第19讲基因的表达

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DNA的一条链2转录过程如图RNA聚合酶一条链核糖核苷酸RNA分子DNA链双螺旋结构3遗传信息的翻译1概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

2密码子①概念:上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。

②种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有种,终止密码子有种。

mRNAmRNA613③密码子与反密码子的比较项目密码子反密码子位置

作用直接决定蛋白质中

的序列

识别

,

转运

特点与

上的碱基互补

与

的碱基互补

mRNAtRNA氨基酸密码子氨基酸DNA模板链mRNA中密码子3翻译过程如图游离的氨基酸tRNA核糖体mRNA多肽4产物:多肽或蛋白质。核糖体tRNAmRNA终止密码子正误辨析1tRNA上的反密码子由mRNA转录而来。 2每种氨基酸都有多个密码子,每个密码子都决定一种氨基酸。 3一个mRNA中含有多个密码子,一个tRNA中只含有一个反密码子。 ×细胞中的RNA均由DNA转录而来。×有的氨基酸只有一个密码子,如甲硫氨酸;有的密码子不决定氨基酸,如终止密码子。√4结合在同一条mRNA上的核糖体,最终合成的肽链在结构上各不相同。5mRNA、tRNA、rRNA都是以DNA链为模板转录而来的,都携带遗传信息。6DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上。 ×结合在同一条mRNA上的核糖体,利用了相同的模板,所以翻译形成的肽链的氨基酸序列完全相同。×DNA聚合酶与RNA聚合酶的结合位点都在DNA上。mRNA、tRNA、rRNA中只有mRNA携带遗传信息。×7一个含n个碱基的DNA分子,转录形成的mRNA分子的碱基数是n/2个。8基因B1和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码。×不具有遗传效应的DNA片段不发生转录,不会形成mRNA,所以mRNA分子的碱基数小于n/2个。√教材拓展组成蛋白质的20种氨基酸对应多少种密码子这对生物体的生存发展有何意义20种氨基酸共对应61种密码子,其意义主要表现为如下两方面:①增强容错性:当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸种类,因而有利于蛋白质或性状的稳定。②保证翻译速率:当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子对应一种氨基酸可以保证翻译的速率。1解析两个翻译模型图1图甲翻译模型分析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:识别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图乙翻译模型分析①图乙中,1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。②数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。③意义:少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。④方向:从左向右,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。⑤结果:合成多个氨基酸序列完全相同的多肽,因为模板mRNA相同。比较项目DNA复制转录翻译图示

时间有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期生物个体发育的整个过程(分裂期不能进行转录)复制、转录和翻译的比较1区别场所真核细胞主要在细胞核,部分在线粒体和叶绿体;原核细胞在细胞质或拟核核糖体模板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种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、ATP

RNA聚合酶、ATP酶、ATP、tRNA过程

DNA边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化

DNA解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链rRNA、tRNA),mRNA进入细胞质与核糖体结合

tRNA一端的反密码子与mRNA上的密码子配对,另一端携带相应氨基酸,合成具有一定氨基酸序列的多肽链产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样,重新组成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸产物去向两个子代DNA在细胞分裂过程中分别进入两个子细胞中转录产物mRNA与核糖体结合翻译产物多肽链经盘曲折叠形成特定的空间结构,到达细胞各个需要的部位发挥功能特点边解旋边复制;半保留复制边解旋边转录一个mRNA上可结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成碱基互补配对A—T,T—A,C—G,G—CA—U,T—A,C—G,G—C

A—U,U—A,C—G,G—C意义复制遗传信息,使遗传信息从亲代传递到子代表达遗传信息,使生物体表达出各种遗传性状2联系3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2氨基酸、密码子和反密码子的对应关系①每种氨基酸对应一种或几种密码子密码子的简并性,可由一种或几种tRNA转运。②一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氨基酸、密码子和反密码子的对应关系④密码子有64种3种终止密码子不决定氨基酸;决定氨基酸的密码子有61种;反密码子理论上有61种。不同生物共用一套遗传密码。生命观念识结构明功能角度一考查遗传信息,密码子与反密码子的关系1下列有关密码子的叙述正确的是A基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序B每种氨基酸都对应多种密码子C密码子的简并性可以减少有害突变D密码子和反密码子中碱基可互补配对,所以两者种类数相同C密码子存在于mRNA上,A错误;有些氨基酸只对应一种密码子,B错误;1下列有关密码子的叙述正确的是A基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序B每种氨基酸都对应多种密码子C密码子的简并性可以减少有害突变D密码子和反密码子中碱基可互补配对,所以两者种类数相同C由于密码子的简并性,当发生基因突变后翻译得到的蛋白质的结构可能并未发生改变,即可以减少有害突变,C正确;密码子共64种,反密码子共61种,D错误。角度二考查基因控制蛋白质的合成的过程2下列关于基因控制蛋白质合成过程的叙述,正确的是提供能量B该过程中发生碱基互补配对的场所只有核糖体和细胞核C基因的两条链分别作为模板进行转录可提高合成蛋白质的效率D一个密码子除终止密码子外只决定一种氨基酸,一种氨基酸可由多种tRNA转运DATP中含有两个高能磷酸键,A错误;基因控制蛋白质合成过程中发生碱基互补配对的场所主要有核糖体和细胞核,还有线粒体和叶绿体,B错误;2下列关于基因控制蛋白质合成过程的叙述,正确的是提供能量B该过程中发生碱基互补配对的场所只有核糖体和细胞核C基因的两条链分别作为模板进行转录可提高合成蛋白质的效率D一个密码子除终止密码子外只决定一种氨基酸,一种氨基酸可由多种tRNA转运D基因只有一条链作模板进行转录,C错误;一个密码子除终止密码子外只决定一种氨基酸,一种氨基酸可由一种或多种tRNA转运,D正确。3如图是某同学构建的基因表达模型,下列有关叙述正确的是 A图中①表示基因,其中碱基的排列顺序代表了遗传信息B图中②表示转录,该过程是以基因的两条链为模板进行的C图中③表示翻译,该过程主要发生在细胞核中D图中④表示tRNA,一个tRNA能携带多种不同的氨基酸A图中①表示基因,其中碱基排列顺序代表了遗传信息,A项正确;图中②表示转录,该过程是以基因的一条链为模板进行的,B项错误;图中③表示翻译,该过程发生在核糖体上细胞质中,C项错误;图中④表示tRNA,一个tRNA只能携带一种氨基酸,D项错误。■易错提醒转录、翻译过程中的四个易错点1转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。2翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。3转录和翻译过程中的碱基配对方式不是A—T,而是A—U。4原核生物拟核中的DNA转录还未结束时便已开始翻译。科学思维重理解拓思维角度一真核生物与原核生物基因表达过程的比较4如图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化,表示某种酶,请据图分析,下列有关叙述不正确的是 聚合酶B图中最多含5种碱基、8种核苷酸C过程Ⅰ在细胞核内进行,过程Ⅱ在细胞质内进行—A、A—U、C—G、G—CC图Ⅰ为转录过程,为RNA聚合酶,A项正确;图中含有DNA分子和RNA分子,因此最多含5种碱基A、C、G、T、U和8种核苷酸4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸,B项正确;图中能同时进行转录和翻译过程,说明该细胞是原核细胞,过程Ⅰ转录和过程Ⅱ翻译均在细胞质内进行,C项错误;b部位处于转录过程中,b部位发生的碱基互补配对方式有T—A、A—U、C—G、G—C,D项正确。5如图表示细胞内某酶的合成过程,①~③表示生理过程,A~E表示物质或结构。下列叙述错误的是 A图示中的①和②过程中碱基互补配对不完全相同表示解旋酶,D表示tRNAC图示中①②过程中都有ADP生成中含有磷酸二酯键,C中含有肽键B题图中的①过程表示转录,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,A正确;题图中A表示RNA聚合酶,D表示搬运氨基酸的tRNA,B错误;图示中①②过程都需要消耗ATRNA,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C为肽链,是由氨基酸脱水缩合形成的,故C中含有肽键,D正确。■技法提炼用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程图角度二考查与基因表达有关的计算6图为细胞核内控制呼吸酶合成的某基因15N标记局部结构示意图,该基因中A占全部碱基的20%,下列说法正确的是 A该基因在所有活细胞中都表达占全部碱基的20%C解旋酶作用于①部位,DNA聚合酶作用于②部位的培养液中完成三个细胞周期,含14N的子细胞占75%A呼吸酶基因在所有活细胞中都能表达,A正确。该基因中A占全部碱基的20%,根据此条件不能确定两条单链中A所占的比例,因此不能确定该基因转录形成的mRNA中U占全部碱基的比例,B错误。解旋酶作用于②部位,DNA聚合酶作用于①部位,C错误。将该细胞基因被15N标记置于含14N的培养液中完成三个细胞周期,根据DNA半保留复制的特点,子代所有细胞中均含有14N,因此含14N的子细胞占100%,D错误。、B两条肽链是由一个基因编码的,其中A链中的氨基酸有m个,B链中的氨基酸有n个不考虑终止密码子。下列有关叙述中不正确的是 A胰岛素基因中含有的碱基数大于6mn、B两条肽链n个密码子DA、B两条肽链可能是经蛋白酶作用后形成的B胰岛素基因编码的两条多肽链中氨基酸总数是mn,所以基因中对应碱基数应大于6mn,A正确;一个基因在编码蛋白质的过程中,只有一条链作为模板链,B错误;、B两条肽链是由一个基因编码的,其中A链中的氨基酸有m个,B链中的氨基酸有n个不考虑终止密码子。下列有关叙述中不正确的是 A胰岛素基因中含有的碱基数大于6mn、B两条肽链n个密码子DA、B两条肽链可能是经蛋白酶作用后形成的B形成的两条肽链中氨基酸共有mn个,根据密码子和氨基酸的一一对应关系不考虑终止密码子可知,与之对应的胰岛素mRNA中至少含有mn个密码子,C正确;A、B两条肽链可能是翻译形成的一条肽链经蛋白酶作用使特定位置的一个肽键断裂后形成的,D正确。■技法提炼基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系注:①蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA中的碱基数目=1/6基因中的碱基数目。②6∶3∶1的数量关系中,未考虑终止密码子、内含子、启动子、终止子等非编码序列。考点二中心法则及基因与性状的关系基础·自主诊断素养·全面提升 1中心法则及补充1填写字母所表示的过程。a,b,c,d,e。

2用字母表示下列生物的遗传信息传递过程。①噬菌体:,②烟草花叶病毒:,③烟草:,④HIV:。

DNA复制转录翻译RNA复制逆转录abcdcabceabc3请写出洋葱表皮细胞内遗传信息的传递方式:。

4请写出洋葱根尖分生区细胞内遗传信息的传递方式:。

2基因控制性状的途径1直接控制的途径用文字和箭头表示基因

生物体的性状。2间接控制的途径用文字和箭头表示基因

生物体的性状。蛋白质的结构酶的合成代谢过程3基因控制性状的实例连线实例控制方式①白化病

②镰刀型细胞贫血症

③圆粒和皱粒豌豆

④囊性纤维病

⑤苯丙酮尿症

⑥果蝇的红眼和白眼a通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状

b通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状①—b,②—a,③—b,④—a,⑤—b,⑥—b3基因与性状的对应关系1基因与性状的对应关系并不都是简单的的关系。

2环境影响生物性状:性状表现型是和共同作用的结果。

多一种一一对应基因型环境正误辨析1白化病是由酪氨酸酶活性降低造成的。 2存在于叶绿体和线粒体中的DNA能进行复制、转录,进而翻译出蛋白质。3某些性状由多个基因共同决定,有的基因可能影响多个性状。 ×白化病是因为控制酪氨酸酶合成的基因异常,从而缺少酪氨酸酶所致。√叶绿体和线粒体中的DNA能进行复制、转录,进而翻译出蛋白质。√基因与性状之间不是简单的一一对应的线性关系。4由逆转录酶催化的过程是RNA→DNA。 5成熟叶肉细胞无DNA复制途径,只能进行转录和翻译。 6核苷酸序列不同的基因有可能表达出相同的蛋白质,遗传信息传递到蛋白质是表现型得以实现的基础。 √√成熟叶肉细胞高度分化,不能分裂,不能进行DNA复制。√不同的核苷酸序列有可能表达出相同的蛋白质,基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,因此,遗传信息传递到蛋白质是表现型得以实现的基础。教材拓展1生物的遗传物质相同,性状一定相同吗试解释原因。2生长素、赤霉素等不是蛋白质,它们的合成受基因控制吗基因是通过哪一途径来控制它们的合成的不一定;因为生物的性状是由遗传物质和环境共同决定的。受基因控制。基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而间接控制生物的性状这一途径控制它们合成的。科学思维重理解拓思维角度一结合中心法则过程图解进行综合考查1图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述不正确的是A图中①过程在人体细胞内主要发生在细胞核中B图中③过程一条mRNA链上可同时结合多个核糖体,从而翻译出多条不同的肽链C图中②④过程需要的原料和酶均不同D根尖分生区细胞可发生①②③过程B翻译过程中一条mRNA上可结合多个核糖体,翻译出多条相同的肽链,B错误。、N遗传信息传递的部分过程,下列有关叙述正确的是A①②过程所需的酶相同B③④过程产物的碱基序列相同的遗传信息还能从DNA流向RNA的遗传信息不能从RNA流向蛋白质C①为逆转录,该过程需要逆转录酶,②为DNA的合成,该过程需要DNA聚合酶,A错误;过程③④产物的碱基序列互补,不相同,B错误;从图中可以看出病毒M先形成DNA,然后再由DNA形成RNA,因此其遗传信息还能从DNA流向RNA,C正确;病毒N的遗传信息也能控制蛋白质的合成,因此遗传信息能从RNA流向蛋白质,D错误。生物种类遗传物质遗传信息的传递过程RNA病毒(SARS病毒)以RNA为遗传物质

逆转录病毒(HIV)

■题后归纳各类生物遗传信息的传递过程生物种类遗传物质遗传信息的传递过程原核生物以DNA为遗传物质

真核生物DNA病毒(噬菌体)角度二结合具体实例考查基因对性状的控制3豌豆的圆粒和皱粒的产生机理如图所示,下列相关叙述正确的是A皱粒豌豆的产生属于染色体结构变异B此题能够体现基因对生物体性状的直接控制序列导致基因数目增加D豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状D插入外来DNA序列导致皱粒豌豆的产生,属于基因突变,A错误;插入外来DNA序列导致基因结构改变,基因数目没有增加,淀粉分支酶基因不能表达,能够体现基因对生物体性状的间接控制,B、C错误;豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状,D正确。4下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是A高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的B两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同C性状是基因型与环境条件共同作用的结果D某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的A高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该高茎豌豆是杂合体,自交后代出现性状分离,不能说明该相对性状是由环境决定的,A错误。真题·新题五年真题1用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU,若要在体外合成同位素标记的多肽链,所需的材料组合是 ①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A①②④ B②③④ C③④⑤ D①③⑤C根据题意,利用蛋白质的体外合成技术合成同位素标记的多肽链,需在反应体系中加入同位素标记的苯丙氨酸提供原料,氨基酸是合成多肽链的基本单位、人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸提供模板、除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供核糖体和tRNA等,同时避免原DNA和mRNA对实验结果的干扰,故C正确。2下列与蛋白质、核酸相关的叙述,错误的是 A一个核糖体上可以同时合成多条多肽链B一个蛋白质分子可以含有多个金属离子分子可以结合多个核糖体分子A一个核糖体上一次只能合成一条多肽链,A错误;一个蛋白质分子可以含有多个金属离子,如一个血红蛋白含有四个铁离子,B正确;一个mRNA分子可以结合多个核糖体,合成多条多肽链,C正确;一个DNA分子可以转录产生多个RNA分子,D正确。3下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是 、rRNA和mRNA都从DNA转录而来的合成有可能同时发生合成过程不会在细胞核外发生链与模板链的相应区域碱基互补C真核细胞中的RNA包括mRNA、tRNA、rRNA均由DNA通过碱基互补配对转录而来,转录产生的RNA与模板链的相应区域碱基互补,A、D项正确。同一细胞中,不同的DNA可同时转录,B项正确。线粒体和叶绿体中的DNA也可转录合成mRNA,C项错误。4某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间,使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质,下列相关叙述错误的是复制发生障碍转录发生障碍C该物质可将细胞周期阻断在分裂中期D可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用CDNA是边解旋边复制或边转录的,该物质插入DNA分子中后DNA双链不能解开,会导致DNA的复制和转录过程发生障碍,A、B项正确。DNA的复制发生在分裂间期,故该物质可将细胞周期阻断在分裂间期,C项错误。该物质可阻断细胞周期,因此对癌细胞的增殖有抑制作用,D项正确。新题精选1核糖体RNArRNA一般在细胞核中通过转录形成,与核糖核蛋白组装成核糖体前体,再通过核孔进入细胞质中进一步成熟。翻译时rRNA能催化肽键的形成。下列叙述正确的是合成时需要解旋酶的形成一定与核仁有关C翻译时,rRNA的碱基与tRNA上的反密码子互补配对可降低氨基酸脱水缩合所需的活化能DrRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的,rRNA的合成需要RNA聚合酶,A错误;真核细胞中核仁与某种RNArRNA的合成及核糖体的形成有关,但原核细胞没有核仁,B错误;1核糖体RNArRNA一般在细胞核中通过转录形成,与核糖核蛋白组装成核糖体前体,再通过核孔进入细胞质中进一步成熟。翻译时rRNA能催化肽键的形成。下列叙述正确的是合成时需要解旋酶的形成一定与核仁有关C翻译时,rRNA的碱基与tRNA上的反密码子互补配对可降低氨基酸脱水缩合所需的活化能D翻译时,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,C错误;rRNA能催化肽键的连接,可见其具有催化功能,即可降低氨基酸间脱水缩合所需的活化能,D正确。2图表示人体基因的表达,①~③表示过程。下列叙述正确的是 A①过程在分裂间期进行,需要解旋酶的催化作用B②过程在甲状腺细胞中进行,需要核糖体参与C③过程在内质网和高尔基体中进行,需要消耗ATPD促甲状腺激素分泌过多,它能直接通过负反馈调节作用于下丘脑抑制其分泌促甲状腺激素释放激素C①为转录过程,可在分裂间期或不分裂的细胞中进行,该过程不需要解旋酶,A错误;②为翻译过程,由于促甲状腺激素是在垂体细胞中合成的,故该过程在垂体细胞中的核糖体上进行,B错误;③为蛋白质的加工过程,在内质网和高尔基体中进行,需要消耗ATP,C正确;甲状腺激素分泌过多,它能负反馈调节作用于下丘脑和垂体,使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素分泌减少,D错误。1核心概念1RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫作翻译。3RNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基又称为1个密码子。4P70细胞质基因:为了与细胞核的基因相区别,将线粒体和叶绿体中的基因称作细胞质基因。2重点易错语句1RNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。3RNA上的密码子互相配对,因而叫反密码子。4RNA移动的。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。5P69基因对性状的控制有两条途径:一是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;二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。6P70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,精细地调控着生物体的性状。3边角知识1RNA可以相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。因此,少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。3P70线粒体肌病、神经性肌肉衰弱等这些遗传病都只能通过母亲遗传给后代。4P76基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系。有些性状是由多个基因共同决定的,有的基因可决定或影响多种性状。干扰现象是一个有关控制基因信息流程的关键机制。下列有关RNA的叙述中错误的是 具有生物催化作用、rRNA和mRNA都是基因转录