2020版新一线高考生物（苏教版）一轮复习教学案：必修2第6单元第3讲　基因控制蛋白质的合成

第3讲　基因控制蛋白质的合成

[考纲展示]　1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)　2.基因与性状的关系(Ⅱ)

考点一| 从基因到蛋白质

1．RNA的结构和种类

(1)基本单位：核糖核苷酸。

(2)组成成分：

(3)结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。

(4)种类及功能：

(5)DNA与RNA的区别：

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)转录过程(见图)：

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)翻译过程

(4)过程图示

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸。(×)

提示：一个tRNA分子与密码子配对的碱基有三个，只携带一种氨基酸。

(2)rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成。(×)

提示：原核细胞无核仁。

(3)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。(√)

(4)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。(×)

提示：基因进行转录时是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA。

(5)一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个。(×)

提示：DNA上可能有不具有遗传效应的片段，且基因会选择性表达，因此mRNA分子的碱基数小于n/2个。

(6)每种氨基酸仅由一种密码子编码。(×)

提示：一种氨基酸由一种或多种密码子编码。

(7)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子。(×)

提示：终止密码子无对应的反密码子。

(8)细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。(×)

提示：应是核糖体在mRNA上移动。

(9)存在于叶绿体和线粒体中的DNA都能进行复制、转录，进而翻译出蛋白质。(√)

2．思考回答(规范表述)

　　　　        　图1　　　　　　　　　图2

(1)遗传信息翻译时，一个mRNA结合多个核糖体，其生物学意义是什么？

提示：少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率。

(2)如何判断核糖体在mRNA上的移动方向？

提示：依据多肽链的长短，长的翻译在前。

(3)图1、图2所代表的生物类型是什么？试从转录、翻译特点分析判断依据是什么？

提示：图1为真核细胞，依据是先转录、后翻译。图2为原核细胞，依据为转录尚未结束，翻译已经开始。

1．复制、转录和翻译的比较

2.遗传信息的转录和翻译过程的关系

3．氨基酸与密码子、反密码子的关系

(1)每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子的简并性)，可由1种或几种tRNA转运。

(2)1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1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。

◎考法1　考查遗传信息的转录和翻译

1．图1为某果蝇X染色体上与白眼基因S有关的示意图，图2为该染色体上相关基因转录的过程示意图。下列相关叙述错误的是(　　)

A．该果蝇体细胞中可能没有与S基因相对应的等位基因

B．图2与图1中不同的碱基配对方式是A—U

C．由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能不同

D．S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅰ区段

D　[S基因的遗传属于伴X染色体隐性遗传，雄性体细胞中没有与S基因相对应的等位基因，A项正确；图2表示转录，与图1中不同的碱基配对方式是A—U，B项正确；由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能不同，C项正确；S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅱ区段的上游，D项错误。]

2．(2018·安徽淮南二模)如图为基因表达过程中相关物质间的关系图，下列叙述错误的是(　　)

A．过程①②中均发生碱基互补配对

B．在原核细胞中，过程①②同时进行

C．c上的密码子决定其转运的氨基酸种类

D．d可能具有生物催化作用

C　[过程①②分别为DNA的转录和翻译，均发生碱基互补配对，A正确；在原核细胞中，转录和翻译同时进行，B正确；密码子在mRNA上，tRNA上有反密码子，C错误；d可能是具有生物催化作用的酶，D正确。]

[易错提醒]  有关基因表达过程的四个易错点

1．转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。

2．翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。

3．并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。

4．一种密码子只决定一种氨基酸，但一种氨基酸可对应一种或多种密码子。

◎考法2　考查遗传信息、密码子和反密码子的关系

[解题指导]  图示DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系

3．(2018·河南南阳期中)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，下列说法中正确的是(　　)

A．由图分析可知①链应为DNA的α链

B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核

C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA

D．图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行

D　[根据碱基互补配对原则，可知①链是β链，A错误；由于蓝藻属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核、线粒体及叶绿体，所以DNA形成②的过程的场所是拟核，B错误；tRNA一端的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中②与③配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D正确。]

4．下列关于密码子、tRNA和氨基酸的关系，说法正确的是(　　)

A．mRNA上每3个相邻的碱基都决定一种氨基酸

B．密码子的简并性是指每种氨基酸都有多种密码子

C．tRNA分子内部均不存在氢键

D．每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸

D　[mRNA上每3个相邻的碱基构成一个密码子，其中终止密码子不编码氨基酸，A错误；密码子的简并性是指一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码，B错误；tRNA分子中存在局部双链结构，因此其内部存在氢键，C错误；tRNA具有专一性，即每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，D正确。]

◎考法3　综合考查遗传信息的转录和翻译

5．(2019·德州模拟)果蝇的“生物钟”受某些细胞中X染色体上的Per基因和2号染色体上的Tim基因调控。研究发现，夜间PER蛋白积累，而过多的PER蛋白与TiM蛋白结合能入核抑制基因的活性，使白天PER蛋白水平降低，实现昼夜节律。下列分析错误的是(　　)

A．“生物钟”的形成过程存在反馈调节

B．“生物钟”的形成与基因的选择性表达有关

C．Tim基因表达障碍时，PER蛋白会发生持续性积累

D．Per基因和Tim基因遗传时相对独立，表达时互不干扰

D　[夜间PER蛋白积累，而过多的PER蛋白与TiM蛋白结合能入核抑制基因的活性，使白天PER蛋白水平降低，实现昼夜节律，说明“生物钟”的形成过程存在反馈调节，A正确；果蝇的“生物钟”受某些细胞中X染色体上的Per基因和2号染色体上的Tim基因调控，说明“生物钟”的形成与基因的选择性表达有关，B正确；过多的PER蛋白与TiM蛋白结合能入核抑制基因的活性，则Tim基因表达障碍时，PER蛋白会发生持续性积累，C正确；Per基因和Tim基因是位于非同源染色体上的基因，遗传时相对独立，但是表达时并不是互不干扰的，D错误。]

6．(2019·北京海淀区模拟)科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白S，为了研究其功能做了如下实验：将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料，其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记，一起保温一段时间后加入肝素(可以与RNA聚合酶结合)，然后再加入蛋白S，结果如图所示。下列叙述不正确的是(　　)

A．对照组应加入不含蛋白S的缓冲液

B．曲线反映的是模板DNA的复制过程

C．加入肝素后没有新的mRNA合成

D．蛋白S能解除肝素抑制转录的作用

B　[对照组应加入不含蛋白S的缓冲液，保证其他生理过程不受影响，A正确；  以DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下发生的是DNA转录的过程，而不是DNA复制过程，由此判断B错误；分析曲线知，加入肝素之前，产物的合成量在增加，而加入肝素后两曲线表示的产物的放射性基本没有变化，在大约2.5 min时加入蛋白S后，一段时间后产物的放射性开始增强，说明蛋白S能解除肝素抑制转录的作用，C、D正确。]

考点二| 基因对性状的控制和人类基因组计划

1．基因对性状的控制

(1)基因的主要功能：把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。

(2)生物体性状的种类

(3)生物体性状的影响因素

(4)基因与性状的对应关系

生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。

2．中心法则(如图)

(1)填写序号的名称

①DNA复制；②转录；③翻译；④RNA复制；⑤逆转录。

(2)用序号表示下列生物的遗传信息传递过程

①噬菌体：①、②、③。

②烟草花叶病毒：④、③。

③烟草：①、②、③。

④HIV：⑤、①、②、③。

3．人类基因组计划

(1)主要内容：完成人体24条染色体(22条常染色体和X、Y两条性染色体)上的全部碱基的序列测定，全部基因的遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制。

(2)参与国家：美、日、德、法、英、中。

(3)意义：认识到人类基因组的组成、结构和功能及其相互关系，有利于治疗和预防人类疾病。

[判断与表述]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)生物体的性状就是生物体表现出来的形态特征。(×)

提示：生物体的性状包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。

(2)基因与性状之间是一一对应关系。(×)

提示：基因与性状之间不一定是一一对应的关系，某些性状是由多种基因控制的。

(3)HIV中能完成逆转录过程。(×)

提示：HIV感染人体细胞，在细胞内完成逆转录过程。

(4)某些性状由多个基因共同决定，有的基因可能影响多个性状。(√)

(5)两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同。(√)

(6)生物体的基因组成相同，性状就相同。(×)

提示：生物体的性状是基因型和环境共同作用的结果。

2．思考回答(规范表述)

据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程

(1)在人体细胞中发生的过程有哪些(写序号)?

提示：①②③。

(2)①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？

提示：不完全相同。①中是G—C，C—G，A—T，T—A；②中是G—C，C—G，A—U，T—A。

(3)HIV侵染细胞可发生上述什么过程？其宿主细胞是什么？其进行蛋白质合成的场所是哪里？其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供？

提示：被HIV侵染的细胞可发生的过程是④①②③，其宿主细胞是T淋巴细胞，其进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体，其“遗传信息流”的模板由病毒自身提供，原料由宿主细胞提供。

(4)中心法则反映了遗传物质的哪两大功能？

提示：中心法则反映了遗传物质的传递与表达两大功能。

1．不同细胞或生物的中心法则

(1)能分裂的细胞及噬菌体等DNA病毒的中心法则：

(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：

(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：

(4)不能分裂的细胞的中心法则：

DNARNA蛋白质

2．中心法则与基因表达的关系

◎考法1　考查基因对性状的控制

1．(2018·潍坊期中)下列有关基因、蛋白质和性状的叙述，正确的是(　　)

A．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如人类白化病

B．基因中发生碱基对的改变，则生物体的性状一定发生改变

C．线粒体中的蛋白质都是由线粒体内部的基因控制合成的

D．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在相互作用

D　[白化病是由于基因突变造成酪氨酸酶不能合成，说明基因可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，A项错误；由于密码子的简并性，基因中发生碱基对的改变，所编码的氨基酸不一定改变，则生物体的性状不一定发生改变，B项错误；线粒体中的蛋白质一部分是由线粒体内部的基因控制合成的，另一部分是细胞核基因控制合成的，C错误；基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在相互作用，D项正确。]

2．(2019·肇庆质检)如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。从图中不可得出(　　)

　　 基因①　基因②　基因③　基因④

↓       ↓      ↓     ↓

　　 酶①　 酶②　 酶③　　 酶④

↓     ↓     ↓      ↓

N－乙酰鸟氨酸→鸟氨酸→ 瓜氨酸→→精氨酸

A．精氨酸的合成是由多对基因共同控制的

B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程

C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达

D．若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，则可能是基因①发生突变

C　[若基因②不表达，基因③和④的表达可能不受影响。若产生鸟氨酸依赖突变型脉孢霉，可能性之一是基因①发生突变，不能合成酶①，导致不能合成鸟氨酸。]

◎考法2　考查中心法则

[解题指导]  “三步法”判断中心法则各过程

3.(2018·菏泽一模)中心法则是指遗传信息的流向所遵循的法则，下列相关叙述错误的是(　　)

A．DNA复制不一定伴随着染色体的复制

B．转录产生的RNA上的碱基序列都能编码氨基酸

C．核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA结合位点

D．感染HIV的T细胞在HIV提供的逆转录酶作用下完成RNA→DNA

B　[转录产生的tRNA和rRNA不编码氨基酸，mRNA上的终止密码也不编码氨基酸。]

4．下列关于中心法则的叙述，错误的是(　　)

A．人体细胞一定能进行b过程，不一定能进行a过程

B．同一种RNA病毒既能进行e过程，又能进行d过程

C．所有生物c过程一定是在核糖体上进行的

D．没有一种生物体内能同时进行以上五个过程

B　[据图分析，a表示DNA复制，b表示转录，c表示翻译，d表示逆转录，e表示RNA复制。只有分裂的细胞能进行DNA复制，人体只有少数细胞能进行分裂，但是转录、翻译是所有细胞都能进行的，A正确；同一种RNA病毒只能进行一种遗传物质的增殖方式，如HIV只能进行逆转录而不能进行RNA的复制，TMV只能进行RNA复制而不能进行逆转录，B错误；c过程是蛋白质的合成，蛋白质合成的场所只有核糖体，C正确；  以DNA为遗传物质的生物只能进行a、b、c,  以RNA为遗传物质的生物只能进行e、c或者d、a、b、c，D正确。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·海南高考)关于复制、转录和逆转录的叙述，下列说法错误的是(　　)

A．逆转录和DNA复制的产物都是DNA

B．转录需要RNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶

C．转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸

D．细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板

C　[逆转录所需要的反应物是脱氧核苷酸。]

2．(2017·全国卷Ⅲ)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

C　[本题考查遗传信息的转录。A对：tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来。B对：RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成。C错：RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生。D对：转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。]

3．(2017·海南高考)下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是(　　)

A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子

B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板

C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程

D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA

B　[除了甲硫氨酸和色氨酸外，每一个氨基酸都至少有两个相应的密码子，A错误；HIV的遗传物质为RNA，可以作为合成DNA的模板，B正确；tRNA和rRNA的合成过程也是基因表达，只包括转录过程。蛋白质合成的过程包括转录和翻译，C错误；转录是以DNA的一条链作为模板，D错误。]

4．(2015·全国卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是(　　)

A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒

B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶

C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA

D．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长

C　[A项，端粒是染色体末端的DNA重复序列，大肠杆菌等原核生物拟核的DNA不能与蛋白质结合形成染色体，因此大肠杆菌拟核的DNA中没有端粒。B项，端粒酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链，RNA聚合酶是在转录过程中发挥作用的一种酶，RNA聚合酶催化合成的是RNA，所以端粒酶中的蛋白质不是RNA聚合酶。C项，正常人细胞的每条染色体的两端都含有端粒DNA。D项，在正常人体细胞中，端粒DNA可随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短。]