多肽鏈的核糖體是最早與mRNA結合的,因此核糖體在mRNA上的移動方向是從右到左;轉錄和翻譯過程中都發(fā)生了堿基互補配對,但堿基互補配對方式不完全相同。 答案:C 2.下列有關原核細胞和真核細胞轉錄和翻譯過程的敘述中,正確的是( ) A.原核細胞內(nèi),轉錄還未結束便啟動遺傳信息的翻譯 B.真核細胞內(nèi),在轉錄的同時,核糖體進入細胞核啟動遺傳信息的翻譯 C.原核細胞內(nèi),轉錄促進mRNA在核糖體
10、上移動,以便合成肽鏈 D.真核細胞內(nèi),一個mRNA分子在多個核糖體上移動,同時合成多條肽鏈 解析:原核細胞沒有細胞核,轉錄和翻譯都在細胞質中進行,轉錄還未結束便開始翻譯;真核細胞在細胞核中轉錄形成mRNA后,mRNA通過核孔進入細胞質中與核糖體結合啟動翻譯過程;翻譯過程中核糖體在mRNA上移動合成肽鏈。 答案:A 題組二 遺傳信息、密碼子與反密碼子分析 判斷 3.下列關于正常的干細胞內(nèi)遺傳信息傳遞的敘述,不正確的是( ) A.遺傳信息的復制階段,遵循堿基互補配對原則,基因突變可發(fā)生在該階段 B.遺傳信息的轉錄階段,轉錄產(chǎn)物的堿基序列與非模板鏈對應區(qū)段不完全相同 C.遺傳信息
11、的翻譯階段,mRNA上的密碼子都會與tRNA上的反密碼子發(fā)生堿基配對現(xiàn)象 D.遺傳信息的復制和轉錄階段,都需要聚合酶的催化,且主要場所都是細胞核 解析:DNA復制遵循堿基互補配對原則,基因突變可發(fā)生在DNA復制的過程中,A正確;轉錄產(chǎn)物(RNA)的堿基中含有U不含T,非模板鏈(DNA)的堿基中含有T而不含U,故二者的堿基序列不完全相同,B正確;mRNA的終止密碼子不對應氨基酸,故不會有tRNA與之發(fā)生堿基配對現(xiàn)象,C錯誤;DNA的復制過程要用到DNA聚合酶,轉錄過程中要用到RNA聚合酶,且DNA復制和轉錄的主要場所都是細胞核,D正確。 答案:C 4.真核細胞編碼蛋白質的起始密碼子是AU
12、G,決定的氨基酸為甲硫氨酸。圖中①、②、③分別是與起始密碼子有關的堿基對序列。下列敘述正確的是( ) A.真核細胞每個基因中只含有一組① B.圖②所示堿基配對方式發(fā)生在轉錄過程中 C.含有②中UAC的tRNA只轉運甲硫氨酸 D.③中存在5種核苷酸 解析:真核細胞的每個基因可含有多組①,故A項錯誤;圖②所示的堿基配對方式發(fā)生于翻譯過程中密碼子和反密碼子的配對,故B項錯誤;tRNA具有專一性,一種tRNA只能識別與其配對的密碼子對應的氨基酸,反密碼子為UAC的tRNA只轉運甲硫氨酸,故C項正確;③中含有5種堿基、6種核苷酸,故D項錯誤。 答案:C 考點二 中心法則及基因與性狀的
13、關系 [核心考點通關] 1.中心法則的內(nèi)容與各種生物的信息傳遞 (1)中心法則的內(nèi)容 (2)中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能 ①信息傳遞功能:Ⅰ過程體現(xiàn)了遺傳信息的傳遞功能,它是通過DNA復制完成的,發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細胞增殖過程中;Ⅳ過程表示以RNA作為遺傳物質的生物親代與子代之間遺傳信息的傳遞功能。 ②信息表達功能:Ⅱ(轉錄)、Ⅲ(翻譯)過程共同體現(xiàn)了遺傳信息的表達功能,發(fā)生在個體發(fā)育過程中;V過程表示了部分以RNA作為遺傳物質的病毒的逆轉錄過程,是RNA中遺傳信息表達的首要步驟。此類生物專營寄生生活,必須在宿主細胞中完成其遺傳物質中信息的表達,所以需先通
14、過逆轉錄過程形成DNA,整合在宿主DNA中,再進行Ⅱ、Ⅲ過程。 2.不同類型生物遺傳信息的傳遞 (1)以DNA為遺傳物質的生物 (2)具有RNA復制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)。 (3)具有逆轉錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)。 3.基因對性狀的控制 (1)控制途徑 直接途徑 間接途徑 方 式 基因通過控制“蛋白質的結構”直接控制生物性狀 基因通過控制“酶或激素”的合成進而影響代謝過程而控制生物性狀 圖 解 基因 舉 例 ①鐮刀型細胞貧血癥:血紅蛋白基因突變→血紅蛋白結構異?!t細胞呈鐮刀狀 ②囊性纖維?。篊FTR基因缺失3個堿基→
15、CFTR蛋白結構異?!δ墚惓? ①豌豆粒型:豌豆淀粉分支酶基因異常(插入外來核苷酸序列)→不能正常合成淀粉分支酶→淀粉少、蔗糖多→水分保留少→皺粒 ②白化?。豪野彼崦富虍惓!鄙倮野彼崦浮萍s酪氨酸轉化為黑色素→白化病 (2)基因與生物性狀的關系 ①生物體的一個性狀有時受多個基因的影響,如玉米葉綠素的形成至少與50多個不同基因有關。 ②一般而言,一個基因只決定一種性狀。 ③環(huán)境因素會影響生物性狀,如人類身高不完全取決于基因,可受后天營養(yǎng)及鍛煉狀況影響。 4.基因表達過程的相關計算方法 (1)基因表達過程中的數(shù)量關系 轉錄、翻譯過程中DNA(基因)的堿基數(shù)∶mRNA的堿基數(shù)∶
16、多肽鏈的氨基酸數(shù)=6∶3∶1,參考圖解如下: (2)基因表達過程中的直觀作圖法 這種方法一般可以分為3個步驟。 第一步:作圖。通常只要畫出圖甲,當涉及轉錄、逆轉錄、翻譯時還要畫出圖乙。 說明:①上述圖甲代表的是一個DNA分子,α、β代表它的兩條脫氧核苷酸鏈;圖乙代表的是以該DNA分子的α鏈為模板轉錄出的一個RNA分子。 ②上述圖甲中的A、G、C、T代表4種脫氧核苷酸(或堿基),x、y、z、w代表數(shù)量;圖乙中的U、C、G、A代表4種核糖核苷酸(或堿基),x、y、z、w代表數(shù)量。 第二步:轉換。即根據(jù)第一步作出的圖,把題干給出的條件轉換成數(shù)學等式。 第三步:計算。即根據(jù)題干的
17、要求,結合第二步中的數(shù)學等式,求出相應的數(shù)值。 [題組突破演練] 題組一 中心法則中遺傳信息傳遞分析 5.(2017·北京海淀區(qū)測試)研究發(fā)現(xiàn),人類免疫缺陷病毒(HIV)攜帶的RNA在宿主細胞內(nèi)不能直接作為合成蛋白質的模板。結合中心法則(下圖),下列相關敘述不正確的是( ) A.子代病毒蛋白質外殼的合成至少要經(jīng)過④、②、③過程 B.進行①、②、③過程的原料來自宿主細胞 C.通過④形成的DNA可以整合到宿主細胞的染色體DNA上 D.②、③過程分別在宿主細胞核內(nèi)和病毒的核糖體上進行 解析:HIV為逆轉錄病毒,繁殖時需要進行逆轉錄,所以要合成子代蛋白質,至少要經(jīng)過④(逆轉錄)、
18、②(轉錄)、③(翻譯)過程,A正確;病毒繁殖時所需原料、能量和酶多由宿主細胞提供,B正確;逆轉錄形成的DNA可以整合到宿主細胞的染色體DNA上,C正確;病毒中沒有核糖體,D錯誤。 答案:D 6.(2017·山東泰安模擬)如圖表示有關遺傳信息傳遞的模擬實驗。相關敘述合理的是( ) A.若X是mRNA,Y是多肽,則管內(nèi)必須加入氨基酸 B.若X是DNA一條鏈,Y含有U,則管內(nèi)必須加入逆轉錄酶 C.若X是tRNA,Y是多肽,則管內(nèi)必須加入脫氧核苷酸 D.若X是HIV的RNA,Y是DNA,則管內(nèi)必須加入DNA酶 解析:如果X是mRNA,產(chǎn)物是多肽,說明是翻譯過程,需要加原料氨基酸,故A正
19、確。如果X是DNA一條鏈,產(chǎn)物Y中含有U,說明是轉錄過程,不需要加逆轉錄酶,故B錯誤。如果X是tRNA,產(chǎn)物是多肽,說明是翻譯過程,不需要加脫氧核苷酸,因為脫氧核苷酸是合成DNA的原料,故C錯誤。如果X是RNA,Y是DNA,說明是逆轉錄過程,需要加逆轉錄酶,故D錯誤。 答案:A 題組二 基因對性狀控制的分析判斷 7.如圖為基因的作用與性狀表現(xiàn)的流程示意圖。請據(jù)圖分析,下列說法不正確的是( ) A.①過程以DNA的一條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成RNA B.某段DNA上發(fā)生了基因突變,但形成的蛋白質不一定會改變 C.③過程中需要多種轉運RNA,轉運RNA不同,所搬運的氨基
20、酸也不相同 D.人的鐮刀型細胞貧血癥是基因對性狀的直接控制,使結構蛋白發(fā)生變化所致 解析:有的氨基酸由多種密碼子決定,故不同的tRNA有可能搬運相同的氨基酸。 答案:C 8.(2017·河北邯鄲質檢)如圖為人體內(nèi)基因對性狀的控制過程,據(jù)圖分析正確的是( ) A.正常情況下,①②⑥⑦過程都會在皮膚細胞中發(fā)生 B.基因1和基因2的遺傳一定遵循自由組合定律 C.③④反映了基因可以通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀 D.人體衰老引起白發(fā)的原因是⑥⑦過程不能完成 解析:由于基因的選擇性表達,①②發(fā)生在紅細胞中,⑥⑦發(fā)生在皮膚細胞中,A錯誤;基因1和基因2可能位于同一條染色體
21、上,所以它們的遺傳不一定遵循自由組合定律,B錯誤;③④說明基因可以通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀,C正確;人體衰老引起白發(fā)的原因是酪氨酸酶活性降低,不是酪氨酸酶不能合成,D錯誤。 答案:C 9.如圖為人體某基因控制蛋白質合成的過程示意圖。根據(jù)所學的生物學知識回答: (1)圖中過程Ⅰ表示________,需要________酶參與。 (2)過程Ⅱ所需要的原料是________,相互間結合的方式叫作________。 (3)若③表示色氨酸,密碼子是UGG,則對應的DNA模板鏈上的堿基順序是________。若在模板鏈中插入一個堿基,則可能導致肽鏈的________和_____
22、___發(fā)生改變。 (4)圖中所揭示的基因控制性狀的方式是_____________________________________ ________________________________________________________________________, 同時,性狀還受到________影響。 解析:過程Ⅰ、Ⅱ分別表示轉錄和翻譯過程。mRNA上的密碼子與DNA模板鏈上的堿基互補配對。模板鏈中插入一個堿基,可導致mRNA上插入位點后的密碼子改變,從而引起氨基酸的種類改變,若密碼子變成終止密碼子,則會影響肽鏈的長度。圖中基因通過控制膜蛋白的合成控制生物的性狀,屬于基
23、因對性狀的直接控制。 答案:(1)轉錄 RNA聚合 (2)氨基酸 脫水縮合 (3)ACC 長度 氨基酸排列順序 (4)通過控制蛋白質的結構直接控制生物體性狀 環(huán)境 “三步法”判斷中心法則各過程 “一看” 模板 “二看” 原料 “三看” 產(chǎn)物 生理 過程 DNA 脫氧核苷酸 DNA DNA復制 核糖核苷酸 RNA 轉錄 RNA 脫氧核苷酸 DNA 逆轉錄 核糖核苷酸 RNA RNA復制 氨基酸 蛋白質(或多肽) 翻譯 授課提示:對應學生用書第132頁 練全國高考真題——知考查重
24、點 1.(2015·高考全國卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白質組成,該酶能結合到端粒上,以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈。下列敘述正確的是( ) A.大腸桿菌擬核的DNA中含有端粒 B.端粒酶中的蛋白質為RNA聚合酶 C.正常人細胞的每條染色體兩端都含有端粒DNA D.正常體細胞的端粒DNA隨細胞分裂次數(shù)增加而變長 解析:端粒是每條染色體兩端都有的一段特殊序列的DNA,原核生物不具有染色體,A項錯誤,C項正確;由題意可知,端粒酶可以以自身的RNA為模板合成DNA的一條鏈,故其中的蛋白質為逆轉錄酶,B項錯誤;正常體細胞的端粒DNA序列在每次細胞分裂后會縮短一截,故正常體細胞
25、的端粒DNA隨著細胞分裂次數(shù)的增加而變短,D項錯誤。 答案:C 2.(2013·高考新課標全國卷Ⅰ)關于蛋白質生物合成的敘述,正確的是( ) A.一種tRNA可以攜帶多種氨基酸 B.DNA聚合酶是在細胞核內(nèi)合成的 C.反密碼子是位于mRNA上相鄰的3個堿基 D.線粒體中的DNA能控制某些蛋白質的合成 解析:本題主要考查蛋白質生物合成的相關知識。tRNA具有專一性,一種tRNA只能攜帶一種特定的氨基酸;DNA聚合酶是在細胞質中的核糖體上合成的;反密碼子是位于tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基;線粒體中含有DNA、RNA、核糖體以及相關的酶,能完成轉錄和翻譯過程,
26、因而線粒體中的DNA能控制某些蛋白質的合成。 答案:D 3.(2012·高考新課標全國卷)同一物種的兩類細胞各產(chǎn)生一種分泌蛋白,組成這兩種蛋白質的各種氨基酸含量相同,但排列順序不同。其原因是參與這兩種蛋白質合成的( ) A.tRNA種類不同 B.mRNA堿基序列不同 C.核糖體成分不同 D.同一密碼子所決定的氨基酸不同 解析:兩種分泌蛋白的氨基酸排列順序不同的原因是參與這兩種蛋白質合成的mRNA不同,B符合題意;自然界的生物共用一套遺傳密碼子,tRNA的種類理論上都是61種,同種生物的核糖體成分相同,A、C、D錯誤。 答案:B 練各地市模擬——知命題熱點 4.(201
27、7·安徽廬江示范高中聯(lián)考)下列關于DNA復制和轉錄的敘述錯誤的是( ) A.DNA分子的復制可以從多個起點開始,提高復制效率 B.兩種過程都以DNA為模板,都有解旋現(xiàn)象 C.轉錄是指以DNA的兩條鏈為模板合成mRNA的過程 D.兩過程可在細胞核、細胞質、線粒體、葉綠體中發(fā)生 解析:DNA分子的復制可以從多個起點開始,提高復制效率,A正確;DNA的轉錄和翻譯都是以DNA為模板,都有解旋現(xiàn)象,B正確;轉錄是指以DNA一條鏈為模板合成信使RNA的過程,C錯誤;真核細胞中,這兩個過程可在細胞核、線粒體、葉綠體中發(fā)生,在原核細胞中,這兩個過程都能在細胞質中發(fā)生,D正確。 答案:C 5.(
28、2017·四川成都診斷)AUG、GUG是起始密碼子,在mRNA翻譯成肽鏈時分別編碼甲硫氨酸和纈氨酸,但人體血清白蛋白的第一個氨基酸既不是甲硫氨酸,也不是纈氨酸,這是因為( ) A.組成人體血清白蛋白的單體中沒有甲硫氨酸和纈氨酸 B.mRNA與核糖體結合前去除了最前端的部分堿基序列 C.mRNA起始密碼子所在位置的堿基在翻譯前發(fā)生了替換 D.肽鏈形成后的加工過程中去除了最前端的部分氨基酸 解析:血清白蛋白的第一個氨基酸不是甲硫氨酸、纈氨酸,原因可能是起始密碼子決定的氨基酸在肽鏈合成后的加工過程中被切除了。若mRNA與核糖體結合前去除了最前端的部分堿基序列或mRNA起始密碼子所在位置的
29、堿基在翻譯前發(fā)生了突變,則血清白蛋白不能正常合成。 答案:D 6.(2017·江西師大附中、臨川一中聯(lián)考)如圖所示④代表核糖體,⑤代表多肽鏈,有關敘述不正確的是( ) A.圖中所示的生理過程主要有轉錄和翻譯 B.①鏈中(A+T)/(G+C)的比值與②鏈中的相同 C.以③為模板合成⑤的過程要產(chǎn)生水 D.③上所含有的密碼子均能在tRNA上找到相對應的反密碼子 解析:圖示為基因表達的轉錄和翻譯過程,A正確;雙鏈DNA中A=T、C=G,而①鏈是②鏈的互補鏈,B正確;合成⑤的過程為氨基酸的脫水縮合過程,C正確;③mRNA上的終止密碼子沒有與之對應的反密碼子,D錯誤。 答案:D 7
30、.(2017·山東德州檢測)如圖甲、乙均表示生物體內(nèi)發(fā)生的生理過程,下列敘述錯誤的是( ) A.圖甲所示為基因表達過程 B.圖甲中合成的mRNA首先與核糖體a結合 C.圖乙中的②③可表示圖甲所示過程 D.圖乙中涉及堿基A與U配對的過程為②③④⑤ 解析:圖甲中邊轉錄邊翻譯,是原核生物的基因表達過程,故A正確。圖甲中合成的mRNA應首先與核糖體b結合,因為核糖體b上翻譯出來的肽鏈較長,故B錯誤。圖乙中的②③表示轉錄和翻譯,所以可表示圖甲所示過程,故C正確。圖乙中涉及堿基A與U配對的過程為②轉錄、③翻譯、④RNA的復制和⑤逆轉錄過程,故D正確。 答案:B 8.(2017·山東泰安
31、模擬)圖①②③分別表示人體細胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程。請回答下列問題: (1)細胞中過程①、②、③發(fā)生的主要場所是________、________、________。 (2)請以流程圖的形式表示圖中涉及的遺傳信息傳遞方向___________________。 (3)能特異性識別mRNA上密碼子的分子是______;一種氨基酸可能有幾個密碼子,這一現(xiàn)象稱作密碼的________。 (4)已知過程②的α鏈中鳥嘌呤與尿嘧啶之和占堿基總數(shù)的54%,α鏈及其模板鏈對應區(qū)段的堿基中鳥嘌呤分別占29%、19%,則與α鏈對應的DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為________。 (
32、5)人的白化癥狀是由于基因異常導致③過程不能產(chǎn)生________引起的,該實例說明基因控制性狀的方式是____________________________________。 解析:(1)由圖可知細胞中①、②、③過程分別是DNA的復制、轉錄和翻譯,它們發(fā)生的主要場所分別是細胞核、細胞核和細胞質。(2)流程圖上涉及DNA的復制,DNA到RNA的轉錄,RNA到蛋白質的翻譯,詳見答案。(3)能特異性識別mRNA上密碼子的分子是tRNA,一種氨基酸可能有幾個密碼子,這一現(xiàn)象被稱作密碼的簡并性。(4)已知過程②的α鏈中鳥嘌呤與尿嘧啶之和占堿基總數(shù)的54%,即G+U=54%。α鏈及其模板鏈對應區(qū)段的堿
33、基中鳥嘌呤分別占29%、19%,說明mRNA中G為29%,則U為54%-29%=25%,模板鏈上G為19%,說明mRNA中C為19%,而C+A應為1-54%=46%,A應為46%-19%=27%。DNA是兩條鏈,腺嘌呤所占的比例應是(25%+27%)÷2=26%。(5)人的白化癥狀是因為缺乏酪氨酸酶,應是由于基因異常導致③過程不能產(chǎn)生酪氨酸酶。該實例說明基因控制性狀的方式是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物的性狀。 答案:(1)細胞核 細胞核 細胞質 (2) (3)tRNA 簡并性 (4)26% (5)酪氨酸酶 通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物的性狀 授課
34、提示:對應學生用書第335頁 一、選擇題 1.(2017·河南南陽期中)下列關于遺傳學有關概念和應用的說法,正確的是( ) A.基因是DNA分子中一條鏈上的有遺傳效應的片段 B.位于同源染色體上同一位點,控制相對性狀的兩個基因稱為等位基因 C.一個基因型為AaXbY的果蠅,產(chǎn)生了一個AaXb的精子,則與此同時產(chǎn)生的另外三個精子的基因型為AXb、aY、Y D.一個含32P標記的雙鏈DNA分子,在不含32P標記的脫氧核苷酸原料中進行復制,若子代DNA分子中含32P的占,則含31P的DNA分子占 解析:基因是有遺傳效應的DNA片段,A錯誤。位于同源染色體上同一位點,控制相對性狀的兩個
35、基因稱為等位基因,B正確。一個精原細胞產(chǎn)生的4個精子,兩兩相同,故一個基因型為AaXbY的精原細胞產(chǎn)生一個AaXb的精子,則另外三個精子分別是AaXb、Y、Y,C錯誤。因DNA分子為半保留復制,復制產(chǎn)生的子代DNA分子有2個含有32P標記,全部子代DNA分子都含有31P,D錯誤。 答案:B 2.下列關于基因表達的判斷中不正確的是( ) ①一個DNA分子可以轉錄出多種多個信使RNA ②轉錄時RNA聚合酶不能識別DNA中特定的堿基序列 ③由含有180個堿基的某基因片斷控制合成的蛋白質最多含有30種氨基酸 ④一個用15N標記的DNA分子在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制兩次后,所得后代DN
36、A分子中含15N和14N的脫氧核苷酸單鏈數(shù)之比為1∶3 ⑤不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼子的容錯性 A.②③ B.①② C.①④ D.④⑤ 解析:一個DNA分子上可以含有多個基因,所以會轉錄出多種多個mRNA。轉錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定的堿基序列。構成蛋白質的氨基酸只有20種。一個用15N標記的DNA分子在含有14N的培養(yǎng)基中連續(xù)復制兩次后,共得到4個DNA分子,8條脫氧核苷酸鏈,其中帶有15N標記的只有開始的1個DNA分子中的兩條脫氧核苷酸鏈。如果核酸序列的位點出現(xiàn)突變,導致密碼子改變,但由于不同的密碼子可能編碼同一個氨基酸,所以氨基酸產(chǎn)物很有可能沒變,可
37、見不同的密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼子的容錯性。 答案:A 3.(2017·廣東梅州質檢)關于遺傳信息及其傳遞過程,下列敘述正確的是( ) A.mRNA上有多少個密碼子就有多少個tRNA與之對應 B.同一細胞在不同時期的轉錄產(chǎn)物可以不同 C.轉錄和翻譯時的模板及堿基互補配對方式都相同 D.真核細胞與原核細胞共用同一套密碼子,說明兩者的轉錄過程沒有區(qū)別 解析:mRNA上共有64種密碼子,3種為終止密碼子,決定氨基酸的密碼子有61種,tRNA的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有反密碼子,反密碼子可與mRNA上決定氨基酸的密碼子互補配對,tRNA上不含有與mRNA上終止密碼子互補配對
38、的反密碼子,A項錯誤;由于基因選擇性表達,同一細胞在不同時期的轉錄產(chǎn)物可以不同,如細胞衰老后與凋亡有關的基因才開始表達,B項正確;轉錄的模板是DNA,堿基配對方式有A—U、T—A和C—G,翻譯的模板是mRNA,堿基配對方式有A—U和C—G,C項錯誤;真核細胞與原核細胞共用一套密碼子,不能說明兩者的轉錄過程沒有區(qū)別,D項錯誤。 答案:B 4.下列有關基因、蛋白質和核酸之間關系的敘述,錯誤的是( ) A.同一生物不同的體細胞中核DNA分子是相同的,蛋白質和RNA不完全相同 B.基因中的遺傳信息通過mRNA決定蛋白質中的氨基酸排列順序 C.蛋白質合成旺盛的細胞中,DNA分子較多,轉錄成的
39、mRNA分子也較多 D.真核細胞中,轉錄主要在細胞核中進行,蛋白質的合成在細胞質中進行 解析:由于基因的選擇性表達,同一生物不同的體細胞中核DNA分子是相同的,蛋白質和RNA不完全相同,A正確;基因中的遺傳信息通過mRNA決定蛋白質中的氨基酸排列順序,B正確;蛋白質合成旺盛的細胞中,DNA分子數(shù)量不變,轉錄成的mRNA分子較多,C錯誤;真核細胞中,轉錄主要在細胞核中進行,蛋白質的合成在細胞質中的核糖體上進行,D正確。 答案:C 5.miRNA是一類在人體內(nèi)廣泛分布的內(nèi)源性非編碼RNA,長度為19~25個核苷酸。不同miRNA在個體發(fā)育的不同階段產(chǎn)生。miRNA通過與靶mRNA結合或引起
40、靶mRNA的降解,進而特異性地影響相應的基因的表達。請根據(jù)材料判斷下列相關說法正確的是( ) A.miRNA在轉錄階段特異性地影響基因的表達過程 B.不同miRNA的區(qū)別在于脫氧核苷酸的排列順序不同 C.miRNA指導合成的肽鏈最多含有8個氨基酸 D.不同miRNA在個體發(fā)育不同階段產(chǎn)生,與細胞分化有關 解析:由于miRNA通過與靶mRNA結合或引起靶mRNA的降解,會影響翻譯過程,A錯誤;不同miRNA的區(qū)別在于核糖核苷酸的排列順序不同,B錯誤;miRNA不能翻譯成肽鏈,C錯誤;不同miRNA在個體發(fā)育不同階段產(chǎn)生,與細胞分化有關,D正確。 答案:D 6.如圖為細胞中多聚核糖
41、體合成蛋白質的示意圖,①~④為正在合成的肽鏈,A、B為mRNA的兩端。下列說法正確的是( ) A.該過程表示翻譯過程,核糖體沿著mRNA由A向B移動 B.該過程的模板是核糖核苷酸,原料是20種游離的氨基酸 C.該過程遵循堿基互補配對原則,即A與T配對,G與C配對 D.該過程表明一個基因在短時間內(nèi)可表達出多種多肽鏈 解析:翻譯時核糖體沿著mRNA移動,肽鏈也逐漸延長,A項正確。翻譯的模板為核糖核酸,原料是氨基酸,B項錯誤。該過程遵循堿基互補配對原則,即A與U配對,G與C配對,C項錯誤。利用同一個mRNA為模板,合成的肽鏈相同,D項錯誤。 答案:A 7.豌豆的圓粒和皺粒是一對R
42、、r基因控制的相對性狀,當R基因插入一段800個堿基對的DNA片段時就成為r基因。豌豆種子圓粒性狀的產(chǎn)生機制如圖所示。下列分析正確的是( ) A.R基因插入一段800個堿基對的DNA片段屬于基因重組 B.豌豆淀粉含量高、吸水脹大呈圓粒是表現(xiàn)型 C.在a、b過程中能發(fā)生A—T、C—G堿基互補配對 D.參與b過程的tRNA有20種,每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸 解析:根據(jù)題意可知R基因插入一段800個堿基對的DNA片段時就成為r基因,屬于基因突變,A錯誤;豌豆淀粉含量高、吸水脹大呈圓粒是表現(xiàn)型,B正確;a過程是轉錄,發(fā)生A—U、T—A、C—G互補配對;b過程是翻譯,能發(fā)生A
43、—U、U—A、C—G互補配對,C錯誤;參與b過程的tRNA理論上有61種,每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸,D錯誤。 答案:B 8.(2017·河北唐山模擬)圖中a、b表示某生物體內(nèi)兩種生理過程。下列敘述不正確的是( ) A.原核細胞中a、b過程可在相同的時間和空間內(nèi)進行 B.真核生物在不同功能細胞中進行a過程的基因存在差異 C.轉運1號氨基酸的RNA含有起始密碼子序列 D.分生區(qū)細胞分裂中期能進行b過程,不能進行a過程 解析:原核細胞中沒有核膜,所以a(轉錄)、b(翻譯)過程可在相同的時間和空間內(nèi)進行,A正確;真核生物在不同功能細胞中進行a(轉錄)過程的基因存在差異,
44、其實質是基因選擇性表達,B正確;密碼子位于mRNA上,在轉運RNA上無密碼子,C錯誤;分生區(qū)細胞分裂中期能進行b(翻譯)過程,但由于染色體高度螺旋,所以不進行a過程,D正確。 答案:C 9.如圖為人體細胞中發(fā)生的幾個重要的生理過程,下列敘述不正確的是( ) A.過程①、③發(fā)生在細胞核、線粒體、葉綠體中 B.含有a個腺嘌呤的DNA分子第n次復制時需要腺嘌呤脫氧核苷酸2n-1·a個 C.若過程②合成的物質b經(jīng)加工后形成具有m條多肽鏈的蛋白質,在形成該蛋白質時脫去了100個水分子,則該蛋白質中至少含有100+2m個氧原子 D.過程②最多需要61種tRNA,該過程表明細胞可以迅速合成
45、大量的蛋白質 解析:人體中不存在葉綠體,選項A錯誤。含有a個腺嘌呤的DNA分子第n次復制,其實就是有2n-1個DNA分子在復制,每個DNA分子有a個腺嘌呤脫氧核苷酸,那么2n-1個DNA分子復制就需要2n-1·a個腺嘌呤脫氧核苷酸,選項B正確。合成具有m條多肽鏈的蛋白質時脫去了100個水分子,說明該蛋白質有100個肽鍵,蛋白質中的氧原子存在于肽鍵(100個)、羧基端(2個)和R基(可有可無)中,故該蛋白質中至少有100+2m個氧原子,選項C正確。選項D中,過程②表示翻譯過程,此過程需要tRNA運載氨基酸,tRNA共有61種,由于mRNA可結合多個核糖體,故可以在較短的時間內(nèi)合成大量的蛋白質。
46、 答案:A 10.基因沉默是指生物體中特定基因由于種種原因不表達。某研究小組發(fā)現(xiàn)染色體上抑癌基因鄰近的基因能指導合成反義RNA,反義RNA可以與抑癌基因轉錄形成的mRNA形成雜交分子,從而阻斷抑癌基因的表達,使細胞易于癌變,據(jù)圖分析,下列敘述正確的是( ) A.鄰近基因指導合成反義RNA是通過逆轉錄過程 B.與完成過程Ⅱ直接有關的RNA有兩種,即mRNA、rRNA C.與鄰近基因和抑癌基因相比,組成圖中雜交分子的堿基有A、G、C、T、U五種 D.細胞中若出現(xiàn)了雜交分子,則抑癌基因沉默,此時過程Ⅱ被抑制 解析:分析圖示可知,反義RNA的合成過程為轉錄過程,A項錯誤;過程Ⅱ為翻
47、譯過程,直接有關的RNA有mRNA、rRNA和tRNA三種,B項錯誤;雜交分子的兩條鏈均為RNA鏈,因此含有A、G、C、U四種堿基,C項錯誤;細胞中若出現(xiàn)了雜交分子,則核糖體與mRNA結合受阻,抑癌基因不能表達和發(fā)揮作用,圖中的過程Ⅱ被抑制,D項正確。 答案:D 11.下表是莧菜抗“莠去凈”(一種除草劑)突變品系和敏感品系的部分DNA模板鏈堿基和氨基酸所在的位置。下列有關敘述中錯誤的是( ) 抗性 品系 CGT 丙氨酸 GGT 脯氨酸 AAG 苯丙氨酸 TTA 天冬酰胺 敏感 品系 CGA 丙氨酸 AGT 絲氨酸 AAG 苯丙氨酸 TTA 天冬酰胺
48、 氨基酸 位置 227 228 229 230 A.抗性品系有可能再突變?yōu)槊舾衅废? B.抗性基因與敏感基因之間至少有兩個堿基對發(fā)生了替換 C.抗性的產(chǎn)生是由于DNA上的遺傳信息發(fā)生了改變 D.編碼丙氨酸的密碼子是CGU、CGA 解析:基因突變具有不定向性,因此抗性品系有可能再突變?yōu)槊舾衅废担珹項正確;抗性基因與敏感基因相比,第227、228位氨基酸所對應的DNA模板鏈中分別有1個堿基不同,而其他位置的堿基沒有發(fā)生改變,所以抗性基因與敏感基因之間至少有兩個堿基對發(fā)生了替換,B項正確;抗性的產(chǎn)生是由于DNA上的遺傳信息發(fā)生了改變,C項正確;構成編碼丙氨酸的密碼子的3個堿基能夠
49、與DNA模板鏈上相應3個堿基互補配對,由表中丙氨酸所對應的DNA模板鏈堿基可知,編碼丙氨酸的密碼子應為GCA、GCU,D項錯誤。 答案:D 二、非選擇題 12.如圖為人體某致病基因控制異常蛋白質合成的過程示意圖。請回答: (1)圖中過程①是________,此過程既需要________作為原料,還需要能與基因啟動子結合的________酶進行催化。 (2)若圖中異常多肽鏈中有一段氨基酸序列為“—絲氨酸—谷氨酸—”,攜帶絲氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密碼子分別為AGA、CUU,則物質a中模板鏈堿基序列為________________。 (3)圖中所揭示的基因控制性狀的方式是__
50、______________________________________________________________________。 (4)致病基因與正?;蚴且粚_______。若致病基因由正?;虻闹虚g部分堿基替換而來,則兩種基因所得b的長度是________的。在細胞中由少量b就可以短時間內(nèi)合成大量的蛋白質,其主要原因是________________________________________________________________________ _______________________________________________________
51、_________________。 解析:(1)過程①是轉錄,需要核糖核苷酸做原料,且需要RNA聚合酶催化。(2)tRNA上的反密碼子與mRNA互補配對,由tRNA上的反密碼子可推出mRNA序列為—UCUGAA—,對應DNA模板鏈的堿基序列為—AGACTT—。(3)圖中顯示基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。(4)致病基因由正?;蛲蛔儺a(chǎn)生,故致病基因與正?;蚴且粚Φ任换颉A基發(fā)生替換后數(shù)目不變,故轉錄形成的mRNA長度相同。一條mRNA可相繼結合多個核糖體,同時合成多條多肽鏈。 答案:(1)轉錄 核糖核苷酸 RNA聚合 (2)—AGACTT— (3)基因通過控制蛋白質的
52、結構直接控制生物體的性狀 (4)等位基因 相同 一個mRNA分子可相繼結合多個核糖體,同時合成多條肽鏈 13.(2017·廣東深圳調研)肥厚型心肌病屬于常染色體顯性遺傳病,以心肌細胞蛋白質合成的增加和細胞體積的增大為主要特征,受多個基因的影響。研究發(fā)現(xiàn),基因型不同,臨床表現(xiàn)不同。下表是3種致病基因、基因位置和臨床表現(xiàn)。 請回答下列問題。 基 因 基因所在 染色體 控制合成 的蛋白質 臨床表現(xiàn) A 第14號 β-肌球蛋白重鏈 輕度至重度,發(fā)病早 B 第11號 肌球蛋白結合蛋白 輕度至重度,發(fā)病晚 C 第1號 肌鈣蛋白T2 輕度肥厚,易猝死 (1)基
53、因型為AaBbcc和AabbCc的夫婦所生育的后代,出現(xiàn)的臨床表現(xiàn)至少有________種。 (2)A與a基因在結構上的區(qū)別是________________________________。 β-肌球蛋白重鏈基因突變可發(fā)生在該基因的不同部位,體現(xiàn)了基因突變的________?;蛲蛔兛梢鹦募〉鞍捉Y構改變而使人體出現(xiàn)不同的臨床表現(xiàn),說明上述致病基因對性狀控制的方式是____________________________________ ________________________________________________________________________。
54、(3)已知A基因含23 000個堿基對,其中一條單鏈A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4。用PCR擴增時,該基因連續(xù)復制3次至少需要________個游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸,溫度降低到55 ℃的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)生長激素和甲狀腺激素作用于心肌細胞后,心肌細胞能合成不同的蛋白質,其根本原因是____________
55、____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 甲狀腺激素作用的受體是______________,當其作用于________________(結構)時,能抑制該結構分泌相關激素,使血液中甲狀腺激素含量下降,這樣的調節(jié)方式稱為________________________________________________________________________。
56、 解析:基因型為AaBbcc和AabbCc的夫婦所生育的后代中基因型有12種,研究發(fā)現(xiàn),基因型不同,臨床表現(xiàn)不同,故至少有12種臨床表現(xiàn)。不同的基因堿基序列不同。已知一條鏈中A∶C∶T∶G=1∶2∶3∶4,則另一條鏈中T∶G∶A∶C=1∶2∶3∶4,所以該DNA分子中A∶T∶G∶C=2∶2∶3∶3,其中G=46 000×3/10=13 800(個),連續(xù)復制三次,需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸為(23-1)×13 800=96 600(個)。 答案:(1)12 (2)堿基的排列順序不同 隨機性 通過控制蛋白質的結構而直接控制生物體的性狀 (3)96 600 使引物通過堿基互補配對與單鏈DNA結合 (4)兩種激素引起了心肌細胞內(nèi)基因的選擇性表達 幾乎全身細胞(全身細胞膜上的糖蛋白) 下丘腦和垂體 負反饋調節(jié) - 22 -
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