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1、第第3 3讲基因的表达讲基因的表达-2-1.遗传信息的转录和翻译()。2.基因与性状的关系()。-3-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结遗传信息的转录和翻译1.RNA的组成、结构与类型-4-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.遗传信息的转录和翻译(1)转录-5-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)翻译-6-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖翻译过程中,核糖体是如何使肽链延伸的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的蛋白质吗?提示:翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的肽链只能称之为多肽,其必须
2、经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。-7-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)密码子与反密码子-8-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.DNA复制、转录、翻译的比较-9-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结-10-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。()(2)tRNA分子中含有一定数目的氢键。()(3)反密码子是mRNA上3个相邻的碱基。()(4)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。()(5)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()(6)真核生物的tRNA呈三叶草结构。()(7)转录和翻译都以脱氧核
3、苷酸为原料。()(8)tRNA的反密码子携带了遗传信息。()-11-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.根据下图分析回答问题。(1)图1中翻译的方向是从左向右,还是从右向左?判断的依据是什么?提示:图1中翻译的方向是从左向右,判断的依据是多肽链的长短。(2)图1显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义是什么?提示:意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。-12-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)图1中多条多肽链的氨基酸序列是否相同?为什么?它们是否具有生物学活性?提示:图1中多条多肽链的氨基酸序列相同,因为其模板mRNA相同。由于合成的仅是“多肽链”,要形成蛋白质还需要运送至内
4、质网、高尔基体等结构中进一步加工,形成特定空间结构后才具有生物学活性。-13-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.图2所示的过程发生在大肠杆菌中,与图1相比有何区别?图2提示:两图的区别在于图1所示的转录、翻译过程有“时空”差异,即转录发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中的核糖体上;转录在前,翻译在后。图2所示的转录、翻译过程同时进行。3.两图中af分别是什么物质或结构?提示:af依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。-14-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1 DNA与与RNA的比较的比较1.下列关于DNA和RNA的叙述,错误的是()A.某些RNA能降低化学反应
5、的活化能,某些RNA能转运物质B.mRNA、tRNA、rRNA均参与蛋白质的合成过程C.不是所有生物的DNA和RNA上都能贮存遗传信息D.所有生物体内的DNA都是链状的双螺旋结构 答案解析解析关闭有些酶的化学本质是RNA,酶能够降低化学反应的活化能,tRNA具有运输氨基酸的功能,A项正确;蛋白质的合成过程中,模板是mRNA,运输氨基酸的工具是tRNA,场所是核糖体,其主要成分是rRNA和蛋白质,B项正确;细胞生物的遗传信息都储存在DNA中,其含有的RNA不能储存遗传信息,C项正确;并不是所有生物的DNA都是链状的双螺旋结构,如原核生物的DNA呈环状,D项错误。答案解析关闭D-15-核心梳理提能
6、探究考向感悟归纳总结2.下图中甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是()A.如果甲中的m是U,则甲一定是丙的基本单位B.如果甲中的m是G,则甲一定是乙的基本单位C.如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中D.如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中 答案解析解析关闭甲是核苷酸,是乙和丙的基本单位,乙是DNA,丙是RNA。如果甲中的m是U,则甲一定是丙RNA的基本单位,A项正确;如果甲中的m是G,则甲可能是脱氧核苷酸,也可能是核糖核苷酸,是DNA或RNA的基本单位,B项错误;如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成
7、的大分子物质是DNA,主要分布于细胞核中,也可以分布于线粒体和叶绿体中,C项正确;如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质是RNA,主要分布于细胞质中,细胞核中也有分布,D项正确。答案解析关闭B-16-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 DNA的复制、转录和翻译的复制、转录和翻译3.(2019全国卷)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()同位素标记的tRNA蛋白质合成所需的酶同位素标记的苯丙氨酸人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸除去了DNA和mRNA的细胞裂解液A.B.C.D.答案解析解析关闭在体外合成同位素标记
8、的多肽链模拟的是翻译过程,该过程在细胞内是在细胞质中的核糖体上完成的。在体外合成时,除去了DNA和mRNA的细胞裂解液中含有蛋白质合成所需的核糖体、tRNA、ATP及相关的酶等,还需要同位素标记的苯丙氨酸(原料)及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸(模板)。答案解析关闭C-17-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.(2017江苏卷,改编)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(见下图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法错误的
9、是()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上的三个相邻的碱基决定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 答案解析解析关闭一条mRNA链可同时结合多个核糖体,合成多条相同的多肽链,A项正确;反密码子与密码子的配对由tRNA上的三个相邻的碱基决定,B项正确;由于半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)被还原成丙氨酸(Ala),所以,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C项正确,D项错误。答案解析关闭D-18-核心梳理提
10、能探究考向感悟归纳总结考向考向3 基因表达的相关计算基因表达的相关计算5.一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子中A+T的最少数目、合成蛋白质时脱去水分子的最多数目分别是()A.m、m/3-1B.m、m/3-2C.2(m-n)、m/3-1D.2(m-n)、m/3-2 答案解析解析关闭模板DNA分子中A+T的数目是mRNA中A+U的数目的2倍,即有2(m-n)个;合成蛋白质时脱去的水分子数为氨基酸数-肽链数,在不考虑终止密码子的情况下,氨基酸数是mRNA中碱基的1/3,即脱去的水分子数最多为(m/3-2)。答案解析关闭D-19-核心梳
11、理提能探究考向感悟归纳总结1.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,可推断正进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。-20-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.巧辨遗传信息、密码子和反密码子(1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子-21-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系每种氨基酸对应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。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。密码子有64种(3种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子);反密码
12、子理论上有61种。-22-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结3.基因表达中碱基数目的推算方法(1)DNA和mRNA中对应碱基数目及比例的计算DNA模板链中(A+T)或(C+G)与mRNA中(A+U)或(C+G)相等,则DNA分子中(A+T)所占的比例=mRNA中(A+U)所占的比例。(只考虑编码氨基酸的序列)(2)基因控制蛋白质合成的相关计算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。(只考虑编码氨基酸的序列)-23-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结基因与性状的关系1.中心法则的提出及发展(1)中心法则的内容DNA的复制;转录;翻译;RNA复制;逆转录。(2)RNA的自
13、我复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。高等动植物体内只能发生DNA的复制、转录和翻译。教材深挖从中心法则的名称上可以看出遗传信息的流动过程在生物学中的重要地位,这个法则反映了遗传物质的哪两大功能?提示:中心法则反映了遗传物质的传递与表达两大功能。-24-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(3)各类生物中遗传信息的传递过程(中心法则)-25-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结教材深挖HIV的宿主细胞是什么?HIV进行蛋白质合成的场所是什么?其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供?提示:HIV的宿主细胞是T淋巴细胞,该病毒进行蛋白质合成的场所是宿
14、主细胞的核糖体,其“遗传信息流”的模板由病毒自身提供,原料由宿主细胞提供。-26-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.基因对性状的控制(1)基因控制性状的途径直接控制途径-27-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(2)基因控制性状的实例(连线)-28-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。()(2)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。()(3)原核生物的tRNA合成无须基因指导。()(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。()(5)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为。()(6)基因与性状之间是一一对应的关系。
15、()-29-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结1.下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程,请据图分析回答下列问题。(1)过程发生的场所分别是、。(2)能在人体细胞中发生的过程有(填标号),过程需要酶。(3)请补充完整RNA病毒遗传信息的流动途径。-30-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结(4)遵循碱基互补配对原则的过程有(填标号)。(5)和过程,碱基配对方式完全相同吗?。答案:(1)(细胞质中的)核糖体宿主细胞(2)逆转录(3)蛋白质逆转录RNA(4)(5)不完全相同-31-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.右图表示有关遗传信息传递的模拟实验,请据图回答问题。(1)若X是DNA的一条链,Y含有U
16、,则试管内必须加入哪种酶?(2)若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入的原料是什么?(3)若X是tRNA,Y是多肽,则试管内进行的生理过程是什么?(4)若X是HIV的RNA,Y是DNA,则试管内必须加入哪一种酶?答案:(1)RNA聚合酶。(2)氨基酸。(3)翻译。(4)逆转录酶。-32-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向1 中心法则中心法则1.下图表示中心法则中部分遗传信息的流动方向示意图。下列有关说法正确的是()图1图2图3A.烟草花叶病毒可发生图1中的过程B.图1过程不可能同时发生于同一个细胞内C.图2过程只发生在可增殖的细胞中,复制起点A先于B复制D.图2、图3过程均可能发生在
17、真核细胞中,均具有双向复制的特点 答案解析解析关闭图1中过程是逆转录,过程是转录,过程是复制,过程是翻译,过程是转录。烟草花叶病毒是RNA病毒,但不能进行逆转录过程,A项错误。这5个过程可能发生在同一细胞内,B项错误。图2表示DNA的复制,而B的复制泡较大,应是复制起点B先于A复制,C项错误。图2和图3都是DNA复制,图3是环状质粒的DNA复制,都可能发生在真核细胞中。由图可知图2、图3过程都是双向复制,D项正确。答案解析关闭D-33-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.(2019山东菏泽高三第一次模拟)下图是某逆转录病毒增殖过程的部分示意图,代表相关过程。下列叙述错误的是()A.图示反映了R
18、NA也能携带生物的遗传信息B.过程所需的酶在宿主细胞的核糖体上合成C.将DNA某片段经过程整合于宿主细胞DNA上一般属于基因重组D.若该病毒为HIV,则其主要侵染人的生殖细胞 答案解析解析关闭根据题意,RNA是亲代逆转录病毒的遗传物质,因此RNA也能携带生物的遗传信息,A项正确;过程所需的酶为逆转录酶,在宿主细胞的核糖体上合成,B项正确;将DNA某片段经过程整合于宿主细胞DNA上一般属于基因重组,C项正确;HIV主要攻击人的T淋巴细胞,D项错误。答案解析关闭D-34-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结考向考向2 基因控制性状的方式基因控制性状的方式3.豌豆的圆粒和皱粒的形成机理如下图所示。下列相
19、关叙述正确的是()A.皱粒豌豆的形成属于染色体结构变异B.此图能够说明基因对生物性状的直接控制C.插入外来DNA序列导致基因数目增加D.豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状 答案解析解析关闭插入外来DNA序列导致皱粒豌豆的形成属于基因突变,A项错误;插入外来DNA序列导致基因结构改变(基因数目没有增加),使淀粉分支酶基因不能表达,能够说明基因对生物性状的间接控制,B项和C项错误;豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状,D项正确。答案解析关闭D-35-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结4.下图是人体内苯丙氨酸与酪氨酸代谢的部分途径。下列相关叙述正确的是()A.基因一般不会同时出现在人体内的同一个细胞中B.苯丙酮
20、尿症患者会因为黑色素不能合成同时患上白化病C.当人体衰老时,酶的活性降低导致头发变白D.基因的功能说明基因通过控制酶的合成从而控制生物的性状 答案解析解析关闭同一个体体细胞中所含基因一般相同,因此基因正常情况下会存在于同一个细胞中,A项错误;苯丙酮尿症患者可以从环境中摄取酪氨酸,酪氨酸在酶的催化作用下转变成黑色素,因此苯丙酮尿症患者不一定患白化病,B项错误;人体衰老时,酶活性降低,酪氨酸转化成黑色素的效率低,导致老年人的头发变白,C项正确;基因的功能说明基因通过控制酶的合成来控制生物的性状,基因的功能说明基因通过控制蛋白质的合成直接控制生物的性状,D项错误。答案解析关闭C-36-核心梳理提能探
21、究考向感悟归纳总结1.“三看法”判断中心法则各过程-37-核心梳理提能探究考向感悟归纳总结2.利用图示分类剖析中心法则图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。-38-通关记通关辨通关练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.转录以DNA的1条链为模板,主要发生在细胞核中,以4种核糖核苷酸为原料。3.1种密码子只能决定1种氨基酸,但1种氨基酸可以有多种密码子。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2条途径:一是基因
22、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的结构直接控制生物的性状。-39-通关记通关辨通关练1.转录和翻译并非都同时进行(1)转录、翻译具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译过程。(2)原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行。(3)真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体,其转录、翻译也存在“同时进行”的情况。-40-通关记通关辨通关练2.“中心法则”的五大过程(1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶解旋;转录(DNA的1条链作为模板),需RNA聚合酶解旋。(2)高等动植物只进行DNA复制、转录、翻译过程,但
23、具体到不同细胞,情况不尽相同。(3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,是后来发现的,是对中心法则的补充和完善。(4)DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制过程中都进行碱基的互补配对;进行互补配对的场所有4个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。-41-通关记通关辨通关练1.下图表示细胞中基因表达的过程,表示物质,甲、乙表示过程。下列说法正确的是()-42-通关记通关辨通关练A.表示3种不同的RNA分子,含有密码子的是B.在核仁中转录形成,原核细胞无核仁,不能形成C.甲、乙两过程中,能进行碱基A和U配对的只有乙,乙中翻译方向是从左往右D.都能通过核孔 答案解析解析关闭由题图可
24、知,分别表示tRNA、rRNA、mRNA,密码子位于上,A项错误;为rRNA,原核细胞也能通过转录形成rRNA,B项错误;甲为转录过程,乙为翻译过程,两个过程都要遵循碱基互补配对原则,都存在碱基A和U配对,C项错误;是催化转录的RNA聚合酶,分别表示tRNA、rRNA、mRNA,都为大分子,都能通过核孔,D项正确。答案解析关闭D-43-通关记通关辨通关练2.长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基、具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式。请回答下列问题。-44-通关记通关辨通关练(1)细胞核内各种RNA的合成都以为原料,催化该反
25、应的酶是。(2)转录产生的RNA中,提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是,此过程中还需要的RNA有。(3)lncRNA前体加工成熟后,有的与核内(图示)中的DNA结合,有的能穿过(图示)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。(4)研究发现,人体感染细菌时,造血干细胞核内产生的一种lncRNA,通过与相应DNA片段结合,调控造血干细胞的,增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是。-45-通关记通关辨通关练答案:(1)4种核糖核苷酸RNA聚合酶(2)mRNA(信使RNA)tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)(3)染色质核孔(4)分化增强
26、人体的免疫抵御能力-46-通关记通关辨通关练解析:(1)RNA的基本组成单位是4种核糖核苷酸;RNA是通过转录过程合成的,转录过程需要RNA聚合酶催化。(2)mRNA(信使RNA)直接指导多肽链的合成;多肽链的合成过程发生在核糖体(由RNA和蛋白质组成)上,该过程需要tRNA将氨基酸转运至核糖体并与其上的mRNA上相应的密码子配对。(3)由图可以直接看出,为染色质,为核孔,lncRNA前体加工成熟后,有的与染色质中的DNA结合,有的通过核孔进入细胞质与其中的RNA或蛋白质结合发挥作用。(4)造血干细胞通过分化形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞;吞噬细胞属于免疫细胞,血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的增多,可以增强人体的免疫抵御能力。