第三讲 基因的表达

解析：mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C数目为n个，推出
A＋U数目为(m－n)个，故DNA中A＋T数目为2(m－n)。根据
mRNA中碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸
数目为m/3，脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
答案：D
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6．(2019·兴宁区校级月考)某蛋白质的A、B两条肽链是由一
发生在细胞核中？ 提示：DNA主要存在于细胞核中，线粒 体和叶绿体中也存在少量的DNA，因此 叶绿体和线粒体也有部分遗传信息的转 录过程。 (2)图中翻译方向如何？判断依据是什么？ 提示：方向为从左向右；判断依据是多肽链的长短，长的 翻译在前。
(3)图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义何在？ 返回 提示：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 (4)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成熟蛋白质吗？ 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，合成 才能终止。刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，其必须 经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。 (5)一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗？一个DNA 分子上的所有基因的模板链都相同吗？ 提示：转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因模板 链不一定相同。
2．图乙模型分析
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图乙表示真核细胞的翻译过程，其中①是mRNA，⑥是核糖体，
②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，具体分析如下：
(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖
体。
(2)意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向：核糖体的移动方向为从右向左，判断依据是多肽链的长
与 DNA模板链 上的碱基 与 mRNA中密码子 的碱
特点
互补
基互补
【基础小题】
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1．判断正误
(1)少数RNA具有生物催化作用
(√)
(2)真核生物的tRNA呈三叶草结构
(√)
(3)与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶
(√)
(4)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
(×)
(5)转录和翻译都可在细胞核中发生
(×)
(6)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料
(×)
(7)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
(×)
(8)每种氨基酸仅由一种密码子编程
(×)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(9)DNA复制就是基因表达的过程
(×)
(10)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C碱基配对方
式
(×)
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2．热图导析：分析DNA转录和翻译过程 (1)为什么说真核细胞的转录过程主要
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[易错提醒]
关注计算中“最多”和“最少”问题 (1)mRNA 上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译 时，mRNA 上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA 上碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。 (2)DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：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倍多。 (3)不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个碱 基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的 蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
的密码子
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解析：合成蛋白质过程需要核糖体和消耗ATP，因此加入的 细胞提取液中含有核糖体和ATP等物质，A正确；密码子是 指mRNA上能决定氨基酸的相邻的3个碱基，则实验一的密 码子可能有3种，即UUC、UCU、CUU，实验二的密码子可 能有4种，即UUA、UAC、ACU、CUU，B正确；实验二的 密码子可能有4种，而生成的多肽中含有的氨基酸种类只有3 种，所以mRNA中不同的密码子有可能决定同一种氨基酸， C正确；实验二的密码子中没有UUC，但生成的多肽中含有 亮氨酸，所以不能推测出UUC为亮氨酸的密码子，D错误。
[易错提醒] 转录、翻译过程中的四个易错点
(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)转录和翻译过程中的碱基配对不是 A－T，而是 A－U。 (4)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。
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【对点落实】
题点 1 DNA 复制、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
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翻译过程的三种模型图 [典型图示]
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[问题设计] 1．图甲模型分析 (1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为 tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。 (2)一个核糖体与 mRNA 的结合部位形成 2 个 tRNA 结合位点。 (3)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。 (4)翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 (5)翻译进程：核糖体沿着 mRNA 移动，mRNA 不移动。
DNA链重新 聚合
降解成核 糖核苷酸
产物
完全相同的两个 DNA分子
RNA
蛋白质(多肽)
碱基 A—T、T—A、 配对 C—G、G—C
A—U、 T—A、 C—G、
A—U、U—A、 C—G、G—C
G—C
一条mRNA上可相
特点
①半保留复制 ②边解旋边复制
边解旋边转 继结合多个核糖
录
体，同时合成多条
肽链
信息 传递
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解析：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。 答案：C
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【对点落实】 7．下图表示细胞内蛋白质的合成过程，下列叙述正确的是
()
A．图示中的物质甲为DNA解旋酶 B．图示过程主要发生在真核细胞中 C．氨基酸转运过程中有磷酸生成 D．核糖体沿着mRNA从左向右移动
答案：D
题点3 与基因表达有关的计算
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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分子的
A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 ( )
A．m、(m/3)－1
B．m、(m/3)－2
C．2(m－n)、(m/3)－1
D．2(m－n)、(m/3)－2
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2．(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tRNA
②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．①③⑤
亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸
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请根据表中的两个实验结果，判断下列说法错误的是( ) A．加入的细胞提取液中含有核糖体和ATP B．实验一和实验二的密码子分别有UUC、UCU、CUU和
UUA、UAC、ACU、CUU C．通过实验二的结果推测，mRNA中不同密码子有可能决
定同一种氨基酸 D．通过实验一和实验二的结果，能够推测出UUC为亮氨酸
第三讲 基因的表达
素能目标★备考明确
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考点一 遗传信息的转录和翻译
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1．RNA 的结构与功能
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2．遗传信息的转录 (1)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录
过程。 模板：DNA的一条链
(2)条件能原量料：：A4种TP核糖核苷酸 酶：RNA聚合酶
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(3)过程
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(4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。 3．翻译 (1)场所或装配机器：核糖体。
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3．基因表达中相关计算 (1)DNA模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA中A＋U(或C＋ G)相等，则(A＋T)总%＝(A＋U)mRNA%。 (2)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：
可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝ 1/6DNA(或基因)碱基数目。
DNA→DNA
DNA→RNA mRNA→蛋白质
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2．明确氨基酸与密码子、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(即密码子具有简 并性)，可由一种或几种tRNA转运。 ②除终止密码子外，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密码子有64种(3种终止密码子；61种决定氨基酸的密码 子)。
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解析：根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确 定β链是转录模板；蓝藻属于原核生物，没有细胞核。RNA 包括mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和rRNA(核糖体RNA)。 图中②→③是翻译过程，在核糖体上进行。能够决定氨基酸 的密码子有61种，密码子在mRNA上，而③是tRNA。 答案：C
个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨
基酸有n个。下列有关叙述中正确的是
()
A．该蛋白质的肽键数为m＋n－1个
B．编码该蛋白质合成的mRNA至少有m＋n个密码子
C．控制该蛋白质合成的DNA上至少有3(m＋n)个碱基
D．基因的两条DNA单链分别编码该蛋白质的两条肽链
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解析：因为肽键数＝氨基酸数－肽链数，则该蛋白质的肽键 数为m＋n－2个，A错误；该蛋白质中有m＋n个氨基酸，则 合成蛋白质的mRNA中至少含有的密码子为(m＋n)个，B正 确；DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数 ＝6∶3∶1，蛋白质中有m＋n个氨基酸，则蛋白质基因中至 少有碱基数是6(m＋n)，C错误；蛋白质基因的两条DNA单 链中只有一条能作为模板转录形成mRNA，再以mRNA为模 板翻译形成蛋白质，A、B两条肽链是由蛋白质基因的不同 区段来编码的，不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽 链，D错误。 答案：B
题点2 遗传信息、密码子、反密码子的区别
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3．如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的
对应关系。下列说法正确的是
()
A．分析图示可知①是β，完成基因→②的场所是细胞核 B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA C．图中②→③需要在核糖体上进行 D．能够决定氨基酸的③的种类有61种
模板：mRNA 原料：氨基酸 (2)条件能量：ATP 酶：多种酶 搬运工具：tRNA
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(3)过程
盘曲折叠 (4)产物：多肽 ―――→ 蛋白质。
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4．密码子与反密码子
项目
密码子
反密码子
位置
__m_R__N_A__
直接决定蛋白质中 氨基酸 作用
的序列
__t_R__N_A__ 识别 密码__子____
短，长的翻译在前。
(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质往往还需要运送至内质
网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因：有相同的模板mRNA。
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3．图丙模型分析 图丙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。
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核心素养 提能区
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1．比较记忆复制、转录和翻译
遗传信息的传递
遗传信息的表达
复制
转录
翻译
场所
主要是细胞核 主要是细胞核 细胞质
模板
亲代DNA的两条 DNA的一条链
链
mRNA
原料
4种游离的脱氧核 4种游离的核糖 20种氨基
苷酸
核苷酸
酸模板
遗传信息的传递
遗传信息的表达
返回
复制
转录
翻译
去向
子代DNA分子中
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4．(2019·大同期末)在去除DNA和mRNA的细胞提取液中，
加入一定量人工合成的多聚核苷酸链(RNA)和各种氨基
酸，进行多肽的合成，实验的情况及结果如下表：
实验 序号
生成的多肽中含有的氨基酸 重复的mRNA序列
种类
实验一
(UUC)n，即 UUCUUC……
丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸
实验二
(UUAC)n，即 UUACUUAC……
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解析：真核细胞的各种RNA都是通过DNA的不同片段转录产 生的；由于转录产生不同RNA时的DNA片段不同，因此同一 细胞中两种RNA的合成有可能同时发生；真核细胞细胞质中 叶绿体、线粒体中的DNA也可以转录形成RNA；转录的过程 遵循碱基互补配对原则，因此产生的RNA链与模板链的相应 区域碱基互补。 答案：C