2023届高三生物一轮复习课件：基因的表达

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考法四 转录和翻译的过程与结果分析考法五 对基因及中心法则的理解与分析
考法四　转录和翻译的过程与结果分析
1．DNA复制和转录图形的识别方法(1)DNA两条链都作模板⇒复制。(2)DNA的一条链作模板⇒转录。2．翻译起止点与进程(1)翻译起点：一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。(2)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。(3)翻译终点：识别到终止密码子(一般不决定氨基酸)时翻译停止。在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。
3．mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系(1)数量关系：通常，一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，形成多聚核糖体，同时合成多条肽链。因此少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。(2)方向：判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(3)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要经过一系列步骤，如运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。(4)多聚核糖体中，每个核糖体合成的多肽链都相同。
原核生物基因的转录和翻译可同时进行，真核生物核基因的转录和翻译在时间和空间上是分开进行的。
4．遗传信息、密码子与反密码子的关系
5．基因控制蛋白质合成过程中的相关数量关系(1)基因中碱基数∶mRNA中碱基数∶多肽链中氨基酸数＝6∶3∶1(不考虑非编码区、内含子和终止密码子)。(2)基因中碱基与蛋白质相对分子质量的计算不考虑终止密码子、内含子和非编码区，若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量为 ；若改为n个碱基对，则公式为 。(3)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。但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。
4 [全国Ⅲ 2020·3，6分]细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(　　)
A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
【答案】C【解析】本题考查遗传信息的翻译过程及RNA的结构。由题图可知，稀有碱基次黄嘌呤(I)可以跟A、U、C三种碱基配对，使得反密码子CCI可以识别三种不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子由一条链组成，C错误；由题图可知，mRNA上不同的密码子可以编码同种氨基酸，故碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。
题型四 转录和翻译的过程与结果分析
7．[河北衡水中学2021联考]启动子是基因的组成部分。控制基因表达的起始时间和表达程度。多数真核生物基因的启动子中都有一段位于转录起始点上游的DNA序列，其碱基序列为TATAAA(TATA区)。启动子通过与转录因子及聚合酶结合来实现对基因表达的控制，而单独的启动子本身并不能控制基因活动。下列说法错误的是(　　)A．启动子通过与转录因子以及DNA聚合酶结合来控制基因的复制和转录B．受精卵中有些基因的启动子突变可能会影响细胞分裂、分化，甚至个体发育C．有些基因的启动子突变可能会引发基因表达的调节障碍，从而导致性状改变D．将启动子中的TATA区彻底水解，可以得到4种产物
【答案】A　【解析】根据题意“启动子通过与转录因子及聚合酶结合来实现对基因表达的控制”可知，该过程中涉及的聚合酶是RNA聚合酶，调控的是基因的转录，A错误；受精卵中有些基因的启动子突变会导致基因不能正常转录，进而影响细胞分裂、分化，甚至个体发育，B正确；有些基因的启动子突变可能会导致基因不能转录，进而影响翻译过程，即启动子突变可能引发基因表达的调节障碍，从而导致性状改变，C正确；根据题意可知，启动子中的TATA区是一段含两种脱氧核苷酸的DNA序列，将其彻底水解，可以得到4种产物，分别是碱基A和T、脱氧核糖和磷酸，D正确。
8．如图为细胞中多聚核糖体合成分泌蛋白的示意图，已知分泌蛋白的新生肽链上有一段可以引导其进入内质网的特殊序列(图中P肽段)。下列相关说法不正确的是(　　)
A．若P肽段功能缺失，则新生蛋白质将不能分泌到细胞外B．合成①的场所是细胞核，⑥的合成与核仁有关C．多个核糖体与①结合，肽链②③④⑤在结构上相同D．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链结构一定会发生改变
【答案】D　【解析】图中①是mRNA，作为翻译的模板；②③④⑤是多肽链，由氨基酸经脱水缩合而成；⑥是核糖体，是翻译的场所。P肽段可引导新生肽链进入内质网腔进行加工，若P肽段功能缺失，可继续合成新生肽链，但无法将蛋白质分泌到细胞外，A正确。合成①mRNA的场所是细胞核，⑥核糖体的合成与核仁有关，B正确。多个核糖体结合的①是相同的，因此最终合成的肽链②③④⑤在结构上也是相同的，C正确。由于密码子的简并性等原因，①中一个碱基发生改变后，合成的多肽链结构不一定会发生改变，D错误。
9．[江苏2017·23，3分]在体外用14C 标记半胱氨酸－tRNA 复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys－tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala－tRNACys(见图，tRNA 不变)。如果该 *Ala－tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(多选)(　　)
A．在一个mRNA 分子上可以同时合成多条被14C 标记的多肽链B．反密码子与密码子的配对由tRNA 上结合的氨基酸决定C．新合成的肽链中，原来Cys 的位置会被替换为14C标记的AlaD．新合成的肽链中，原来Ala 的位置会被替换为14C标记的Cys
【答案】AC　【解析】多聚核糖体是指一条mRNA上同时结合多个核糖体，故可同时合成多条被14C 标记的多肽链，A正确；反密码子与密码子按碱基互补配对原则进行配对，与tRNA携带的氨基酸无关，B错误；多肽链中氨基酸的种类是由mRNA上的密码子决定的，所以当mRNA不变的时候，由于该tRNA携带的氨基酸由Cys替换成Ala，则新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换成Ala，原来Ala的位置不会替换为Cys，C正确，D错误。
考法五　对基因及中心法则的理解与分析
1．基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体的关系
2．中心法则的应用(1)各类生物遗传信息的传递过程
(2)细胞种类与遗传信息传递途径的关系①细胞生物共有的途径：DNA复制、转录、翻译。不同细胞中情况不尽相同，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；成熟叶肉细胞等高度分化的细胞中无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中无遗传信息的传递。②RNA的复制和逆转录过程只发生在以RNA为遗传物质的病毒的增殖过程中。(3)进行碱基互补配对的过程和场所的总结①能进行碱基互补配对的过程：DNA复制、转录、翻译、RNA复制和逆转录。②能进行碱基互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
3．表观遗传现象表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。表观遗传现象是在分子水平上调控基因表达的过程。(1)表观遗传学研究的内容①基因选择性转录表达的调控，如DNA甲基化(基因某特殊区域添加了甲基，即—CH3，不能启动正常转录)。②基因转录后的调控，如基因组中非编码RNA(有多种功能性非编码RNA可对基因表达水平进行干扰，如RNA干涉可使转录后的同源mRNA降解，从而使目的基因无法表达)。③翻译形成的蛋白质的修饰，如组蛋白修饰(组蛋白是构成染色体的小分子蛋白质，被甲基化或磷酸化后影响基因的转录活性)。
(2)表观遗传的特点①DNA序列不变。②可逆性的基因表达调节。③可遗传，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传。
4．基因控制性状的途径(1)直接途径机理：基因控制( )蛋白质结构控制( )生物体性状。实例：镰状细胞贫血、囊性纤维化。(2)间接途径机理：基因控制( )酶的合成控制( )细胞代谢控制( )生物体性状。实例：白化病。
5．基因与性状的关系(1)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。①一个性状可以受到多个基因的影响。例如，人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。②一个基因也可以影响多个性状。例如，水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。(2)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
5 [浙江2020年1月·21，2分]遗传信息传递方向可用中心法则表示。下列叙述正确的是(　　)A．劳氏肉瘤病毒的RNA可通过逆转录合成单链DNAB．烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代C．果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代D．洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成
【答案】A【解析】本题考查中心法则。劳氏肉瘤病毒为逆转录病毒，含有逆转录酶，在宿主细胞中，其RNA可通过逆转录合成单链DNA，A正确；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，其RNA可通过复制将遗传信息传递给子代，B错误；果蝇体细胞中核DNA分子通过复制将遗传信息传递给子代，C错误；DNA聚合酶可以催化DNA的复制，应在S期之前合成，D错误。
题型五 对基因及中心法则的理解与分析
10．表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。对此现象的叙述错误的是(　　)A．若基因的启动部位被修饰，则可能遏制RNA聚合酶的识别B．男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高C．正常的细胞分化可以体现出细胞层次上的表观遗传D．同卵双胞胎之间的差异皆是由表观遗传引起的
【答案】D　【解析】若基因的启动部位被修饰，则可能遏制了RNA聚合酶的识别，阻碍基因转录，使相关蛋白质不能合成，影响生物的性状，A正确；男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高，B正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，使细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异，体现出细胞层次上的表观遗传，C正确；同卵双胞胎的基因组成相同，二者的差异主要是由环境因素引起的，D错误。
11．[湖北孝感一中2021摸底]如图是中心法则及其发展的内容，下列相关叙述错误的是(　　)
A．遗传信息都储存在DNA中，都要流向RNA和蛋白质B．①③过程碱基互补配对方式不完全相同C．并非所有生物都能发生中心法则的所有过程D．叶绿体和线粒体中也可发生上述部分过程
【答案】A　【解析】生物的遗传物质是DNA或RNA，因此生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A错误；①过程碱基互补配对的方式有A—U、G—C、C—G、T—A，③过程碱基互补配对方式有U—A、A—U、G—C、C—G，因此①③过程碱基互补配对方式不完全相同，B正确；②表示逆转录过程，只能发生在以RNA为遗传物质的病毒的增殖过程中，C正确；叶绿体和线粒体中有DNA和RNA，也可发生图示部分过程，D正确。
12．如图是基因对性状控制过程的图解，据图分析下列说法正确的是(　　)
A．同一生物的同一细胞中M1、M2不可同时产生B．①②过程所遵循的碱基互补配对方式完全相同C．白化病的成因是酪氨酸酶活性低导致黑色素不能合成D．③④性状不同的根本原因是基因中碱基对的缺失
【答案】A　【解析】本题考查了基因对性状的控制。由于基因的选择性表达，基因1只在红细胞中表达，产生血红蛋白，而基因2只在某些体细胞中表达，故在同一生物的同一细胞中M1、M2不可能同时产生，A正确；①是转录过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，②是翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、U—A、C—G、G—C，故碱基配对方式不完全相同，B错误；白化病的成因是图示基因2发生突变，不能合成酪氨酸酶，C错误；③④性状不同的根本原因是基因中碱基对的替换，D错误。
13．如图为蛋白质的合成过程示意图，请据图回答有关问题：
(1)图1中发生在细胞核中的过程是________，该过程中RNA聚合酶破坏的是________。假如某亲代DNA分子含有1 000个碱基对，将这个DNA分子放在用32P标记的脱氧核苷酸的培养液中让其复制一次，则新形成的每个DNA的相对分子质量比原来增加了________。若腺嘌呤占整个DNA分子的20%，则DNA在第n次复制时，消耗的鸟嘌呤为________个。(2)图1中基因表达的最后阶段是在[　]________中完成的，这一过程中还需要mRNA、[④]氨基酸、________、________和________。
(3)图1中③称为________，在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是________。(4)图2为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。对此过程的理解正确的是________________________________________________________________________________。A．X在MN上的移动方向是从右到左，所用原料是氨基酸B．多聚核糖体能够加速细胞内蛋白质合成速率的原因是同时合成多条多肽链C．该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序不相同D．合成MN的场所在细胞核，而X一定附着在内质网上
【答案】(1)转录　氢键　1 000　600×2n－1　(2)⑤　核糖体　酶　ATP　tRNA　(3)密码子　tRNA　(4)B【解析】图1表示遗传信息的转录和翻译过程，其中①为RNA聚合酶、②为mRNA、③为密码子、④为氨基酸、⑤为核糖体；图2中的MN为mRNA，X为核糖体，T1、T2、T3为三条多肽链。(1)图1中的转录过程发生在细胞核中，该过程需要RNA聚合酶进行解旋，所以RNA聚合酶破坏的是氢键。由于一个脱氧核苷酸上有一个P原子，则1个被32P标记的脱氧核苷酸比1个未被标记的脱氧核苷酸相对分子质量多1，根据DNA半保留复制的特点，新形成的DNA只有一条链是新合成的，所以新形成的每个DNA的相对分子质量比原来增加了1 000。若A占20%，则T占20%，G和C均占30%，一个DNA分子中G有30%×2 000＝600个，DNA在第(n－1)次复制完成时有2n－1个DNA分子，因此该DNA在第n次复制时，相当于新合成了2n－2n－1＝2n－1个DNA分子，则消耗的G为(600×2n－1)个。(2)基因表达包括转录和翻译过程，翻译是在核糖体中完成的，翻译过程需要mRNA、氨基酸、tRNA、ATP和酶等条件。
(3)由于tRNA一端含有反密码子，反密码子能够与mRNA上的密码子发生碱基互补配对，tRNA的另一端可以携带相应的氨基酸，所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。(4)图2表示多聚核糖体以mRNA为模板，以游离的氨基酸为原料合成蛋白质的过程。根据多肽链的长短可以判断，X在MN上是从左向右移动的，A错误；由题图2可看出，MN上同时有多条多肽链在合成，能够加速蛋白质的合成速率，B正确；由于合成T1、T2、T3的模板相同，所以它们的氨基酸顺序也相同，C错误；mRNA的合成场所是细胞核，而核糖体既可附着在内质网上，也可游离在细胞质基质中，D错误。