2019-2020年高考生物一輪復(fù)習 第五單元 遺傳的分子基礎(chǔ) 第20講 遺傳信息的表達講義 浙科版.doc

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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習 第五單元 遺傳的分子基礎(chǔ) 第20講 遺傳信息的表達講義 浙科版 [考試標準] 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 遺傳信息的表達 (1) DNA的功能 (2)DNA與RNA的異同 (3)轉(zhuǎn)錄、翻譯的概念和過程 (4)遺傳密碼、中心法則 (5)基因的概念 (6)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的異同 a b b b b a b b b b b 考點一　遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯 1．RNA的結(jié)構(gòu)與分類 (1)RNA與DNA的區(qū)別 物質(zhì)組成 結(jié)構(gòu)特點 五碳糖 特有堿基 DNA 脫氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是雙鏈 RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是單鏈 (2)基本單位：核糖核苷酸。 (3)種類及功能 2．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 (1)概念：是指遺傳信息由DNA傳遞到RNA上。 (2)過程(見下圖) 3．翻譯 (1)概念 場所 細胞質(zhì)的核糖體上 模板 mRNA 原料 20種氨基酸 產(chǎn)物 具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì) (2)密碼子：mRNA上3個相鄰堿基，共64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種。 (3)反密碼子：位于tRNA上的與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)若核酸中出現(xiàn)堿基T或脫氧核糖，則必為DNA(　√　) (2)每種氨基酸僅由一種密碼子編碼(　　) (3)轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能識別DNA中特定的堿基序列(　　) (4)翻譯過程中核糖體每次移動三個堿基的位置(　√　) (5)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中都遵循了A與U、U與A配對的原則(　　) 2．觀察下圖比較轉(zhuǎn)錄和翻譯 試寫出與①②有關(guān)的知識： 過程 ① ② 名稱 轉(zhuǎn)錄 翻譯 場所 主要是細胞核 核糖體 模板 DNA的一條鏈 mRNA 原料 4種游離的核糖核苷酸 20種氨基酸 產(chǎn)物 RNA 多肽鏈 3.下圖為mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系圖，據(jù)圖回答問題： (1)上圖反映了怎樣的數(shù)量關(guān)系？ 提示　一個mRNA分子上可結(jié)合多個核糖體，同時合成多條多肽鏈。 (2)從圖中能判斷翻譯的方向嗎？若能，判斷依據(jù)是什么？ 提示　方向是從左向右；判斷依據(jù)是根據(jù)多肽鏈的長短，長的翻譯在前。 (3)圖中所示的翻譯特點，其意義是什么？ 提示　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。 4．密碼子和反密碼子的比較 項目 密碼子 反密碼子 位置 mRNA tRNA 作用 直接決定蛋白質(zhì)中氨基酸的序列 識別密碼子，轉(zhuǎn)運氨基酸 特點 與DNA模板鏈上的堿基互補 與mRNA中密碼子的堿基互補 題組一　DNA與RNA的比較 1．關(guān)于DNA和RNA的敘述，正確的是(　　) A．DNA有氫鍵，RNA沒有氫鍵 B．一種病毒同時含有DNA和RNA C．原核細胞中既有DNA，也有RNA D．葉綠體、線粒體和核糖體都含有DNA 答案　C 解析　在tRNA中，也存在堿基之間的互補配對，故也有氫鍵，A錯；一種病毒中只含有一種核酸，B錯；核糖體是由蛋白質(zhì)和RNA組成的，不含有DNA，D錯。 2．經(jīng)過對某生物體內(nèi)的核酸成分的化學分析得知，該生物體內(nèi)的核酸中，嘌呤占58%，嘧啶占42%，由此可以判斷(　　) A．此生物體內(nèi)的核酸一定是DNA B．該生物一定不含DNA而只含RNA C．若此生物只含DNA，則一定是單鏈的 D．若此生物含DNA，則一定是雙鏈的 答案　C 解析　因該生物核酸中嘌呤數(shù)和嘧啶數(shù)不等，故可能是只含有RNA，或同時含有DNA和RNA，或只含單鏈DNA。 題組二　DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較 3．甲、乙圖表示真核細胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過程，下列敘述正確的是(　　) A．甲、乙所示過程通過半保留方式進行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子 B．甲所示過程在細胞核內(nèi)進行，乙在細胞溶膠中進行 C．DNA分子解旋時，甲所示過程不需要解旋酶，乙需要解旋酶 D．一個細胞周期中，甲所示過程在每個起點只起始一次，乙可起始多次 答案　D 解析　甲過程表示多起點的DNA的半保留復(fù)制，合成的產(chǎn)物是雙鏈DNA分子，該過程主要發(fā)生在細胞核內(nèi)，在一個細胞周期中，DNA只復(fù)制一次；乙過程為轉(zhuǎn)錄，合成的產(chǎn)物為單鏈RNA分子，該過程主要發(fā)生在細胞核內(nèi)，在一個細胞周期中，乙可起始多次；DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄均需解旋，甲過程利用解旋酶，乙過程利用RNA聚合酶解旋。 4．Qβ噬菌體的遺傳物質(zhì)(QβRNA)是一條單鏈RNA，當噬菌體侵染大腸桿菌后，QβRNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和RNA復(fù)制酶(如圖所示)，然后利用該復(fù)制酶復(fù)制QβRNA。下列敘述正確的是(　　) A．QβRNA的復(fù)制需經(jīng)歷一個逆轉(zhuǎn)錄的過程 B．QβRNA的復(fù)制需經(jīng)歷形成雙鏈RNA的過程 C．一條QβRNA模板只能翻譯出一條肽鏈 D．QβRNA復(fù)制后，復(fù)制酶基因才能進行表達 答案　B 解析　QβRNA的復(fù)制不需要經(jīng)歷逆轉(zhuǎn)錄過程，是由單鏈復(fù)制成雙鏈，再形成一條與原來的單鏈相同的子代RNA，所以A錯誤，B正確；由圖可以看出一條QβRNA模板翻譯出的肽鏈不止一條，可翻譯出多條多肽鏈，C錯誤；由題意可知：QβRNA復(fù)制酶基因的表達在QβRNA的復(fù)制之前，有了QβRNA復(fù)制酶，QβRNA的復(fù)制才能進行，D錯誤。 5．如圖①②③表示了真核細胞中遺傳信息的傳遞方向，有關(guān)說法正確的是(　　) A．③是翻譯過程，方向是從b到a B．每種氨基酸均可由不止一種tRNA來轉(zhuǎn)運 C．①②③也能在線粒體、葉綠體及原核細胞中進行 D．一條mRNA可與多個核糖體結(jié)合，多個核糖體共同合成一條多肽鏈，加快了翻譯的速率 答案　C 解析　由圖可知，③是翻譯過程，隨著翻譯的進行，肽鏈由短到長，所以方向是從a到b，A錯誤；大多數(shù)氨基酸有多個密碼子，可由不止一種tRNA來轉(zhuǎn)運，但甲硫氨酸、色氨酸只有一種密碼子，只由一種tRNA來轉(zhuǎn)運，B錯誤；圖中①為DNA的復(fù)制，②為轉(zhuǎn)錄，③為翻譯，也能在線粒體、葉綠體及原核細胞中進行，C正確；一條mRNA可與多個核糖體結(jié)合，能夠同時合成多條多肽鏈，加快了翻譯的速率，D錯誤。 題組三　遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較 6．如圖表示藍細菌DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對應(yīng)關(guān)系。請判斷下列說法中正確的是(　　) A．分析題圖可知①是β鏈，完成此過程的場所是細胞核 B．除圖中所示的兩種RNA之外，RNA還包括tRNA C．圖中②到③的過程需要在核糖體上進行 D．能夠決定氨基酸的是③，其種類有61種 答案　C 解析　選項A，根據(jù)堿基互補配對原則，從圖中②的堿基組成可以確定β鏈是轉(zhuǎn)錄模板，藍細菌是原核生物，沒有細胞核。選項B，RNA包括mRNA(圖中②)、tRNA(圖中③)和rRNA(核糖體RNA，圖中未畫出)。選項C，圖中②到③的過程是翻譯過程，在核糖體上進行。選項D，能夠決定氨基酸的是mRNA上的61種密碼子(終止密碼子除外)，③是tRNA。 7．根據(jù)下表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是(　　) DNA雙鏈 T G mRNA C tRNA反密碼子 A 氨基酸 蘇氨酸 A.TGU B．UGA C．ACU D．UCU 答案　C 解析　密碼子為mRNA上決定氨基酸的三個相鄰堿基，根據(jù)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的堿基互補配對原則，由DNA信息鏈上的T、G堿基可推知mRNA上相應(yīng)位置上的堿基分別是A和C，由tRNA上反密碼子最后一個堿基A可知mRNA上相應(yīng)位置上的堿基為U，因此蘇氨酸的密碼子為ACU。 題組四　基因表達的相關(guān)計算 8．現(xiàn)代生物工程能夠?qū)崿F(xiàn)通過已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列來人工合成基因?，F(xiàn)已知人體生長激素共含190個肽鍵(單鏈)，假設(shè)與其對應(yīng)的mRNA序列中有A和U共313個，則合成的生長激素基因中G至少有(　　) A．130個 B．260個 C．313個 D．無法確定 答案　B 解析　此蛋白質(zhì)由191個氨基酸縮合而成，控制其合成的mRNA中最少有573個堿基，又知mRNA中A＋U為313個，所以mRNA中G＋C為573－313＝260(個)，故DNA的兩條鏈中G＋C共有520個，即該基因中G至少有260個。 9．胰島素的A、B兩條肽鏈是由一個基因編碼的，其中A鏈中的氨基酸有m個，B鏈中的氨基酸有n個。下列有關(guān)敘述中不正確的是(　　) A．胰島素基因中至少有堿基數(shù)是6(m＋n) B．胰島素基因的兩條DNA單鏈分別編碼A、B兩條肽鏈 C．胰島素mRNA中至少含有的密碼子為(m＋n)個 D．A、B兩條肽鏈可能是經(jīng)蛋白酶的作用后形成 答案　B 解析　胰島素基因編碼的兩條多肽鏈中氨基酸總數(shù)是m＋n，所以DNA中對應(yīng)堿基數(shù)至少為6(m＋n)；一個基因在編碼蛋白質(zhì)的過程中，只有一條鏈作為模板鏈；胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是一條，而形成的兩條肽鏈中氨基酸共有(m＋n)個，根據(jù)密碼子和氨基酸的一一對應(yīng)關(guān)系(不考慮終止密碼子)可知，與之對應(yīng)的胰島素mRNA中至少含有的密碼子應(yīng)該為(m＋n)個；A、B兩條肽鏈可能是形成一條肽鏈之后，經(jīng)蛋白酶作用使肽鍵斷裂，然后再組裝成胰島素的。 1．DNA和RNA的區(qū)分技巧 (1)DNA和RNA的判斷 ①含有堿基T或脫氧核糖?DNA； ②含有堿基U或核糖?RNA。 (2)單鏈DNA和雙鏈DNA的判斷 ①若：?一般為雙鏈DNA； ②若：嘌呤≠嘧啶?單鏈DNA。 (3)DNA和RNA合成的判斷 用放射性同位素標記T或U，可判斷DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推斷正發(fā)生DNA的合成；若大量利用U，可推斷正進行RNA的合成。 2．與轉(zhuǎn)錄和翻譯有關(guān)的3點易錯點 (1)轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物不只是mRNA，還有tRNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息，3種RNA都參與翻譯過程，只是作用不同。 (2)翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。 (3)轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的堿基配對沒有A—T，而是A—U。 3．巧辨遺傳信息、密碼子和反密碼子 (1)界定遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子 (2)辨析氨基酸與密碼子、反密碼子的數(shù)量關(guān)系 ①每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子(密碼子簡并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。 ②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。 ③密碼子有64種(3種終止密碼子和61種決定氨基酸的密碼子)；反密碼子理論上有61種。 4．基因表達的相關(guān)計算的4點提醒 (1)DNA和mRNA之間對應(yīng)堿基及數(shù)量的計算 找準DNA和mRNA之間對應(yīng)堿基及其比例關(guān)系，即DNA模板鏈中A＋T(或C＋G)與mRNA中A＋U(或C＋G)相等，則(A＋T)總%＝(A＋U)mRNA%。 (2)轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中DNA(基因)的堿基數(shù)∶mRNA的堿基數(shù)∶多肽鏈的氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。 (3)終止密碼子不決定氨基酸，因此，題干經(jīng)常用“至少需要多少堿基”的字眼，即終止密碼子不計算在內(nèi)。 (4)解答蛋白質(zhì)合成的相關(guān)計算時，應(yīng)看清是DNA上的堿基對數(shù)還是個數(shù)、是mRNA上密碼子的個數(shù)還是堿基個數(shù)、是合成蛋白質(zhì)所需氨基酸的個數(shù)還是種類數(shù)。 考點二　中心法則及基因的概念 1．中心法則 (1)提出者：克里克。 (2)要點：遺傳信息由DNA傳遞到RNA，然后由RNA決定蛋白質(zhì)的特異性。 (3)內(nèi)容圖解(用簡式表示)： 。 2．基因 (1)作用：遺傳的一個基本功能單位，它在適當?shù)沫h(huán)境條件下控制生物的性狀。 (2)與染色體的關(guān)系：以一定的次序排列在染色體上。 (3)本質(zhì)：包含一個完整的遺傳信息單位的有功能的核酸分子片斷。 [診斷與思考] 1．判斷下列敘述的正誤 (1)中心法則沒有體現(xiàn)遺傳信息的表達功能(　　) (2)線粒體中的DNA能控制某些蛋白質(zhì)的合成(　√　) (3)線粒體和葉綠體中遺傳信息的傳遞遵循中心法則(　√　) (4)DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則(　　) (5)HIV(逆轉(zhuǎn)錄病毒)感染人體過程的遺傳信息流示意圖為： (　√　) (6)基因與性狀之間是一一對應(yīng)的關(guān)系(　　) 2．寫出下列不同生物或細胞的遺傳信息傳遞式 (1)細胞生物遺傳信息傳遞式： 提示　 (2)洋蔥表皮細胞內(nèi)遺傳信息傳遞式： 提示　 DNARNA蛋白質(zhì) (3)洋蔥根尖分生區(qū)細胞內(nèi)的遺傳信息傳遞式： 提示　 3．觀察下面的基因關(guān)系圖，完善相關(guān)內(nèi)容 題組一　通過中心法則分析遺傳信息的傳遞過程 1．結(jié)合下圖分析，下列敘述錯誤的是(　　) A．生物的遺傳信息貯存在DNA或RNA的核苷酸序列中 B．核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質(zhì) C．遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)是表現(xiàn)型實現(xiàn)的基礎(chǔ) D．編碼蛋白質(zhì)的基因含遺傳信息相同的兩條單鏈 答案　D 解析　生物的遺傳物質(zhì)是DNA或RNA，則遺傳信息貯存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正確；由于密碼子的簡并性，核苷酸序列不同的基因可表達出相同的蛋白質(zhì)，B正確；表現(xiàn)型通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)，故遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)是表現(xiàn)型實現(xiàn)的基礎(chǔ)，C正確；編碼蛋白質(zhì)的基因含兩條單鏈，堿基序列互補，遺傳信息不同，D錯誤。 2．下表為某些抗菌藥物及其抗菌作用的原理，下列分析判斷錯誤的是(　　) 抗菌藥物 抗菌機理 青霉素 抑制細菌細胞壁的合成 環(huán)丙沙星 抑制細菌DNA解旋酶的活性 紅霉素 能與細菌細胞中的核糖體結(jié)合 利福平 抑制敏感型的結(jié)核桿菌的RNA聚合酶的活性 A.青霉素作用后使細菌因吸水而破裂死亡 B．環(huán)丙沙星可抑制細菌DNA的復(fù)制過程 C．紅霉素可導(dǎo)致細菌蛋白質(zhì)合成過程受阻 D．利福平能夠抑制RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄過程 答案　D 解析　細胞壁對細胞具有保護作用，青霉素抑制細菌細胞壁的合成，所以青霉素作用后使細菌失去細胞壁的保護其會因吸水而破裂死亡，A正確；DNA復(fù)制時首先要用DNA解旋酶解開螺旋，環(huán)丙沙星能抑制細菌DNA解旋酶的活性，因此可抑制DNA的復(fù)制，B正確；蛋白質(zhì)的合成場所是核糖體，紅霉素能與細菌細胞中的核糖體結(jié)合，從而導(dǎo)致細菌蛋白質(zhì)合成過程受阻，C正確；RNA聚合酶作用于轉(zhuǎn)錄過程合成RNA，而逆轉(zhuǎn)錄過程指導(dǎo)合成的是DNA，利福平不能抑制RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄過程，D錯誤。 題組二　圍繞中心法則的過程進行的模擬實驗 3．下圖為有關(guān)遺傳信息傳遞和表達的模擬實驗，下列相關(guān)敘述合理的是(　　) A．若X是mRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)必須加入氨基酸 B．若X是DNA，Y含有U，則試管內(nèi)必須加入逆轉(zhuǎn)錄酶 C．若X是tRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)必須加入脫氧核苷酸 D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，則試管內(nèi)必須加入DNA酶 答案　A 解析　若X是mRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，因此，試管內(nèi)必須加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，即Y為RNA，則試管內(nèi)發(fā)生的是轉(zhuǎn)錄過程，不需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，則試管內(nèi)發(fā)生的是翻譯過程，不需要加入脫氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，則試管內(nèi)發(fā)生的是逆轉(zhuǎn)錄過程，需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶，而不是DNA酶。 4．如圖為模擬中心法則信息傳遞過程的實驗研究裝置，據(jù)圖回答： (1)若圖示為模擬某種病毒的信息流動過程，裝置加入的模板A為單鏈，其部分堿基序列為－GAACACGUC－，加入的原料B為脫氧核苷酸，則該過程所需的酶B為______________，模擬的過程為______________。 (2)若圖示為模擬人體淋巴細胞的信息流動過程，裝置加入的模板A為雙鏈，其部分堿基序列為－GAACATGTT－，加入的原料B為________________，則該過程所需的酶B為RNA聚合酶，模擬的過程為________，該生理過程主要發(fā)生在該細胞的________中。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　逆轉(zhuǎn)錄　(2)核糖核苷酸　轉(zhuǎn)錄　細胞核 解析　(1)由模板的部分堿基序列“－GAACACGUC－”中含有U且為單鏈可知，該病毒為RNA病毒，且可以脫氧核苷酸為原料合成DNA，所以可確定該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與，模擬的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程。(2)由“模板A為雙鏈”和“堿基序列為“－GAACATGTT－”中含T等信息可知，模板A為雙鏈DNA分子，在RNA聚合酶的催化作用下可以合成RNA，利用的原料為核糖核苷酸，模擬的過程為轉(zhuǎn)錄，主要發(fā)生在該細胞的細胞核中。 1．利用圖示分類剖析中心法則 圖示中1、8為轉(zhuǎn)錄過程；2、5、9為翻譯過程；3、10為DNA復(fù)制過程；4、6為RNA復(fù)制過程；7為逆轉(zhuǎn)錄過程。 2．“三看”法判斷與中心法則有關(guān)的模擬實驗 (1)“一看”模板 ①如果模板是DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。 ②如果模板是RNA，生理過程可能是RNA復(fù)制、RNA逆轉(zhuǎn)錄或翻譯。 (2)“二看”原料 ①如果原料為脫氧核苷酸，產(chǎn)物一定是DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄。 ②如果原料為核糖核苷酸，產(chǎn)物一定是RNA，生理過程可能是轉(zhuǎn)錄或RNA復(fù)制。 ③如果原料為氨基酸，產(chǎn)物一定是蛋白質(zhì)(或多肽)，生理過程是翻譯。 (3)“三看”產(chǎn)物 ①如果產(chǎn)物為DNA，生理過程可能是DNA復(fù)制或RNA逆轉(zhuǎn)錄。 ②如果產(chǎn)物為RNA，生理過程可能是RNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。 ③如果產(chǎn)物是蛋白質(zhì)(或多肽)，生理過程是翻譯。