第10章 基因的表达 第15课时-【高考零起点】2025年新高考生物总复习学用word（艺考）

第十章　基因的表达 第15课时 一、基因指导蛋白质的合成 1．转录 (1)转录的概念 在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成RNA的过程叫作转录。 (2)RNA的种类、结构及功能 种类 mRNA tRNA rRNA 名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 功能 传递遗传信息 识别并转运特定氨基酸 组成核糖体 结构 单链 单链，部分碱基配对形成 三叶草型结构 单链 示意图 共同点 基本构成单位相同；都与翻译过程有关；都由核DNA转录而来 【注意】m、t和r分别是messenger(信使)、transfer(转移)和ribosomal(核蛋白)的首字母。 (3)mRNA转录的过程 当细胞开始合成目标蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。细胞中游离的核糖核苷酸与DNA模版链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个mRNA分子。 【注意】(1)本书第二章讲过，RNA与DNA的碱基略有不同，二者碱基配对方式为A—U，C—G。 (2)合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。 2．遗传信息的翻译 (1)相关概念 项目 概念 备注 翻译 mRNA合成后，通过核孔进入细胞质中。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序列的蛋白质的过程 ①4种碱基能生成43＝64个密码子，确定64种氨基酸，但组成蛋白质的氨基酸只有21种，所以必然会导致简并的出现； ②简并能增强生物生存发展的容错性，如当mRNA上的某个密码子出错时，其对应的氨基酸可能不变 密码子 mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，每三个这样的碱基叫作一个密码子 简并 多种氨基酸被同一种密码子决定的现象 (2)密码子表 第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基 U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C 亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A 亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C 异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A 甲硫氨酸 (起始) 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C 缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G 【注意】①正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA也可编码硒代半胱氨酸。 ②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。 (3)tRNA的工作 ①tRNA的概念 tRNA是由一条RNA链折叠形成的，像三叶草的叶形，比mRNA小得多。结构示意图如下： tRNA的一端有三个相邻的碱基，可以与mRNA上的碱基互补配对，叫作反密码子。反密码子决定了3′端所要转运的氨基酸，每种tRNA只能转运一种氨基酸。 ②tRNA的翻译过程如图所示。 【注意】(1)核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合点。 (2)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，如下图所示： 3．相关计算 DNA上的基因都为双链，此时基因中的碱基数∶mRNA中的碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。并且在蛋白质的合成中，肽键数＝氨基酸数－肽链的条数。 4．中心法则 (1)遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译(基因表达)。 (2)少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。 ①DNA复制，②转录，③RNA复制，④翻译，⑤逆转录。 (3)在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，故生命是物质、能量和信息的统一体。 二、基因表达与性状的关系 1．基因控制性状的途径 (1)基因间接控制性状：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)基因直接控制性状：基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状。 2．基因的选择性表达与细胞分化 (1)同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。 (2)在不同类型的细胞中，表达的基因可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因。 (3)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 (4)细胞分化的表现 ①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。 ②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。 ③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。 3．表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。 4．基因与性状的关系 (1)基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到多个基因的影响。 (2)一个基因可以影响多个性状。 (3)生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要的影响。 (4)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 一、选择 1．下列关于转录的叙述，正确的是(　D　) A．基因的两条链都作为转录的模板 B．遇到终止密码子时转录过程就停止 C．转录过程只可能发生在细胞核中 D．转录过程所需原料是核糖核苷酸 2．已知一段mRNA含有90个碱基，其中A和G有42个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数至少有(　C　) A．84 B．116 C．90 D．120 3．下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　A　) A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 B．图中RNA与a链碱基互补 C．图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对 D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量 4．一个DNA分子上的某个基因有300个碱基对，则它控制合成的一条多肽链中含有肽键的个数最多为(不考虑终止密码子)(　A　) A．99个 B．100个 C．49个 D．50个 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多肽链。则其模板链所在DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子) (　D　) 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．某基因中含有1 200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 (　B　) A．198个 B．199个 C．200个 D．201个 7．下图甲是真核生物细胞某生理过程示意图，乙图是甲图的局部放大，下列有关说法错误的是(　D　) A．甲图中③是RNA聚合酶 B．乙图中共有8种核苷酸组成 C．图中所示过程发生的场所主要是细胞核 D．②中含有的密码子共有61种 8．某DNA分子共有1 200个碱基对，其中A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是(　A　) A．32%、400 B．32%、200 C．18%、200 D．22%、400 9．下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是(　A　) A．一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板 B．转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能 C．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链 D．编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成 10．下图中甲表示酵母丙氨酸tRNA的结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是(　D　) A．图中tRNA的P端是结合氨基酸的部位 B．丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的 C．单链tRNA分子内部存在碱基互补配对 D．转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤 11．某研究人员利用酵母菌成功合成了氨基酸序列为Phe—Pro—Lys的三肽。三种氨基酸的密码子见表： 氨基酸 密码子 苯丙氨酸(Phe) UUU、UUC 脯氨酸(Pro) CCU、CCC、CCA、CCG 赖氨酸(Lys) AAA、AAG 据此分析，下列叙述正确的是(　C　) A．一种氨基酸可以由多种密码子编码，但只能由一种tRNA转运 B．控制该三肽合成的基因只有9对脱氧核苷酸 C．合成该三肽过程中需要mRNA、tRNA和rRNA参与 D．mRNA上编码该三肽的核苷酸序列可能为AAGGGAUUC 12．下图表示某细胞内发生的一系列生理变化，X 表示某种酶。据图分析，下列有关叙述错误的是(　C　) A．X为RNA聚合酶，该酶主要在细胞核中发挥作用 B．该图中最多含5 种碱基、8种核苷酸 C．过程Ⅰ仅在细胞核内进行，过程Ⅱ仅在细胞质内进行，图中X 和核糖体的移动方向相同 D．b部位发生的碱基配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C 13．已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下，A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A— G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的一条多肽链合成过程中失去的水分子的个数为(　B　) A．20个 B．15个 C．16个 D．18个 14．人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内(　C　) A．tRNA不同 B．rRNA不同 C．mRNA不同 D．DNA上的遗传信息不同 15．图甲所示为细胞中遗传信息的表达过程，图乙表示遗传信息的传递途径。下列相关叙述错误的是(　B　) A．图甲所示的过程可用图乙中的②③表示 B．病毒遗传信息的传递过程包含了④⑤ C．能发生图甲所示过程的细胞的遗传物质是DNA D．大肠杆菌遗传信息传递的途径有①②③ 16．HIV入侵人体后，主要攻击人体的T细胞，使人体免疫能力下降。如图为HIV在人体细胞内增殖的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　B　) A．①过程需要的原料是四种核糖核苷酸 B．④过程需遵循碱基互补配对原则 C．②③过程均需要RNA聚合酶 D．⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由rRNA决定的 17．下图是甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图。下列叙述正确的是(　C　) A．图中只含有tRNA和mRNA B．甲硫氨酸处于图中a的位置 C．tRNA含有氢键 D．该过程需要RNA聚合酶 18．下列属于表观遗传现象的是(　D　) A．基因突变使小麦获得抗病能力 B．染色体片段位置颠倒使果蝇形成卷翅 C．碱基替换导致人患镰状细胞贫血 D．柳穿鱼Lcyc基因高度甲基化影响其表达 19．如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　D　) A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中 B．图中①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助 C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 D．过程①②③表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 二、填空 20．请完成遗传信息传递过程中的相关问题： (1)图1中mRNA与DNA相比，其特有的组成成分是核糖、尿嘧啶。 (2)图2中翻译方向为从左向右，图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 (3)若图3中基因中位点a的碱基对变为T/A，位点b的碱基对变为G/C，位点c的碱基对变为A/T，则位点c的变化对相应密码子编码的氨基酸无影响，其原因是一种氨基酸可以对应多种密码子(或密码子具有简并性)。 (4)细胞中RNA的功能可能有BCDE。 A．作为遗传物质 B．传递遗传信息 C．转运氨基酸 D．构成核糖体 E．催化化学反应 21．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题(可能用到的密码子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU丝氨酸、UAC酪氨酸)： (1)完成遗传信息表达的是b、c(填字母)过程，a过程所需的酶有解旋酶和DNA聚合酶。 (2)图中含有核糖的是②③⑤(填数字)。由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。 (3)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明一个密码子由三个相邻的碱基组成。 22．铁是组成细胞的重要元素，但细胞内过量的Fe3＋会诱发自由基反应，对细胞产生损伤。转铁蛋白受体(TfR)参与细胞对Fe3＋的吸收。如图是细胞中Fe3＋含量对转铁蛋白受体mRNA(TfR-mRNA)稳定性的调节过程(图中铁反应元件是TfR-mRNA上一段富含碱基A、U的序列)，当细胞中Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而不能与铁反应元件结合，导致TfR-mRNA易水解，反之，TfR-mRNA难水解。回答下列问题： (注：TfR-mRNA上AUG为起始密码子，UAA为终止密码子。) (1)人体肝脏细胞中TfR-mRNA是由TfR基因经转录过程合成的，这一过程需要RNA聚合酶催化。 (2)据图可知，TfR-mRNA中铁反应元件能形成茎环结构的原因是该片段含有丰富的碱基A和U，能够互补配对形成局部双链结构。这种茎环结构不能(填“能”或“不能”)影响TfR的氨基酸序列，理由是这些结构位于mRNA终止密码子之后。 (3)若TfR基因中某碱基发生缺失，导致合成的肽链变短，其原因是某碱基发生缺失导致mRNA上终止密码子提前出现。 (4)据图可知，当细胞中Fe3＋不足时，TfR-mRNA将难被水解，指导合成更多转铁蛋白受体，其生理意义是有利于细胞从外界吸收更多的Fe3＋，以满足生命活动的需要。 学科网（北京）股份有限公司 $$