2021版高考生物（苏教版）一轮复习学案：必修2第6单元第3讲　基因控制蛋白质的合成

  第3讲　基因控制蛋白质的合成1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)2.基因与性状的关系(Ⅱ)1.结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子转录、翻译的过程（生命观念）2.运用中心法则，阐明DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成的过程（科学思维）3.结合实例分析基因表达的异常情况（社会责任）  从基因到蛋白质1．RNA的结构和种类(1)基本单位：核糖核苷酸。(2)组成成分：(3)结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。(4)种类及功能：(5)DNA与RNA的区别： 物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链2.遗传信息的转录(1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)转录过程(见图)：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)密码子①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。②种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。(3)翻译过程(4)过程图示(人教版教材必修2 P67图改编)(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义何在？(2)图示翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？(3)图中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？[提示]　(1)a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图示表明一个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，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。(2)由c中三条链越往B侧越延长，可确认翻译方向是A→B。(3)图中c所指的三条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。1．一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸。(×)[提示]　一个tRNA分子与密码子配对的碱基有三个，只携带一种氨基酸。2．rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成。(×)[提示]　原核细胞无核仁。3．tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。(√)4．细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率。(×)[提示]　基因进行转录时是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的。5．一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个。(×)[提示]　DNA上可能有不具有遗传效应的片段，且基因会选择性表达，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个。6．每种氨基酸仅由一种密码子编码。(×)[提示]　一种氨基酸由一种或多种密码子编码。7．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。(×)[提示]　终止密码子无对应的反密码子。8．细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。(×)[提示]　应是核糖体在mRNA上移动。9．存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)1．复制、转录和翻译的比较项目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种脱氧核糖核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸原则A—T、G—CT—A、A—U、G—CA—U、G—C产物两个子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA蛋白质信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息 2.遗传信息、密码子与反密码子的关系3．氨基酸与密码子、反密码子的关系(1)每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子的简并性)，可由1种或几种tRNA转运。(2)1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1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。1．mRNA与其作为传递遗传信息的信使的分子特点有哪些？[提示]　(1)由核糖核苷酸连接而成，含有四种碱基，可以携带遗传信息；(2)一般为单链，而且比DNA短，能够通过核孔从细胞核转移到细胞质。2．什么是密码子的简并性？密码子的简并性有何意义？什么是密码子的统一性？密码子的统一性说明了什么？[提示]　一种氨基酸可能有几个密码子的现象叫密码子的简并性。密码子具有简并性，一方面可增强容错性，减少蛋白质或性状的差错，另一方面有利于提高翻译的效率。密码子的统一性是指地球上几乎所有的生物都共用一个密码子表，这一事实说明各种生物都有一定的亲缘关系或者说生命本质上是统一的。3．遗传信息的复制和转录的单位相同吗？[提示]　不相同，遗传信息的复制单位是DNA(或RNA)，转录的单位是基因。4．原核生物的拟核基因表达速度往往比真核生物的核基因表达的速度要快很多，原因是什么？[提示]　原核生物没有核膜，基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物有核膜，基因表达时先完成转录，再完成翻译。5．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？[提示]　翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。考查遗传信息的转录和翻译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　[tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确。RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B正确。RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错误。转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。]2．(2019·海南高考)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是(　　)A．蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束B．携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点C．携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合D．最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸C　[蛋白质合成中，翻译的模板是mRNA，从起始密码子开始到终止密码子结束，A正确；核糖体同时占据两个密码子位点，携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点，通过反密码子与密码子进行互补配对，B正确、C错误；最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸，继续运输其他氨基酸，D正确。故选C。]考查遗传信息、密码子和反密码子3．(2019·重庆模拟)下列有关遗传信息的叙述，错误的是(　　)A．遗传信息控制生物性状并代代相传B．遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失C．亲代传给子代的遗传信息主要编码在DNA上D．克里克将遗传信息传递的一般规律命名为“中心法则”B　[遗传信息的传递是通过DNA分子的复制实现的，DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续，在亲子代之间保持遗传性状的稳定，A正确；由于基因中的启动子、终止子和内含子都不编码氨基酸，因此遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中有所损失，B错误； 遗传信息主要位于DNA上，DNA通过复制，将遗传信息从亲代传给子代，C正确； 克里克首先预见了遗传信息传递的一般规律，并将这一规律命名为中心法则，D正确。]4．(2019·潍坊市调研)下列有关密码子的叙述正确的是(　　)A．基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序B．每种氨基酸都对应多种密码子C．密码子的简并性可以减少有害突变D．密码子和反密码子中碱基可互补配对，所以两者种类数相同C　[密码子是指mRNA上能编码氨基酸的三个相邻的碱基，A错误；有些氨基酸只对应一种密码子，B错误；由于密码子的简并性，当发生基因突变后氨基酸的种类可能并未发生改变，即可以减少有害突变，C正确；密码子共64种，反密码子共61种，D错误。] 基因对性状的控制和人类基因组计划1．基因对性状的控制(1)基因的主要功能：把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。(2)生物体性状的种类(3)生物体性状的影响因素(4)基因与性状的对应关系生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。2．中心法则(如图)(1)填写序号的名称①DNA复制；②转录；③翻译；④RNA复制；⑤逆转录。(2)用序号表示下列生物的遗传信息传递过程①噬菌体：①、②、③。②烟草花叶病毒：④、③。③烟草：①、②、③。④HIV：⑤、①、②、③。3．人类基因组计划(1)主要内容：完成人体24条染色体(22条常染色体和X、Y两条性染色体)上的全部碱基的序列测定，全部基因的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制。(2)参与国家：美、日、德、法、英、中。(3)意义：认识到人类基因组的组成、结构和功能及其相互关系，有利于治疗和预防人类疾病。1．HIV中能完成逆转录过程。(×)[提示]　HIV感染人体细胞，在细胞内完成逆转录过程。2．豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(×)[提示]　豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。3．白化病是酪氨酸酶活性降低造成的。(×)[提示]　白化病是病人体内不能合成酪氨酸酶造成的。4．某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。(√)5．两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同。(√)6．淀粉分支酶基因中插入一段外来DNA，属于基因重组。(×)[提示]　基因中插入一段外来DNA，使基因结构发生改变，属于基因突变。1．不同细胞或生物的中心法则(1)能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：(4)不能分裂的细胞生物的中心法则：2．中心法则与基因表达的关系1．不同生物，不同细胞其遗传信息表达方式可存在显著不同。(1)请写出洋葱表皮细胞内遗传信息的传递形式。(2)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息的传递形式。[提示]　(1)DNARNA蛋白质。(2)。2．为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代？[提示]　受精时，精子的头部进入卵细胞中，受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。3．“牝鸡司晨”是我国古代人民早就发现的性反转现象，即原来下过蛋的母鸡以后却变成公鸡，长出公鸡的羽毛，发出公鸡的啼声。请你从遗传物质与性状关系的角度，解释这一现象。[提示]　鸡的性别受遗传物质和环境共同影响，性反转现象是某种环境因素使性腺出现反转的表现。考查中心法则1．如图为中心法则中遗传信息流向图。下列有关叙述正确的是(　　)A．图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①②④B．神经元细胞核中可发生①②过程，HIV可发生⑤过程C．图中能发生A与U配对的过程有②③④⑤，能发生A与T配对的过程有①②④D．③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成1个tRNA的结合位点C　[①②③④⑤过程分别表示DNA的复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。图中遗传信息在同种物质间传递的过程有①和⑤，A项错误；神经元细胞是高度分化的细胞，细胞核中可发生②过程，不能发生①过程，HIV为逆转录病毒，可发生④过程，B项错误；图中②③④⑤过程均有RNA参与，均可发生A与U配对，①②④过程均有DNA参与，均可发生A与T配对，C项正确；③过程中核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点，D项错误。]2．如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)A．若甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶B．若甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶C．若甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸D．若甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸C　[根据图示，若甲是DNA，乙为RNA，则此过程表示转录，需要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A项正确；若甲是DNA，乙为DNA，此过程表示DNA复制，需要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B项正确；若甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为脱氧核苷酸，C项错误；若甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸，D项正确。]　“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 考查基因对性状的控制3．(2019·潍坊期末)下列关于基因、蛋白质与性状的关系，叙述错误的是(　　)A．基因与性状之间是一一对应关系B．某些蛋白质的结构不同，直接体现的生物性状也不同C．基因可通过控制酶的合成控制生物性状D．生物性状是基因、蛋白质、环境相互作用调控的结果A　[基因与基因之间、基因与基因产物之间、基因与环境之间存在着复杂的作用关系，基因与性状之间不是一一对应关系。]4．(2019·肇庆质检)如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不可得出(　　)N－乙酰鸟氨酸→鸟氨酸→ 瓜氨酸→→精氨酸A．精氨酸的合成是由多对基因共同控制的B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达D．若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，则可能是基因①发生突变C　[若基因②不表达，基因③和④的表达可能不受影响。若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，可能性之一是基因①发生突变，不能合成酶①，导致不能合成鸟氨酸。] 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．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。4．一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可对应一种或多种密码子。5．RNA复制酶、逆转录酶均来自病毒自身，但是该酶起初应在寄主细胞核糖体上，由寄主细胞提供原料合成。 1.RNA与DNA在化学组成上的区别：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．决定氨基酸的密码子位于mRNA上，有61种，反密码子位于tRNA上。4．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体的性状。 真题体验| 感悟高考　淬炼考能1．(2019·全国卷Ⅰ)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是(　　)①同位素标记的tRNA②蛋白质合成所需的酶③同位素标记的苯丙氨酸④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A．①②④　 B．②③④   C．③④⑤   D．①③⑤C　[蛋白质合成需要mRNA模板、游离的氨基酸、核糖体、tRNA以及相关酶等。人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸可作为合成多肽链的模板；要获得同位素标记的多肽链，需要使用同位素标记的氨基酸；除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有核糖体、tRNA以及相关酶等，所以C选项符合题意。]2．(2019·海南高考)下列与蛋白质、核酸相关的叙述，错误的是(　　)A．一个核糖体上可以同时合成多条多肽链    B．一个蛋白质分子可以含有多个金属离子C．一个mRNA分子可以结合多个核糖体    D．一个DNA分子可以转录产生多个RNA分子A　[一个核糖体上一次只能合成一条多肽链，A错误；一个蛋白质分子可以含有多个金属离子，如一个血红蛋白含有四个亚铁离子，B正确；一个mRNA分子可以结合多个核糖体，合成多条多肽链，C正确；一个DNA分子上含有多个基因，不同基因可以转录产生多个RNA分子，D正确。]3．(2019·海南高考)某种抗生素可以阻止tRNA与mRNA结合，从而抑制细菌生长。据此判断。这种抗生素可直接影响细菌的(　　)A．多糖合成 B．RNA合成  C．DNA复制 D．蛋白质合成D　[多糖合成不需要经过tRNA与mRNA结合，A不符合题意；RNA合成可以通过转录或RNA复制的方式，均不需要tRNA与mRNA结合，B不符合题意；DNA复制需要经过DNA与相关酶结合，不需要经过tRNA与mRNA结合，C不符合题意；翻译过程需要经过tRNA与mRNA结合，故该抗生素可能通过作用于翻译过程影响蛋白质合成，D符合题意。]4．(2018·海南高考)关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是(　　)A．逆转录和DNA复制的产物都是DNAB．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶C．转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸D．细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板C　[逆转录所需要的反应物是脱氧核苷酸。]5．(2017·海南高考)下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是(　　)A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNAB　[除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个相应的密码子，A错误；HIV的遗传物质为RNA，可以作为合成DNA的模板，B正确；tRNA和rRNA的合成过程也是基因表达，只包括转录过程，蛋白质合成的过程包括转录和翻译，C错误；转录是以DNA的一条链作为模板，D错误。]