2021届高考生物人教通用一轮复习方略课件：6.3 基因的表达

【加固训练】 (2017·江苏高考)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 列说法正确的是(多选) ( )
(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。
【教材命题源】 ☆教材原文:必修2__P67肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,经过 一系列步骤,被运送到各自的“岗位”,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能 的蛋白质分子,开始承担细胞生命活动的各项职责。 ☆命题角度: 如果核糖体上合成的是分泌蛋白,需要在哪里加工? 提示:内质网、高尔基体。
分析:tRNA上的反密码子与mRNA上的决定氨基酸的Biblioteka Baidu码子碱基互补配对,细胞
中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸,一种氨基酸可以由多种tRNA转
运。 3.转录和翻译过程都存在T-A、A-U、G-C的碱基配对方式。
(×)
分析:转录和翻译过程都存在A-U、G-C的碱基配对方式。
4.若某核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,则该核酸一定不是双链DNA。( √ )
分析:该核酸中嘌呤≠嘧啶,说明一定不是双链DNA,可能是单链DNA或RNA。
5.一个tRNA分子中只有3个碱基。
( ×)
分析:tRNA是由多个核苷酸组成的链状结构,不是只有3个碱基。 6.细胞中的mRNA在核糖体上移动,指导蛋白质的合成。 ( × )
分析:细胞中的核糖体在mRNA上移动。 7.RNA中都不含氢键。 ( × )
总结:转录需要的四个条件:模板(DNA或基因的一条链)、原料(四种_核__糖__核__苷__ _酸__)、能量(_A_T_P_)、酶(_R_N_A_聚__合__酶__)。
3.遗传信息的翻译: (1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,就以_m_R_N_A_为模板合成具有一定氨基 酸顺序的蛋白质的过程。 实质:将_m_R_N_A_中的碱基序列翻译为_蛋__白__质__的氨基酸序列。 (2)密码子。 ①概念:_m_R_N_A_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_6_1_种,终止密码子有_3_种。 ③地球上几乎所有的生物体共用一套遗传密码。比如:人类的胰岛素基因在大 肠杆菌体内能表达产生人的胰岛素。
A—T,T—A, G—C,C—G
信息 传递
意义
DNA→DNA 传递遗传信息
转录
翻译
A—U,T—A, G—C,C—G
A—U, U—A, G—C, C—G
DNA→RNA
mRNA→ 蛋白质
表达遗传信息,使生物表现出各种性状
(2)联系:
2.转录的模板链、非模板链及转录形成的RNA的结构分析: 经转录形成的RNA碱基序列与作为模板链的碱基序列互补配对,与非模板链的 碱基序列基本相同(U取代T);转录出的RNA结构与基因非模板链既有五碳糖的 不同,也有含氮碱基的不同。 3.遗传信息、密码子、反密码子、氨基酸之间的关系: (1)遗传信息贮存在遗传物质中,密码子在mRNA上,反密码子在tRNA中。 (2)一种密码子决定一种氨基酸,一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定。 (3)一种tRNA转运一种氨基酸,一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运。
酶)、能量(ATP)
酶)、能量(ATP)
核糖体。
DNA复制
转录
翻译
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链
传递到两个子细胞或 子代
通过核孔进入细胞质
组成细胞结构蛋白 或功能蛋白
①半保留复制 ②边解旋边复制
边解旋边转录,DNA双 链全保留
一条mRNA上可相继 结合多个核糖体,同 时合成多条肽链
DNA复制
碱基 配对 方式
【解析】选B。DNA与RNA在核苷酸上的不同点在②五碳糖和①含氮碱基两个方 面,A错误;人体内的①有5种(A、T、C、G、U),②有2种(核糖和脱氧核糖),B正 确;①在植物体内共有5种(A、T、C、G、U),C错误;如果要构成ATP,需要在③位 置上加上两个磷酸基团,还要必须满足碱基是A,五碳糖是核糖的前提,D错误。
【素养新命题】 (1)在实验中为什么要除去细胞裂解液中的DNA和mRNA?(科学探究:制订并实施 方案) 提示:细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果;细胞中原有的 DNA可能作为mRNA合成的模板,而新合成的mRNA也会干扰实验结果。 (2)起始密码子AUG编码甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫 氨酸?(科学思维:批判性思维) 提示:翻译生成的多肽链往往需要进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中通常会被 剪切掉。
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
【解析】选D。DNA分子中A+T的数量等于2倍的信使RNA上的A+U的数量,信使RNA 上的A+U的数量=m-n,则DNA分子中A+T的数量=2(m-n)。信使RNA上3个相邻的碱 基决定一个氨基酸,所以形成的肽链上的氨基酸数为m/3,m/3个氨基酸脱水缩合 形成2条多肽链时失去的水分子数是m/3-2,D正确。
【解析】选C。翻译从起始密码子开始,沿mRNA链不断进行,直至读取到mRNA上 的终止密码子,蛋白质合成才终止,A项正确;核糖体与mRNA的结合部位会形成2 个tRNA结合位点,携带肽链的tRNA先进入位点1,然后进入位点2,B项正确;携带 氨基酸的tRNA先进入位点2,再进入位点1,C项错误;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,然后tRNA脱离核糖体,D项正确。
分析:如tRNA,呈三叶草型,存在碱基互补配对现象,存在氢键。
【重点难点讲透】
1.DNA复制、转录、翻译的比较:
(1)区别:
时间 场所 模板 原料
DNA复制 有丝分裂间期和减数第 一次分裂前的间期 主要在细胞核
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
转录
翻译
个体生长发育的整个过程
主要在细胞核
DNA(或基因)的一条 链
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上结合的氨基酸决定 C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala D.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
④多种密码子编码同一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。 (3)翻译过程:
总结:翻译需要的6个条件:模板(_m_R_N_A_)、原料(20种氨基酸)、能量(ATP)、 酶、_t_R_N_A_、_核__糖__体__。
【秒判正误】
1.转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。
(×)
分析:转录是以DNA的一条链为模板合成生物大分子的过程。 2.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。 ( √ )
【解题指南】(1)本题常因把ab链当成多肽链而出错。核糖体上的链是多肽链, 而ab链是mRNA。核糖体在mRNA上移动,同一条mRNA结合若干个核糖体,同时迅 速合成大量多肽链。 (2)根据核糖体上与tRNA结合的位置判断肽链合成的方向是由左向右。
【解析】选A。据图可知,右侧的tRNA准备进入核糖体,由此可知核糖体由左向 右移动,若图中核糖体上合成的肽链最长,则该核糖体最先与mRNA结合,同时进 行翻译的其他核糖体都位于近a端,A错误;合成的多肽链经剪切加工成血红蛋白, 该过程需要水解部分肽键,有水分子参与,B正确;红细胞最初含有人体的全部基 因,合成血红蛋白而不合成胰岛素是基因选择性表达的结果,C正确;镰刀型细胞 贫血症患者的红细胞中也存在合成血红蛋白的过程,只是血红蛋白中个别氨基 酸改变,D正确。
C.③④⑤
D.①③⑤
【解析】选C。本题考查基因表达的条件。用体外实验的方法合成多肽链,应该 提供蛋白质合成的各种条件,如果在体外合成同位素标记的多肽链,就应该以同 位素标记的苯丙氨酸为原料,以人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸为模板,还需要 tRNA、酶等条件,这些可以由除去了DNA和mRNA的细胞裂解液提供,所以所需的 材料组合是③④⑤。
角度二 基因表达过程
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
【典例示范】
(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
4种核糖核苷酸
核糖体 mRNA 20种氨基酸
条件
产物 产物 去向 特点
DNA复制
转录
翻译
模板(DNA两条链)、原 模板(DNA或基因一条 模板(mRNA)、原料
料(脱氧核糖核苷酸)、 链)、原料(核糖核苷 (20种氨基酸)、能
酶(解旋酶、DNA聚合 酸)、酶(RNA聚合 量(ATP)、酶、tRNA、
4.理顺基因表达中的相关数量关系: DNA、mRNA碱基数目与氨基酸数目之间的数量关系:DNA碱基数∶mRNA碱基数∶ 氨基酸数=6∶3∶1(忽略终止密码子)。
5.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倍还要多一些。
科学思维——归纳与概括 判断核糖体的移动方向的技巧
(1)只有一个核糖体情况下,可根据tRNA进入和离开核糖体的方向相反。 (2)若为多聚核糖体,可根据核糖体上已合成的肽链的长度判断,由短肽向长肽 的方向移动。
角度3 基因表达中的有关计算
4.(2020·泰安模拟)一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的
第3课 基因的表达
内容索引
核心素养测评
考点一 遗传信息的转录和翻译 【必备知识速填】 1.RNA的结构和种类: (1)基本单位:_核__糖__核__苷__酸__。 (2)组成成分:
(3)适合做DNA信使的原因:①RNA的分子结构与DNA很相似,由4种_核__糖__核__苷__酸__ 组成,可以储存遗传信息;②RNA一般是单链,而且_比__D_N_A_短__,能通过_核__孔__,从细 胞核转移到细胞质。 (4)种类及功能:
(5)DNA与RNA的区别:
物质组成
五碳糖
特有碱基
DNA 脱氧核糖 _T_(_胸__腺__嘧__啶__)_
RNA
_核__糖__
U(尿嘧啶)
结构特点
一般是双链 通常是_单__链__
2.遗传信息的转录: (1)概念:以_D_N_A_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(见下图):
(3)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗?(生命观 念:结构与功能观) 提示:不需要,RNA聚合酶也有解旋功能。
【热考角度通关】 角度一 DNA与RNA的比较 1.(2020·海口模拟)如图是生物体核酸的基本组成单位核苷酸的模式图,下列 说法正确的是 ( ) A.DNA与RNA的不同点只是由于核苷酸上②的不同 B.人体内的①有5种,②有2种 C.①在植物体内共有8种 D.如果要构成ATP,需要在③位置上加上两个磷酸基团
3.(2020·漳州模拟)如图为人体细胞内血红蛋白合成的相关生理过程,下列分 析不正确的是 ( )
A.若图中核糖体上合成的肽链最长,则同时进行 翻译的其他核糖体都位于近b端 B.合成的多肽链经剪切加工成血红蛋白,该过程 有水分子参与 C.红细胞内合成血红蛋白而不合成胰岛素是基因选择性表达的结果 D.镰刀型细胞贫血症患者的红细胞中也存在合成血红蛋白的过程