第15讲遗传信息的表达Word下载.docx
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一个或者几个基因的DNA片段的双螺旋解开。
(3)配对:
以其中的一条链为模板,游离的核糖核苷酸碱基与DNA模板链上的碱基配对。
(4)连接:
相邻的核糖核苷酸通过磷酸二酯键聚合形成RNA分子。
5.条件
(1)原料:
4种游离的核糖核苷酸。
(2)酶:
RNA聚合酶。
(3)能量:
ATP。
(4)模板:
DNA的一条链。
三、翻译
1.场所:
核糖体。
2.过程
(1)起始:
核糖体沿mRNA运行。
(2)延伸:
在运行中核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的密码,选择相应的氨基酸,由对应的tRNA转运,加到延伸中的肽链上。
多肽链合成时,在一个mRNA上有若干个核糖体同时工作。
(3)终止:
当核糖体到达mRNA的终止密码子时,多肽链合成结束。
四、遗传信息、密码子和反密码子的比较
1.含义及作用
(1)遗传信息:
基因中核苷酸(或碱基)的排列顺序。
(2)密码子:
mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,决定氨基酸的排序。
(3)反密码子:
与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基,起识别密码子的作用。
2.联系
(1)遗传信息是基因中核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。
(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到翻译的作用。
3.对应关系
五、中心法则
1.要点:
遗传信息由DNA传递到RNA,然后由RNA决定蛋白质的特异性。
蛋白质是生物体性状的体现者。
2.中心法则的发展:
在逆转录酶的作用下,以RNA为模板反向合成单链DNA。
3.图解
4.基因:
以一定次序排列在染色体上,是遗传的基本功能单位,能控制生物的性状。
本质上是一段包含一个完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片断。
1.判断下列有关RNA的叙述
(1)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。
(×
)
(2)少数RNA具有生物催化作用。
(√)
2.判断下列有关转录和翻译的叙述
(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。
(2)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基。
(3)生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶。
(4)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性。
(5)细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。
3.判断下列关于基因、蛋白质与性状之间的叙述
(1)克里克提出的中心法则。
(2)胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链。
(3)DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。
一、DNA复制、转录、翻译的比较
1.DNA复制、转录、翻译过程的模式图
2.区别
DNA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
条件
解旋酶、DNA聚合酶、ATP
RNA聚合酶、ATP
酶、ATP、tRNA
碱基配
对情况
亲代链与子代链间
模板链与RNA链间
密码子与反密码子间
产物
2个双链DNA
1个单
链RNA
多肽链
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
特点
边解旋边复制、半保留复制
边解旋边转录
1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链
续 表
遗传信息
的传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
传递遗传信息
表达遗传信息,使生物表现出各种性状
3.联系
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、逆转录酶
[点拨]
(1)“解旋酶”是DNA分子复制时使氢键断裂。
(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。
易错点2 错误地将下图中的多条肽链看作氨基酸序列不同
[点拨] 翻译过程中,可发生同一mRNA的分子上同时结合多个核糖体的状况,由于不同核糖体均沿同一mRNA分子移动,密码子阅读顺序相同,故所产生的多肽链氨基酸序列应相同。
二、遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分
三、基因表达过程中的相关计算
1.在不考虑非编码区和内含子的条件下,转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数=6∶3∶1,即:
基因表达过程中,蛋白质中氨基酸的数目=参加转运的tRNA数目=1/3mRNA的碱基数目=1/6基因中的碱基数。
2.基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算
若基因中有n个碱基,氨基酸的平均相对分子质量为a,合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量=
·
a-18(
-m);
若改为n个碱基对,则公式为
-m)。
易错点 计算中对“最多”和“至少”的分析有误
[点拨]
(1)翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
(3)在回答有关问题时,应加上“最多”或“至少”等字。
如mRNA上有n个碱基,转录生成它的基因中至少有2n个碱基,由该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
四、各类生物的遗传信息传递(中心法则)
生物种类
遗传信息的传递过程
病毒
类生
物
DNA
某些
RNA
逆转
录病
毒
细胞类生物
考向遗传信息的表达
(2014·
浙江1月学考,35,2分)下图表示真核细胞某基因的转录过程。
有关叙述错误的是( )
A.①是编码链
B.③链加工后可成为成熟的mRNA
C.④是游离的核糖核酸
D.该过程中存在T与A的碱基配对方式
[解析] ①是编码链,A正确;
③链转录后需要加工成为成熟的mRNA,才能到细胞质中进行翻译,B正确;
④是游离的核糖核苷酸,C错误;
该过程中存在T与A的碱基配对方式,D正确。
[答案] C
高考江苏卷)研究发现,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),下列相关叙述错误的是( )
A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节
B.侵染细胞时,病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C.通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上
D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病
[解析] A项,HIV的遗传物质是RNA,经④逆转录形成DNA整合到患者细胞的基因组中,再通过②转录和③翻译合成子代病毒的蛋白质外壳。
B项,侵染细胞时,HIV的RNA连带蛋白质衣壳一并进入细胞内,进入细胞后衣壳解聚,释放RNA,同时逆转录酶开始催化RNA逆转录产生DNA。
C项,经④逆转录形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上。
D项,若抑制逆转录过程,则不能产生子代病毒的蛋白质和RNA,因此科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。
[答案] B
[备战学业考试]
1.(2014·
浙江7月学考,32,2分)下列关于遗传信息表达的叙述,正确的是( )
A.转录成的RNA能与编码链形成RNA—DNA杂交区域
B.DNA聚合酶与DNA的启动部位相结合即开始转录
C.核糖体认读到mRNA上的终止密码时翻译即终止
D.翻译过程所需的原料是四种核糖核苷酸分子
解析:
选C。
转录成的RNA能与模板链形成RNA—DNA杂交区域,A错误;
RNA聚合酶与DNA的启动部位相结合即开始转录,B错误;
核糖体认读到mRNA上的终止密码时翻译即终止,C正确;
翻译过程所需的原料是游离的氨基酸,D错误。
2.(2014·
广东学考·
6单选Ⅱ)有关细胞内蛋白质合成的叙述,正确的是( )
A.蛋白质主要在细胞核中合成
B.翻译时,核糖体沿着tRNA移动
C.tRNA随机结合氨基酸,并将它转运到核糖体
D.tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对
选D。
蛋白质在细胞质中的核糖体合成,A错误;
翻译时,核糖体沿着mRNA移动,B错误;
tRNA将特定氨基酸转运到核糖体,C错误;
tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对,D正确。
3.(2012·
浙江会考,28,2分)如图是某高等生物细胞中基因R表达过程的示意图,“→”表示信息传递或物质转移的路径和方向,①~③表示物质。
下列有关叙述正确的是( )
A.基因R表达过程只发生在细胞核内
B.过程a需要DNA聚合酶参与
C.组成①和②的碱基种类不同
D.多个核糖体串在②上,增大了③合成的效率
基因的表达包括转录和翻译,其中翻译在核糖体中进行,A错误;
过程a转录需要RNA聚合酶参与,B错误;
①和②都是RNA,碱基组成种类相同,C错误;
多个核糖体串在②mRNA上,增大了③肽链合成的效率,D正确。
4.(2011·
浙江会考,17,1分)遗传学上的“密码子”是指( )
A.DNA一条链上的3个相邻碱基
B.核糖体RNA上的3个相邻碱基
C.转运RNA上一端的3个相邻碱基
D.信使RNA上决定一种氨基酸的3个相邻碱基
密码子位于mRNA上,由3个相邻碱基组成,共同决定一种氨基酸。
5.(2012·
6单选Ⅱ)下表所示为遗传信息表达的过程。
分析下表,可知( )
基因
………………TAT………………
………………ATA………………
………………UAU………………
tRNA
………………AUA………………
肽链
………………酪氨酸………………
A.整个过程共有3种核苷酸参与
B.整个过程在核糖体上完成
C.基因和mRNA有相同的密码子
D.AUA是反密码子
AUA位于tRNA上,与密码子配对,是反密码子,D正确。
[冲刺高中选考]
6.(2015·
高考江苏卷)
右图是起始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( )
A.图中结构含有核糖体RNA
B.甲硫氨酸处于图中ⓐ的位置
C.密码子位于tRNA的环状结构上
D.mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
选A。
A项,分析题干中关键信息“形成肽键”可知,图中正在进行脱水缩合反应,进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程,图中的长链为mRNA,三叶草结构为tRNA,核糖体中含有核糖体RNA(rRNA)。
B项,甲硫氨酸是起始氨基酸,图中ⓐ位置对应的氨基酸明显位于第2位。
C项,密码子位于mRNA上,而不是tRNA上。
D项,由于密码子的简并性,mRNA上碱基改变时,肽链中的氨基酸不一定发生变化。
7.下列有关遗传信息表达的叙述,错误的是( )
A.转录时,包括一个或几个基因的DNA片段的双螺旋解开需要RNA聚合酶
B.转录时,会形成RNA—DNA杂交区域
C.翻译时,若干个mRNA串联在一个核糖体上的多肽链合成方式,增加了翻译效率
D.翻译时,mRNA上决定氨基酸种类的密码由结合在其上的核糖体认读
翻译时,若干个核糖体串联在一个mRNA上的多肽链合成方式,增加了翻译效率,C错误。
8.(2014·
高考四川卷)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞,选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。
下列叙述错误的是( )
A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸
B.该基因转录时,遗传信息通过模板链传递给mRNA
C.连续分裂n次后,子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1
D.该基因翻译时所需tRNA种类数可能多于氨基酸种类
A项,小鼠乳腺细胞属于真核细胞,其细胞中的核酸有两种:
DNA和RNA,DNA中含氮碱基有A、G、C、T4种,RNA中含氮碱基有A、G、C、U4种,故小鼠乳腺细胞中含氮碱基共有A、G、C、T、U5种;
根据含氮碱基与戊糖的不同,细胞中DNA的基本组成单位脱氧核糖核苷酸有4种,RNA的基本组成单位核糖核苷酸有4种,故小鼠乳腺细胞中共有8种核苷酸。
B项,基因的表达包括转录和翻译两个过程。
转录时,以基因(有遗传效应的DNA片段)的一条链为模板,遵循碱基互补配对原则合成mRNA,将遗传信息由模板链传递到mRNA。
C项,将小鼠乳腺细胞进行体外培养(原料中不含32P),连续分裂n次后,产生的子细胞有2n个,根据DNA的半保留复制特点可知,其中只有2个细胞含32P,因此,子细胞中含32P标记的细胞占2/2n,即1/2n-1。
D项,基因翻译时,每种tRNA上的反密码子对应mRNA上一种决定氨基酸的密码子,决定氨基酸的密码子共61种,而合成蛋白质的氨基酸约20种,所以翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。
9.(2013·
高考浙江卷)某生物基因表达过程如图所示。
下列叙述与该图相符的是( )
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
题图表示边转录边翻译的现象,当RNA聚合酶与DNA的某一部位结合时,DNA片段的双螺旋解开,以其中的一条链为模板,以游离的核糖核苷酸为原料,遵循碱基互补配对原则完成转录,故A项正确。
而DNA—RNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的U配对,RNA上的A与DNA上的T配对,故B项错误。
由图可知,一个mRNA分子可以同时结合多个核糖体,从而同时合成多条肽链,故C项错误。
边转录边翻译的现象发生在原核细胞中,在真核细胞的线粒体和叶绿体中也有发生,因此该过程既可发生在真核细胞中,也可发生在原核细胞中,故D项错误。
10.(2016·
浙江杭州七校期末联考)关于基因控制蛋白质合成的过程,下列叙述错误的是( )
A.一个含n个碱基的DNA分子,转录的mRNA分子的碱基数小于n/2个
B.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上
C.在细胞周期中,mRNA的种类和含量均不断发生变化
D.基因翻译时所需tRNA种类数可能多于氨基酸种类
选B。
DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点都在DNA上,B错误。
11.如图代表真核生物体内的某生理过程,关于该过程的叙述正确的是( )
A.图中共有五种核苷酸
B.该过程表示的是转录过程
C.该过程发生在核糖体中
D.该过程需要DNA聚合酶
图中存在“T”和“U”两种碱基,且发生于真核生物体内,说明该过程是转录过程。
选项A,图中有四种脱氧核苷酸和四种核糖核苷酸,共八种核苷酸;
选项C,转录过程主要发生在真核细胞的细胞核中,也可发生在线粒体、叶绿体中;
选项D,转录过程需要RNA聚合酶。
12.如图为某细胞内基因表达的调控示意图,相关叙述错误的是( )
A.图示不能表示蓝藻基因的表达过程
B.RNA聚合酶与mRNA结合启动过程①
C.过程②遵循碱基互补配对原则
D.过程②短时间内能合成较多的肽链
题图中转录在细胞核中进行,因此不能表示原核生物(如蓝藻)基因表达的过程;
RNA聚合酶与DNA的特定位点结合,启动DNA的转录过程;
翻译过程(②)遵循碱基互补配对原则;
一条RNA链上可结合多个核糖体,这样在短时间内能合成较多的肽链。
13.如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。
正确的选项是( )
A.①过程是转录,它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA
B.②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C.人的镰刀形细胞贫血症是基因通过控制蛋白质而直接控制性状
D.某段DNA上发生了基因突变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变
转录是以DNA的一条链为模板,A项错误;
②过程是翻译,翻译需要模板、原料、能量、酶等,同时需要适宜的条件,B项错误;
基因突变导致形成的密码子发生改变,不同的密码子也可以决定同一种氨基酸,因此形成的蛋白质不一定改变,D项错误。
14.已知激素A的生成途径为:
基因A→mRNA→激素A,下列有关说法正确的是( )
A.基因A仅存在于特定的内分泌腺细胞中
B.与激素A合成分泌有关的膜性细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体
C.在通向肝脏的血液中一定存在激素A
D.激素A的生成说明基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状
基因A存在于所有的体细胞中;
核糖体不具有膜结构;
激素A存在于全身的血液中;
激素A的生成说明基因可通过控制蛋白质的合成间接控制生物体性状。
15.如图表示基因指导蛋白质合成的过程。
请分析并回答:
(1)甲过程需以②________为原料,在①________的催化下完成。
(2)图中③表示________,其作用是________________________________________。
(3)核糖体在⑤上的移动方向是________(填“向左”或“向右”)。
若在⑤中插入一个碱基,则可能导致肽链的______________或__________发生改变。
(1)此图表示基因指导蛋白质合成的过程,①是RNA聚合酶,②是核糖核苷酸,③是tRNA,④是氨基酸,⑤是mRNA。
甲过程是转录,其原料是②,即核糖核苷酸。
转录需要①,即RNA聚合酶的催化。
(2)图中③表示tRNA,其作用是识别并转运氨基酸。
(3)由核糖体左侧tRNA上连接的是肽链,右侧tRNA上连接的是氨基酸,可知核糖体在⑤上的移动方向是向右。
若在⑤中插入一个碱基,可能形成终止密码子,则肽链的合成停止,其长度变短,也可能是密码子改变,决定的氨基酸改变,则氨基酸的序列发生改变。
答案:
(1)核糖核苷酸 RNA聚合酶
(2)tRNA 识别并转运氨基酸
(3)向右 长度 氨基酸序列
1.真核细胞内RNA的酶促合成过程如图所示。
下列相关叙述中错误的是( )
A.该过程不会发生在细胞质中
B.该过程两个RNA聚合酶反向移动
C.该DNA片段至少含有2个基因
D.该DNA片段的两条链均可作为模板链
该过程表示转录,细胞质线粒体或叶绿体中也可发生,A错误;
该过程有两条RNA链合成,两个RNA聚合酶反向移动,B正确;
该DNA片段转录两种RNA,至少含有2个基因,C正确;
由图可知,该DNA片段的两条链均可作为转录的模板,D正确。
2.(2016·
浙江杭州模拟)下图为原核细胞某个基因转录和翻译过程的示意图。
据图分析下列叙述正确的是( )
A.上图中有6个mRNA与模板DNA形成的杂交双链
B.该基因被转录多次,方向均由右向左进行
C.转录结束后立即开始翻译,没有转录后加工的过程
D.多个核糖体串联在一起,共同完成一条多肽链的合成,增加了翻译效率
图中有5个mRNA与模板DNA形成的杂交双链,A错误;
根据图中肽链的长度可知,该基因被转录多次,方向均由右向左进行,B正确;
图中显示是边转录边翻译,C错误;
同一条mRNA分子能够同多个核糖体结合,同时合成若干条蛋白质多肽链,D错误。
3.(2016·
浙江杭州质检)如下图所示,hok基因位于大肠杆菌的Rl质粒上,能编码产生一种毒蛋白,会导致自身细胞裂解死亡,另外一个基因sok也在这个质粒上,转录产生的sokmRNA能与hokmRNA结合,这两种mRNA结合形成的结构能被酶降解,从而阻止细胞死亡。
据图分析下列说法合理的是( )
A.sokmRNA和hokmRNA碱基序列相同
B.当sokmRNA存在时,hok基因不会转录
C.当sokmRNA不存在时,hokmRNA能进行翻译
D.一个不含任何质粒的大肠杆菌可被这种毒蛋白杀死
分析题图:
hok基因和sok基因都位于大肠杆菌的Rl质粒上,其中hok基因能编码产生一种毒蛋白,会导致自身细胞裂解死亡,而sok基因转录产生的sokmRNA能与hokmRNA结合,这两种mRNA结合形成的结构能被酶降解,从而阻止细胞死亡。
sokmRNA能与hokmRNA结合,说明这两种mRNA的碱基序列互补而不是相同,A错误;
当sokmRNA存在时,hok基因仍能转录,只是转录形成的hokmRNA会与sokmRNA结合,B错误;
根据题干信息“转录产生的sokmRNA能与hokmRNA结合”可知,当sokmRNA不存在时,hokmRNA才能翻译合成毒蛋白,C正确;
毒蛋白是由hok基因控制合成的,而hok基因位于大肠杆菌的Rl质粒上,因此一个不含任何质粒的大肠杆菌不会被这种毒蛋白杀死,D错误。
4.(2016·
北京西城区期末)图中a、b、c表示生物体内三种生理过程。
下列叙述正确的是( )
A.a过程需要的原料为四种核糖核苷酸
B.在不同功能细胞中进行b过程的基因存在差异
C.转运1号氨基酸的RNA含有起始密码子序列
D.分生区细胞能进行b和c过程,不能进行a过程
a为DNA复制,原料为四种脱氧核苷酸;
b为转录,不同功能的细胞基因表达不同,B正确;
转运氨基酸的为tRNA,上有反密码子,起始密码子位于mRNA上;
分生区细胞具有分裂能力,可能进行a过程。
5.(2016·
浙江金丽衢十二校第一次联考)生物分子间的特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。
以下实例为体外处理“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.如图所示,过程①②两种酶的作用体现了生物分子特异性结合的特点
C.如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶,则其识别结合的序列是mRNA的起始密码
D.若该“蛋白质—DNA复合体”是染色体片段,则不可能存在于原核细胞的拟核中
过程①的D
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