第3讲　基因的表达.

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1 第3讲　基因的表达

2 2015备考·最新考纲 1．遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。　2.基因与性状的关系(Ⅱ)。

3 考点1　RNA的种类功能及RNA与DNA的区别(5年9考)　
(2013新课标Ⅰ、新课标Ⅱ、浙江卷，2012新课标Ⅰ，2011海南卷、上海卷……) 1．RNA与DNA的比较 DNA RNA 全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 分布 主要在 中(在线粒体、叶绿体中也有少量) 细胞核和细胞质中(包括线粒体、叶绿体) 细胞核

4 链数及结构 碱基 五碳糖 组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 代表生物 真核生物、原核生物、 噬菌体 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、H7N9病毒 一条链 两条链，规则的双螺旋结构 A、G、C、T A、G、C、U 核糖 脱氧核糖

5 遗传信息 蛋白质 识别并运载氨基酸 核糖体 病毒中RNA的功能：遗传物质携带遗传信息，含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因，对宿主细胞具有感染能力。 特别提醒 细胞中的极少数RNA还具有催化作用

6 3．密码子和反密码子 (1)密码子存在于 上，共有 种。决定氨基酸的密码子有 种；终止密码有 种，不决定氨基酸；起始密码子有 种，决定氨基酸。 (2)反密码子存在于 上(如下图) mRNA 64 61 3 2 tRNA

7 思维激活 　判断正误 (1)若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA (　　)。 (2)若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA (3)若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA (4)要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率

8 (5)mRNA、tRNA、rRNA都是以DNA链为模板转录而来的，都携带有遗传信息
(　　)。 (6)H7N9病毒的RNA对宿主细胞具有感染能力 (7)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系 (8)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)×

9 　考查RNA的种类及功能 1．(2011·海南单科，15)关于RNA的叙述，错误的是 (　　)。 A．少数RNA具有生物催化作用 B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的 C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸

10 解析　真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的，故B错误。少数RNA是酶，具有催化作用；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性，一种tRNA只能转运一种氨基酸。 答案　B

11 　各种RNA在基因表达中的作用 2．(2013·新课标全国卷Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是 (　　)。 A．一种tRNA可以携带多种氨基酸 B．DNA聚合酶是在细胞核内合成的 C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基 D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成

12 解析　 一种tRNA只能携带一种氨基酸，A错误；DNA聚合酶的化学本质是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，B错误；反密码子是位于tRNA上相邻的3个碱基，C错误；DNA能控制蛋白质的合成，真核细胞中的DNA位于细胞核、线粒体和叶绿体中，D正确。 答案　D

13 延伸思考 mRNA、tRNA、rRNA的由来及各自的作用分别是什么？ 提示　mRNA、tRNA、rRNA均是转录的产物，但携带遗传信息的只有mRNA。它们都参与了翻译过程，mRNA是翻译的模板，mRNA上3个相邻碱基组成一个密码子，决定一个氨基酸；tRNA是运载工具，呈三叶草结构，上面有“反密码子”(能与密码子配对)，rRNA是核糖体的组成成分。

14 考点2　聚焦基因的表达——转录和翻译(5年14考)
(2013新课标Ⅰ、浙江卷、江苏卷，2012新课标Ⅰ、安徽卷……) 1．转录 图一　转录过程模式图

15 2．翻译 (1)识图并回答问题 图二　翻译过程模式图

16 (2)根据图一、图二转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
DNA CTT TGC mRNA(密码子) UGC 反密码子 GAU 氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸 ACG GAT CTA GAA CUA GAA ACG CUU

17 易错警示！　与转录、翻译有关的5个注意点 ①转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。 ②密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。 ③翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。

18 ④遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
⑤解答蛋白质合成的相关计算时，应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。

19 　考查基因表达的相关知识 1．(2013·浙江卷)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是 (　　)。

20 A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对 C．mRNA翻译只能得到一条肽链 D．该过程发生在真核细胞中 解析　在进行转录时，RNA聚合酶与DNA分子的某一启动部位相结合，使DNA片段的双螺旋解开，选项A正确；图示DNA上的碱基A应与RNA上的碱基U配对，选项B错误；图示一个mRNA分子上有若干个核糖体同时进行多条多肽链的合成，故选项C错误；在真核细胞中，转录在细胞核内进行，翻译在核糖体上进行，二者不能同时进行，选项D错误。 答案　A

21 　综合考查DNA分子的复制、转录和翻译的过程
2．(2013·江苏卷)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：

22 (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____________________________ __________________________________________________。

23 (4)在人体内成熟红细胞、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________(在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择)，其原因是____________________________________ __________________________________________________。

24 解析　(1)图①为DNA的复制，图②为转录，图③为翻译；(2)本小题的注意点是计算对应的DNA区段，而不是模板链，通过绘图，可求得模板链上碱基G占19%，C占29%，A占25%，T占27%，因此该区段DNA双链中A与T之和达52%，故A和T各占26%。(3)本小题注意是一对碱基的替换，通过密码子的对应关系可确定，密码子的变化是AUU→ACU或AUC→ACC或AUA→ACA，则模板链上对应的碱基变化是A→G，基因中碱基对的变化就是A∥T→G∥C。

25 (4)过程①只发生于分裂的细胞中，而过程②③可发生在具DNA的所有活细胞中，因此浆细胞和效应T细胞不分裂，不发生过程①，可发生过程②③，成熟的红细胞无细胞核，不能发生过程①②③，记忆细胞可发生过程①②③。(5)不同组织细胞发生细胞的分化，基因选择性表达，因此同一DNA中不同基因表达情况有差异，故转录的起点不完全相同。 答案　(1)细胞核　(2)26%　(3)T－A替换为C－G(A－T替换为G－C)　(4)浆细胞和效应T细胞　(5)不完全相同　不同组织细胞中基因进行选择性表达

26 知识归纳 列表比较复制、转录、翻译的区别与联系 1．三者的区别 复制 转录 翻译 时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程 场所 主要在细胞核 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

27 条件 解旋酶、DNA 聚合酶、ATP 解旋酶、RNA 酶、ATP、 tRNA 产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链 模板 去向 分别进入两 个子代DNA 分子中 恢复原样，重 新组成双螺 旋结构 水解成单个 核糖核苷酸 碱基 配对 A－T，T－A， C－G，G－C A－U，T－A， A－U，U－A， 意义 传递遗 传信息 表达遗传信息，使生物表现出各种性状

28 2.三者的联系

29 [对点强化] (2013·黄山二检)下列关于甲、乙、丙三个与DNA分子相关的图形的说法不正确的是 (　　)。

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32 考点3　透析中心法则及基因对性状的控制(5年7考)
(2013江苏卷、天津卷、上海卷，2012安徽卷，2010山东卷、广东卷……) 1．中心法则的理解与分析 ①DNA的复制；② ；③翻译；④ ；⑤ 。 图解表示出遗传信息的传递有5个过程。 转录 RNA复制 逆转录

33 (1)书写以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递(所有细胞生物及DNA病毒)

34 (2)书写以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递(RNA病毒)——有两种情况，举例如下：
②写出HIV等逆转录病毒的中心法则

35 特别提醒 (1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。
(3)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。 (4)进行碱基互补配对的过程——上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。 (5)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。 (6)逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。

36 蛋白质 细胞代谢 激素合成

37 思维激活 1．利用图示分类剖析中心法则 (1)图示中1、8为 过程；2、5、9为 过程；3、10为 过程；4、6为 过程；7为 过程。 (2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为 病毒，如噬菌体；乙为 病毒，如烟草花叶病毒；丙为 病毒，如HIV。 转录 翻译 DNA复制 逆转录 RNA复制 DNA RNA 逆转录

38 2．识图分析基因与性状的对应关系 基因编号

39 分析：(1)由⑥、⑦、⑧号基因分别控制性状F、G、H可判定，大多数情况下 。
(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关，上图基因 控制和表达同一性状。 (3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子；上图基因 影响性状 。 一个基因只决定一种性状 ③、④、⑤ ① ABCD

40 特别提醒 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。基因与基因、基因与基因产物、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。

41 　考查基因对性状的直接控制与间接控制 1．(2013·昆明一中模考)下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述不正确的是 (　　)。

42 A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体
B．镰刀型细胞贫血症致病的根本原因是基因突变 C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降 D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来进行的 解析　图示既反映了基因通过控制蛋白质的合成直接控制性状，也反映了基因通过控制酶的合成进而控制代谢活动来间接控制生物性状。 答案　D

43 互动探究 认真识别题干及图示信息，基因1和基因2对性状的控制原理一致吗？ 提示　不一致。基因1通过控制正常(异常)血红蛋白的合成，直接控制性状——正常红细胞(镰刀型红细胞)，而基因2是通过控制酶的合成而控制代谢活动来间接控制生物性状的。

44 　考查中心法则及其补充 2．(2013·天津理综，7)肠道病毒EV71为单股正链RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。

45 据图回答下列问题。 (1)图中物质M的合成场所是________________。催化①、②过程的物质N是________________。 (2)假定病毒基因组＋RNA含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组＋RNA为模板合成一条子代＋RNA的过程共需要碱基G和C________个。 (3)图中＋RNA有三方面功能，分别是_________________。

46 (4)EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有__________________________________________________。
(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成，其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面，而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接，另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程产生疫苗，四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是________，更适宜作为抗原制成口服疫苗的是________。

47 解析　(1)病毒只能在宿主细胞中才能生存繁殖，图中物质M(多肽)的合成场所是宿主细胞的核糖体。催化①、②过程的物质N是RNA复制酶(或RNA聚合酶)；(2)欲合成一条子代＋RNA，必须先合成一条－RNA，＋RNA、－RNA碱基互补而等长，根据＋RNA中A＋U＝40%，得出G＋C＝60%，因而合成一条子代＋RNA需要G＋C＝7 500×60%×2＝9 000个；(3)识图可知＋RNA的功能至少有三个：EV71病毒的重要组成成分，翻译的模板，复制的模板(另外还有携带遗传信息)。

48 (4)EV71病毒感染机体后引发的特异性免疫有体液免疫和细胞免疫；(5)根据描述VP4包埋在衣壳内侧，VP1 、VP2、VP3裸露于病毒表面，VP1虽然裸露于病毒表面，但不受胃液中胃酸的破坏，因而通过基因工程生产疫苗时四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是VP4，更适宜作为抗原制成口服疫苗的是VP1。 答案　(1)宿主细胞的核糖体　RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶)　(2)9 000　(3)翻译的模板；复制的模板；病毒的重要组成成分　(4)体液免疫和细胞免疫　(5)VP4　VP1

49 信息给予题的特点及解题模板 特点：信息给予型试题，一般是通过几组文字、图表资料设置情境，要求考生根据问题去分析资料，鉴别、选择试题给出的相关生物学信息，运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题，并能用文字、图表等多种表达形式准确地描述生物学内容。此类试题常创设一些新的情境，其中加入一些与当今生物科技、生产生活、人类健康与疾病等相关的新名词或陌生术语，会给考生带来很大的心理压力和迷惑性。但此类试题往往是“高起点、低落点”，考查的仍是教材中的基本内容。因此，解答时必须在认真分析题意后，进行信息转换，即先把这个新材料的应用范围或考查内容搞清楚。

50 解题模板：解答此类试题时，往往采用逆向思维的方法，即直接从试题所设的问题入手作答。因为有的材料信息题所要回答的内容虽然与试题材料有一定的联系，但多为教材的基础知识，所以直接从问题入手，也能够回答较多的问题。如果遇到回答不上来的问题，可以采取以下的方法：

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52 1.辨析遗传信息、密码子和反密码子 　点拨　遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分

53 遗传信息，密码子，反密码子的位置，可用如图表示：

54 2.辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 (1)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 (2)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。 (3)密码子有64种(3种终止密码子；61种决定氨基酸的密码子)；反密码子理论上有61种。

55 特别提醒 由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多(6∶3∶1的计算方法应注意前提条件)。

56 易错点1　混淆六类酶——解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、 DNA连接酶、RNA聚合酶
②“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。 ③“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。 ④“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。 ⑤“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。 ⑥“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。

57 易错点2　正确区分翻译过程中多聚核糖体模式图
(1)图1表示真核细胞的翻译过程。图中①是mRNA，⑥是核糖体，②、③、④、⑤表示正在合成的4条多肽链，翻译的方向是自右向左。 (2)图2表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②、③、④、⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。

58 解题技法 (1)分析此类问题要正确分清mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链。 (2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录、边翻译。

59 纠错演练 1.(2013·福建龙岩教学质检Ⅰ)mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是 (　　)。 A.tRNA一定改变，氨基酸不一定改变 B.tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变 C.tRNA一定改变，氨基酸一定改变 D.tRNA不一定改变，氨基酸一定改变

60 解析　mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，密码子一定改变，tRNA一定改变，但由于密码子的简并性，所决定的氨基酸不一定改变，故选A。

61 【易错分析】 本题要求考生了解密码子的简并性，并且知道tRNA分子是严格遵守碱基互补配对原则与mRNA配对的，有些考生误认为密码子有简并性，则tRNA分子也有而导致误选B项。

62 2.(2013·河南焦作周口第一次质检)蛋白质种类繁多，功能多样，是生物体生命活动的体现者和承担者。如图所示是某种蛋白质合成示意图，据图所示，下列说法错误的是
(　　)。

63 A.mRNA合成的方向是从右到左 B.如果蛋白质中氨基酸的数目为a，则合成该蛋白质的基因中碱基数多于6a C.该图可以表示胰岛细胞合成胰岛素的过程 D.每一个核糖体上都将合成一条完整的多肽链，这反映了基因表达的高效性 解析　图中显示转录和翻译同时同地进行，应该是原核生物的表达过程，故不可能是胰岛素的合成过程；由mRNA上核糖体的多少可知，mRNA合成的方向是从右到左；由于终止密码子的存在，基因中碱基数目比氨基酸的6倍还要多；由于多个核糖体同时翻译，提高了基因的表达效率。 答案　C

64 【易错分析】 有些考生不能根据RNA聚合酶作用的产物mRNA的长度判断出转录方向是由右到左进行的而误选A项；有些考生不能根据图中转录翻译在同一场所进行，判断出这是原核生物体内蛋白质的合成过程，误认为C项正确。

65 3.识别下图，深化对翻译的理解，并回答相关问题。

66 ①mRNA与核糖体的数量关系：________________。
②存在上述关系的意义：________________。 ③蛋白质合成的方向：从________(据上图)，判断依据是根据________________________。 答案　①一个mRNA可同时结合多个核糖体　②少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质　③左向右　多肽链的长短，长的翻译在前

67 思考　上述翻译过程，合成的物质是多肽还是蛋白质？
提示　合成的仅是多肽链，要形成蛋白质(具有生物活性)还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。

68 讨论　图示中合成了几条肽链？是否相同？ 答案　图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。