【原创】高三生物一轮复习：必修2第4章 基因的表达

1、 元元 第第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系最新考纲最新考纲1.遗传信息的转录和翻译（遗传信息的转录和翻译（）。）。 2.基因与性状的关系（基因与性状的关系（）。）。 蛋白质在细胞质中蛋白质在细胞质中核糖体的上合成核糖体的上合成基因基因 DNA 染色体染色体 细胞核细胞核 细胞细胞mRNAmRNA的发现的发现 19551955年年BrachetBrachet用洋葱根尖和变形用洋葱根尖和变形虫虫进行了实进行了实验验： 若加入若加入RNARNA酶降解细胞中的酶降解细胞中的RNARNA，则蛋白质合成就，则蛋白质合成就停停止，若再加入从止，若再加入从

2、酵母酵母中提中提取取的的RNARNA，则又可以重新合成，则又可以重新合成一些蛋白质。一些蛋白质。 这表明，蛋白质的合成是依赖这表明，蛋白质的合成是依赖于于RNA。 1956 1956年年Elliot Elliot VolkinVolkin和和 Lawrence Lawrence AstrachanAstrachan作了作了一一项项很有意思的观察：很有意思的观察： 当大肠杆菌被当大肠杆菌被T2T2噬菌体感染后，噬菌体感染后，便便迅速迅速停停止了止了RNARNA的的合成，但噬菌体的合成，但噬菌体的RNARNA却开始迅速合成。而且经过测定却开始迅速合成。而且经过测定，发现这种新合成的，发现这种新合成

3、的RNARNA的碱基比和的碱基比和T2T2噬菌体的噬菌体的DNADNA碱基碱基比相似，而和细菌的碱基比不同。比相似，而和细菌的碱基比不同。 由于由于T2噬菌体感染细菌噬菌体感染细菌时注入的是时注入的是DNA，而在细，而在细胞里合成的是胞里合成的是RNA，推测，推测DNA是合成是合成RNA 的模板。的模板。 最最令令人信人信服服的证据来自的证据来自DNA-RNADNA-RNA的的杂交杂交实实验验。Hall.B.DHall.B.D和和Spiegeman,SSpiegeman,S两位科学家，将两位科学家，将T2T2噬菌体感染大肠杆菌后噬菌体感染大肠杆菌后立立即即产生的产生的RNARNA分离出来，分别

4、与分离出来，分别与T2T2噬菌体和大肠杆菌的噬菌体和大肠杆菌的DNADNA进行进行分子分子杂交杂交：结果发现这种：结果发现这种RNARNA只能和只能和T2T2噬菌体的噬菌体的DNADNA杂交杂交形成形成“杂交杂交”链，而不能和大肠杆菌的链，而不能和大肠杆菌的DNADNA进行进行杂交杂交。 mRNAmRNA的发现的发现RNA的结构和种类A核糖核糖PC核糖核糖PU核糖核糖PPG核糖核糖考点一遗传信息的转录和翻译（考点一遗传信息的转录和翻译（5 5年年1111考）考）1.比较比较RNA与与DNADNARNA双双单单RNADNATUUT（5）RNA功能功能mRNA 合成的直接模板合成的直接模板rRNA

5、 的重要组成成分的重要组成成分tRNA 的转运工具的转运工具病毒病毒RNARNA病毒的病毒的酶酶少数酶为少数酶为RNA，可降低化学反应的，可降低化学反应的（起催化（起催化作用）作用）蛋白质蛋白质核糖体核糖体氨基酸氨基酸遗传物质遗传物质活化能活化能2.遗传信息的转录遗传信息的转录（1）概念：以）概念：以 为模板，按碱基互补配对原为模板，按碱基互补配对原则合成则合成RNA的过程。的过程。（2）过程（见下图）过程（见下图）DNA的一条链的一条链RNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸mRNA3.遗传信息的翻译遗传信息的翻译（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以

6、mRNA为模板，为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（2）场所或装配机器：）场所或装配机器：。核糖体核糖体氨基酸氨基酸tRNA（4）过程）过程核糖体核糖体tRNAmRNA多多终止密码子终止密码子RNARNA翻译形成蛋白质的过程翻译形成蛋白质的过程（与（与mRNA上的密码子配对）上的密码子配对）A A UA A U亮氨酸C U AC U A天冬氨酸DNA（基因）（基因）mRNA蛋白质蛋白质启动子启动子终止子终止子编码区编码区转转 录录翻翻 译译起始密码起始密码终止密码终止密码RNA聚合酶聚合酶DNADNA上碱基发上碱基发生改变，会改生改变，会改变合

7、成的蛋白变合成的蛋白质吗？质吗？遗传密码的性质遗传密码的性质 （1 1）密码的简并性：）密码的简并性：6464种密码子决定种密码子决定2020种氨基酸，必然同种氨基酸，必然同一种氨基酸有多个密码子。这种由一种以上密码子编码同一一种氨基酸有多个密码子。这种由一种以上密码子编码同一种氨基酸的现象称为简并性。密码子的简并性减少了突变对种氨基酸的现象称为简并性。密码子的简并性减少了突变对生物的影响。几种不同的密码子都编码一种氨基酸，可以保生物的影响。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。证翻译的速度。（2 2）密码的通用性：）密码的通用性：遗传密码不论在体外还是在遗传密码不论在体外还是

8、在体内，对绝大多数病毒、原核生物、真菌、植物体内，对绝大多数病毒、原核生物、真菌、植物和动物都是适用的。从病毒到高等动植物，几乎和动物都是适用的。从病毒到高等动植物，几乎所有生物都共用一套遗传密码。说明所有生物可所有生物都共用一套遗传密码。说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。能有共同的起源或生命在本质上是统一的。真核细胞蛋白质的“分选”附着在内质网上的核糖体附着在内质网上的核糖体游离细胞质中的核糖体游离细胞质中的核糖体 肽链合成后，经过一系列步骤，被运送到各自肽链合成后，经过一系列步骤，被运送到各自的的“岗位岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功，盘曲折叠成具有特定空间结构和功

9、能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。职责。补充拓展：肺细胞中的补充拓展：肺细胞中的let-7let-7基因表达减弱，癌基因基因表达减弱，癌基因RASRAS表达增强，会引发肺癌表达增强，会引发肺癌, ,影响机理如图影响机理如图 。 基因与基因之间也存在着复杂的相互作用，从而影响着基基因与基因之间也存在着复杂的相互作用，从而影响着基因的表达和生物的性状。因的表达和生物的性状。miRNA（微（微RNA）例、原核生物的例、原核生物的mRNAmRNA通常在转录完成之前便可启动蛋通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在白质的翻译

10、，但真核生物的核基因必须在mRNAmRNA形成形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是：A A原核生物的原核生物的tRNAtRNA合成无需基因指导合成无需基因指导B B真核生物真核生物tRNAtRNA呈三叶草结构呈三叶草结构C C真核生物的核糖体可进入细胞核真核生物的核糖体可进入细胞核D D原核生物的核糖体可以靠近原核生物的核糖体可以靠近DNADNA( D )原核生物与真核生物基因表达的比较原核生物与真核生物基因表达的比较原核生物转录和翻译在同一时间和空间内发生，原核生物转录和翻译在同一时间和空间内发生，真核生物转录和翻译在时间和空间上都被分

11、隔开。真核生物转录和翻译在时间和空间上都被分隔开。 真核生物基因表达真核生物基因表达复杂、精确，有什复杂、精确，有什么生物学意义？么生物学意义？仔细观察下面两图，并思考：仔细观察下面两图，并思考：（1）两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？）两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？提示提示图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、所示转录、翻译过程有翻译过程有“时空时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图核糖体，时间在后。图2所示转录、翻译同时进行。所示转录、翻译同时进行。（2）大肠杆

12、菌可进行上述哪个过程，图）大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图还是图2？判断依据是？判断依据是什么？什么？提示提示图图2大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图只能进行图2过程不能进行图过程不能进行图1过程（图过程（图1在细胞核中转录，在细在细胞核中转录，在细胞质中翻译）。胞质中翻译）。（3）两图中）两图中af分别是什么物质或结构？分别是什么物质或结构？提示提示af依次为依次为mRNA、核糖体、多肽链、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。聚合酶。1.真题重组判断正误真题重组判断正误（1）人轮状病毒是一种双链）人轮状病毒

13、是一种双链RNA病毒，病毒病毒，病毒RNA在小肠上在小肠上皮细胞内复制的过程中，会有氢键的断裂和形成皮细胞内复制的过程中，会有氢键的断裂和形成（2016四川，四川，6B）（ ）（2）rRNA能参与蛋白质的合成能参与蛋白质的合成（2015海南高考，海南高考，11A）（ ）（3）真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子）真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子（2014海南高考，海南高考，21）（ ）（4）基因）基因B1和由其突变而来的和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码一套遗传密码（2013海南高考，海南高考，22C）（ ）（5）克里克提出

14、的中心法则对摩尔根等人得出）克里克提出的中心法则对摩尔根等人得出“果蝇的白眼果蝇的白眼基因位于基因位于X染色体上染色体上”这一结论有影响这一结论有影响（2013海南高考，海南高考，14D）（ ）2.（教材（教材P65思考与讨论，思考与讨论，3改编）改编）组成蛋白质的组成蛋白质的20种氨基酸应对种氨基酸应对应多少种密码子？由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子，应多少种密码子？由此推知一种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？这对生物体的生存发展有何意义？提示提示20种氨基酸共对应种氨基酸共对应61种密码子，其意义主要表现为如下种密码子，其意义主要表现为如下两方面：两方面：（1）

15、增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码）增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。质或性状的稳定。（2）保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同）保证翻译速度：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。的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。遗传信息、密码子与反密码子遗传信息、密码子与反密码子1.（2015海南卷，海南卷，20）关于密码子和反密码子的叙述，正确的关于密码子和反密码子的叙述，正确的是（）是（）A

16、.密码子位于密码子位于mRNA上，反密码子位于上，反密码子位于tRNA上上B.密码子位于密码子位于tRNA上，反密码子位于上，反密码子位于mRNA上上C.密码子位于密码子位于rRNA上，反密码子位于上，反密码子位于tRNA上上D.密码子位于密码子位于rRNA上，反密码子位于上，反密码子位于mRNA上上解析解析mRNA上上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个相邻个相邻的碱基又称作的碱基又称作1个密码子，所以密码子位于个密码子，所以密码子位于mRNA上，上，A正确；正确；每个每个tRNA上都有上都有3个碱基可以与个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，上的密码子互补配

17、对，因而叫做反密码子，因而叫做反密码子，B、C、D错误。错误。答案答案A2.（2016山东济南模拟）山东济南模拟）图中图中a、b、c表示某细菌遗传信息传递表示某细菌遗传信息传递的各过程。下列说法正确的是（）的各过程。下列说法正确的是（）A.a、b过程均发生在该生物的细胞核中过程均发生在该生物的细胞核中B.a、b、c过程均遵循碱基互补配对原则过程均遵循碱基互补配对原则C.c过程主要以氨基酸和游离的核糖核苷酸作为原料过程主要以氨基酸和游离的核糖核苷酸作为原料D.若若b过程出现差错，蛋白质也将失去相应的功能过程出现差错，蛋白质也将失去相应的功能解析解析细菌为原核生物，无细胞核，细菌为原核生物，无细胞

18、核，a为为DNA复制，复制，b为转录，为转录，二者主要发生在拟核中；二者主要发生在拟核中；c为翻译过程，为翻译过程，a、b、c过程都遵循碱基过程都遵循碱基互补配对原则；互补配对原则；c过程即翻译，以游离的氨基酸为原料合成蛋白过程即翻译，以游离的氨基酸为原料合成蛋白质；密码子具有简并性，转录过程发生差错，产生的蛋白质可能质；密码子具有简并性，转录过程发生差错，产生的蛋白质可能不变。不变。答案答案B巧辨遗传信息、密码子和反密码子巧辨遗传信息、密码子和反密码子（1）界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子）界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子（2）辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系）辨析

19、氨基酸与密码子、反密码子的数量关系每种氨基酸对应一种或几种密码子（即密码子简并性），可每种氨基酸对应一种或几种密码子（即密码子简并性），可由一种或几种由一种或几种tRNA转运。转运。除终止密码子外，一种密码子只能决定一种氨基酸；一种除终止密码子外，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。只能转运一种氨基酸。密码子有密码子有64种（种（3种终止密码子；种终止密码子；61种决定氨基酸的密码种决定氨基酸的密码子）；反密码子理论上有子）；反密码子理论上有61种。种。比较比较DNA复制、转录与翻译（含相关计算）复制、转录与翻译（含相关计算）1.（2013江苏卷，江苏卷，32）下图下

20、图分别表示人体细胞中发生的分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：（1）细胞中过程）细胞中过程发生的主要场所是发生的主要场所是。（2）已知过程）已知过程的的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与，则与链对应的链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为区段中腺嘌呤所占的碱基比例为。（3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程合成的肽合成的肽链中第链中第

21、8位氨基酸由异亮氨酸（密码子有位氨基酸由异亮氨酸（密码子有AUU、AUC、AUA）变）变成苏氨酸（密码子有成苏氨酸（密码子有ACU、ACC、ACA、ACG），则该基因的），则该基因的这个碱基对替换情况是这个碱基对替换情况是。（4）在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应）在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，细胞中，能发生过程能发生过程、而不能发生过程而不能发生过程的细胞是的细胞是。（5）人体不同组织细胞的相同）人体不同组织细胞的相同DNA进行过程进行过程时启用的起始点时启用的起始点（在（在“都相同都相同”、“都不同都不同”、“不完全相同不完全相同”中选中选择），其原因是择），

22、其原因是_。答案答案（1）细胞核（）细胞核（2）26%（3）TA替换为替换为CG（AT替换为替换为GC）（）（4）浆细胞和效应）浆细胞和效应T细胞（细胞（5）不）不完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达2.如图为人体细胞中发生的几个重要的生理过程，下列叙述不正如图为人体细胞中发生的几个重要的生理过程，下列叙述不正确的是（）确的是（）A.过程过程、发生在细胞核、线粒体、叶绿体中发生在细胞核、线粒体、叶绿体中B.含有含有a个腺嘌呤的个腺嘌呤的DNA分子第分子第n次复制时需要腺嘌呤脱氧核苷次复制时需要腺嘌呤脱氧核苷酸酸2n1a个个C.若过程若过程合成的物质合

23、成的物质b经加工后形成具有经加工后形成具有m条多肽链的蛋白质，条多肽链的蛋白质，在形成该蛋白质时脱去了在形成该蛋白质时脱去了100个水分子，则该蛋白质中至少含有个水分子，则该蛋白质中至少含有1002m个氧原子个氧原子D.过程过程最多需要最多需要61种种tRNA，该过程表明细胞可以迅速合成大，该过程表明细胞可以迅速合成大量的蛋白质量的蛋白质解析解析人体中不存在叶绿体，人体中不存在叶绿体，A错误。含有错误。含有a个腺嘌呤的个腺嘌呤的DNA分分子第子第n次复制，其实就是有次复制，其实就是有2n1个个DNA分子在复制，每个分子在复制，每个DNA分分子有子有a个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n1个个DNA分子复制就需要分子复制就需要2n1a个腺嘌呤脱氧核苷酸，个腺嘌呤脱氧核苷酸，B正确。合成具有正确。合成具有m条多蛋白质的蛋条多蛋白质的蛋白质时脱去了白质时脱去了100个水分子，说明该蛋白质有个水分子，说明该蛋白质有100个肽键，蛋白质个肽键，蛋白质中的氧原子存在于肽键（中的氧原子存在于肽键（100个）、羧基端（个）、羧基端（2个）和个）和R基（可有基（可有