2014年高考一轮复习--基因对性状的控制

2014年高考生物一轮复习必修2第4单元第2节基因对性状的控制高考导航一、最新考纲1．人类对遗传物质的探索过程Ⅱ2．DNA分子结构的主要特点Ⅱ3．基因的概念Ⅱ4．DNA分子的复制Ⅱ5．遗传信息的转录和翻译Ⅱ6．基因与性状的关系Ⅱ二、考纲解读1．两个经典实验的设计思路和结论分析2．DNA分子的结构特点、复制及相关计算3．基因与DNA、染色体、遗传信息、脱氧核苷酸之间的关系4．DNA分子多样性和特异性5．遗传信息的转录和翻译过程及相关计算6．中心法则的内容及相关内容的区别、联系和应用7．基因与蛋白质及性状的关系三、高考真题（2013浙江卷,3）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【答案】A【解析】图示过程为DNA的转录和翻译过程，RNA聚合酶具有解旋功能，在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开，同时开始mRNA的延伸，A项正确；DNA—RNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上额碱基U配对，B项错误；由图可知，多个核糖体结合在该mRNA上，该mRNA翻译能得到多条相同的肽链，C项错误；根据图示，转录和翻译同时进行，该过程发生在原核细胞中，D项错误。一、中心法则的提出与其发展1．提出人：__________。2．完善的中心法则内容：用简式表示为：3．发展过程：最初提出的内容包括DNA复制、转录和翻译，补充完善的内容为RNA复制和__________。克里克逆转录基础夯实【特别提醒】不同生物的中心法则是不同的，但凡是有细胞结构的生物，不论是真核生物还是原核生物，其遗传信息流动的方向是相同的。RNA复制和逆转录只会出现在RNA病毒繁殖后代过程中。二、基因、蛋白质与性状的关系1．间接控制机理：基因通过的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状实例：白化病是由控制酪氨酸酶的基因异常而引起的酶2．直接控制机理：基因还能通过控制直接控制生物体的性状实例：囊性纤维病是由于编码1个跨膜蛋白的基因缺失3个碱基→跨膜蛋白结构异常，功能异常→肺部感染蛋白质的结构3．基因与性状的关系(1)一般来说，__________决定生物体的性状。(2)基因与性状的关系并不都是简单的__________关系。(3)性状的形成是基因与__________共同作用的结果。4．生物体性状的控制系统：基因与__________、基因与__________、基因与__________之间的相互作用，形成一个复杂的系统。基因线性环境基因基因产物环境思考2生物的有些性状并不是由蛋白质来体现的，这与基因控制生物性状相矛盾吗？为什么？【答案】不矛盾。虽然有些性状不是由蛋白质来体现的，但控制这些性状的酶是蛋白质，这些酶的合成要受基因控制。考点一中心法则有关问题1．DNA的复制、转录和翻译是中心法则的主要体现，是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。2．RNA的复制和逆转录是对中心法则的完善和补充，只发生于少数RNA病毒遗传信息的传递。考点突破(1)遗传信息的传递与表达是DNA分子的基本功能，它们分别与生物的生殖和发育有关。(2)DNA复制体现了遗传信息的传递，发生在细胞增殖和产生生殖细胞的过程中。(3)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在整个个体发育过程中。考点二中心法则中的相关计算1．DNA转录时，DNA的两条链只有一条作为模板进行转录，另一条不能转录。因此：mRNA分子中的碱基数目＝基因(DNA)中碱基数目的1/2。2．在翻译的过程中，信使RNA中相邻的3个碱基代表一个密码子，一个密码子决定一个氨基酸，因此：蛋白质分子中的氨基酸数目＝mRNA碱基数目的1/3。3．三者数目关系为：DNA的碱基数∶信使RNA的碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶14．[蛋白质中肽链的条数＋缩合时脱下的水分子数(或蛋白质中的肽键数)]∶蛋白质中氨基酸的数目∶参加转运的tRNA数∶参加转运的tRNA中反密码子的碱基数∶mRNA的碱基数∶DNA(基因)的碱基数＝1∶1∶1∶3∶3∶6。5．蛋白质的平均相对分子质量＝氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数目－[(氨基酸数目－蛋白质的肽链数)(即失水数)×水的相对分子质量]。考点一中心法则有关问题例1.(2013·金陵中学模拟)下图为中心法则图解，有关分析错误的是()A．e过程需要4种游离的脱氧核苷酸作为原料B．c过程需要tRNA和核糖体同时参与C．d过程为逆转录，需要逆转录酶的参与D．在线粒体中可以发生a、b、c过程典型例题解析：本题难度较大，考查中心法则的相关知识。e是RNA自我复制，该过程的产物是RNA，原料是核糖核苷酸，故A不对；c是翻译过程，该过程的产物是蛋白质，过程中需要tRNA转运氨基酸到核糖体，氨基酸在核糖体上发生脱水缩合形成多肽，故B对；d是逆转录，模板是RNA，产物是DNA，该过程需要逆转录酶催化，故C对；线粒体中含有基因，基因表达包括转录b和翻译c，且基因能发生DNA复制a，线粒体中发生的过程有a、b、c，故D对。答案：A例2.(2013·西城区期末)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___________。DNA复制转录翻译逆转录c间(S)细胞核(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)：tRNA(转运RNA)氨基酸解析本题主要考查中心法则的知识。DNA的复制、转录和翻译是中心法则的主要内容，RNA的复制和逆转录是对中心法则的完善和补充，只发生于少数RNA病毒遗传信息的传递。解题技巧：本题是对中心法则基本内容的考查，要掌握中心法则的五个途径。跟踪训练1中心法则包括下列遗传信息转变过程，其中揭示生物遗传实质的是()A．从DNA→DNA的复制过程B．从DNA→RNA的转录过程C．从RNA→蛋白质的翻译过程D．从RNA→DNA的逆转录过程【答案】A【解析】根据中心法则的规律可知：生物体遗传的实质是遗传物质前后代之间的连续性和稳定性，因此DNA的复制才能够揭示生物体遗传的实质。考点二中心法则中的相关计算例1.(2013·衡水模拟)某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是()A．75对碱基B．78对碱基C．90对碱基D．93对碱基解析设多肽是由m个氨基酸构成的，蛋白质的相对分子量＝110m－18(m－1)＝2778，则m等于30。那么控制该多肽的密码子有31个(终止密码子不编码氨基酸)，则控制该多肽合成的基因有93对碱基。答案D例2.(2013·广东模拟)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分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数目依次为()A．32、11、66B．36、12、72C．12、36、24D．11、36、72解析本题主要考查基因、mRNA、tRNA和蛋白质之间的数量关系。此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，对应mRNA上的密码子至少12个，则碱基数为3×12＝36个，一个密码子对应一个tRNA，故所需的tRNA也是12个。因为mRNA的碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。答案B解题技巧：解决此类题目，关键要掌握基因表达过程中基因(DNA)、RNA和蛋白质之间的数量关系：跟踪训练2已知某信使RNA的碱基中，U占20%，A占10%，求它的模板基因中胞嘧啶所占的比例()A．25%B．30%C．35%D．70%【答案】C【解析】本题主要考查对转录的理解。信使RNA分子是通过DNA上基因中的一条链转录而来的，则信使RNA分子中碱基比率与模板链的碱基比率是相对应的，根据题意，U占20%，A占10%，则基因模板链中的A＋T就占该链的30%，而根据碱基互补配对原则，基因中的一条链的A＋T占该链的比率与另一条链中的A＋T占另一条链的比率及整个基因中A＋T的比率是相等的，即整个基因中的A和T之和占全部碱基的30%，那么G＋C就占全部碱基的70%，又因为G＝C，所以胞嘧啶C占35%。【方法导航】本讲的重点知识为遗传信息的传递和表达。包括：(1)遗传信息转录、翻译过程的区别和联系；(2)基因表达过程中有关碱基和氨基酸之间的数量关系的计算和推导；(3)中心法则的内容及应用；(4)基因与蛋白质以及性状的关系。在复习中要特别注意：①紧扣书本知识；②学会观察、分析、推理的科学方法和正确的思维过程，培养正确分析问题的习惯，要仔细推敲命题的立意所在；③学会运用所学知识解释现象，并通过对比弄清不同知识之间的关系。高考预测【高考预测】本讲是从分子水平阐明遗传物质在生物体内是如何起作用的。基因表达中的相关内容在生产、生活和科学研究方面有广泛的应用。从近几年的高考来看，DNA转录过程中碱基的计算；DNA、RNA中的碱基与蛋白质中氨基酸之间的互补配对关系以及数量关系；密码子与遗传密码的关系；基因是怎样控制性状的，表现型与基因型的关系以及中心法则的内容是高考的主要采分点，因此依然是高考的热点。【预测演练】(2013·石家庄质检Ⅰ)为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如图所示的模拟实验。(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为—GAACAUGUU—。将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是—CTTGTACAA—，则试管甲中模拟的是______________过程。(2)将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是________________，试管乙中模拟的是________过程。(3)将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是________。(4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自____________，而决定该化合物合成的遗传信息来自____________。若该病毒除感染小鼠外，还能感染其他哺乳动物，则说明所有生物共用一套__________。该病毒遗传信息的传递过程为________________________________。解析：(1)根据碱基序列判断DNA和RNARNA一般为单链，碱基U是其特有成分；DNA一般为双链，碱基T是其特有成分。根据题干碱基序列可判断A为RNA，X为DNA，而以RNA为模板指导形成DNA的过程，我们称之为逆转录。(2)根据核糖体和病毒的物质组成判断产物名称①根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”，推知Y是RNA，试管乙中模拟的是转录过程；②根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”，推知Z是蛋白质，丙试管中模拟的是翻译过程。(3)病毒繁殖时所需物质的来源病毒营寄生生活，在宿主内以病毒自身的RNA为模板，以宿主细胞内的原料(脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸等)经一系列的化学反应最终合成RNA和蛋白质外壳，组装形成新的病毒。答案：(1)逆转录(2)mRNA转录(3)蛋白质(或多肽)(4)小鼠上皮细胞病毒RNA密码子RNA――→逆转录DNA――→转录mRNA――→翻译蛋白质