师说高考生物一轮复习说基础说考点说案例33基因的表达名师优质课件新人教版必修2

1、第3讲 基因的表达 基础梳理 一、基因指导蛋白质的合成 1RNA的结构与分类 (1)基本单位是核糖核苷酸。 (2)与DNA相比，RNA特有的成分有哪些？ 核糖和尿嘧啶(U)。 (3)RNA的种类及功能： ?mRNA：传递遗传信息?tRNA：运载氨基酸 ?rRNA：核糖体的组成成分 2遗传信息的转录 (1)图中与不同的是五碳糖。 (2)图中表示 RNA聚合酶，其移动方向是从右向左。 (3)转录完成后，的去向是穿过核孔进入细胞质。 (4)该过程进行的碱基配对是A U、G C、T A。 3遗传信息的翻译 (1)该过程起始于起始密码子，终止于终止密码子。 (2)该过程进行的碱基配对是A U、G C。

2、(3)核糖体在mRNA上如何移动？ 以一个密码子(3个碱基)位置为单位移动。 (4)该过程需要哪些基本条件？ mRNA为模板，氨基酸为原料，tRNA为运载工具，核糖体为合成机器，ATP提供能量，酶的催化作用。 二、基因对性状的控制 1写出完善后的中心法则内容(用简式表示) 2基因、蛋白质与性状的关系 (1)基因对性状的控制： 基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状。 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 (2)基因与性状有何关系？ 基因通过控制蛋白质的合成控制性状。 基因与性状并不是简单的一一对应关系。 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着

3、生物体的性状。 知识整合 考点一 基因指导蛋白质的合成过程 转录和翻译 1.转录、翻译过程中有关图形解读 (1)转录：指以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，其特点是边解旋边转录(如图一)。 (2)翻译：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程(如图二)。 碱基配对双方是mRNA上密码子和 tRNA上反密码子，故A U、U A配对，不能出现T。 一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。 翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。 翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子

4、，但mRNA不移动。 (3)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图： 数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。 目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 方向：从左向右(见图)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。 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、高尔基体等细胞器中进一步加工。 图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同而相同。 (4)DNA(基因)、mRNA中碱基与肽键中氨基酸个数关系图解： 翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以不考虑终止密码子时，经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基

5、数目的1/3，是DNA( 基因)中碱基数目的1/6。 2DNA自我复制、转录和翻译的联系 浙江卷 ?生物基因表达过程如图所示。下跟踪训练1 ?2013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 BDNA RNA杂交区域中A应与T配对 CmRNA翻译只能得到一条肽链 D该过程发生在真核细胞中 解析： 在进行转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合，使 DNA片段的双螺旋解开，选项A正确；图示DNA上的碱基A应与RNA上的碱基U配对，选项B错误；图示一个mRNA分子上有若干个核糖体同时进行多条多肽链的合成，故选项C错误；在真核细胞中，转录在细胞核内进行，翻译在核

6、糖体上进行，二者不能同时进行，选项D错误。 答案：A 考点二 基因对性状的控制 1.中心法则的理解与分析 图解表示出遗传信息的传递有5个过程。 (1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 (2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 特别提醒 (1)逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。 (2)中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。 (3)中心法则与基因表达的关系 DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。 DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。 2基因对性状控制的方式 控制控制(1)直接途径：基因

7、蛋白质结构生物性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。 控制控制控制(2)间接途径：基因酶的合成细胞代谢生物性状，如白化病、豌豆的粒形。 3基因与性状的对应关系 (1)一般而言，一个基因只决定一种性状。 (2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。 (3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。 4基因和性状的关系 5基因对性状控制的复杂性 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 特别提醒 (1

8、)生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的 “单基因 ”是指一对等位基因，并不是单个基因。 (2)基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。 东城检测 ?黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌跟踪训练2 ?2014产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。下列有关叙述正确的是( ) A黄曲霉菌能产生黄曲霉毒素和不能产生黄曲霉毒素属于相对性状 B温度、pH等环境因素不会影响生物体的表现型 C不能产生黄曲霉毒素的菌株的基因型都相同 D黄曲霉毒素能够致癌属于生物体的表现型 解析： 黄曲霉菌的表现型受温度、pH等环境因素的影响，故不能产生黄曲霉毒素的菌株的基因型不一定相同

9、；黄曲霉毒素能够致癌不属于生物体的表现型。 答案：A 考向一 基因表达过程中的相关计算 1.转录、 翻译过程中DNA(基因)的碱基数：mRNA的碱基数：多肽链的氨基酸数6：3：1。参考图解如下： 2计算中“最多”和“至少”的分析 (1)翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。 (2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。 (3)在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。如mRNA上有n个碱基，转录生成它的基因中至少有2 n个碱基，由该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n /3个氨基酸。 例1 在

10、一个双链 DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是( ) 脱氧核苷酸数磷酸数碱基总数m 3碱基之间的氢键数为2mn 一条链中AT的数量为n G的数量为mn A B C D 解析 中的等量关系容易判断；中要计算碱基之间的氢键数，需要知道G与C之间形成3个氢键，A与T之间形成2m2 n 3 m2 n 3个氢键，故氢键数为2 n3222mn；因AT的总量为2 n，故一条链中的AT的数量应为n，中计算m2 n mG的数量有误，应为22n。 答案 D 考向二 基因表达的图解题 高考中多以生物图形、情景材料等形式考查对转录和翻译过程的理解，以及获取信息、解决问题的能力。预计20

11、15该考点与细胞分裂、DNA复制、基因突变等知识相联系命制综合性题目的可能性较大。 图解题在信息表达方面有较大优势，纵观近几年的高考试题， 试题的新颖度、难度和区分度在一定程度上都借助于图形的创新。 解答图解题时应先分块分析，再综合考虑，实现图文转换、数形转化。 具体要注意以下四点： (1)识图： 试题中出现的图形要认真分析，并找出与教材知识及已有知识之间的联系。分析图解时要注意文字说明和图中示例，并结合题干信息。 (2)译图：要能比较熟练地把图形信息转化为文字或数据信息，或把数据、文字信息转化为图形信息，从而得出正确结论。 (3)挖掘： 注意挖掘图解中的隐含条件。这些隐含条件往往是容易忽视的

12、内容，也是造成解题失误的原因之一。只有捕捉到信息，才能处理信息，从而运用正确的信息解决实际问题。 例2如图表示某 DNA片段遗传信息的传递过程，表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG 甲硫氨酸、GCU 丙氨酸、AAG 赖氨酸、UUC 苯丙氨酸、 UCU 丝氨酸、UAC一酪氨酸) (1)完成遗传信息表达的是_(填字母)过程，a过程所需的酶有_。 (2)图中含有核糖的是_( 填数字)； 由指导合成的多肽链中氨基酸序列是_。 (3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为_个。 (4)若在AUG后插入3个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨

13、酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明_。 (5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常引起的，这说明基因和性状的关系是_。 解析 分析图示过程可知：a过程为DNA的复制、b过程为转录、c过程为翻译。(1)DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。(2)图中含有核糖的结构包括mRNA、 tRNA、 rRNA 。(3)由mRNA的碱基可推知1个DNA分子中共有7个T，故第三次复制时需31游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为7228(个)。(4)在DNA片段中加入3个核苷酸后，如果一个密码子不是由3个相邻的核苷酸编码， 则蛋白质中改变的是多个氨基酸，而事实

14、上只在加入的部位多了一个氨基酸，说明一个密码子是由3个相邻的核苷酸编码的。 苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常引起的，说明相关基因是通过控制酶的合成来控制生物性状的。 答案 (1)b、c 解旋酶和DNA聚合酶 (2) 甲硫氨酸丙氨酸丝氨酸苯丙氨酸 (3)28 (4)一个密码子由3个相邻的核苷酸编码 (5)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状 规律方法 阅读试题，定位所涉及的知识；分析题图，弄清图中所呈现的内容， 特别要关注图中的文字提示，以保证正确地提取图中的信息。 通过核糖体和 mRNA 确定图中呈现的是翻译过程。结合问题。联系所学相关知识，逐一仔细回答。 对照实验的设计

15、所谓对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证：“其他条件的完全相同”。 具体来说有如下四个方面： 1所选用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、 体积、 来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。 2所用实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 3所用实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。 4所用处理方法要相同：如保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。 例

16、 在克里克得出3个碱基可以排列成1个遗传密码的实验结论后，科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个。尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA 的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，如下图请回答。 (1)实 验 中 多 聚 尿 嘧 啶 核 苷 酸 的 作 用 是_。 (2)细 胞 提 取 液 为 该 实 验 具 体 提 供 了_。 (3)实验中所用的细胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是_。 (4)要确保实验结论的科学性，需设计对照实验。本题目所给实

17、验中，对照实验是_。 (5)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？ (简述)_。 (6)本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备。请简述制备方法： 对大肠杆菌进行振荡裂解； _； _。 经上述操作，得到了除去DNA和mRNA的细胞提取液。(大肠杆菌中mRNA约在3060分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。 解析 本题是密码子破译的实验，对照类型为相互对照：相同的多聚核苷酸不同的氨基酸肽链； 不同的多聚核苷酸不同的氨基酸 不同的肽链。 由此， 即可破译各种氨基酸密码子。在实验过程中多聚尿嘧啶核苷酸的作用相当于mRNA ，细胞提取液为转录提供了能量、酶、核糖体、tRNA。实验中除去DN

18、A和mRNA的原因是排除DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响。 答案 (1)作为模板mRNA直接控制蛋白质(多肽)合成 (2)能量、酶、核糖体、tRNA (3)排除细胞中的DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响 (4)加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验 (5)依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸 (6)离心、过滤、获取匀浆 用DNA酶处理匀浆，除去DNA 课堂巩固 1.如图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( ) A 真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链 B 原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链 C原核细胞

19、内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 解析： 据图可知，转录和翻译过程同时进行，由此判断该过程发生在原核细胞内，C项正确。真核细胞核内转录完成后，初始转录的 mRNA经加工修饰后通过核孔进入细胞质，与核糖体结合完成翻译过程，转录和翻译不能同时进行，A、D两项错误。转录是核糖体沿mRNA 移动合成肽链的过程，B项错误。 答案：C 2同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的( ) AtRNA种类不同 BmRNA碱基序列不同 C核糖体成分不同 D同一密码子所决

20、定的氨基酸不同 解析： 选项A，蛋白质中氨基酸的种类和排列顺序的决定与参与蛋白质合成的tRNA种类没有关系。选项B，这两种分泌蛋白氨基酸排列顺序不同的直接原因是mRNA的碱基序列不同。选项C，核糖体都是由rRNA和蛋白质组成的。选项D，自然界中几乎所有的生物共用一套遗传密码。 答案：B 新课标全国卷?关于蛋白质生物合成的叙述，正确3. ?2013的是( ) A一种tRNA可以携带多种氨基酸 BDNA聚合酶是在细胞核内合成的 C反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基 D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成 解析： 一种tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞

21、质中的核糖体上合成的，B错误；反密码子是位于tRNA上相邻的3个碱基，C错误；DNA能控制蛋白质的合成，真核细胞中的DNA位于细胞核、线粒体和叶绿体中，D正确。 答案：D 厦门质检 ?下列对中心法则所包含的各个过程的理4. ?2014解，不正确的是( ) A都在细胞核中进行 B都需要细胞提供能量 C都需要模板、酶和原料 D都遵循碱基互补配对原则 解析： 中心法则的内容是： 翻译过程在核糖体上进行。 答案：A 5如图为神经递质合成酶的基因复制、表达的有关过程。下列相关分析中错误的是( ) A图中过程需要模板、原料、酶和能量 C若要提取该基因的mRNA，则可选择口腔上皮细胞作实验材料 C图中过程一定发生碱基互补配对 D镰刀型细胞贫血症体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状 解析： 过程为DNA复制过程，该过程需要以DNA的两条链分别为模板、四种游离的脱氧核苷酸为原料，还需要能量(ATP)和DNA聚合酶； 由于基因进行选择性表达，口腔上皮细胞中不存在控制合成神经递质合成酶的mRNA；DNA复制、转录及翻译过程均发生碱基的互补配对；镰刀型细胞贫血症是由于基因突变而导致红细胞的血红蛋白分子结构发生改变，这体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。 答案：B 江苏卷 ?图分别表示人体细胞中发生的3种生6. ?2013物大分子的合成过程。请回答下列问题： (1)细胞中过程