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第1、2節(jié) 基因指導蛋白質的合成、 基因對性狀的控制,,梳理備考導航,核糖,尿嘧啶,脫氧核糖,胸腺嘧啶,DNA的一條鏈,細胞核,4種核糖核苷酸,mRNA,三個相鄰堿基,一種氨基酸,多種密碼子,61,tRNA,61,酶的合成,蛋白質結構,,整合知識體系,,自我校對：①DNA ②mRNA ③密碼子 ④多肽(或蛋白質) ⑤tRNA,一、RNA的結構與分類 1．基本單位及組成,,①_________；②________；③堿基：_____________；④______________。,磷酸基團,核糖,A、G、C、U,核糖核苷酸,2．結構 一般是_____，比DNA短。有的存在局部堿基配對現(xiàn)象，從而具有局部雙鏈和局部環(huán)狀結構。 3．分布 主要在_______內合成，通過_______進入細胞質。 4．分類 (1)mRNA：將遺傳信息從________傳遞到細胞質中。 (2)tRNA：___________，識別密碼子。 (3)rRNA：____________的組成成分。,單鏈,細胞核,核孔,細胞核,轉運氨基酸,核糖體,二、遺傳信息的轉錄和翻譯,1．試寫出與①②有關的知識,轉錄,翻譯,細胞核,DNA的一條鏈,mRNA,核糖核苷酸,2.密碼子 (1)概念：_________上決定1個氨基酸的3個相鄰堿基。 (2)種類：____種。其中決定氨基酸的密碼子有____種(__種起始密碼子)，_______________有3種。,mRNA,64,61,2,終止密碼子,三、基因、蛋白質與性狀之間的關系 1．中心法則,①DNA的復制；②_______；③翻譯；④___________；⑤____________。,轉錄,RNA復制,逆轉錄,2．基因控制性狀 (1)基因通過______________來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，如白化病。 (2)基因還能通過控制______________直接控制生物體的性狀，如囊性纖維病。,控制酶的合成,蛋白質的結構,思考辨析 1．若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖，則必為DNA。( ) 2．轉錄是以DNA的兩條鏈作為模板，只發(fā)生在細胞核中，以4種核糖核苷酸為原料。( ) 3．轉錄時，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能識別DNA中特定的堿基序列。( ) 4．密碼子位于mRNA上，是由三個相鄰堿基組成的，密碼子與氨基酸之間是一一對應的關系。( ),√,,,,5．(2011海南卷，15D)細胞中有多種tRNA，一種tRNA只能轉運一種氨基酸。( ) 6．(2013海南卷，22C)基因B1和由其突變而來的B2在指導蛋白質合成時使用同一套遺傳密碼。( ) 7．遺傳信息轉錄的產(chǎn)物只有mRNA。( ),√,√,,,精研核心考點,考點一 基因指導蛋白質的合成過程——轉錄和翻譯,[典例1] (2013浙江卷，3)某生物基因表達過程如圖所示。下列敘述與該圖相符的是( ),,A．在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開 B．DNARNA雜交區(qū)域中A應與T配對 C．mRNA翻譯只能得到一條肽鏈 D．該過程發(fā)生在真核細胞中,[命題思路] 以生物圖形、情景材料等形式考查轉錄和翻譯的過程，并常結合細胞分裂，DNA復制，基因突變等知識綜合命題來考查學生分析問題、解決問題的能力。,[信息提取] 觀察圖示：轉錄未結束已開始翻譯，一條RNA上結合多個核糖體。,[解題思路] 圖示表示轉錄和翻譯過程，二者同時發(fā)生，應為原核生物，轉錄過程中DNA解旋是RNA聚合酶的作用，A正確；DNARNA雜交區(qū)域中A應與U配對，B錯誤；mRNA可同時結合多個核糖體，翻譯形成多條相同的多肽鏈。C項錯誤；在真核細胞中，轉錄主要在細胞核內進行，翻譯在核糖體上進行，二者不能同時進行，D項錯誤。 [答案] A,1．轉錄、翻譯過程解讀 (1)轉錄,在RNA聚合酶(圖中①)的催化作用下，以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補配對原則，將核糖核苷酸依次連接形成一個mRNA分子(圖中②)。三種RNA都是轉錄形成的。 (2)翻譯,,①一個mRNA可同時結合多個核糖體，在每個核糖體上將tRNA運載來的氨基酸以mRNA為模板合成具有特定氨基酸序列的多肽鏈。 ②核糖體在mRNA上移動，移動的方向可根據(jù)核糖體上多肽鏈的長短來判斷，肽鏈長的翻譯在前。 ③一個mRNA上不同的核糖體合成相同的多肽鏈，這些多肽要形成蛋白質還需運送至內質網(wǎng)、高爾基體等結構中進一步加工。,2．DNA復制、轉錄和翻譯的比較 (1)區(qū)別,(2)聯(lián)系,,3．基因表達中相關數(shù)量的計算 (1)數(shù)量關系,,(2)計算中“最多”和“最少”的分析 ①翻譯時，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準確地說，mRNA的堿基數(shù)目比蛋白質中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。 ②基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應的蛋白質中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。,1．下圖是基因控制蛋白質合成的兩個主要步驟。請分析回答下列問題。,,(1)圖1中甲的名稱為________，乙與丁在結構上的不同點是____________________________。方框內表示該過程進行方向的箭頭是________。(填“→”或“←”) (2)圖2所示的生理過程是細胞中多聚核糖體合成多肽鏈的過程，此過程的模板是________(物質名稱)。②③④的最終結構是否相同？________(是/否)。 (3)從化學成分角度分析，以下與圖2中結構⑤的化學組成最相似的是________。 A．大腸桿菌 B．噬菌體 C．染色體 D．煙草花葉病毒,答案：(1)RNA聚合酶 組成乙的五碳糖是脫氧核糖，組成丁的是核糖 ← (2)mRNA 是 (3)D,考點二 中心法則及基因對性狀的控制,[典例2] (基因控制生物性狀)(2015肇慶模擬)人類白化病和苯丙酮尿癥是由于代謝異常引起的疾病，下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類疾病的過程。由圖中不能得出的結論是( ),,A．基因可以通過控制蛋白質的結構來控制生物的性狀 B．基因可以通過控制酶的合成來控制生物的性狀 C．一個基因可以控制多種性狀 D．一個性狀可以由多個基因控制,[命題思路] 本題以人類白化病和苯丙酮尿癥為背景，考查了基因對性狀的控制途徑及基因與性狀的數(shù)量關系，意在考查考生獲取信息分析推理的能力。,[解析] 苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的異常與酶的合成有密切的關系，而酶的合成是由基因控制的；若基因1發(fā)生變化，則多巴胺和黑色素的合成都受影響；多巴胺和黑色素的合成也都受多個基因的控制。 [答案] A,1．中心法則與生物種類的關系 (1)以DNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞,,(3)中心法則體現(xiàn)了基因的兩大基本功能 ①對遺傳信息的傳遞功能：是通過DNA復制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細胞增殖過程中。 ②對遺傳信息的表達功能：是通過轉錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。,基因與性狀并不都是一對一的關系 (1)一般而言，一個基因決定一種性狀。 (2)生物體的一種性狀有時受多個基因的影響，如玉米葉綠素的形成至少與50多個不同基因有關。 (3)有些基因可影響多種性狀，如,,(4)生物的性狀是基因和環(huán)境共同作用的結果?；蛐拖嗤?，表現(xiàn)型可能不同；基因型不同，表現(xiàn)型可能相同。,,2．(2015山東日照第三次質檢)下面是幾種抗菌藥物的抗菌機理以及中心法則的圖解。 ①青霉素：抑制細菌細胞壁的合成； ②環(huán)丙沙星：抑制細菌DNA解旋酶的活性； ③紅霉素：能與核糖體結合以阻止其發(fā)揮作用； ④利福平：抑制RNA聚合酶的活性。 以下有關說法錯誤的是( ),,A．環(huán)丙沙星會抑制a過程，利福平將會抑制b過程 B．除青霉素外，其他抗菌藥物均具有抑制遺傳信息傳遞和表達的作用 C．過程d涉及的氨基酸最多20種、tRNA最多有64種 D．e過程需要逆轉錄酶,解析：從圖中可以看出，環(huán)丙沙星會抑制細菌DNA解旋酶的活性，可抑制細菌DNA的復制過程(a過程)；利福平會抑制RNA聚合酶的活性，可抑制細菌的轉錄過程(b過程)；紅霉素能與核糖體結合以阻止其發(fā)揮作用，可抑制細菌的翻譯過程(d過程)。只有青霉素抑制細菌細胞壁的合成，不影響遺傳信息傳遞和表達的作用；另外e過程是逆轉錄過程，A、B、D都正確。翻譯過程涉及的氨基酸最多20種、tRNA最多有61種，C錯誤。 答案：C,[備課札記] ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________,,演練目標課堂,1．(2014四川卷，3)將牛催乳素基因用32P標記后導入小鼠乳腺細胞，選取僅有一條染色體上整合有單個目的基因的某個細胞進行體外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的是( ) A．小鼠乳腺細胞中的核酸含有5種堿基和8種核苷酸 B．該基因轉錄時，遺傳信息通過模板鏈傳遞給mRNA C．連續(xù)分裂n次后，子細胞中32P標記的細胞占1/2n＋1 D．該基因翻譯時所需tRNA與氨基酸種類數(shù)不一定相等,解析：A項，小鼠乳腺細胞屬于真核細胞，其細胞中的核酸有兩種：DNA和RNA，DNA中含氮堿基有A、G、C、T 4種，RNA中含氮堿基有A、G、C、U 4種，故小鼠乳腺細胞中含氮堿基共有A、G、C、T、U 5種；根據(jù)含氮堿基與五碳糖的不同，細胞中DNA的基本組成單位脫氧核糖核苷酸有4種，RNA的基本組成單位核糖核苷酸有4種，故小鼠乳腺細胞中共有8種核苷酸。,B項，基因的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。轉錄時，以基因(有遺傳效應的DNA片段)的一條鏈為模板，遵循堿基互補配對原則合成mRNA，將遺傳信息由模板鏈傳遞到mRNA。C項，將小鼠乳腺細胞進行體外培養(yǎng)(原料中不含32P)，連續(xù)分裂n次后，產(chǎn)生的子細胞有2n個，根據(jù)DNA的半保留復制特點可知，其中只有2個細胞含32P，因此，子細胞中含32P標記的細胞占2/2n，即1/2n－1。D項，基因翻譯時，每種tRNA上的反密碼子對應mRNA上一種決定氨基酸的密碼子，決定氨基酸的密碼子共61種，而合成蛋白質的氨基酸約20種，所以翻譯時所需tRNA與氨基酸種類數(shù)不一定相等。 答案：C,2．(2014江蘇卷，20)關于基因控制蛋白質合成的過程，下列敘述正確的是( ) A．一個含n個堿基的 DNA 分子，轉錄的 mRNA 分子的堿基數(shù)是n/2 個 B．細菌的一個基因轉錄時兩條 DNA 鏈可同時作為模板，提高轉錄效率 C．DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶的結合位點分別在 DNA 和 RNA 上 D．在細胞周期中，mRNA 的種類和含量均不斷發(fā)生變化,解析：不具遺傳效應的DNA片段不轉錄，不會形成mRNA，所以mRNA分子的堿基數(shù)小于n/2 個。轉錄是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。RNA 聚合酶的結合位點也在DNA上。在細胞周期中，基因選擇性表達，mRNA 的種類和含量均不斷發(fā)生變化。 答案：D,3．(2015寧波模擬)圖示為DNA分子片段(基因)控制蛋白質的合成過程。下面的說法錯誤的是( ),,A．圖中包含8種核苷酸 B．DNA雙鏈中②為模板鏈 C．在③鏈上可以有若干個核糖體同時進行工作 D．⑤代表的氨基酸只能由一種特定轉運RNA搬運,解析：一種氨基酸可能有多種密碼子與之對應，由于密碼子與轉運RNA上的反密碼子一一對應，故一種氨基酸可能被多種轉運RNA搬運。 答案：D,4．(2015東北四市聯(lián)考)如圖為神經(jīng)遞質合成酶的基因復制、表達的有關過程。下列相關分析中錯誤的是( ),,A．圖中①過程需要模板、原料、酶和能量 B．若要提取該基因的mRNA，則可選擇口腔上皮細胞作為實驗材料 C．圖中①②③過程一定發(fā)生堿基互補配對 D．鐮刀型細胞貧血癥體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀,解析：①過程為DNA復制過程，該過程需要DNA的兩條鏈為模板、四種游離的脫氧核苷酸為原料，還需要能量(ATP)和DNA聚合酶；由于基因進行選擇性表達，口腔上皮細胞中不存在控制合成神經(jīng)遞質合成酶的mRNA；DNA復制、轉錄及翻譯過程均發(fā)生堿基的互補配對；鐮刀型細胞貧血癥是由于基因突變而導致紅細胞的血紅蛋白分子結構發(fā)生改變，這體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物的性狀。 答案：B,5．腸道病毒EV71為單股正鏈RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原體之一。下面為該病毒在宿主細胞內增殖的示意圖。,,據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中物質M的合成場所是________________；催化①、②過程的物質N是__________________。 (2)假定病毒基因組＋RNA含有7 500個堿基，其中A和U占堿基總數(shù)的40%。以病毒基因組＋RNA為模板合成一條子代＋RNA的過程共需要堿基G和C______個。 (3)圖中＋RNA有三方面功能，分別是_______________。 (4)EV71病毒感染機體后，引發(fā)的特異性免疫有_______。,(5)病毒衣殼由VP1、VP2、VP3和VP4四種蛋白組成，其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面， 而VP4包埋在衣殼內側并與RNA連接，另外VP1不受胃液中胃酸的破壞。若通過基因工程生產(chǎn)疫苗，四種蛋白中不宜作為抗原制成疫苗的是________，更適宜作為抗原制成口服疫苗的是__________。,解析：(1)圖中的物質M是一條多肽鏈，由于EV71病毒沒有細胞器，其合成的場所是宿主細胞的核糖體；①、②過程是以RNA為模板合成RNA的過程，需要的是RNA聚合酶。(2)需要先以＋RNA為模板合成－RNA，再以－RNA為模板合成＋RNA，也相當于合成了一條完整的雙鏈RNA，在這條雙鏈RNA中A＝U，G＝C，根據(jù)題目中的條件，在病毒＋RNA中(假設用第1條鏈來表示)(A1＋U1)＝40%，而互補鏈－RNA中(假設用第2條鏈來表示)(A2＋U2)＝(A1＋U1)＝40%，所以兩條互補鏈中A＋U占雙鏈RNA堿基數(shù)的比例是A＋U＝40%，則G＋C＝60%，以病毒基因組＋RNA為模板合成一條子代＋RNA的過程共需要堿基G和C 7 500260%＝9 000(個)。,(3)由圖中可以看出＋RNA的功能是作為翻譯的模板翻譯出新的蛋白質；也作為復制的模板形成新的＋RNA；還是病毒的組成成分之一。(4)EV71病毒感染機體后進入內環(huán)境中首先會引發(fā)體液免疫產(chǎn)生抗體；病毒進入宿主細胞后，會引發(fā)細胞免疫。(5)由于VP4包埋在衣殼內側不適合作為抗原制成疫苗；由于VP1不受胃液中胃酸的破壞，口服后不會改變其性質，所以更適合制成口服疫苗。,答案：(1)宿主細胞的核糖體 RNA復制酶(或RNA聚合酶或依賴于RNA的RNA聚合酶) (2)9 000 (3)翻譯的模板、復制的模板、病毒的重要組成成分 (4)體液免疫和細胞免疫 (5)VP4 VP1,