第19讲 基因的表达-【大鹏生物】2025年高考生物一轮复习讲义

第19讲　基因的表达 一、遗传信息的转录和翻译 知识回顾 1．RNA的结构与功能 2．遗传信息的转录 (1)概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。 (2)场所：主要是细胞核，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。 (3)过程 (4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。 (4)产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。 RNA种类 示意图 作用 分布 mRNA 翻译的模板，将遗传信息从细胞核传递到细胞质 细胞核、细胞质中（常与核糖体结合） tRNA 识别mRNA上的碱基序列（密码子）和转运氨基酸 细胞质中 rRNA 核糖体的组成成分 核糖体中 3．遗传信息的翻译 (1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (2)密码子 ①概念：mRNA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61种，终止密码子有3种。 ③密码子与反密码子的比较 项目 密码子 反密码子 位置 mRNA tRNA 作用 直接决定蛋白质中氨基酸的序列 识别密码子，转运氨基酸 特点 与DNA模板链上的碱基互补 与mRNA中密码子的碱基互补 (3)过程 (4)产物：多肽（盘曲折叠）——蛋白质。 易错判断 (1)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成(　　) (2)RNA有传递遗传信息、催化反应和转运物质等功能(　　) (3)mRNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸(　　) (4)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式(　　) (5)一个DNA只能控制合成一种蛋白质(　　) (6)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率(　　) (7)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链(　　) 1．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 (1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 (2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系 ①一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。 ②每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 2．DNA复制、转录和翻译的区别 项目 复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 细胞分裂的间期 个体生长发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 能量 都需要 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶 产物 2个双链DNA分子 一个单链RNA 多肽链(或蛋白质) 产物去向 传递到2个细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，转录后DNA恢复原状 翻译结束后，mRNA被降解成单体 碱基配对 A—T、T—A， C—G、G—C A—U、T—A， C—G、G—C A—U、U—A， C—G、G—C 3.基因表达过程中碱基数和氨基酸数之间的关系 DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因 (1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。 (2)在基因中，有的片段起调控作用，不转录。 (3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 (4)转录出的mRNA中有终止密码，终止密码不编码氨基酸。 考向预测 考向一　遗传信息、密码子、反密码子的分析 1．下列有关遗传信息、密码子和反密码子的叙述，错误的是(　　) A．DNA中的遗传信息通过转录传递给mRNA B．一种密码子在不同细胞中决定不同种氨基酸 C．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性 D．反密码子是tRNA中与mRNA碱基互补配对的三个碱基 2．下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是(　　) A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基构成相同 B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上，碱基构成相同 C．遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同 D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基构成不同 考向二　转录、翻译和复制过程的分析 3．如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是(　　) A．①是DNA，其双链均可作为②的转录模板 B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n－1个肽键 C．③是核糖体，翻译过程将由3′向5′方向移动 D．④是tRNA，能识别mRNA上的密码子 4．下图甲、乙表示某生物遗传信息传递和表达过程，下列叙述正确的是(　　) A．甲、乙所示过程可在细胞同一场所发生 B．甲过程需要4种核糖核苷酸、酶、能量等条件 C．图乙所示碱基配对情况相同 D．图乙过程合成的肽链长度不同 考向三　基因表达中的有关计算 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分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码)(　　) A．m、(m/3)－1 B．m、(m/3)－2 C．2(m－n)、(m/3)－1 D．2(m－n)、(m/3)－2 6．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有肽键198个，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有(不考虑终止密码)(　　) A．600个 B．700个 C．800个 D．900个 二、中心法则及基因与性状的关系 知识回顾 1．中心法则 (1)提出者：克里克。 (2)补充后的内容图解 (3)不同类型生物遗传信息的传递 ①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递 ②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递 (3)不同类型生物遗传信息的传递 ③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递 ④高度分化的细胞遗传信息的传递 2．基因控制性状的途径 (1)直接控制途径 基因控制蛋白质的结构 蛋白质的结构直接控制生物体的性状(完善实例分析如下) (2)间接控制途径 ①白化病致病机理图解 ②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解 下图为人体内基因对性状的控制过程： (1)①②③途径说明基因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。 (2)①②④⑤途径说明基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。 易错判断 人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图)，判断下列相关叙述： (1)合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节(　　) (2)通过d形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上(　　) (3)d和e过程需要的原料分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸(　　) (4)HIV侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞(　　) (5)HIV的遗传信息传递中只有A—U的配对，不存在A—T的配对(　　) 考向预测 考向一　分析遗传信息传递过程 7．下图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是(　　) 抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化) 红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A. 环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程 B．青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程 C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中 D．①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中 8．新冠病毒(SARS－CoV－2)和肺炎双球菌均可引发肺炎，两者结构不同。新冠病毒是具外套膜的正链单股RNA病毒，其遗传物质是目前所有RNA病毒中最大的，该病毒在宿主细胞内的增殖过程如图所示，a～e表示相应的生理过程。下列有关叙述正确的是(　　) A．新冠病毒与肺炎双球菌均需利用人体细胞内的核糖体进行蛋白质合成 B．新冠病毒与肺炎双球菌二者的遗传物质都没有与组蛋白相结合 C．新冠病毒在宿主细胞内形成子代的过程可以体现中心法则的全过程 D．a～e过程均存在A—U的形成和解开，图中的mRNA与RNA(＋)序列相同 考向二 辨析基因对性状的控制过程 9．囊性纤维病是由编码细胞膜上CFTR蛋白(主动转运氯离子的载体蛋白)的基因发生突变引起，该突变使CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，进而导致氯离子运输障碍，使得氯离子在细胞内积累。下列有关该病的叙述，不正确的是(　　) A．该病例说明基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 B．CFTR蛋白缺少了苯丙氨酸说明编码的基因发生了碱基对的缺失 C．氯离子在细胞内积累会导致细胞内液渗透压上升使水分子出细胞受阻碍 D．编码CFTR蛋白的基因存在多种突变形式，体现了基因突变的随机性 重温真题 1．(全国Ⅲ，1)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是(　　) A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质 B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽 C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等 D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子 2．(全国Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(　　) A．一种反密码子可以识别不同的密码子 B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成 D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 3．(全国Ⅲ，1)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 4．(全国Ⅱ，29)大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽链)。回答下列问题： (1)在大豆细胞中，以mRNA为模板合成蛋白质时，除mRNA外还需要其他种类的核酸分子参与，它们是________、________。 (2)大豆细胞中大多数mRNA和RNA聚合酶从合成部位到执行功能部位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为mRNA合成部位的是_________，作为mRNA执行功能部位的是________；作为RNA聚合酶合成部位的是________，作为RNA聚合酶执行功能部位的是________。 (3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是? 若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为_____________________。 (3)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是? 若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为_____________________。 随堂演练 一、选择题 1．下列关于RNA的叙述，正确的是(　　) A．75个碱基组成的tRNA，其上含有25个反密码子 B．900个碱基组成的mRNA，其上含有的密码子均决定氨基酸 C．结核杆菌的rRNA的形成与核仁密切相关 D．人体的不同细胞中，mRNA的种类不一定相同 2．下图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子。下列叙述正确的是(　　) A．转录过程中也需要搬运原料的工具tRNA B．该tRNA中含有氢键，由两条链构成 C．该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸 D．氨基酸与反密码子都是一一对应的 3．图中①、②、③分别表示相应的结构或物质，Asn、Ser、Gly为三种氨基酸，分别是天冬酰胺(C4H8O3N2)、丝氨酸(C3H7O3N)、甘氨酸(C2H5O2N)，以下说法错误的是(　　) A．结构①中发生氨基酸的脱水缩合 B．决定图中天冬酰胺的密码子是AAC C．结构②沿着结构③移动，读取密码子 D．天冬酰胺R基C、H、O个数比为2∶4∶1 4．(福建三明一中高三开学考试)如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是(　　) A．原核细胞转录和翻译在时空上完全分开 B．转录方向为从左到右 C．转录尚未结束，翻译即已开始 D．一个DNA只能转录一条RNA，但可表达出多条多肽链 5．(惠州模拟)下图是真核细胞内某基因的表达过程示意图。下列叙述正确的是(　　) A．基因的转录需要DNA聚合酶的催化 B．翻译过程需要成熟的mRNA、tRNA、氨基酸、ATP、核糖体等 C．说明基因与多肽链是一一对应的关系 D．成熟mRNA上具有启动子、终止子 6．如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　) A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶 B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶 C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸 D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸 7．某生物体内进行的遗传信息传递过程如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) A．a和b过程的碱基互补配对方式完全相同 B．c过程还需rRNA的参与，其合成离不开核仁 C．c过程必须由61种tRNA将20种氨基酸运输到核糖体中 D．mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子不是完全对应关系 8．2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的三位科学家，他们发现果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。下图表示PER蛋白作用的部分过程，有关叙述错误的是(　　) A．PER蛋白可反馈抑制per基因的转录 B．per mRNA的合成过程不会在细胞核外发生 C．PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细胞核 D．一个per mRNA分子上可结合多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成 9．给兔子喂养某种食物后，在其体内检测出了来自该食物的微小RNA，这种RNA不能编码蛋白质，但可与兔子的M基因转录产生的mRNA结合，并抑制它的功能，最终引起兔子患病。下列说法正确的是(　　) A．M基因的表达不遵循中心法则 B．兔子因缺少M基因控制合成的蛋白质而患病 C．在兔子体内，微小RNA及M基因转录的mRNA都能与核糖体结合 D．微小RNA通过G与C、A与T配对方式与M基因转录的mRNA结合 10．如图为体外处理“蛋白质—DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。下列相关叙述错误的是(　　) A．过程①的酶作用于磷酸二酯键 B．过程①、②两种酶的作用体现了生物分子能特异性结合的特点 C．若该复合体中的蛋白质为RNA聚合酶，则其识别的序列是mRNA的起始密码 D．若该复合体是染色体片段，则不可能存在于原核细胞的拟核中 二、非选择题 11．(南通模拟)当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，会形成RNA－DNA杂交体，这时非模板链、RNA－DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。如图是原核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图。请回答下列问题： (1)酶C是_____________。与酶A相比，酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸二酯键外，还能催化_______断裂。 (2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多碱基G的片段，R环中含有碱基G的核苷酸有? 富含G的片段容易形成R环的原因是? 对这些基因而言，R环是否出现可作为______________________的判断依据。 (3)研究发现原核细胞DNA复制速率和转录速率相差很大。当DNA复制和基因转录同向进行时，如果转录形成R环，则DNA复制会被迫停止，这是由于____________________________。 12．如图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题： (1)细胞中过程②发生的主要场所是_________。 (2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为______。 (3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是_____________。 (4)在人体内成熟的红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是_______________________。 (5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点____________ (填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_____________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$