2012高三生物总复习教案 第23讲基因表达
教学案
【考纲要求】
基因表达
考纲要求
(1)遗传信息的转录和翻译
(2)基因与性状的关系
Ⅱ
Ⅱ
【考点分析】
知识点
试卷类型
分值
题型
(1)遗传信息的转录和翻译
(2)基因与性状的关系
2007 四川
22
非选择题
2007 海南
3
选择题
2008 海南
3
选择题
2008 江苏
2
选择题
2008 广东
3
选择题
2008 上海
11
选择题
2008 山东
19
非选择题
2008 重庆
20
非选择题
2008 上海
11
非选择题
2009 广东
2
选择题
2009 海南
2
选择题
2009 宁夏
12
非选择题
2009 浙江
18
非选择题
2009 上海
2
选择题
2009 江苏
7
非选择题
2009 广东
2
选择题
【考点预测】
基因的表达是学习生物的主要任务，就是通过对现实存在物质的学习来了解生命的过程，对于本节一直高考的热点问题，主要考察的是转录和翻译的过程，以及与之相关的计算题目，主要是以选择题的形式出现，有的时候也可以是大题。
【知识梳理】
一、转录
a.场所:细胞核
b.过程;以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
c.目的:传递遗传信息。
二、翻译
a.场所:细胞质的核糖体。
b.过程:以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。
c.目的:传递遗传信息
三、中心法则
四、基因与性状的关系
【重点解析】
中心法则
1．中心法则中所涉及生理过程的比较
(1)中心法则体现了DNA的两大基本功能。
图中①体现了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。图中②③共同体现了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。
(2)中心法则中几个生理过程能准确地进行的原因，准确的模板和严格有序的碱基互补配对关系保证了遗传信息的正常传递和表达，进而保证了物种的相对稳定性。
(3)中心法则几个过程的比较
场所
模板
原料
酶和其它条件
碱基互补配对方式
产物
复
制
细胞核
DNA两条链
游离的脱氧核苷酸、4种
解旋酶、DNA聚合酶等。能量
A与T
C与G
T与A
G与C
DNA
转
录
细胞核
DNA的一条链
游离的核糖核苷酸、4种
解旋酶、RNA聚合酶（可提一下）等。能量
A与U
C与G
T与A
G与C
mRNA
翻
译
细胞质中的核糖体
信使RNA
氨基酸、20种
酶、转运RNA、能量
A与U
C与G
G与C
U与A
蛋白质（或多肽链）
(4)中心法则是不断发展和完善的，是对所有生物的信息流动的归纳，不同的生物是不同的
以DNA为遗传物质的生物：
以RNA为遗传物质不逆转录的生物：
③以RNA为遗传物质逆转录的生物：
生物界：
2、与中心法则相联系的计算
信使RNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，因此蛋白质中氨基酸的数目与信使RNA上的碱基数目存在着1：3的对应关系，而信使RNA又是通过基因中的信息链转录而来。由于基因是双链，而只有一条链能转录，所以基因中的碱基数目与信使RNA上的碱基数目存在着2：1的对应关系，因此蛋白质中的氨基酸数目与基因中的碱基数目存在着1：6的对应关系。在合成蛋白质时，需要转运RNA作为运载氨基酸的工具，每个转运RNA每次只能运载一个特
定的氨基酸。
综上所述，可把上面有关的知识总结成如下的关系式：
[蛋白质中肽链的条数十(缩合时脱下的水分子数或蛋白质中的肽键数)]：蛋白质中氨基酸的数目：参加转运的tRNA：参加转运的tRNA中反密码子碱基数：信使RNA的碱基数：DNA(基因)碱基数=1：1：1：3：3：6。
蛋白质平均相对分子质量一氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数目一[(氨基酸数目一蛋白质中肽链数)×水相对分子质量]。
例1、一条多肽链中有氨基酸1000个，作为合成该多肽链模板的mRNA分子和用来转录成mRNA的DNA分子分别至少需要碱基（ ）
A、3000个和3000个
B、1000个和2000个
C、2000个和4000个
D、3000个和6000个
解析：此题考察DNA控制蛋白质合成的过程。mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，所以mRNA上碱基的数量是其控制合成多肽链中氨基酸个数的三倍。mRNA是以DNA双链中的一条单链为模板，按照碱基互补配对原则转录形成的，所以DNA分子的碱基数量是其转录形成的mRNA碱基数量的2倍，是其指导合成蛋白质的氨基酸数量的6倍。
答案：D
例2、下列说法错误的是（ ）
A、一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B、一种氨基酸可以含有多种密码子
C、一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
D、一种氨基酸只能由一种RNA来转运
解析 密码子是mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，反密码子是转运RNA上可以与密码子进行碱基互补配对的三个碱基。一个氨基酸可以有多个密码子，所以一个氨基酸可以由多个转运RNA来转运，但对一个特定的转运RNA，只能转运特定的一种氨基酸。
答案：D
例3、已知某物种的细胞中含有26个DNA分子，其中有2个DNA分子各含有24 000个碱基，由这两个DNA分子所控制合成的肽链中，最多含有多少种氨基酸（ ）
A、8 000
B、4 000
C、16 000
D、20
解析： 氨基酸的种类最多只有20种，要注意对题目隐含信息的挖掘。
答案： D
例4、人的胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于 （ ）
A、体细胞、胰岛细胞中
B、胰岛细胞、体细胞中
C、均位于胰岛细胞中
D、体细胞、肾小管细胞中
解析： 认得体细胞都是由受精卵不断通过有丝分裂而产生的，因此人的体细胞都含有一整套相同的基因，都含有胰岛素基因。但这些基因并非无选择地在每一个细胞都得到表达，即控制合成相应的蛋白质，而是在不同的组织细胞中只有部分基因得到了表达。胰岛素基因只是在胰岛细胞中得到表达，合成了蛋白质激素—胰岛素。
答案： A
【实战训练】
（09广东卷）1．大多数老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内
A．物质转运加速 B．新陈代谢变缓
C．呼吸速率加快 D．与黑色素合成相关的酶活性降低
答案：BD
解析：生物的基因控制性状，可通过控制酶的合成控制代谢进而控制性状，头发变白是因为黑色素无法形成，与黑色素合成相关的酶活性降低，酶活性降低导致新陈代谢变缓，致使老年人头发变白。
（09广东卷）2.有关蛋白质合成的叙述，正确的是
A. 终止密码子不编码氨基酸
B. 每种tRNA只运转一种氨基酸
C. tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D. 核糖体可在mRNA上移动
答案：ABD
解析：携带遗传信息的，是DNA。
（09海南卷）3．有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是
A．两种过程都可在细胞核中发生 B．两种过程都有酶参与反应
C．两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料 C．两种过程都以DNA为模板
答案：C
（09辽宁、宁夏卷）4．（12分）
多数真核生物基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开，每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子。这类基因经转录、加工形成的mRNA中只含有编码蛋白质的序列。某同学为检测某基因中是否存在内含子，进行了下面的实验：
步骤①：获取该基因的双链DNA片段及其mRNA；
步骤②：加热DNA双链使之成为单链，并与步骤①所获得的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子；
步骤③：制片、染色、电镜观察，可观察到图中结果。
请回答：
（1）图中凸环形成的原因是 ，说明该基因有 个内含子。
（2）如果现将步骤①所获得的mRNA逆转录得到DNA单链，然后该DNA单链与步骤②中的单链DNA之一按照碱基配对原则形成双链分子，理论上也能观察到凸环，其原因是逆转录得到的DNA单链中不含有 序列。
（3）DNA与mRNA形成的双链分子中碱基配对类型有 种，分别是 。
答案：
（1）DNA中有内含子序列， mRNA中没有其对应序列，变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时，该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环 7
（2）内含子
（3）3 A—U T—A C—G
解析：
（1）由题意知， 基因中编码蛋白质的序列被一些不编码蛋白质的序列隔开，每一个不编码蛋白质的序列称为一个内含子。而mRNA中只含有编码蛋白质的序列。因此， 变性后形成的DNA单链之一与mRNA形成双链分子时，该单链DNA中无法与mRNA配对的序列能形成凸环。
（2）mRNA逆转录得到DNA单链，该DNA单链也不含有不编码蛋白质的序列，因此，逆转录得到的DNA单链中不含有内含子序列。
（3）DNA中有四种碱基AGCT， mRNA有四种AGCU， DNA中的A与mRNA中的U， DNA中T与mRNA中A ，DNA中C与mRNA中G，DNA中G与mRNA中C， 所以配对类型有三种。
（09上海卷）5.某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是
A. 75对碱基 B. 78对碱基
C. 90对碱基 D. 93对碱基
答案：D
解析：根据题中条件可知该多肽由30个氨基酸组成，则应为30个密码子再加上终止密码子应为31，编码多肽的基因碱基为31×6=186，93对碱基。
（09浙江卷）6.（18分）正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ—裂解酶（G酶），体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为B-B-的小鼠。通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为B+B-的雄性小鼠（B+表示具有B基因，B-表示去除了B基因，B+和B-不是显隐性关系），请回答：
（1）现提供正常小鼠和一只B+B-雄性小鼠，欲选育B-B-雄性小鼠。请用遗传图解表示选育过程（遗传图解中表现型不作要求）。
（2）B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的 上进行，通过tRNA上的 与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为 。
（3）右图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。B-B-个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为 。通过比较B+B+和B+B-个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是 。
答案：
（1）
（2）核糖体 发密码子 G酶能降低化学反应活化能
（3）①血压中的H2S不仅仅由G酶催化产生
②基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度
解析：本题考查基因控制蛋白质合成的有关知识。
（1）遗传图解如下：
（2）B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，是因为酶能降低化学反应的活化能。（3）右图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓 度和H2S浓度的关系。B-B-个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为血浆中的H2S 不仅仅由 G酶催化生成。通过比较B+B+和B+B-个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度。
（09江苏卷）7．（7分）下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
（1）完成过程①需要 等物质从细胞质进入细胞核。
（2）从图中分析，核糖体的分布场所有 。
（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由 中的基因指导合成。
（4）用一鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测一鹅膏蕈碱抑制的过程是 （填序号），线粒体功能 （填“会”或“不会”）受到影响。
答案：
（1）ATP、核糖核苷酸、酶
（2）细胞质基质和线粒体
（3）核DNA（细胞核）
（4）① 会
解析：本题以图文为资料考查转录翻译相关知识。（1）过程①为转录，需要从核外获取ATP、核糖核苷酸、酶；（2）过程②表示翻译，场所核糖体，在细胞质基质，线粒体中能进行过程④翻译，所以线粒体中也存在。（3）已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，但是将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。所以RNA聚合酶不是线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成。（4）用一鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，所以抑制了转录合成RNA的过程①，线粒体由于前提蛋白减少，所以功能受影响。
【名师点拨】
1、RNA的种类有三种：mRNA、tRNA、rRNA
2、DNA与RNA的区别：
DNA
RNA
碱基
A、G、C、T
A、G、C、U
五碳糖
脱氧核糖(C5H10O4)
核糖(C5H10O5)
磷酸
磷酸
磷酸
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
结构
通常呈双螺旋结构
通常呈单链状结构
3、转录是以DNA一条链为模板，而不是两条链。所以DNA与RNA碱基比2：1
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