备考2024届高考生物一轮复习讲义第六章遗传的分子基础课时3基因的表达考点1遗传信息的转录和翻译

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考点1 遗传信息的转录和翻译
1.RNA的结构与功能
2.遗传信息的转录
提醒（1）一个DNA分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，其他基因可能转录，也可能不转录。
（2）真核生物的核DNA转录形成的mRNA需要在细胞核经加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。
3.遗传信息的翻译
教材深挖（1）[必修2P67思考·讨论]密码子的简并对生物体的生存发展的意义：当一个密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，增强了密码子的容错性；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。
（2）[必修2P67图4－6]tRNA含有氢键，3'－端是结合氨基酸的部位，一个tRNA分子中不是只有三个碱基。
4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
（1）遗传信息、密码子与反密码子
（2）氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
①一种氨基酸可对应一种或几种密码子（即密码子的简并），可由一种或几种tRNA转运。
②一般情况下，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终止密码子并非不能编码氨基酸，如UGA在特殊情况下，可以编码硒代半胱氨酸；在原核生物中，GUG可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
5.与基因表达有关的数量关系
转录、翻译过程中DNA（基因）的碱基数∶mRNA的碱基数∶多肽链的氨基酸数＝6∶3∶1，参考图解如图所示：
基础自测
1.转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C碱基配对方式。（× ）
2.地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。（ √ ）
3.mRNA上每3个相邻的碱基都决定一种氨基酸。（× ）
4.一个DNA只能控制合成一种蛋白质。（× ）
5.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。（× ）
6.每种氨基酸仅由一种密码子编码。（× ）
7.DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链。（× ）
8.起始密码子上具有RNA聚合酶识别、结合位点。（× ）
提示 RNA聚合酶识别、结合位点位于DNA上。
9.DNA复制和转录过程中都需要解开DNA双链，都需要解旋酶。（× ）
提示 DNA复制过程需要解旋酶，但转录过程不需要解旋酶，因为RNA聚合酶具有解旋功能。
10.一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。（ √ ）
11.一个DNA分子上的所有基因的模板链一定相同。（× ）
12.金霉素（一种抗生素）可抑制tRNA与mRNA的结合，该作用直接影响的过程是 翻译 [2021广东，T7改编]。
深度思考
1.RNA适合作为信使的原因是什么？
提示 RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
2.起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？
提示 翻译形成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中可能会被剪切掉。
3.根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？
提示 前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸（在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸），但一种氨基酸可以有多种密码子。
4.实际基因表达过程中，DNA（基因）的碱基数、mRNA的碱基数、多肽链的氨基酸数的数量关系不符合6：3：1的原因有哪些？
提示 （1）基因中的内含子转录后被剪切。（2）在基因中，有的片段（非编码区）起调控作用，不转录。（3）合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。（4）转录出的mRNA中有终止密码子，一般情况下，终止密码子不编码氨基酸。
研透高考 明确方向
命题点1 遗传信息、密码子与反密码子的分析与判断
1.遗传信息的翻译过程中需要密码子与反密码子的相互识别，从而完成氨基酸的正确连接。下列关于密码子及反密码子的叙述，错误的是（B ）
A.mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为密码子
B.不同生物细胞中，遗传信息翻译时一种密码子只能决定一种氨基酸
C.反密码子是tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的三个相邻碱基
D.一种氨基酸可有几种密码子，密码子和反密码子不一定都是对应的
解析 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为密码子，A正确；在原核生物中，密码子GUG可编码甲硫氨酸，在真核生物中，该密码子编码缬氨酸，B错误；反密码子是tRNA上能与mRNA上的密码子配对的三个相邻的碱基，C正确；一种氨基酸可有几种密码子，密码子和反密码子不一定都是对应的，如一般情况下，终止密码子没有反密码子，D正确。
2.[2023江苏]翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤（I），与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是（D ）
A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对
B.反密码子为5'－CAU－3'的tRNA可转运多种氨基酸
C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA
D.碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性
解析 tRNA分子内部存在局部双链区，局部双链区存在碱基互补配对，A错误；反密码子5'－CAU－3'只能与密码子3'－GUA－5'配对，相应tRNA只能携带一种氨基酸，B错误；mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA与其结合，C错误；由题意可知，反密码子第1位的I可与密码子第3位的碱基A、U、C配对，提高了容错率，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。
命题变式
[设问拓展型]在题干条件不改变的情况下，下列叙述错误的是（C ）
A.反密码子的种类可能少于61种
B.密码子与反密码子的碱基配对发生在核糖体上
C.蛋白质的氨基酸序列由专一性的反密码子决定
D.多数情况下，密码子中的碱基改变意味着基因中的遗传信息发生了变化
解析 根据题意可知，反密码子的第1位碱基I与密码子的第3位碱基A、U、C皆可配对，则反密码子的种类可能少于61种，A正确；密码子与反密码子的碱基配对发生在核糖体上，B正确；蛋白质的氨基酸序列由mRNA上的密码子决定，C错误；由于mRNA是由基因经转录产生的，转录过程遵循严格的碱基互补配对原则，所以一般密码子中的碱基改变意味着基因中的遗传信息发生了变化，D正确。
命题点2 遗传信息的转录和翻译过程分析
3.[2023全国乙]已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（A ）
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体
⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A.②⑤⑥B.①②⑤
C.③④⑥ D.②④⑤
解析 据题意可知，若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，需要加入特殊的氨基酸——甲作为合成肽链的原料，加入tRNA甲的基因，该基因经转录后可产生转运甲的tRNA，还需要加入酶E的基因，酶E的基因经表达后可产生酶E，酶E可催化甲与tRNA甲结合生成甲－tRNA甲，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，故应加入②⑤⑥，A符合题意。
【一分钟快解】 对于ATP、RNA聚合酶，大肠杆菌中也含有，翻译过程可在大肠杆菌核糖体上进行，不需要加入古菌的核糖体，排除①③④，A符合题意。
命题变式
[题干拓展型]古细菌能合成含氨基酸甲的蛋白质，其他细菌不能合成，下列相关说法错误的是（A ）
A.古细菌利用的氨基酸甲应该是21种氨基酸中的一种
B.古细菌含有的能够转运甲的tRNA，其结构可能和其他tRNA不同
C.tRNA甲的基因和酶E的基因应该是该古细菌所特有的
D.古细菌合成含氨基酸甲的蛋白质时遵循碱基互补配对原则
解析 由题意可知，某种氨基酸是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现，因而可推测，古细菌利用的氨基酸甲应该不是组成人体蛋白质的21种氨基酸中的一种，A错误；古细菌含有特异的能够转运氨基酸甲的tRNA，因而可推测其结构可能和其他tRNA不同，B正确；古细菌能合成含氨基酸甲的蛋白质，其他细菌不能合成，因而可推测，tRNA甲的基因和酶E的基因应该是该古细菌所特有的，C正确；由题干中“已知tRNA甲可以……肽链的合成”可知，古细菌合成蛋白质时也遵循碱基互补配对原则，D正确。
4.[2023湖南]细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如图所示。下列叙述错误的是（C ）
A.细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glgmRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成
解析 转录时，RNA聚合酶识别和结合相关基因的启动子并驱动转录，A正确。合成肽链时，核糖体沿着mRNA从5'端向3'端移动，B正确。若抑制CsrB基因的转录，则非编码RNA分子CsrB的量减少，CsrA蛋白与CsrB结合减少，CsrA与glgmRNA分子结合增多，导致glgmRNA降解增多，从而使UDPG焦磷酸化酶的合成减少，进而抑制糖原合成，C错误。CsrA蛋白都结合到CsrB上，CsrA蛋白无法与glgmRNA结合，glgmRNA不降解，有利于UDPG焦磷酸化酶的合成，从而有利于细菌糖原合成，D正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现；
2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象
遗传信息的转录和翻译
2023：海南T13、重庆T1、辽宁T18、江苏T6和T20（2）、山东T1、湖南T12、广东T17（2）、全国乙T5、浙江1月T15；
2022：湖南T14、江苏T21（1）（2）、广东T7；
2021：湖南T13、河北T8、广东T7、辽宁T17D、重庆T12、浙江1月T22、海南T15；
2020：天津T3、全国ⅡT29、全国ⅢT1BD和T3、海南T14；
2019：海南T20、全国ⅠT2、浙江4月T22
1.生命观念——基于遗传信息流动的方向，阐明生命是物质、能量和信息的统一体；基于地球上几乎所有生物都共用一套遗传密码的事实，阐明生物的统一性。
2.科学思维——分析与综合：理解转录和翻译的差别。批判性思维：摒弃简单机械的线性决定论思维模式，对基因和性状之间的关系多角度、多因素分析；辩证看待中心法则的提出和修正过程及表观遗传的发现等
中心法则
2023：浙江6月T4；
2022：河北T9、浙江6月T16；
2021：河北T16、福建T3BC、浙江6月T19；
2020：浙江1月T21、全国ⅢT1A
基因表达与性状的关系
2023：浙江1月T5和T6、海南T11、天津T6B、山东T7、湖南T3；
2022：湖南T19（2）、浙江1月T21、北京T18（3）（4）、重庆T18、天津T5和T9；
2021：北京T21（4）
命题分析预测
1.基因的表达既可以单独考查，也可以与蛋白质、DNA的结构、DNA的复制等内容综合考查，常涉及病毒、原核生物以及真核生物中叶绿体、线粒体和核糖体等细胞器。对中心法则的考查，多以文字叙述形式呈现。基因的表达与性状的关系常结合遗传规律的应用等进行综合考查。题型既有选择题，又有非选择题。
2.预计2025年高考对转录和翻译、中心法则进行考查时，可能会借助一些科研成果或科学发现，将基础知识与科技创新结合；表观遗传的内容是近年命题的热点，不容忽视