高考总复习生物（人教版）课件第五单元基因的本质及表达第16讲基因的表达

基因的本质及表达第五单元第16讲基因的表达1．遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。栏目导航考点一遗传信息的转录和翻译考点二中心法则及基因与性状的关系

1．RNA的结构与分类(1)RNA与DNA的区别考点一遗传信息的转录和翻译T(胸腺嘧啶)双链核糖U(尿嘧啶)单链核糖核苷酸蛋白质识别并转运氨基酸核糖体2．遗传信息的转录(1)概念：_______________________________________________。(2)过程(见下图)在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程

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核糖体氨基酸tRNA

(4)过程1．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来。(2017·全国卷Ⅲ，T1A)(

)命题来源于必修二教材P62～63遗传信息的转录2．通过对转录的调节可影响蛋白质类激素的合成量。(2016·全国卷Ⅱ，T3C)(

)命题来源于必修二教材P62～65遗传信息的转录和翻译3．一种tRNA可以携带多种氨基酸。(2013·全国卷Ⅰ，T1A)(

)命题来源于必修二教材P64～66遗传信息的翻译√√×1．转录、翻译过程中有关图形识别(1)转录(2)翻译(3)氨基酸和密码子、反密码子、DNA上碱基数的对应关系①每种氨基酸对应一种或几种密码子，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(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。③密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。(4)遗传信息、密码子、反密码子的区分与联系①基因中脱氧核苷酸的排列顺序决定mRNA中核糖核苷酸的排列顺序。②mRNA中碱基序列(密码子)直接决定蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。③反密码子与密码子碱基序列互补配对，参与翻译过程。(1)解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。(2)在原核细胞中存在边转录边翻译的生理过程，而此过程不能发生在真核细胞中，因为真核细胞有核膜，转录和翻译不能同时进行。2．DNA复制、转录和翻译的比较(1)区别1．判断正误(1)转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。(

)(2)转录需要解旋酶和DNA聚合酶。(

)(3)转录过程中碱基配对遵循碱基互补配对原则。(

)(4)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。(

)(5)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系。(

)(6)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种。(

)××√×××2．(2018·冀州中学月考)下列关于基因的表达的叙述，不正确的是(

)A．一种氨基酸由一至多种遗传密码决定，由一至多种tRNA转运B．CTA肯定不是遗传密码C．DNA复制时一个碱基对改变，由此控制的生物性状一定发生改变D．信使RNA上的GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸C

解析：密码子具有简并性，一种氨基酸由一至多种遗传密码决定，由一至多种tRNA转运，A正确；遗传密码在mRNA上，mRNA不含碱基T，B正确；由于密码子的简并性等原因，DNA复制时一个碱基对改变，由此控制的生物性状不一定发生改变，C错误；信使RNA上的GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸，D正确。明确氨基酸、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，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(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。3．(2018·龙华区校级月考)经过对某生物体内的核酸成分的化学分析得知，该生物体内的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判断(

)A．此生物体内的核酸一定是DNAB．该生物一定不含DNA而只含RNAC．若此生物只含DNA，则一定是单链的D．若此生物含DNA，则一定是双链的C

解析：因该生物体内核酸中嘌呤数和嘧啶数不等，故可能是只含有RNA，或同时含有DNA和RNA，或只含单链的DNA。(3)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。4．(2018·濮阳模拟)下列关于遗传信息的翻译的叙述中，正确的是(

)A．通过翻译将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列B．生物体内合成蛋白质时，一种氨基酸只能由一种密码子决定C．生物体内合成蛋白质的氨基酸有20种，则tRNA也有20种D．生物体内合成蛋白质时，一种密码子一定能决定一种氨基酸A

解析：mRNA上的一个密码子决定一个氨基酸，所以在翻译过程中mRNA中的碱基序列决定了蛋白质的氨基酸序列，A正确；密码子具有简并性，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定，B错误；生物体内合成蛋白质的氨基酸有20种，tRNA有61种，C错误；密码子中有三个终止密码，不能决定氨基酸，D错误。谨记转录、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不是A—T，而是A—U。(4)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。5.(2018·山东模拟)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：角度1围绕复制、转录、翻译过程考查理解能力

(1)过程①发生的主要时期是________________和________________________。(2)过程②发生的场所是________________，消耗的有机物是________________，α链形成后通过______________进入细胞质中与核糖体结合。(3)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30%、20%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________________。(4)图中y是某种tRNA，它由________________(三个或多个)个核糖核苷酸组成，其中CAA称为____________，一种y可以转运________种氨基酸。若合成该蛋白质的基因含有600个碱基对，则该蛋白质最多由__________种氨基酸组成。有丝分裂的间期减数第一次分裂前的间期细胞核、线粒体ATP、核糖核苷酸核孔25%多个反密码子一20解析：(1)过程①是DNA的复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。(2)过程②是转录过程，在人体细胞中，该过程主要发生在细胞核中，此外在线粒体中也能发生；该过程是在RNA聚合酶的作用下，以核糖核苷酸为原料合成α链，同时需要ATP提供能量，α链形成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合。(3)α链是mRNA，其中G占30%，则U占54%－30%＝24%，则其模板链中C占30%、A占24%，模板链中G占20%，则T占26%，则α链对应的DNA双链区段中，A＋T＝24%＋26%＝50%，A占(24%＋26%)÷2＝25%。(4)tRNA由多个核糖核苷酸组成，其中CAA与mRNA上的密码子GUU互补配对，称为反密码子；一种tRNA只有一个反密码子，只可以转运一种氨基酸；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。基因表达中碱基数量推算方法(1)DNA和mRNA对应碱基及数量的计算：找准DNA和mRNA之间对应碱基及其比例关系，即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)基因控制蛋白质合成中的相关计算：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：可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA(或基因)碱基数目。6.(2018·焦作模拟)胰腺癌曾夺走了乔布斯的生命，近来发现胰腺癌患者血液中的一种名为HSATⅡ的非编码RNA(即不编码蛋白质的RNA)，这一特殊RNA可以作为胰腺癌的生物标记，用于胰腺癌的早期诊断，下列有关叙述正确的是(

)A．这种特殊的非编码RNA与mRNA彻底水解后，均可得到6种终产物B．核膜上的核孔可以让蛋白质和此种特殊的RNA自由进出C．作为胰腺癌生物标记的RNA，其翻译成的蛋白质中一般含20种氨基酸D．这种特殊的非编码RNA在胰腺癌患者细胞的细胞质内合成A

角度2借助基因表达的综合分析考查获取信息的能力

解析：RNA彻底水解后有6种产物，包括4种碱基、核糖和磷酸，A正确；细胞内的蛋白质和RNA并非自由出入核孔，核孔具有选择透过性，细胞核需要的DNA聚合酶、RNA聚合酶等蛋白质才可通过核孔进入细胞核，此种RNA可以通过核孔进入细胞质，但不是自由进出细胞核，B错误；这种可作为胰腺癌生物标记的RNA属于非编码RNA，不能翻译形成蛋白质，C错误；这种特殊的非编码RNA(HSATⅡ)可能是在细胞核中转录形成的，也可能是在细胞质的线粒体中转录形成的，D错误。7．(2017·丰台高三期末)如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答：(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、UAG—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)，遗传信息蕴藏在__________(填数字)，由②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后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨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)苯丙酮尿症是由于控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是_________________________________________________________。b、c

解旋酶和DNA聚合酶②③⑤

①

甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸28

一个密码子由3个碱基(核糖核苷酸)组成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解析：图中①是DNA，a表示DNA的自我复制过程，需要解旋酶和DNA聚合酶；②是mRNA，b表示转录过程；③是核糖体，④是多肽链，⑤是tRNA，c表示翻译过程。转录是在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程，翻译是在核糖体中以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，以tRNA为转运工具、以细胞质中游离的氨基酸为原料合成蛋白质的过程。(1)遗传信息的表达是指转录、翻译形成蛋白质的过程，即图中的b、c；a表示DNA的自我复制，需要解旋酶和DNA聚合酶。(2)只有RNA中含有核糖，则含核糖的有②mRNA、③核糖体、⑤tRNA；遗传信息蕴藏在①DNA中；mRNA上相邻的三个碱基组成一个密码子，密码子决定氨基酸，所以由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。(3)由②可推知该DNA片段含有7个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为23－1×7＝28。(4)密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，因此在第一个密码子后插入一个新密码子，其余氨基酸序列没有变化。(5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，说明基因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。考点二中心法则及基因与性状的关系转录RNA的复制RNA逆转录(2)分别写出下列生物中心法则表达式2.基因控制性状的途径(1)_________________________________________________________，如白化病。(2)基因还能通过控制_______________直接控制生物体的性状，如囊性纤维病。3．基因控制性状的实例(连线)基因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蛋白质的结构1．由逆转录酶催化的过程是RNA→DNA。(2015·海南卷，T7)(

)命题来源于必修二教材P69中心法则发展资料分析22．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的遗传。(2015·重庆卷，T5C)(

)命题来源于必修二教材P69基因、蛋白质与性状的关系3．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中。(2015·重庆卷，T5A)(

)命题来源于必修二教材P68中心法则的提出及其发展√√√2．辨明中心法则涉及六类酶——解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶、逆转录酶(1)解旋酶在DNA分子复制时使氢键断裂。(2)限制酶是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(3)DNA聚合酶在DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。(4)DNA连接酶是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。(5)RNA聚合酶是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。(6)逆转录酶是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。1．判断正误(1)中心法则没有体现遗传信息的表达功能。(

)(2)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。(

)(3)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。(

)(4)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则。(

)(5)基因与性状之间是一一对应的关系。(

)×√√××2．(2014·海南卷)在其他条件具备情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是(

)A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制性内切酶D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸D

解析：若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶，A错；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错；若X是mRNA，Y是核糖体上合成的大分子，即是蛋白质，则Z是氨基酸，D正确。“三看法”判断中心法则的过程3.(2018·遂宁月考)白化病和黑尿病都是因酶缺陷引起的遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析下列叙述，不正确的是(

)A．如果控制酶B合成的基因发生突变，则会导致黑色素无法合成而形成白化病B．若控制酶A合成的基因发生突变，可能会引起多个性状改变角度1借助中心法则过程分析考查获取信息的能力

C．图中表明一个性状可受多个基因控制，同时一个基因也可以控制多个性状D．基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状D

解析：控制酶B合成的基因发生突变，体内不能合成黑色素，患白化病，A正确；控制酶A合成的基因发生突变，体内酪氨酸不能合成，导致后面多个性状发生改变，B正确；黑色素的合成需要酶A基因和酶B基因的控制，一个性状受多个基因的控制，同时酶A的合成也能影响白化病、黑尿病等性状，C正确；图示信息只反映出基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状，D错误。4．下图为基因的作用与性状的表现流程示意图，关于该流程的叙述正确的是(

)A．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNAB．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成C．人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质而直接控制性状D．某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变C

解析：转录时以DNA的一条链为模板，A错误；②过程是翻译，需要模板、原料、能量、酶和tRNA，同时需要适宜的条件，B错误；基因突变导致形成的密码子发生改变，不同的密码子也可以决定同一种氨基酸，因此形成的蛋白质不一定改变，D错误。5.(2017·曲阜期中)根据图示回答下列问题：

角度2借助基因对性状的控制考查获取信息的能力

(1)图1所示全过程叫________________，图2生理过程与图1中相应的序号是___________，人体细胞内可进行这一生理过程的结构有__________________。图3生理过程与图1中相应的序号是_________，图4生理过程与图1中相应的序号是____________。(2)图2所示的生理过程的特点是____________________________；图3生理过程完成所需的条件除了四种核糖核苷酸外，还需要____________________；图4中D链代表____________，人胰岛细胞中合成该链的主要场所是______________，该链合成的产物是____________________。(3)图3、图4共同完成的生理过程叫______________。(4)能完成图1中③的生物是________________。目前科学家研制由该生物引起的疾病的药物主要是抑制______________的活性从而抑制生物的繁殖。(5)图5所示物质在生物细胞中共有________种。中心法则①

细胞核、线粒体②

⑤半保留复制，边解旋边复制模板、酶、能量(ATP)

mRNA

细胞核蛋白质基因的表达病毒酶61解析：(1)图1所示全过程叫中心法则。图2为DNA复制过程，对应图1中的①；图3表示转录过程，对应图1中的②；图4表示翻译过程，对应图1中的⑤。(2)图2为DNA复制过程，该过程以亲代DNA的两条链为模板，特点是半保留复制、边解旋边复制；图3表示转录过程，该过程的模板是DNA的一条链，除了四种核糖核苷酸外，还需要模板、酶、能量；图4中D链代表mRNA，人胰岛细胞中合成该链的主要场所是细胞核，该链合成的产物是蛋白质。(3)图3表示转录过程，图4表示翻译过程，两者共同完成的是基因控制蛋白质合成的过程。(4)图1中③表示逆转录的过程，在病毒中可以发生。目前科学家研制由该生物引起的疾病的药物主要是抑制逆转录酶的活性从而抑制生物的繁殖。(5)图5所示为tRNA，其在生物细胞中共有61种。不同生物遗传信息传递的途径(1)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；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)DNA病毒只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但这三个过程发生在宿主细胞内。(3)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒侵染宿主细胞过程中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。[网络构建·答题必备]

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中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2.转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。3.一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。4.决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，也有61种。5.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，进而控制生物体的性状；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。

1．(2017·全国卷Ⅲ)下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是(

)A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补C

解析：本题考查基因表达过程中的转录等相关知识。正常真核细胞中的tRNA、rRNA和mRNA都是从DNA转录而来的，A正确。在蛋白质合成旺盛的细胞中，大量合成mRNA的同时，也需要合成rRNA和tRNA来参与其翻译过程，B正确。植物细胞中存在线粒体DNA与叶绿体DNA，它们也可以转录合成RNA，C错误。RNA是由DNA模板链相应区域依据碱基互补配对原则转录出来的，故D正确。[探究高考·模拟演练]2．(2015·全国卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是(

)A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长C

解析：端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA，原核生物不具有染色体，A项错误，C项正确；由题意可知，端粒酶可以自身的RNA为模板合成DNA的一条链，故其中的蛋白质为逆转录酶，B项错误；正常体细胞的端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，故正常体细胞的端粒DNA随着细胞分裂次数的增加而变短，D项错误。3．(2017·北师大附中期中)研究者以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密