必修二基因指导蛋白质的合成和对性状的控制

1、项目内容要求考点1.遗传信息的转录和翻译过程2.基因对性状的控制重难点1.遗传信息的转录和翻译及两者的关系2.中心法则的应用和基因与性状的关系题型年份及考卷考点选择题2009年江苏、广东、重庆卷遗传信息的转录和翻译2009年上海、海南卷中心法则及相关计算非选择题2008年山东卷、2009年福建卷基因的表达自主梳理一遗传信息的转录1RNA的结构(2)结构：一般是 。(3)种类：信使RNA ：蛋白质合成的模板。转运RNA： ： ，形似三叶草的叶。 (rRNA)： 的组成成分。2转录(1)概念：在 中，以 的一条链为模板，合成 的过程。(2)原料：4种游离的 。(3)碱基配对： 、CG、GC、 。单

2、链(mRNA)(tRNA) 运载氨基酸核糖体RNA核糖体细胞核DNARNA核糖核苷酸AUTA二、遗传信息的翻译1翻译(1)概念：游离在细胞质中的各种 以 为模板，合成具有 的过程。(2)场所： 。(3)运载工具： 。(4)碱基配对：AU、 、CG。氨基酸mRNA一定氨基酸顺序的蛋白质核糖体tRNAUA、GC2密码子在 上决定1个氨基酸的 的碱基。3反密码子指 上可以与mRNA上的 互补配对的3个碱基。信使RNA3个相邻tRNA密码子互动探究密码子与氨基酸有怎样的对应关系？提示一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子除外)，一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。要点归纳1DNA与RNA的比较比较项

3、目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中化学组成基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基嘌呤腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G)嘧啶胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)五碳糖脱氧核糖核糖无机酸磷酸磷酸比较项目DNARNA空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质，只要在生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质信使RNA：转录遗传信息，为翻译的模板转运RNA：运输特定氨基酸核糖体RNA：核糖体的组成成分相同点：化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G二者都是核酸，核酸中的

4、碱基序列就是遗传信息联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA特别提示：(1)DNA少数存在于真核细胞的线粒体、叶绿体及原核细胞的质粒上。(2)RNA少数存在于细胞核中。2DNA分子的复制、转录和翻译的比较复制转录翻译时间细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂)的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)、ATP酶(RNA聚合酶等)、ATP酶、ATP、tRNA复制转录翻译产物2个双链DNA一个单链RNA(mRNA、

5、tRNA，rRNA)多肽链模板去向分别进入2个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链碱基配对AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC感悟拓展1遗传信息、密码子、反密码子的区别(1)存在位置不同：遗传信息存在于基因(DNA)中，是指基因(DNA)中的脱氧核苷酸的排列顺序；密码子位于mRNA上，是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基；反密码子位于tRNA上，是指tRNA中与密码子相互配对的三个碱基。(2)作用不同：遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作

6、用；密码子直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序；反密码子是识别密码子的。2密码子与氨基酸的关系密码子共有64种，但是编码氨基酸的密码子只有61种，有3种终止密码子；一种氨基酸可以有一种或多种密码子，但是一种密码子只能决定一种氨基酸；起始密码子也能决定氨基酸。密码子是连续的，中间无其他碱基隔开，无论是病毒，还是原核生物和真核生物共用一套遗传密码子。3tRNA的功能一是转运氨基酸，二是识别密码子，且一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。所以tRNA有61种，一种氨基酸可有一种或几种tRNA来转运。tRNA并非只有三个碱基，有多个碱基，其基本组成单位是核糖核苷酸。4基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中

7、的氨基酸的数量关系(1)转录时只以基因中的一条链为模板，因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基数目的1/2。在转录时，基因模板链中的AT(或GC)与RNA分子中的UA(或CG)相等。在DNA分子中： n，在mRNA链中： n。无论在DNA分子中，还是在每一条链中以及RNA中，互补配对的两碱基之和(AT或GC或AU)所占总碱基的量也都是相同的。(2)翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。(3)基因(DNA)的碱基数：mRNA的碱基数氨基酸数631。但是因为基因中有非编码区，真核生物的基因有内含子，mRNA中

8、有终止密码子，实际上基因(DNA)的碱基数目要大于6n，mRNA中的碱基数目要大于3n，因此在分析时常常有“至少”或“最多”字样。常见的有关计算等式还有：蛋白质中肽链的条数蛋白质中的肽键数(或缩合时脱下的水分子数)蛋白质中氨基酸的数目参加转运的tRNA数目1/3mRNA的碱基数1/6基因中碱基数。 1 tRNA与mRNA碱基互补配对的现象可出现在真核细胞的()A细胞核中B核糖体上C核膜上 D核孔处解析碱基互补配对原则体现在真核生物遗传信息的复制、转录和翻译的过程中，其转移RNA(tRNA)和信使RNA(mRNA)之间的碱基互补配对，发生在核糖体上蛋白质的合成(即翻译)过程中。答案B(2008山

9、东模拟)基因是有遗传效应的DNA片段，通过转录和翻译控制合成相应的蛋白质。若一个信使RNA中有m个碱基，其中GC有n个，该mRNA合成的蛋白质由一条肽链构成。则其模板DNA分子中的AT数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是()答案C解析在信使RNA中GC有n个，则含有AU数为(mn)个，DNA中含有AT数应为2(mn)个；控制合成的蛋白质中含有氨基酸的个数为m/3，形成一条肽链，所以脱去的水分子数为m/31。自主梳理一、中心法则的提出及其发展1中心法则的提出(1)提出人： 。(2)内容克里克2发展(1)RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向 。(2)致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向 。3完善

10、后的中心法则内容RNADNA二、基因、蛋白质与性状的关系1基因对性状的间接控制(1)机理：基因通过控制 来控制代谢过程，进而控制生物体性状。(2)实例：白化病是由于控制 的基因异常引起的。酶的合成酪氨酸酶2基因对性状的直接控制(1)机理：基因通过控制 直接控制生物体的性状。(2)实例：囊性纤维病是由于编码一个 (CFTR蛋白)的基因缺3个碱基引起的。蛋白质的结构跨膜蛋白3基因与性状的关系(1)基因与性状的关系并不都是简单的 关系。如人的身高可能是由 决定的，后天的 和 也有重要作用。(2)生物体性状的调控网络基因与 、基因与 、基因与 之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状，即表现

11、型(性状) 。线性多个基因营养体育锻炼基因基因产物环境基因型环境互动探究1.RNA的自我复制和逆转录在正常细胞结构的生物体内能发生吗？2何时才能发生？提示1.不能，正常细胞结构的生物体内能发生DNA的复制、转录和翻译过程。2只有在RNA病毒寄生到寄主细胞中以后才能发生RNA的自我复制和逆转录。3该发现体现了基因和性状之间有何关系？这个发现对人类将产生什么影响？提示基因通过控制蛋白质的合成决定性状。人类可能研制出延长寿命的药物，使人类得以延缓衰老，使寿命得以延长。要点归纳一、中心法则的理解与分析1中心法则的内容图解图解表示出遗传信息传递的5个途径(1)a表示DNADNA(或基因到基因)：主要发生

12、在细胞核中的DNA自我复制过程，表示遗传信息的传递。(2)b表示DNARNA：主要发生在细胞核中的转录过程。(3)c表示RNA蛋白质：发生在细胞质核糖体上的翻译过程，b、c共同完成遗传信息的表达。(4)d表示RNADNA：少数RNA病毒、甲型H1N1病毒、SARS病毒、HIV在宿主细胞内的逆转录过程。(5)e表示RNARNA：以RNA作为遗传物质的生物(如RNA病毒)的RNA自我复制过程。实线表示的a、b、c途径在自然界普遍存在，发生在绝大多数的生物体中；虚线表示的d、e途径是后来发现的，这两种信息传递途径在少数生物体内存在，是对中心法则的补充。2中心法则的意义(1)是对遗传信息的传递过程的概

13、括；(2)是对DNA基本功能的概括；(3)是对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括。二、基因与生物性状之间的关系1基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。2基因是通过控制蛋白质的合成来控制性状的。3基因控制性状的两种方式.控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状(1)苯丙酮尿症及白化病(2)豌豆粒型.控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状(1)镰刀型细胞贫血症(2)囊性纤维病感悟拓展1中心法则与基因表达的关系2等位基因和性状的关系3生物的有些性状是受单基因控制的(如豌豆的高茎和矮茎，由一对等位基因控制)，而有些性状是由多对基因来决定的(如人的身高)。4生物的性状由基因决定，

14、还受环境条件的影响，是生物的基因和环境共同作用的结果，即表现型基因型环境条件。5细胞质基因与细胞核基因的比较细胞质基因细胞核基因存在部位叶绿体、线粒体细胞核是否与蛋白质结合否，DNA分子裸露与蛋白质结合为染色体结构双链DNA双链DNA功能复制、转录、翻译复制、转录、翻译基因数量少多遗传方式母系遗传遵循孟德尔遗传规律细胞质基因细胞核基因联系线粒体和叶绿体是半自主细胞器，这些部位的基因的活动还要受到核基因的控制、制约核基因的复制、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质的核糖体上进行；质基因的复制、转录、翻译均在细胞质的线粒体、叶绿体内完成，因为这两类细胞器中有自己的核糖体 2下图为脉胞霉体内精氨酸的合成

15、途径示意图从图中不能得出的结论是()A精氨酸的合成是由多对基因共同控制的B基因可通过控制酶的合成来控制代谢C若基因不表达，则基因和也不表达D若产生鸟氨酸依赖突变型脉胞霉，则可能是基因发生突变解析精氨酸的合成要受基因的共同影响，一个基因不表达，就不能合成精氨酸；基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状；若只能外加鸟氨酸才能合成精氨酸，说明自身不能合成鸟氨酸，所以是不能合成酶；从图中可以看出基因之间的表达并没有相互影响。答案C镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，在对患者红细胞的血红蛋白分子进行分析研究时发现，在组成血红蛋白分子的多肽链上，发生了氨基酸的替换，发生替换的根本原因在于在控制其结构的基因中发生

16、了个别碱基的替换。分析以上材料可得出()A基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位B基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状C基因结构发生变化，性状不一定发生变化D如果生物体的性状发生变化，则控制其性状的基因也一定发生了变化答案B解析由题意可知，基因结构中的个别碱基发生了替换，导致氨基酸的替换，致使血红蛋白不正常，所以表现出镰刀型细胞贫血症。经过推理可知，基因可以通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，而没有体现“基本单位”，也没有体现基因变化与性状变化之间的必然关系。命题热点1中心法则的考查【例1】请回答下列有关遗传信息传递的问题。(1)为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如下

17、图所示的模拟实验。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CTTGTACAA，则试管甲中模拟的是_过程。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。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_。(2)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，则说明所有生物共有一套

18、_。该病毒遗传信息的传递过程为_。答案(1)逆转录mRNA转录多肽(蛋白质)(2)小鼠上皮细胞病毒RNA密码子RNA 蛋白质解析从题中知A是单链的生物大分子，且含有碱基U，所以推测其为RNA，实验中模拟的是逆转录，逆转录的产物是DNA，DNA又可转录出mRNA，然后翻译成多肽，所以可推断出X为DNA，Y为mRNA，Z为多肽(蛋白质)，则乙试管中模拟的是转录过程。病毒利用的是自己的遗传信息、宿主细胞的“工具”和原料，合成自己的蛋白质外壳，这一事实说明了病毒和小鼠所用的密码子是相同的，最后根据题中的转录和逆转录过程，归结出遗传信息的传递过程。 命题热点2关于实验考查探究或验证某种药物是阻断转录、翻

19、译过程还是阻断RNA功能或是核糖体功能，其结果是不能正常翻译产生相应蛋白质。【例2】人们通过对青霉素、链霉素、四环素、氯霉素等抗生素研究发现，抗生素之所以能够杀死细菌等病原体而对人体无害，其原因是抗生素能够有效地阻断细菌细胞内的蛋白质合成，而不影响人体细胞内蛋白质的合成。于是人们对此提出了许多假设，其中有如下三点：抗生素能阻断细菌DNA的转录过程，而不影响人体DNA的转录过程。抗生素能阻断细菌转运RNA的功能，而不影响人体转运RNA的功能。抗生素能阻断细菌内核糖体的功能，而不影响人体内核糖体的功能。接下来需要对这些假设逐一进行实验验证，如假设探究抗生素是否阻断细菌转录过程的实验基本实验思路：设

20、置甲、乙两组实验，进行体外模拟细菌DNA的转录过程。甲组滴加一定浓度的适量抗生素的水溶液，乙组滴加等量蒸馏水，其它条件相同且适宜。最后检测两组实验中RNA的生成量。实验结果及结论：若甲、乙两组中RNA的生成量相等，则抗生素不阻断细菌DNA的转录；若甲组中RNA生成量少于乙组中RNA的生成量，则抗生素能阻断细菌DNA的转录。现在请你依照上面实验设计，探究假设“验证抗生素是否阻断细菌转运RNA功能”，和假设“验证抗生素是否阻断细菌核糖体功能”。请任选择一种假设，写出你的验证性实验的基本思路，并对实验结果和结论进行预测。答：你选择假设_(/)。基本实验思路：_。答案基本实验思路：设置甲、乙两组实验，

21、进行体外模拟细菌的翻译过程。甲组加入用抗生素处理后的各种转运RNA，乙组加入未用抗生素处理的等量各种转运RNA。其余条件相同且适宜。最后检测两组实验中蛋白质的生成量。实验结果及结论；若甲、乙两组中蛋白质的生成量相等，则抗生素不阻断细菌转运RNA的功能；若甲组中蛋白质生成量少于乙组中蛋白质的生成量，则抗生素能阻断细菌转运RNA的功能。基本实验思路：设置甲、乙两组实验，进行体外模拟细菌的翻译过程。甲组加入用抗生素处理后的细菌核糖体，乙组加入未用抗生素处理的等量细菌核糖体。其余条件相同且适宜。最后检测两组实验中蛋白质的生成量。实验结果及结论：若甲、乙两组中蛋白质的生成量相等，则抗生素不阻断细菌核糖体

22、的功能；若甲组中蛋白质生成量少于乙组中蛋白质的生成量，则抗生素能阻断细菌核糖体的功能。1(2009重庆高考)下表有关基因表达的选项中，不可能的是()基因表达的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白答案D解析哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核不能进行转录和翻译过程，所以不能合成血红蛋白，血红蛋白的合成应在未成熟的细胞中进行。2(2009海南高考)有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是()A两种过程都可在细胞核中发生B两种过程都有酶参与反应C两种

23、过程都以脱氧核糖核苷酸为原料D两种过程都以DNA为模板答案C解析本题主要考查真核细胞的DNA复制和转录的相关知识，可直接求解。DNA复制以脱氧核糖核苷酸为原料，而转录则以核糖核苷酸为原料。3(2008广东高考)DNA复制和转录的共同点是(多选)()A需要多种酶参与B在细胞核内进行C遵循碱基互补配对原则D不需要ATP提供能量答案AC解析本题考查DNA复制与转录过程的异同。A正确：DNA复制需解旋酶、DNA聚合酶等多种酶的参与，转录过程需要解旋酶、RNA聚合酶等多种酶的参与。B错误：DNA复制和转录都以DNA为模板，DNA主要存在于细胞核内，但在叶绿体和线粒体中也含有少量的DNA，故DNA复制和转

24、录可在细胞核内进行，也可在叶绿体和线粒体中进行。C正确：DNA复制在模板DNA链和子代DNA链之间遵循碱基互补配对原则，转录在模板DNA链和子代RNA链之间遵循碱基互补配对原则，只不过碱基互补配对的方式不完全相同。D错误：DNA复制和转录过程都需要ATP提供能量。4(2008江苏高考)下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是(多选)()A图中表示4条多肽链正在合成B转录尚未结束，翻译即已开始C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链答案BD解析本题考查原核细胞的基因表达的相关知识。一个基因可以控制合成多条肽链，并且一个mRNA分子上可以相

25、继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，这样可以提高效率；据图能看出转录还在进行，翻译已经开始了。比较项目DNARNA空间结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构分类通常只有一类mRNA、tRNA、rRNA三类功能主要的遗传物质，只要在生物体内存在DNA，DNA就是遗传物质信使RNA：转录遗传信息，为翻译的模板转运RNA：运输特定氨基酸核糖体RNA：核糖体的组成成分相同点：化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA感悟拓展1遗传信息、密码子、反密码子的区别(1)存在位置不同：遗传信息存

26、在于基因(DNA)中，是指基因(DNA)中的脱氧核苷酸的排列顺序；密码子位于mRNA上，是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基；反密码子位于tRNA上，是指tRNA中与密码子相互配对的三个碱基。(2)作用不同：遗传信息决定氨基酸的排列顺序是间接作用；密码子直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序；反密码子是识别密码子的。互动探究1.RNA的自我复制和逆转录在正常细胞结构的生物体内能发生吗？2何时才能发生？提示1.不能，正常细胞结构的生物体内能发生DNA的复制、转录和翻译过程。2只有在RNA病毒寄生到寄主细胞中以后才能发生RNA的自我复制和逆转录。(1)a表示DNADNA(或基因到基因)：主要发生在