必修②　遗传与进化第四章　基因的表达

复习课
课前自主学习
课堂互动探究
1．RNA的结构、种类及功能
(1)RNA与DNA的区别。
基因指导蛋白质的合成
2．比较DNA和RNA
3.比较DNA的复制、转录和翻译
(1)三者区别
(2)三者联系
4．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。
(4)基因中碱基、RNA中碱基与蛋白质中氨基酸数量的关系：
基因中碱基数：mRNA碱基数：多肽链中氨基酸数＝6∶3∶1，图解如下：
[特别提醒]　①由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。
5．翻译过程中多聚核糖体模式图解读
[信息解读]　
(1)图1表示真核细胞的翻译过程。图中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向是自右向左。
(2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。
[解题技法]　
(1)分析此类问题要正确分清mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链。
(2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录、边翻译。
1．(2013·新课标全国卷Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是(　　)
A．一种tRNA可以携带多种氨基酸
B．DNA聚合酶是在细胞核内合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
解析：根据题干提供的信息，联想蛋白质的合成场所及合成过程中tRNA、密码子、反密码子等相关知识，逐项进行解答。
一种tRNA只能携带特定的一种氨基酸，而一种氨基酸可能由多种tRNA转运，A项错误。DNA聚合酶是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，B项错误。反密码子是由位于tRNA上相邻的3个碱基构成的，mRNA上相邻的3个碱基可构成密码子，C项错误。线粒体是半自主性细胞器，其内含有部分DNA，可以控制某些蛋白质的合成，D项正确。
答案：D
2.(2012·安徽高考)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在(　　)
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
解析：由图中信息可知，转录与翻译同时进行，即转录还没有结束，翻译便开始启动，而真核细胞内的转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行，因此该过程只能发生在原核细胞内，翻译过程中，应是核糖体沿着mRNA移动，C选项正确，ABD选项均错误。
答案：C
1．中心法则与生物种类的关系
(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：
(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递：
基因对性状的控制
2．中心法则体现了基因的两大基本功能
(1)对遗传信息的传递功能，它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)对遗传信息的表达功能，它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
3．基因控制性状的途径
[特别提醒]　①部分性状受单基因控制，即受一对等位基因的控制。
②部分性状受多个基因控制，但一个基因一般只控制一个性状。
③性状受基因的控制，但环境因素有时对性状的影响作用非常大。
4．基因表达中相关数量计算
(1)DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系
在蛋白质的合成过程中，是以DNA(基因)的两条链中的一条为模板，合成一条mRNA单链，因此，DNA中的碱基数目是mRNA中的碱基数目的两倍；在翻译时，mRNA每三个碱基决定一种氨基酸，其数目关系一般可表示为(如图)：
(2)计算中“最多”和“最少”的分析
①翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
3.如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的是(　　)
A．若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B．若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D．若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还要有其他RNA
解析：若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若Y是蛋白质，X是mRNA，表示翻译过程，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。
答案：D
4．关于下图所示的过程．有关叙述正确的是(　　)
A．噬菌体进行①过程，需将噬菌体放在含有四种游离的脱氧核糖核苷酸的溶液中
B．正常的真核生物细胞内可发生①②⑤过程
C．③④⑥过程常见于RNA病毒侵入细胞时
D．细胞中①④过程的发生都需要解旋酶的催化作用
解析：噬菌体不能单独生活，必须寄生在其他细胞内，故不能单独培养噬菌体；①②⑤过程在正常的真核生物细胞内可发生；到目前为止，所有的生物体内还没有发现⑥过程；①过程需要解旋酶的催化，④过程不需要。
答案：B
实验技能提升
2．所用实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
3．所用实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量的问题。
4．所用处理方法要相同：如保温或冷却；光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
5．有人针对抗生素滥用，导致在生物和人体内残留，以及抗生素的杀菌原理，提出了假设，抗生素通过阻断细菌细胞内DNA转录而阻断蛋白质合成过程。设计实验探究这一假说是否正确。
(1)实验基本思路：
①设置A、B两组实验进行体外模拟________过程。
②A组滴加一定浓度的________(适量)，B组滴加等量的________做对照，其余条件________。
③检测A、B两组实验中的________生成量。
(2)预测实验结果、结论：
①若A、B两组中________，则抗生素不通过阻断细菌DNA转录而阻断DNA合成过程，假设不成立。
②若________，则抗生素通过阻断细菌DNA转录阻断蛋白质合成过程，假设成立。
解析：(1)根据实验所探究的目的分析，实验原理是体外模拟DNA转录过程。加入抗生素后，检测mRNA生成量，推断抗生素对细菌DNA转录是否起作用。因此该实验的自变量是是否加入抗生素，其对照实验应加入等量蒸馏水。
(2)探究性实验的结果，结论是不确定的，要全面进行预测。
答案：(1)①DNA转录　②抗生素　蒸馏水　相同　 ③mRNA
(2)①mRNA生成量相等或A组mRNA生成量大于B组mRNA生成量
②A组mRNA生成量小于B组mRNA生成量
1．下列有关真核生物DNA复制、转录与翻译的叙述，不正确的是(　　)
A．在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次
B．基因通过转录和翻译实现对生物性状的控制
C．通过翻译过程将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
D．DNA复制必须在细胞核内进行，而翻译必须在细胞质中进行
解析：在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次，故A正确；基因通过转录和翻译实现蛋白质的合成，从而实现对生物性状的控制，故B正确；翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程，此过程中mRNA中的碱基序列转化为蛋白质的氨基酸序列，故C正确；就真核生物而言，DNA的复制不一定发生在细胞核内，如细胞质中的线粒体等含有DNA的细胞器中也能发生DNA的复制，故D错误。
答案：D
2．(2011·海南高考)关于RNA的叙述，错误的是(　　)
A．少数RNA具有生物催化作用
B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的
C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子
D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸
解析：真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的；少数RNA是酶，具有催化作用；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
答案：B
3．DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则转运RNA(UGC)所携带的氨基酸是(　　)

A.赖氨酸　　　　　　 B．丙氨酸
C．半胱氨酸 D．苏氨酸
解析：转运RNA上的反密码子与mRNA上的密码子之间遵循碱基互补配对原则，即转运RNA(UGC)所携带的氨基酸的密码子是ACG(苏氨酸)。
答案：D
4．下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是(　　)
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可在RNA病毒侵染宿主细胞后发生
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
解析：①～⑤分别代表转录、逆转录、RNA的复制、翻译、DNA的复制。②和③过程在RNA病毒侵染宿主细胞后进行。②发生逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。
答案：D
5．下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
B．该过程的模板是核糖核苷酸，原料是20种游离的氨基酸
C．该过程表明一个基因在短时间内可表达出多种多肽链
D．该过程中几条多肽链中氨基酸的顺序不一定相同
解析：一个mRNA上结合多个核糖体，各核糖体分别进行翻译，可以迅速合成出大量的蛋白质。翻译过程的模板是mRNA(核糖核酸)。图中各多肽链都是同一mRNA作模板翻译的产物，表达的是同一种多肽链，这些多肽链中氨基酸的顺序相同。
答案：A
6．下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，请根据图示回答下列问题。
(1)导致苯丙酮尿症的直接原因是患者的体细胞中缺少________，致使体内的苯丙氨酸不能沿正常途径转变为酪氨酸，只能转变为苯丙酮酸。苯丙酮酸在体内积累过多就会对婴儿的______________造成不同程度的损害，使其智力低下，且患者尿味异样。
(2)如果一对患白化病的夫妻(酶①基因均正常)生了8个小孩都是正常的，最可能的根本原因是______________。由此可见，基因与性状间并非简单的线性关系。
(3)若在其他条件均正常的情况下，直接缺少酶③会使人患________症。
(4)从以上实例可以看出，基因通过控制____________来控制__________，进而控制生物体的性状。
解析：据题可知，这一对夫妇都是白化病患者，且酶①基因均正常，则有可能是酶⑤基因或酶⑥基因有缺陷，由于他们生了8个正常的小孩，则不可能父母同时酶⑤基因缺陷或同时酶⑥基因有缺陷。
答案：(1)酶①　神经系统　(2)这对夫妻分别为酶⑤基因、酶⑥基因缺陷　(3)尿黑酸　(4)酶的合成　代谢过程
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