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备战2025届新高考生物一轮总复习第6单元遗传的分子基础第25讲基因的表达课件
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这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第6单元遗传的分子基础第25讲基因的表达课件，共54页。PPT课件主要包含了素养目标，核糖核苷酸，UCG，细胞核，细胞质，密码子，氨基酸，核糖体，线粒体，DNA的一条链等内容，欢迎下载使用。
考点一 遗传信息的转录和翻译
1.RNA的结构与功能
2.遗传信息的转录(1)场所:主要是 ,在 中也能发生转录过程。 (2)条件
(3)过程(以mRNA为例)
(4)产物: 、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。
信使RNA(mRNA)
3.遗传信息的翻译(1)场所或装配机器: 。 (2)条件
4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系(1)相关概念及联系
(2)明确氨基酸与密码子、反密码子的对应关系①一种氨基酸可对应 密码子(即密码子具有简并性),可由一种或几种tRNA转运,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 ②终止密码子并非不能编码氨基酸,如UGA在特殊情况下,可以编码 。 ③在原核生物中,GUG作为起始密码子时编码 。
链高考·前挂后连(1)tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成。[2020·全国Ⅲ卷]( )(2)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。[2019·浙江卷]( )(3)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。[2019·海南卷]( )(4)翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性。[2021·河北卷]( )
1.对比分析DNA复制、转录和翻译
2.用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程
3.基因表达中的相关数量关系(1)三种数量关系DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
(2)实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因①DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。②在基因片段中,有的片段(如非编码区)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中有终止密码子,正常情况下,终止密码子不编码氨基酸。
练思维·考教衔接[根据2020全国Ⅱ卷情境设计]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 。
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
(4)下图表示大豆蛋 第三方①图示翻译方向是 (填“A→B”或“B→A”),判断依据是 。 ②核糖体和mRNA的结合部位会形成 个tRNA的结合位点,携带多肽的tRNA (填“会”或“不会”)先后占据核糖体的不同的tRNA结合位点。一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,这些核糖体形成的肽链是相同的,原因是 。
由c中三条链可看出越往B侧越长,可确认翻译方向是A→B
这些肽链都是以同一个mRNA分子为模板翻译合成的
考向一 围绕遗传信息、密码子、反密码子,考查科学思维1.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.细胞的tRNA和mRNA是通过转录产生的B.图中tRNA的反密码子能识别不同的密码子C.密码子发生改变都会导致所编码的氨基酸发生改变D.密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的
解析 细胞的tRNA、rRNA和mRNA是通过转录产生的,A项正确;由图可知,含有I的反密码子可识别三种密码子,B项正确;由图中信息可知,三个mRNA上的密码子不同,但它们所决定的氨基酸相同,所以密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的,C项错误,D项正确。
2.(2024·河南联考)1981年,在世界上我国首次成功合成了具有生物活性的酵母丙氨酸tRNA。人工合成的该RNA能折叠成三叶草结构,其“叶柄”部位存在双链区。下列相关叙述错误的是( )A.AMP(腺苷一磷酸)是组成酵母丙氨酸tRNA的单体之一B.在酵母丙氨酸tRNA三叶草结构中,可能存在A—T和G—C碱基对C.该tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对后可将丙氨酸掺入多肽链中D.酵母丙氨酸tRNA人工合成的成功,对生命起源的科学研究具有重大意义
解析 组成酵母丙氨酸tRNA的单体是4种核糖核苷酸(AMP、UMP、GMP、CMP),其中AMP为腺苷一磷酸,A项正确;在酵母丙氨酸tRNA三叶草结构中,“叶柄”双链区碱基对的配对方式有A—U和G—C,B项错误;在蛋白质合成过程中,该tRNA携带着丙氨酸,根据tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对原则,可将丙氨酸掺入多肽链中,C项正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,tRNA作为翻译过程的工具,酵母丙氨酸tRNA人工合成的成功,对生命起源的科学研究具有重大意义,D项正确。
考向二 通过比较转录和翻译的过程,考查科学思维3.图1表示细胞内合成RNA的酶促过程,图2表示a、b、c三个核糖体相继结合到一个mRNA分子上,并沿着mRNA移动合成肽链的过程。下列相关叙述正确的是( ) 图1 图2A.只要是活细胞,均能发生图1和图2过程B.图1过程的模板是DNA的两条链,参与的酶是DNA聚合酶C.图2中最早与mRNA结合的核糖体是c,核糖体沿箭头①的方向移动D.图2的a、b、c最终合成的三条多肽链,其氨基酸顺序不相同
解析 图1是真核细胞内转录合成RNA的酶促过程,图2表示翻译过程,哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,不能进行转录和翻译过程,因此并非活细胞都能发生图1和图2过程,A项错误;由图可知,图1过程表示转录过程,其模板是DNA的一条链,参与的酶是RNA聚合酶,B项错误;根据多肽链的长度可知,图2中最早与mRNA结合的核糖体是c,肽链的合成方向是从左到右,即核糖体沿箭头①的方向移动,C项正确;图2的a、b、c最终合成的三条多肽链的模板是相同的mRNA,因此它们的氨基酸顺序相同,D项错误。
4.(2023·广东一模)研究表明,下丘脑SCN细胞中PER基因表达与昼夜节律有关,其表达产物的浓度呈周期性变化,如图为相关过程。
据此判断,下列说法正确的是( )A.PER基因只存在于下丘脑SCN细胞中B.图1过程①的原料为脱氧核苷酸,需要的酶是RNA聚合酶C.图2中DNA模板链中一个碱基C变成了T,则mRNA中嘌呤与嘧啶比例不变D.图3过程需要3种RNA的参与,其中甘氨酸的密码子为CCA
解析 人生长发育的起点都是受精卵,几乎所有的体细胞都具有全套的遗传信息,故PER基因不只存在于下丘脑SCN细胞中,A项错误;图1中①为转录过程,原料为核糖核苷酸,B项错误;图2中DNA模板链中一个碱基C(胞嘧啶)变成了T(胸腺嘧啶),转录而来的mRNA中相应的鸟嘌呤(G)替换成了腺嘌呤(A),未改变嘌呤个数,因此mRNA中嘌呤与嘧啶比例不变,C项正确;图3是翻译过程,核糖体移动的方向是从左向右,且密码子存在于mRNA上,故决定甘氨酸的密码子是GGU,D项错误。
考向三 围绕基因表达中的相关计算,考查推理能力5.已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子,共有198个肽键,控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%(不考虑终止密码子),则控制转录形成该mRNA的DNA分子中,C与G应该共有( )A.600个 B.700个C.800个D.900个
解析 根据“由2条肽链组成的蛋白质分子,共有198个肽键”可知,该蛋白质由200个氨基酸组成,则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基,转录形成该mRNA的DNA分子中至少含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%,可知A+U=150个,则转录形成该mRNA的DNA模板链上T+A =150个,DNA分子中非模板链上A+T=150个,整个DNA分子中A+T=300个,则该DNA分子中C+G=900个。
考点二 遗传信息流与中心法则
1.提出者: 。 2.补充后的内容图解
3.各种生物遗传信息的传递途径(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)具有逆转录功能的RNA病毒(如HIV)遗传信息的传递: 。 (4)高度分化的细胞遗传信息的传递: 。
4.生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是 的载体。 (2)蛋白质是信息的 。 (3) 为信息的流动提供能量。
1.不同生物遗传信息的传递过程
2.“三看法”判断中心法则各过程
考向一 结合中心法则过程分析,考查理解能力1.(2022·河北卷)下列关于中心法则相关酶的叙述,错误的是( )A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C.在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析 RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则,在转录和逆转录的过程中新合成的核酸单链会与模板链形成氢键,A项正确; DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质是蛋白质,蛋白质由核酸编码并在核糖体上合成,B项正确;转录过程中RNA聚合酶具有解旋的作用,C项错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶在生物体内和体外均能发挥催化作用,D项正确。
2.冬季是流感高发季节,甲型H1N1流感流行,甲型H1N1流感病毒为单股负链RNA(-RNA)病毒,下图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图,下列叙述正确的是( )A.子代病毒中的RNA具有mRNA功能B.甲型H1N1流感病毒可在含血清的动物细胞培养液中繁殖C.甲型H1N1流感病毒与HIV的遗传信息传递方向相同D.①③过程代表复制,催化①③过程的物质N是RNA复制酶
解析 据图可知,子代病毒中的RNA是-RNA,以-RNA为模板复制形成的RNA才具有mRNA的功能,翻译出结构N(RNA复制酶)和结构蛋白,A项错误;甲型H1N1流感病毒无细胞结构,必须寄生在活细胞内才能生存,不可在含血清的动物细胞培养液中繁殖,B项错误;甲型H1N1流感病毒遗传信息的传递方向为RNA复制和翻译,HIV属于逆转录病毒,遗传信息的传递方向为逆转录、DNA复制、转录和翻译过程,两者遗传信息传递方向并不完全相同,C项错误;过程①表示以-RNA为模板合成mRNA,过程③表示以mRNA为模板合成-RNA,都表示复制,因此催化①③过程的物质N是RNA复制酶,D项正确。
考向二 围绕中心法则与疾病治疗的关系,考查社会责任3.(2021·河北卷)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述不正确的是( )
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
解析 转录的原料是核糖核苷酸,A项错误;抑制DNA的模板功能,DNA复制和转录过程都受到抑制,B项正确;抑制DNA聚合酶活性,DNA复制时子链无法正常延伸,C项正确;将三种药物精准导入肿瘤细胞可减弱它们对正常细胞的伤害,D项正确。
1.(2023·山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA, A项错误;核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确;密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误;细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
2.(2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为 tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的 tRNA甲(表示为甲—tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因A.②⑤⑥ B.①②⑤C.③④⑥D.②④⑤
解析 由题意可知,氨基酸甲、tRNA甲和酶E是古菌所特有的,欲在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,必须使其细胞内含有以上三者,即向大肠杆菌细胞内转入甲、酶E的基因和tRNA甲的基因;蛋白质合成过程中所需的其他物质或结构——ATP、RNA聚合酶以及核糖体可由大肠杆菌提供。
3.(2023·浙江卷)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'-端向5'-端移动B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
解析 图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的5'-端向3'-端移动,A项错误;该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体,B项正确;图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译,从识别到起始密码子开始进行翻译,识别到终止密码子结束翻译,并非是同时开始同时结束,C项错误;若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目可能会减少,D项错误。
4.(2023·海南卷)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。下列有关叙述正确的是( )A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3'C.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同
解析 噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子,根据图示信息,D基因编码152个氨基酸,且包含终止密码子对应序列,故应包含459个碱基,A项错误;分析图示信息,E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列5'-GTACGC-3',根据DNA分子两条链反向平行,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3',B项正确;DNA的基本单位是脱氧核糖核酸,噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸,C项错误;E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,但重叠序列是错开的,编码的氨基酸序列不相同,D项错误。
1.(必修2第69页小字内容)一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链,这些肽链的氨基酸序列是 的,其意义是 。 2.(必修2第69页“拓展应用”)抗生素通过与 结合,抑制肽链的延伸;或抑制细菌DNA的复制;或抑制细菌 的活性来抑制转录,从而抑制细菌的生长。 3.(必修2第67页表4-1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?提示 翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
考点一 遗传信息的转录和翻译
1.RNA的结构与功能
2.遗传信息的转录(1)场所:主要是 ,在 中也能发生转录过程。 (2)条件
(3)过程(以mRNA为例)
(4)产物: 、核糖体RNA(rRNA)、转运RNA(tRNA)。
信使RNA(mRNA)
3.遗传信息的翻译(1)场所或装配机器: 。 (2)条件
4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系(1)相关概念及联系
(2)明确氨基酸与密码子、反密码子的对应关系①一种氨基酸可对应 密码子(即密码子具有简并性),可由一种或几种tRNA转运,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 ②终止密码子并非不能编码氨基酸,如UGA在特殊情况下,可以编码 。 ③在原核生物中,GUG作为起始密码子时编码 。
链高考·前挂后连(1)tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成。[2020·全国Ⅲ卷]( )(2)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。[2019·浙江卷]( )(3)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。[2019·海南卷]( )(4)翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性。[2021·河北卷]( )
1.对比分析DNA复制、转录和翻译
2.用“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程
3.基因表达中的相关数量关系(1)三种数量关系DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
(2)实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因①DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。②在基因片段中,有的片段(如非编码区)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中有终止密码子,正常情况下,终止密码子不编码氨基酸。
练思维·考教衔接[根据2020全国Ⅱ卷情境设计]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 。
酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸
UAUGAGCACUGG
(4)下图表示大豆蛋 第三方①图示翻译方向是 (填“A→B”或“B→A”),判断依据是 。 ②核糖体和mRNA的结合部位会形成 个tRNA的结合位点,携带多肽的tRNA (填“会”或“不会”)先后占据核糖体的不同的tRNA结合位点。一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,这些核糖体形成的肽链是相同的,原因是 。
由c中三条链可看出越往B侧越长,可确认翻译方向是A→B
这些肽链都是以同一个mRNA分子为模板翻译合成的
考向一 围绕遗传信息、密码子、反密码子,考查科学思维1.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.细胞的tRNA和mRNA是通过转录产生的B.图中tRNA的反密码子能识别不同的密码子C.密码子发生改变都会导致所编码的氨基酸发生改变D.密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的
解析 细胞的tRNA、rRNA和mRNA是通过转录产生的,A项正确;由图可知,含有I的反密码子可识别三种密码子,B项正确;由图中信息可知,三个mRNA上的密码子不同,但它们所决定的氨基酸相同,所以密码子与编码的氨基酸之间并不都是一一对应的,C项错误,D项正确。
2.(2024·河南联考)1981年,在世界上我国首次成功合成了具有生物活性的酵母丙氨酸tRNA。人工合成的该RNA能折叠成三叶草结构,其“叶柄”部位存在双链区。下列相关叙述错误的是( )A.AMP(腺苷一磷酸)是组成酵母丙氨酸tRNA的单体之一B.在酵母丙氨酸tRNA三叶草结构中,可能存在A—T和G—C碱基对C.该tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对后可将丙氨酸掺入多肽链中D.酵母丙氨酸tRNA人工合成的成功,对生命起源的科学研究具有重大意义
解析 组成酵母丙氨酸tRNA的单体是4种核糖核苷酸(AMP、UMP、GMP、CMP),其中AMP为腺苷一磷酸,A项正确;在酵母丙氨酸tRNA三叶草结构中,“叶柄”双链区碱基对的配对方式有A—U和G—C,B项错误;在蛋白质合成过程中,该tRNA携带着丙氨酸,根据tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子碱基互补配对原则,可将丙氨酸掺入多肽链中,C项正确;蛋白质是生命活动的主要承担者,tRNA作为翻译过程的工具,酵母丙氨酸tRNA人工合成的成功,对生命起源的科学研究具有重大意义,D项正确。
考向二 通过比较转录和翻译的过程,考查科学思维3.图1表示细胞内合成RNA的酶促过程,图2表示a、b、c三个核糖体相继结合到一个mRNA分子上,并沿着mRNA移动合成肽链的过程。下列相关叙述正确的是( ) 图1 图2A.只要是活细胞,均能发生图1和图2过程B.图1过程的模板是DNA的两条链,参与的酶是DNA聚合酶C.图2中最早与mRNA结合的核糖体是c,核糖体沿箭头①的方向移动D.图2的a、b、c最终合成的三条多肽链,其氨基酸顺序不相同
解析 图1是真核细胞内转录合成RNA的酶促过程,图2表示翻译过程,哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,不能进行转录和翻译过程,因此并非活细胞都能发生图1和图2过程,A项错误;由图可知,图1过程表示转录过程,其模板是DNA的一条链,参与的酶是RNA聚合酶,B项错误;根据多肽链的长度可知,图2中最早与mRNA结合的核糖体是c,肽链的合成方向是从左到右,即核糖体沿箭头①的方向移动,C项正确;图2的a、b、c最终合成的三条多肽链的模板是相同的mRNA,因此它们的氨基酸顺序相同,D项错误。
4.(2023·广东一模)研究表明,下丘脑SCN细胞中PER基因表达与昼夜节律有关,其表达产物的浓度呈周期性变化,如图为相关过程。
据此判断,下列说法正确的是( )A.PER基因只存在于下丘脑SCN细胞中B.图1过程①的原料为脱氧核苷酸,需要的酶是RNA聚合酶C.图2中DNA模板链中一个碱基C变成了T,则mRNA中嘌呤与嘧啶比例不变D.图3过程需要3种RNA的参与,其中甘氨酸的密码子为CCA
解析 人生长发育的起点都是受精卵,几乎所有的体细胞都具有全套的遗传信息,故PER基因不只存在于下丘脑SCN细胞中,A项错误;图1中①为转录过程,原料为核糖核苷酸,B项错误;图2中DNA模板链中一个碱基C(胞嘧啶)变成了T(胸腺嘧啶),转录而来的mRNA中相应的鸟嘌呤(G)替换成了腺嘌呤(A),未改变嘌呤个数,因此mRNA中嘌呤与嘧啶比例不变,C项正确;图3是翻译过程,核糖体移动的方向是从左向右,且密码子存在于mRNA上,故决定甘氨酸的密码子是GGU,D项错误。
考向三 围绕基因表达中的相关计算,考查推理能力5.已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子,共有198个肽键,控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%(不考虑终止密码子),则控制转录形成该mRNA的DNA分子中,C与G应该共有( )A.600个 B.700个C.800个D.900个
解析 根据“由2条肽链组成的蛋白质分子,共有198个肽键”可知,该蛋白质由200个氨基酸组成,则翻译形成该蛋白质的mRNA分子中至少含有600个碱基,转录形成该mRNA的DNA分子中至少含有1 200个碱基。mRNA中A和U共占25%,可知A+U=150个,则转录形成该mRNA的DNA模板链上T+A =150个,DNA分子中非模板链上A+T=150个,整个DNA分子中A+T=300个,则该DNA分子中C+G=900个。
考点二 遗传信息流与中心法则
1.提出者: 。 2.补充后的内容图解
3.各种生物遗传信息的传递途径(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)具有逆转录功能的RNA病毒(如HIV)遗传信息的传递: 。 (4)高度分化的细胞遗传信息的传递: 。
4.生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是 的载体。 (2)蛋白质是信息的 。 (3) 为信息的流动提供能量。
1.不同生物遗传信息的传递过程
2.“三看法”判断中心法则各过程
考向一 结合中心法则过程分析,考查理解能力1.(2022·河北卷)下列关于中心法则相关酶的叙述,错误的是( )A.RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B.DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C.在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD.DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析 RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则,在转录和逆转录的过程中新合成的核酸单链会与模板链形成氢键,A项正确; DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质是蛋白质,蛋白质由核酸编码并在核糖体上合成,B项正确;转录过程中RNA聚合酶具有解旋的作用,C项错误;DNA聚合酶和RNA聚合酶在生物体内和体外均能发挥催化作用,D项正确。
2.冬季是流感高发季节,甲型H1N1流感流行,甲型H1N1流感病毒为单股负链RNA(-RNA)病毒,下图为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图,下列叙述正确的是( )A.子代病毒中的RNA具有mRNA功能B.甲型H1N1流感病毒可在含血清的动物细胞培养液中繁殖C.甲型H1N1流感病毒与HIV的遗传信息传递方向相同D.①③过程代表复制,催化①③过程的物质N是RNA复制酶
解析 据图可知,子代病毒中的RNA是-RNA,以-RNA为模板复制形成的RNA才具有mRNA的功能,翻译出结构N(RNA复制酶)和结构蛋白,A项错误;甲型H1N1流感病毒无细胞结构,必须寄生在活细胞内才能生存,不可在含血清的动物细胞培养液中繁殖,B项错误;甲型H1N1流感病毒遗传信息的传递方向为RNA复制和翻译,HIV属于逆转录病毒,遗传信息的传递方向为逆转录、DNA复制、转录和翻译过程,两者遗传信息传递方向并不完全相同,C项错误;过程①表示以-RNA为模板合成mRNA,过程③表示以mRNA为模板合成-RNA,都表示复制,因此催化①③过程的物质N是RNA复制酶,D项正确。
考向二 围绕中心法则与疾病治疗的关系,考查社会责任3.(2021·河北卷)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述不正确的是( )
A.羟基脲处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B.放线菌素D处理后,肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C.阿糖胞苷处理后,肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
解析 转录的原料是核糖核苷酸,A项错误;抑制DNA的模板功能,DNA复制和转录过程都受到抑制,B项正确;抑制DNA聚合酶活性,DNA复制时子链无法正常延伸,C项正确;将三种药物精准导入肿瘤细胞可减弱它们对正常细胞的伤害,D项正确。
1.(2023·山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
解析 原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA, A项错误;核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确;密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误;细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
2.(2023·全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为 tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的 tRNA甲(表示为甲—tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因A.②⑤⑥ B.①②⑤C.③④⑥D.②④⑤
解析 由题意可知,氨基酸甲、tRNA甲和酶E是古菌所特有的,欲在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,必须使其细胞内含有以上三者,即向大肠杆菌细胞内转入甲、酶E的基因和tRNA甲的基因;蛋白质合成过程中所需的其他物质或结构——ATP、RNA聚合酶以及核糖体可由大肠杆菌提供。
3.(2023·浙江卷)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'-端向5'-端移动B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
解析 图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的5'-端向3'-端移动,A项错误;该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对,tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体,B项正确;图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译,从识别到起始密码子开始进行翻译,识别到终止密码子结束翻译,并非是同时开始同时结束,C项错误;若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目可能会减少,D项错误。
4.(2023·海南卷)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子,部分序列如图。下列有关叙述正确的是( )A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3'C.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同
解析 噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子,根据图示信息,D基因编码152个氨基酸,且包含终止密码子对应序列,故应包含459个碱基,A项错误;分析图示信息,E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列5'-GTACGC-3',根据DNA分子两条链反向平行,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3',B项正确;DNA的基本单位是脱氧核糖核酸,噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸,C项错误;E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,但重叠序列是错开的,编码的氨基酸序列不相同,D项错误。
1.(必修2第69页小字内容)一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链,这些肽链的氨基酸序列是 的,其意义是 。 2.(必修2第69页“拓展应用”)抗生素通过与 结合,抑制肽链的延伸;或抑制细菌DNA的复制;或抑制细菌 的活性来抑制转录,从而抑制细菌的生长。 3.(必修2第67页表4-1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?提示 翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉
少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质
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