创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系

创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2023/12/27创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系考点一遗传信息的转录和翻译（5年11考）1.比较RNA与DNADNARNA双单创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系RNADNATUUT创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（5）RNA功能①mRNA——

合成的直接模板②rRNA——

的重要组成成分③tRNA——

的转运工具④病毒RNA——RNA病毒的

⑤酶——少数酶为RNA，可降低化学反应的

（起催化作用）蛋白质核糖体氨基酸遗传物质活化能创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.遗传信息的转录（1）概念：以

为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。（2）过程（见下图）DNA的一条链RNA游离的核糖核苷酸mRNA创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系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）场所或装配机器：

。核糖体氨基酸tRNA创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（4）过程核糖体tRNAmRNA多终止密码子创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系仔细观察下面两图，并思考：创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（1）两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？提示图示过程为转录和翻译，两图的区别在于图1所示转录、翻译过程有“时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图2所示转录、翻译同时进行。（2）大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图2？判断依据是什么？提示

图2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2过程不能进行图1过程（图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译）。（3）两图中a～f分别是什么物质或结构？提示

a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系1.真题重组判断正误（1）人轮状病毒是一种双链RNA病毒，病毒RNA在小肠上皮细胞内复制的过程中，会有氢键的断裂和形成（2016·四川，6B）（

）（2）rRNA能参与蛋白质的合成（2015·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（2014·海南高考，21）（

）（4）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（2013·海南高考，22C）（

）（5）克里克提出的中心法则对摩尔根等人得出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论有影响（2013·海南高考，14D）（

）√√×√×创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系以上内容主要源自教材必修2P62～67遗传信息的转录和翻译。准确界定“遗传信息”、“密码子”“反密码子”等重要概念，把握转录、翻译内涵是解题关键。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.（教材P65思考与讨论，3改编）组成蛋白质的20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，这对生物体的生存发展有何意义？提示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。（2）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。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系遗传信息、密码子与反密码子1.（2015·海南卷，20）关于密码子和反密码子的叙述，正确的是（）A.密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上B.密码子位于tRNA上，反密码子位于mRNA上C.密码子位于rRNA上，反密码子位于tRNA上D.密码子位于rRNA上，反密码子位于mRNA上解析mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每3个相邻的碱基又称作1个密码子，所以密码子位于mRNA上，A正确；每个tRNA上都有3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫做反密码子，B、C、D错误。答案

A创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.（2016·山东济南模拟）图中a、b、c表示某细菌遗传信息传递的各过程。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B.a、b、c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D.若b过程出现差错，蛋白质也将失去相应的功能创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系解析细菌为原核生物，无细胞核，a为DNA复制，b为转录，二者主要发生在拟核中；c为翻译过程，a、b、c过程都遵循碱基互补配对原则；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。答案B创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系巧辨遗传信息、密码子和反密码子（1）界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（2）辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系①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tRNA转运。②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。③密码子有64种（3种终止密码子；61种决定氨基酸的密码子）；反密码子理论上有61种。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系比较DNA复制、转录与翻译（含相关计算）1.（2013·江苏卷，32）下图①～③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：（1）细胞中过程②发生的主要场所是

。（2）已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为

。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸（密码子有AUU、AUC、AUA）变成苏氨酸（密码子有ACU、ACC、ACA、ACG），则该基因的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T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是

。（5）人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点

（在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择），其原因是____________________________________________________________________________________________。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系答案（1）细胞核（2）26%（3）T－A替换为C－G（A－T替换为G－C）（4）浆细胞和效应T细胞（5）不完全相同不同组织细胞中基因进行选择性表达创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.如图为人体细胞中发生的几个重要的生理过程，下列叙述不正确的是（）创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系A.过程①、③发生在细胞核、线粒体、叶绿体中B.含有a个腺嘌呤的DNA分子第n次复制时需要腺嘌呤脱氧核苷酸2n－1·a个C.若过程②合成的物质b经加工后形成具有m条多肽链的蛋白质，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100＋2m个氧原子D.过程②最多需要61种tRNA，该过程表明细胞可以迅速合成大量的蛋白质创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系解析人体中不存在叶绿体，A错误。含有a个腺嘌呤的DNA分子第n次复制，其实就是有2n－1个DNA分子在复制，每个DNA分子有a个腺嘌呤脱氧核苷酸，那么2n－1个DNA分子复制就需要2n－1·a个腺嘌呤脱氧核苷酸，B正确。合成具有m条多蛋白质的蛋白质时脱去了100个水分子，说明该蛋白质有100个肽键，蛋白质中的氧原子存在于肽键（100个）、羧基端（2个）和R基（可有可无）中，故该蛋白质中至少有100＋2m个氧原子，C正确。过程②表示翻译过程，此过程需要tRNA运载氨基酸，tRNA共有61种，由于mRNA可结合多个核糖体，故可以在较短的时间内合成大量的蛋白质，D正确。答案A创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系1.DNA复制、转录和翻译的比较（以真核生物为例）

复制转录翻译场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质（核糖体）模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸原则T－A；A－T；G－C；C－GT－A；A－U；G－C；C－GU－A；A－U；G－C；C－G结果两个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA蛋白质信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.DNA和RNA合成的判断用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。3.基因表达中相关计算（1）DNA模板链中A＋T（或C＋G）与mRNA中A＋U（或C＋G）相等，则（A＋T）总%＝（A＋U）mRNA%。（2）DNA（基因）、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示：创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系考点二中心法则及基因与性状的关系1.中心法则（1）总表达式①DNA的复制；②

；③翻译；④

；⑤

。转录RNA的复制RNA逆转录创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（2）分别写出下列生物中心法则表达式生物种类举例遗传信息的传递过程DNA病毒T2噬菌体__________________________RNA病毒烟草花叶病毒__________________________逆转录病毒艾滋病病毒__________________________细胞生物动物、植物、细菌、真菌等__________________________创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（3）请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式

。（4）请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式

。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.基因控制性状的途径（1）直接控制途径（用文字和箭头表示）（2）间接控制途径（用文字和箭头表示）蛋白质的结构酶的合成代谢过程创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（3）基因控制性状的实例（连线）创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系抗生素是目前临床上应用极广泛的特效抗菌药物，下表为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理，请思考：抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合利福平抑制敏感型的结核杆菌的RNA聚合酶的活性创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系（1）青霉素对细菌类感染治疗效果突出，据表推测其引发细菌死亡的机制是什么？（2）结合“中心法则”中遗传信息传递过程，请依次说出①环丙沙星、②红霉素、③利福平的具体杀菌机制。提示（1）细胞壁对细胞具有保护作用，青霉素抑制细菌细胞壁的合成，所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护，其会因吸水而破裂死亡。（2）①DNA复制时首先要用DNA解旋酶解开螺旋，环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性，因此可抑制DNA的复制；②蛋白质的合成场所是核糖体，红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合，从而导致细菌蛋白质合成过程受阻；③RNA聚合酶作用于转录过程，故利福平治疗结核病的机制很可能是抑制了结核杆菌的转录过程，从而导致其无法合成蛋白质。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系中心法则过程分析1.（2016·海南卷，13）某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖。那么Y抑制该病毒增殖的机制是（）A.抑制该病毒RNA的转录过程B.抑制该病毒蛋白质的翻译过程C.抑制该RNA病毒的反转录过程D.抑制该病毒RNA的自我复制过程创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系解析由题干信息知，该RNA病毒需进行逆转录过程，需脱氧核苷酸作原料，而物质Y与脱氧核苷酸结构相似，故Y可抑制该RNA病毒的反转录过程。答案C创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是（）创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B.乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C.丙可表示DNA病毒（如噬菌体）在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D.丁可表示RNA病毒（如烟草花叶病毒）在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向解析

胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。答案A创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系1.“三步法”判断中心法则各过程“一看”模板“二看”原料“三看”产物生理过程DNA脱氧核苷酸DNADNA复制核糖核苷酸RNA转录RNA脱氧核苷酸DNA逆转录核糖核苷酸RNARNA复制氨基酸蛋白质（或多肽）翻译创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.细胞种类与信息传递途径的关系归纳高等动植物共有的途径是DNA复制、转录和翻译，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；但成熟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。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系基因对性状的控制1.如图表示基因控制麝香豌豆花颜色的部分过程。图示过程显示（）创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系A.基因在染色体上呈线性排列B.基因通过控制蛋白质的结构直接控制紫花性状C.基因突变导致生物产生新的性状，为生物进化提供原始材料D.非同源染色体上非等位基因的自由组合导致基因重组，进而导致生物产生新的性状解析通过分析图示过程可以看出，基因通过控制酶的合成来影响代谢过程，从而决定生物的性状；题图显示基因在染色体上呈线性排列。答案A创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系2.如图为豌豆种子圆粒性状的产生机制，请据图判断下列叙述错误的是（）A.淀粉分支酶基因R是豌豆种子细胞中具有遗传效应的DNA片段B.b过程能发生碱基互补配对的物质是碱基A与T，C与GC.当R中插入一小段DNA序列后，豌豆不能合成淀粉分支酶，而使蔗糖增多，其发生的变异是基因突变D.此图解说明基因通过控制酶的合成来控制代谢途径进而控制生物体性状创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系解析基因的本质是具有遗传效应的DNA片段；b过程为翻译，发生互补配对的物质是mRNA上的密码子对应的碱基与tRNA上的反密码子相对应的碱基，两种RNA上均没有T；当R中插入一小段DNA序列后，导致R基因的结构发生改变，豌豆不能合成淀粉分支酶而使蔗糖增多，影响了细胞代谢，属于基因突变。答案B创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系基因与性状的关系整合创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系此外生物的性状还受环境条件的影响，生物性状是基因型和环境条件共同作用的结果，如水毛茛，其裸露于空气中的叶为卵形，而沉于水中的叶却为丝状。注：若涉及的物质并非蛋白质（如植物激素），则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状”这一间接途径实现的。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系易错·防范清零[易错清零]易错点1不能诠释基因表达计算中氨基酸∶RNA中碱基∶DNA中碱基中“至少”或“最多”，并认为所有细胞中均能进行“复制、转录与翻译”创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。②真核生物基因中存在不编码氨基酸的非编码序列或非转录序列。③转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，并且合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。（2）并非所有细胞均可进行复制、转录与翻译：①只有分生组织细胞才能进行“复制（当然也进行转录与翻译）”。②高度分化的细胞只进行转录、翻译，不进行复制。③哺乳动物成熟红细胞“复制、转录、翻译”均不进行。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系易错点2误认为逆转录酶同“其他酶及能量、场所、原料”一样，均由病毒的寄主细胞提供（在寄主细胞中合成≠由寄主细胞提供）点拨教材P69资料分析中有如下描述：（1）“1965年，科学家在某种RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，能对RNA进行复制”；（2）“1970年，科学家在‘致癌的RNA病毒’中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA”。由此可见，RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身，当然该酶起初应在寄主细胞核糖体中合成并由寄主细胞提供原料而完成。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系易错点3不能准确界定真核生物、原核生物基因表达或误认为真核细胞中转录、翻译均不能“同时”进行。点拨（1）凡转录、翻译有核膜隔开或具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译。（2）原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行（图示中可显示边产生mRNA边有核糖体与mRNA结合）。（3）真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体，其转录翻译也存在“同时进行”的局面。创新设计第19讲基因控制蛋白质的合成及基因与性状的关系[纠错小练]1.一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板DNA分子的A＋T的个数、合成蛋白质时最多能脱去的水分子数分别是（）A.m，m/3－1 B.m，m/3－2C.2（m－n），m/3－1 D.2（m