2020版高考生物一轮复习 第18讲 基因的表达课件 新人教版

第18讲基因的表达[考纲要求]1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。考点一遗传信息的转录和翻译1．RNA的结构与功能核糖核苷酸A、U、C、G单链细胞核细胞质氨基酸密码子核糖体2．转录碱基碱基互补配对一条链核糖核苷酸mRNADNA链3．翻译游离的氨基酸tRNA核糖体mRNA多肽1．翻译过程的三种模型解读(1)图甲模型分析①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。④翻译终点：到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。⑤翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。(2)图乙表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体分析如下：①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。③方向：核糖体的移动方向为从右向左，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。⑤形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA。(3)图丙表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。2．比较复制、转录和翻译(真核细胞)遗传信息的传递遗传信息的表达复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质模板亲代DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸模板去向子代DNA分子中DNA双链重新恢复螺旋降解成核糖核苷酸遗传信息的传递遗传信息的表达复制转录翻译产物完全相同的两个DNA分子RNA蛋白质(多肽)碱基配对A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—CA—U、U—A、C—G、G—C特点①半保留复制②边解旋边复制边解旋边转录一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质3．辨析遗传信息、密码子与反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子(2)明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系①一种氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子简并性)，可由一种或几种tRNA转运。②除终止密码子外，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；61种决定氨基酸的密码子)。[教材对接高考]1．(高考全国卷Ⅱ，T1A)DNA有氢键，RNA没有氢键。()探源：必修2P63中图4－3信息。2．(2018·高考全国卷Ⅰ，T2D)生物体内的DNA常与蛋白质结合，以DNA—蛋白质复合物的形式存在。若复合物中正在进行RNA的合成，则该复合物中含有RNA聚合酶。()探源：必修2P63文字信息。3．(高考全国卷Ⅰ，T1B)一个tRNA分子中只有一个反密码子。()探源：必修2P66图4－5图示信息。×√√4．[必修2P63转录的文字介绍]转录过程中DNA双链解开，需要解旋酶吗？提示：不需要，RNA聚合酶有解旋的作用。5．[必修2P65“思考与讨论”]密码子的简并性有怎样的生物学意义？基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。思维探究1．分析DNA转录和翻译过程：(1)为什么说真核细胞的转录过程主要发生在细胞核中？提示：DNA主要存在于细胞核中，线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA，因此叶绿体和线粒体也有部分遗传信息的转录过程。(2)图中翻译方向如何？判断依据是什么？提示：方向为从左向右；判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(3)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？提示：翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。(4)翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸的？从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？提示：翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。2．蛙的卵细胞在体外受精后的20小时内，能分裂产生数千个细胞，蛋白质合成量迅速增加，常作为生命研究的实验材料。请回答下列问题：(1)将一定量的蛙受精卵放在含有放射性尿嘧啶的营养液中培养，检测到胚胎中核酸的放射性逐渐增加，放射性尿嘧啶参与了_________(过程)，该过程的模板是________。(2)某研究小组查阅资料发现，在蛙未受精的卵细胞质中贮存大量mRNA，该小组推测：受精卵早期分裂过程中(20小时内)，蛋白质合成所需要的mRNA来源于卵细胞中原本就存在的mRNA。已知物质甲能抑制mRNA的合成，请帮助该小组设计实验方案探究上述推测是否正确(以蛋白质合成量为检测指标)。实验材料：蛙受精卵(刚完成受精)、物质甲溶液、生理盐水等必备的实验用品；实验思路：_______________________________________________。结果分析：当实验结果为_________________时，该小组的推测正确。提示：(1)转录(或RNA合成)DNA(一条链)(2)设计两组实验，取蛙的受精卵平均分为A、B两组，其中A组加入适量的物质甲溶液，B组加入等量的生理盐水。置于适宜的恒温条件下培养，20小时后分别测定两组早期胚胎的蛋白质的合成量，并进行比较两组的蛋白质合成量基本相同题点一DNA与RNA的分析1．下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是()A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物质是DNA或RNAC．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于mRNA上D．在进行正常生命活动的真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成RNA，也能以RNA为模板逆转录形成DNAC解析：选C。生物的遗传信息也可以存在于RNA分子中；真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA；正常情况下真核生物细胞内的RNA不能发生逆转录。2．下面分别为DNA、tRNA的结构示意图。以下叙述错误的是()A．图示DNA分子中的⑤为氢键，tRNA中的b为磷酸二酯键B．DNA分子复制、切割目的基因片段时分别破坏的化学键为⑤⑥C．tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子D．c处表示反密码子，可以与mRNA碱基互补配对C解析：选C。左图中⑤为氢键，⑥⑦均可称为磷酸二酯键，但⑦为一个核苷酸内部脱氧核糖的5号碳原子与磷酸基团之间的连接，而⑥为两个脱氧核苷酸之间的连接，右图中b指在tRNA臂上，若代表化学键，只能是磷酸二酯键；DNA分子复制和切割目的基因片段破坏的化学键分别是⑤氢键和⑥脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；tRNA是由多个核糖核苷酸连接成的三叶草结构。DNA和RNA的区分技巧(1)DNA和RNA结构的判断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：A＝T，G＝C且A＋G＝T＋C⇒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。题点二遗传信息转录与翻译的分析3．下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是()A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补C解析：选C。根据中心法则，RNA都是以DNA一条链为模板转录而来，A正确；不同RNA形成过程中所用的模板DNA是不同的片段，所以两种RNA的合成可以同时进行，互不干扰，B正确；真核细胞的线粒体和叶绿体为半自主性细胞器，其中也会发生RNA的合成，C错误；转录产生RNA的过程是遵循碱基互补配对原则的，因此产生的RNA链可以与模板链互补，D正确。4．下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是()A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNAB解析：选B。一种氨基酸对应一种至多种密码子，A错误。HIV是逆转录病毒，其遗传物质为单链RNA，可以逆转录生成DNA，B正确。真核生物基因表达的过程包括转录生成RNA和翻译合成蛋白质，C错误。一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D错误。5．如图为原核生物某基因控制蛋白质合成的示意图，下列叙述正确的是()A．①过程DNA分子的两条链可分别作模板以提高合成蛋白质的效率B．①过程需要RNA聚合酶参与，此酶能识别RNA中特定的碱基序列C．①②过程都发生碱基互补配对，配对方式均为A和U、G和CD．不同密码子编码同种氨基酸可减少由于基因中碱基的改变而造成的影响D解析：选D。①过程为转录，转录是以DNA分子一条链中的部分片段(基因的模板链)为模板合成mRNA的过程；转录过程需要RNA聚合酶的参与，RNA聚合酶能识别DNA分子中特定的碱基序列(启动子)，并与之结合驱动转录过程；①过程碱基互补配对方式为A—U、T—A、G—C、C—G，②过程为翻译过程，碱基互补配对方式为A—U、U—A、G—C、C—G；不同密码子编码同种氨基酸，增加了遗传密码的容错性，可减少因基因中碱基的改变而造成的影响。用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图题点三DNA复制、转录、翻译的比较6．下图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。相关叙述正确的是()A．①②过程中碱基配对情况相同B．②③过程发生的场所相同C．①②过程所需要的酶相同D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右D解析：选D。分析图形可知，①是DNA复制，②是转录，两者碱基配对情况不完全相同，A错误；③是翻译，场所是核糖体，②过程发生的场所是细胞核或线粒体或叶绿体，B错误；①②过程所需要的酶不同，DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶，C错误；由肽链的长短可判断出③过程中核糖体的移动方向是由左向右，D正确。7．科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白S，为了研究其功能做了如下实验：将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料，其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记，一起培育一段时间后加入肝素(可以与RNA聚合酶结合)，然后再加入蛋白S，结果如下图所示。下列叙述不正确的是()BA．对照组应加入不含蛋白S的缓冲液B．曲线反映的是模板DNA的复制过程C．加入肝素后没有新的mRNA合成D．蛋白S能解除肝素抑制转录的作用解析：选B。根据对照实验的基本原则，无关变量应保持相同且适宜，实验组加入了蛋白S即含有蛋白S的缓冲液，对照组应加入不含有蛋白S的缓冲液，A正确。据题意“将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料，其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记”，结合题图开始一段时间内(1分钟之前)产物放射性增加，说明曲线反映的是模板DNA的转录过程。加入肝素后，产物中含32P的放射性强度不再增加，说明肝素能抑制转录过程，因此没有新的mRNA的合成，B错误，C正确。据图可知，加入肝素一段时间后再加入蛋白S，产物放射性升高；未加入蛋白S，产物放射性几乎不发生变化，说明蛋白S能解除肝素抑制转录的作用，D正确。“三步”判断真原核细胞的DNA复制、转录及翻译题点四基因表达中的相关计算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．