人教版2017年高中生物基因的表达课件

(对应学生用书P117)知识梳理一、遗传信息的转录1．RNA的结构和种类(1)结构：与DNA相比，RNA在组成上的差异表现在：五碳糖是核糖，碱基组成中没有T，而替换为U(尿嘧啶)。(2)种类：mRNA、tRNA和rRNA三种。二、遗传信息的翻译1．翻译(1)概念：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顺序的蛋白质的过程。(2)场所：细胞质中的核糖体。(3)运载工具：tRNA。(4)碱基配对：A—U、U—A、G—C、C—G。2．密码子(1)概念：遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫一个密码子。(2)种类：共64种，其中决定氨基酸的密码子有61种。3．转运RNA(1)结构：形状像三叶草的叶，一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基可与密码子互补配对，称为反密码子。(2)种类：61种。问题探究1：在人体中氨基酸、tRNA和密码子是一一对应的关系吗？提示：密码子有64种，tRNA有61种，氨基酸有20种，说明部分氨基酸可能对应多种tRNA，但每种tRNA都对应特定的密码子，但有3种终止密码子不对应tRNA。三、中心法则及其发展1．内容2．发展(1)RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向RNA。(2)致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向DNA。3．完善后的中心法则内容(用简式表示)问题探究2：“中心法则”是对一种或一类生物适用吗？提示：“中心法则”是对整个生物界而言的，不同生物的中心法则是不同的，但凡是有细胞结构的生物，不论是真核生物还是原核生物，其遗传信息流动的方向是相同的。RNA复制和逆转录只会出现在RNA病毒繁殖后代过程中。四、基因、蛋白质与性状的关系1．基因对性状的控制(1)直接控制：通过控制蛋白质分子结构来直接控制生物性状。(2)间接控制：通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。2．基因与性状的关系(1)基因与性状的关系并不都是线性关系。如人的身高可能是由多个基因决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。(2)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。问题探究3：环境是如何影响生物性状的？提示：环境通过影响基因的表达或表达产物的功能来影响性状，是内、外因相互作用的结构，内因起主导作用。自主检测一、判断题1．RNA与DNA在化学组成上的区别在于：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。(

)【答案】√2．转录只发生在细胞核中。(

)【答案】

×3．转录需要解旋酶和DNA聚合酶。(

)【答案】

×4．密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的。(

)【答案】√5．决定氨基酸的密码子有64种。(

)【答案】

×6．基因通过控制蛋白质的合成，直接控制生物性状。(

)【答案】

×二、选择题7．(2010·上海高考)以“—GAATTG—”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是(

)A．—GAAUUG—

B．—CTTAAC—C．—CUUAAC—

D．—GAATTG—【解析】根据碱基互补配对原则，—GAATTG—的互补链为—CTTAAC—，转录时，A—U、C—G、G—C、T—A配对，故以—CTTAAC—为模板转录出的信使RNA序列为—GAAUUG—。【答案】

A8．(2010·广东高考)下列叙述正确的是(

)A．DNA是蛋白质合成的直接模板B．每种氨基酸仅由一种密码子编码C．DNA复制就是基因表达的过程D．DNA是主要的遗传物质【解析】

DNA是蛋白质合成的间接模板，直接模板是mRNA；有的氨基酸可以由几种密码子编码；DNA复制是基因的扩增的过程，而转录和翻译才是基因的表达过程；绝大多数生物以DNA为遗传物质，所以DNA是主要的遗传物质。【答案】

D9．(2011·惠安模拟)下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是(

)A．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运B．该过程需要有三个高能磷酸键的ATP提供能量C．该过程一定遵循碱基互补配对原则，即A一定与T配对，G一定与C配对D．DNA转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸【答案】

D10．(2011·海南)关于RNA的叙述，错误的是(

)A．少数RNA具有生物催化作用B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸【解析】

mRNA和tRNA都是由以DNA为模板经转录合成的，由于真核细胞中，DNA主要在细胞核，少量在细胞质，所以真核细胞内mRNA和tRNA主要在细胞核内合成的，少量在细胞质合成。【答案】

B三、非选择题11．中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是________、________、________和________。(2)需要解旋酶和RNA聚合酶同时参与的过程是________(用图中的字母回答)。(3)a过程发生在真核细胞分裂的________期。(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是___________。(5)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述)：①__________________________________________；②___________________________________________。【解析】

a、b、c、d分别表示DNA复制、转录、翻译、逆转录；解旋酶和RNA聚合酶均参与转录过程；DNA复制的时期是细胞分裂的间期；真核生物中，DNA的主要载体为染色体，故细胞核是DNA分子复制和转录的主要场所；RNA病毒特有的信息传递方式为逆转录和RNA的自我复制。【答案】

(1)DNA复制转录翻译逆转录(2)b

(3)间(S)

(4)细胞核(5)①―→蛋白质②→DNA→RNA→蛋白质(对应学生用书P118)考点1

DNA复制、转录和翻译的比较1.三者的区别产物2个双链DNA一个单链RNA(mRNA，tRNA，rRNA)多肽链(或蛋白质)产物去向传递到2个子细胞离开细胞核进入细胞质组成细胞结构蛋白质或功能蛋白质特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸碱基配对A－T，T－A，C－G，G－CA－U，T－A，C－G，G－CA－U，U－A，C－G，G－C遗传信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状2.联系典例1(2011·安徽)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是(

)A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【解析】本题考查的是DNA复制与转录的区别，图甲表示DNA复制，图乙表示转录，这两个过程都在细胞核内进行，都需要解旋酶，DNA复制在一个细胞周期中只进行一次，合成双链核酸分子，转录在细胞周期间期时刻进行，合成单链核酸分子。【答案】

D

1.转录、翻译过程中基因中的碱基数、mRNA上的碱基数与多肽链中氨基数的关系基因中碱基数：mRNA碱基数：多肽链中氨基酸数＝6：3：1，图解如下：2．复制、转录和翻译与细胞分裂、分化的关系(1)DNA复制发生于细胞分裂过程中。(2)转录、翻译发生于细胞分裂、分化过程。3．DNA中含有T而无U，而RNA中含有U而无T，因此可通过放射性同位素标记T或U，研究DNA复制或转录过程。4．在翻译过程中，一条mRNA上可同时结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。5．在原核生物中，转录和翻译可同时进行，一个基因可同时转录多个mRNA，一个mRNA可同时结合多个核糖体，同时合成多条肽链。举一反三1．(2011·江苏)关于转录和翻译的叙述，错误的是(

)A．转录时以核糖核苷酸为原料B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【解析】转录时，原料是四种核糖核苷酸，RNA聚合酶识别启动子，开始转录；翻译时，核糖体在mRNA上移动，一种氨基酸有几个密码子，增强密码子的容错性。故A、B、D对，C错。【答案】

C2．分裂旺盛的细胞中，用15N标记的某种碱基最初出现在细胞核中，然后逐渐转移到细胞质基质和核糖体上，一般地说，被标记的碱基不可能是(

)A．腺嘌呤B．胸腺嘧啶C．尿嘧啶D．鸟嘌呤【解析】由题干提供的信息可知：被15N标记的碱基最初出现在细胞核中，然后转移到细胞质基质和核糖体上，说明合成的物质是RNA，胸腺嘧啶是构成DNA特有的碱基。【答案】

B3．(2011.潍坊)下图为细胞中合成蛋白质的示意图，相关说法不正确的是(

)A．该图说明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质B．该过程的模板是mRNA，原料是氨基酸C．②③④⑤的最终结构各不相同D．合成①的场所在细胞核，⑥的合成与核仁有关【解析】②③④⑤均是由①(信使RNA)为模板合成的多肽，结构是相同的。【答案】

C4．(2011·黄冈)下面是几个同学对有关蛋白质和核酸之间关系的总结，错误的是(

)A．在同一个生物体内，不同的体细胞核中DNA分子是相同的，但蛋白质和RNA是不同的B．基因中的遗传信息通过mRNA传递到蛋白质，遗传信息通过蛋白质中的氨基酸的排列顺序得到表达C．在蛋白质合成旺盛的细胞中，核DNA分子多，转录成的mRNA分子也多，从而翻译成的蛋白质就多D．在真核细胞中，DNA的复制和RNA的转录主要在细胞核中完成，而蛋白质的合成在细胞质中完成【解析】同一生物的不同细胞都由同一个受精卵经有丝分裂而来，核DNA分子数相同，因基因的选择性表达，mRNA和蛋白质种类不同，C项错误。【答案】

C考点2

遗传信息、遗传密码和反密码子1.三者区别比较项目遗传信息密码子反密码子位置DNAmRNAtRNA含义DNA上碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸或提供转录终止信号的3个相邻的碱基tRNA上的可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基种类4n种(n为碱基对的数目)64种，其中决定氨基酸的密码子有61种61种作用间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序识别密码子相关特性具有多样性和特异性一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能由一种或几种密码子决定一种tRNA只能识别和转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运2.联系(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用。以上关系表示如下：典例2(2010·天津高考)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是(

)【解析】密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，DNA的信息链有两种可能，若DNA信息链含碱基T、G，可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A、C，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U；因此苏氨酸的密码子为ACU。若另一条链为信息链，则其碱基顺序为ACA，由此可推知密码子为UGU，与选项不符，因此应选C。【答案】

C

1.tRNA结构模式图与反密码的阅读(1)结构：三叶草状，有四条臂和四个环。(3)单链结构，但有配对区域，不能出现“T”碱基。(4)反密码阅读从氨基酸开始(图中“←”)特别提醒：tRNA有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子部分的碱基是3个。2．(1)由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。同时，由于密码子具有容错性，基因突变后其控制的蛋白质的氨基酸顺序不一定改变。(2)从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链往往还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。举一反三1．(2011·杭州)tRNA上三个相邻碱基为UAC，那么它所携带的氨基酸为(

)A．GUA(缬氨酸)B．CAU(组氨酸)C．UAC(酪氨酸)D．AUG(甲硫氨酸)【解析】

tRNA上三个相邻碱基为UAC，则mRNA上与之对应的密码子为AUG，故此tRNA上运载的氨基酸是甲硫氨酸。【答案】

D2．(2011·济宁)棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，不会出现的情况是(

)A．该基因转录出的mRNA上的部分密码子的排列顺序发生了改变B．该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变C．该细胞中转运RNA的种类发生了改变D．该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变【解析】基因无论怎样突变，都不会引起细胞中氨基酸的转运工具——tRNA的种类发生改变。【答案】

C3．(2010·济南质检)mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是(

)A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变【解析】因tRNA是与mRNA上的密码子配对，故密码子的一个碱基发生替换，对应的tRNA一定改变，又因一种氨基酸可能对应多种密码子，故密码子改变不一定引起氨基酸的改变。【答案】

C考点3基因对性状的控制1.中心法则与生物种类的关系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(3)中心法则体现了DNA的两大基本功能①传递遗传信息：它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。②表达遗传信息：它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。(1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。(3)逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。3．基因与性状的关系(1)一般说来，一对基因控制一对相对性状，但也有性状由多对基因决定，甚至一个基因能影响生物的多种性状。(2)生物的性状表现是基因与环境共同作用的结果。典例3(1)(2010·上海综合)1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是(

)(2)(2011·佛山检测)有科学家深入研究发现，着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNA损伤，患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修复而引起突变，这说明一些基因(

)A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状B．通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状C．通过控制酶的合成控制代谢过程，从而控制生物的性状D．可以直接控制生物性状，发生突变后生物性状随之改变【解析】

(1)HIV病毒是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的DNA分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶，故HIV的RNA不能复制。(2)着色性干皮症是由于患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后没能修复引起的，这说明基因通过控制酶的合成控制代谢过程，从而间接控制生物的性状。【答案】

(1)D

(2)C

1.高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。2．逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。3．根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程，如模板DNA，原料脱氧核糖核苷酸(核糖核苷酸)即可确定为DNA复制(转录)。4．进行碱基互补配对的过程——上述四个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。5．需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作模板)和转录(DNA一条链作模板)。举一反三1．(2011·聊城检测)中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，相关叙述不正确的是(

)A．细胞分裂间期发生的过程有a、b、cB．需要tRNA和核糖体同时参与的过程是cC．a和b两个过程发生的主要场所分别是细胞核和细胞质D．健康的人体内不会发生d和e过程【解析】

a和b分别代表DNA的复制和转录，两过程均主要发生在细胞核中。【答案】

C2．(2011·盐城调研)在豌豆粒中，由于控制合成淀粉分支酶的基因中插入外来DNA片段而不能合成淀粉分支酶，使得豌豆粒不能合成淀粉而变得皱缩。此事实说明(

)A．基因是生物体性状的载体B．基因能直接控制生物体的性状C．基因可以通过控制酶的合成控制生物体的性状D．基因可以通过控制蛋白质结构来控制生物体的性状【解析】题干信息显示豌豆粒皱缩的原因源自“控制淀粉分支酶的基因中插入外来DNA片段而不能合成淀粉分支酶，使得豌豆粒不能合成淀粉”，故符合“基因→酶→代谢→性状”的关系。【答案】

C3．正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ­裂解酶(G酶)，体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为B－B－的小鼠，通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为B＋B－的雄性小鼠(B＋表示具有B基因，B－表示去除了B基因，B＋和B－不是显隐性关系)。请回答：(1)现提供正常小鼠和一只B＋B－雄性小鼠，欲选育B－B－雌性小鼠。请用遗传图解表示选育过程(遗传图解中表现型不作要求)。(2)B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的________上进行，通过tRNA上的________与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为____________________________________。(3)下图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。B－B－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为________________。通过比较B＋B＋和B＋B－个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是_________________________________。【解析】

(1)可用逆推法寻找获得B－B－所需要的相关基因型个体。要得到B－B－个体，需以携带B－基因的个体作为亲本，而题干提供的正常小鼠和B＋B－雄性小鼠交配则可得到B＋B－的个体。(2)G酶的本质是蛋白质，其在核糖体上以mRNA为模板，在tRNA参与下合成。因酶能降低化学反应的活化能，故G酶能使H2S生成速率加快。(3)由题干信息：“体液中的H2S主要由G酶催化产生”及“B－B－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生”知：血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生。由G酶浓度、H2S浓度与个体基因型(B＋B＋、B＋B－、B－B－)的关系知：基因通过控制G酶的合成来控制代谢从而控制H2S浓度。【答案】

(1)取B＋B＋雌性小鼠和B＋B－雄性小鼠杂交P

B＋B＋(♀)×B＋B－(♂)

F1B＋B＋

B＋B－

1：1取F1中的B＋B－雌性小鼠和B＋B－雄性小鼠杂交B＋B－(♀)×B＋B－(♂)

F2

B＋B＋

B＋B－

B－B－

1：2：1从F2的B－B－小鼠中选出雌性个体(2)核糖体反密码子G酶能明显降低化学反应活化能(3)血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度(对应学生用书P121)易错点1：转录与翻译的区别与联系理解不到位典例1

DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则tRNA(UGC)所携带的氨基酸是(

)A.赖氨酸 B．丙氨酸C．半胱氨酸 D．苏氨酸GCACGTACGTGC赖氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸【错因分析】

审题不清。【正确解答】

DNA模板链上的碱基和转运RNA的反密码子都与mRNA上的碱基互补配对。故转运RNA上的碱基序列与DNA模板链的碱基序列相同，即UGC的转运RNA转运的氨基酸对应DNA模板链上的碱基序列是TGC，为苏氨酸。选D。典例2

如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是(

)A．能给该过程直接提供遗传信息的只能是DNAB．该过程合成的产物一定是酶或激素C．有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应D．该过程中有水产生【错因分析】

错选A、B或C项的原因具体分析如下：【正确解答】翻译的直接模板是mRNA而不是DNA，给该过程直接提供遗传信息的只能是mRNA；翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，蛋白质并不都是酶或激素，而酶与激素也并不都是蛋白质；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子。选D。易错选项错因分析A项过程理解不透彻。B项知识辨析不清。C项知识记忆不牢。结合以下图表分析，有关说法正确的是(

)抗菌药物抗菌机理青霉素抑制