【过关检测】新人教必修2
基因的表达
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列关于DNA分子的复制、转录、翻译的比较,错误的是( )
A.都遵循碱基互补配对原则
B.都只发生在细胞分裂前的间期
C.原核细胞和真核细胞中都能发生
D.都需要模板、原料、特定的酶和能量
答案:B
解析:三者都遵循碱基互补配对原则,保证了遗传信息的准确传递和表达,A项正确。真核生物中DNA分子的复制发生在细胞分裂前的间期,而转录和翻译在细胞任何时期都能发生,B项错误。原核细胞和真核细胞都有DNA、RNA与核糖体,都能发生DNA分子的复制、转录、翻译,C项正确。从条件上看,DNA分子的复制、转录和翻译都需要模板、原料、酶和能量,D项正确。
2.人体细胞中的RNA有3种,分别是mRNA、tRNA和rRNA。这3种RNA( )
A.都分布在细胞核中
B.都由脱氧核苷酸组成
C.都由DNA分子转录而成
D.都能识别特定的氨基酸
答案:C
解析:3种RNA都主要是在细胞核内通过DNA转录形成的,主要分布在细胞质中,A项错误,C项正确。3种RNA的基本组成单位都是核糖核苷酸,B项错误。tRNA能识别特定的氨基酸,并将其运输到核糖体,其他2种RNA则不能,D项错误。
3.右图表示发生在细胞内的tRNA与氨基酸的结合过程。下列有关该过程的叙述,正确的是( )
A.不受温度影响
B.必须由线粒体供能
C.需要酶的参与
D.只发生在细胞质中的核糖体上
答案:C
解析:温度会通过影响酶的活性来影响该过程,A项错误。在细胞质基质中进行的细胞呼吸的第一阶段也可以产生少量的ATP,B项错误。tRNA与氨基酸的结合过程需要酶的参与,C项正确。该过程发生在细胞质基质中,不发生在核糖体上,D项错误。
4.下列关于表观遗传的描述,错误的是( )
A.染色体组蛋白发生甲基化会影响基因的表达
B.基因的碱基发生甲基化会影响基因的表达
C.吸烟者精子活力下降与精子DNA甲基化有关
D.表观遗传现象只发生在真核生物的生命过程中
答案:D
解析:表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
5.下列关于RNA的叙述,正确的是( )
A.mRNA上任意相邻的3个碱基称为密码子
B.mRNA、tRNA和rRNA都参与细胞内遗传信息的翻译过程
C.真核细胞内mRNA和tRNA发生碱基互补配对的过程中有水生成
D.密码子有64种,密码子和反密码子一一对应,因此细胞中有64种tRNA
答案:B
解析:mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基称为密码子,而不是任意相邻的3个碱基。翻译过程中mRNA 是模板,tRNA转运氨基酸,rRNA是核糖体的主要成分之一,三者都参与翻译过程。mRNA和tRNA发生碱基互补配对的过程中不会生成水。密码子有64种,但决定氨基酸的密码子有62种,故反密码子有62种。
6.右图代表的是某种tRNA,下列有关说法正确的是( )
A.tRNA由4种脱氧核苷酸构成
B.tRNA参与蛋白质合成中的翻译过程
C.图中tRNA运载的氨基酸的密码子(之一)为GAC
D.tRNA中不存在碱基互补配对
答案:B
解析:tRNA由4种核糖核苷酸构成。tRNA在翻译过程中作为运载氨基酸的工具。题图中tRNA上的反密码子为GAC,与之对应的mRNA上的密码子应为CUG,故题图中tRNA运载的氨基酸的密码子(之一)为CUG。tRNA像三叶草的叶形,其中部分碱基会进行互补配对。
7.下列关于下图的说法,正确的是( )
A.图中①③⑤的元素组成相同,①③中有5种碱基,8种核苷酸
B.图中遗传信息只能从DNA传递到RNA
C.图中所示的过程都要遵循碱基互补配对原则,且碱基配对方式都相同
D.该图可表示原核生物的基因表达过程,不能表示真核生物核基因的表达过程
答案:D
解析:题图中①③分别是DNA和RNA,⑤是肽链,它们的元素组成不同。DNA和RNA含有C、H、O、N、P,肽链含有C、H、O、N,有的还可能含有S、P。①③中共含有5种碱基,8种核苷酸。题图中的遗传信息可以从DNA传递到RNA,再由RNA传递到蛋白质。转录和翻译都要遵循碱基互补配对原则,但配对方式不完全相同,转录过程中有A—T配对,翻译过程中有A—U配对。原核生物的转录、翻译可同时进行,但真核生物不行。
8.根据表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU
答案:C
解析:反密码子与密码子互补,所以苏氨酸的密码子的第三个碱基为U,且密码子由mRNA上的碱基组成,不含碱基T,所以A项错误。根据mRNA 与DNA中模板链互补可推知苏氨酸的密码子为UGU或ACU。
9.右图表示真核细胞中发生的某一过程,下列叙述正确的是( )
A.该过程表示翻译,模板是核糖体
B.该图所示过程也可以发生在原核细胞中
C.启动和终止此过程的是起始密码子和终止密码子,都不对应氨基酸
D.图中没有酶,因为该过程不需要酶的参与
答案:B
解析:该过程表示翻译,模板是mRNA,场所是核糖体,原料是游离的氨基酸,同时需要酶、tRNA和ATP的参与。启动和终止此过程的是起始密码子和终止密码子,起始密码子对应氨基酸,终止密码子不对应氨基酸。原核生物中也含核糖体,也可进行翻译过程。
10.下图表示细胞中某些生理过程,下列说法正确的是( )
A.①表示酶,①与②的移动方向相同
B.图1中核糖核苷酸之间通过氢键连接
C.图示过程中均存在碱基互补配对,但配对方式不完全相同
D.图2中多聚核糖体的形成可以大大缩短每条肽链的合成时间
答案:C
解析:①表示RNA聚合酶,①的移动方向是从左向右,②的移动方向是从右向左,A项错误。图1中核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接形成RNA单链,B项错误。图示过程中均存在碱基互补配对,但配对方式不完全相同,图1中转录过程存在T—A的配对,图2中翻译过程有U—A的配对,没有T—A的配对,C项正确。图2中多聚核糖体可以同时进行多条肽链的合成,但是每条肽链的合成时间并没有缩短,D项错误。
11.密码子的简并对生物体生存发展的意义是( )
A.使少量的基因控制合成大量的蛋白质
B.以少量的mRNA分子为模板就可以合成大量的蛋白质
C.简并的密码子对应相同的反密码子
D.增强容错性,保证翻译速度
答案:D
解析:密码子的简并对生物体生存发展的意义是增强容错性,即当转录形成的mRNA上某个密码子出现差错时,其对应的氨基酸可能不变;还可以保证翻译速度。
12.下列关于转录和翻译的叙述,正确的是( )
A.1个mRNA分子只能结合1个核糖体进行翻译
B.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
C.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定的碱基序列
D.真核细胞转录只发生在细胞核内
答案:C
解析:1个mRNA分子可以先后结合多个核糖体进行翻译,A项错误。核糖体沿着mRNA移动翻译出肽链,B项错误。转录时,RNA聚合酶可识别DNA中特定的碱基序列,催化转录的进行,C项正确。真核细胞转录主要发生在细胞核中,线粒体和叶绿体中也可发生,D项错误。
13.下图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知( )
A.人体成熟的红细胞中只进行①②过程,而不进行③④过程
B.X1与X2的区别主要是脱氧核苷酸排列顺序的不同
C.人体衰老引起白发的原因是③④过程不能完成
D.该图反映了基因通过控制蛋白质的结构及酶的合成来控制生物的性状
答案:D
解析:人体成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器,①②③④过程均不能进行,A项错误。X1与X2为转录形成的RNA,RNA的组成单位是核糖核苷酸,故X1与X2的区别主要是核糖核苷酸排列顺序的不同,B项错误。人体衰老引起白发的原因是酪氨酸酶活性降低,不是酪氨酸酶不能合成,C项错误。图示反映了基因通过控制蛋白质的结构及酶的合成来控制生物的性状,D项正确。
14.蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境中培育的蔬菜,对形成这种现象的最好解释是( )
A.环境因素限制了有关基因的表达
B.两种均为遗传信息改变
C.叶子中缺乏形成叶绿素的基因
D.黑暗中植物不进行光合作用
答案:A
15.遗传学家曾做过这样的实验,长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃,将孵化后4~7 d的长翅果蝇幼虫放在35~37 ℃的环境中处理6~24 d后,得到了一些残翅果蝇,这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。下列关于这一现象的解释,错误的是( )
A.酶的合成受基因控制
B.翅的发育需要经过酶的催化反应
C.温度改变了基因的结构
D.表型是基因型和环境共同作用的结果
答案:C
解析:基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢,进而间接控制生物的性状,A项正确。翅的发育需要经过酶的催化反应,温度可以通过影响酶的活性来影响后代的表型,B项正确。这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇,说明温度没有改变基因的结构,C项错误。根据题干信息“将孵化后4~7 d的长翅果蝇幼虫放在35~37 ℃的环境中处理6~24 d后,得到了一些残翅果蝇”可知,表型是基因型和环境共同作用的结果,D项正确。
二、选择题(本题共5小题,每小题3分,共15分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
16.在生物体内性状的表达一般遵循DNA→RNA→蛋白质的表达原则。下面有关这个过程的说法,错误的是( )
A.在细胞的一生中,DNA一般是不变的,RNA和蛋白质分子是变化的
B.DNA→RNA主要是在细胞核中完成的,RNA→蛋白质主要是在细胞质中完成的
C.DNA→RNA会发生碱基互补配对,RNA→蛋白质不会发生碱基互补配对
D.RNA是蛋白质翻译的直接模板,DNA是最终决定蛋白质结构的遗传物质
答案:C
17.下列关于中心法则内容的叙述,正确的是( )
A.不是所有细胞内都有DNA→DNA过程
B.RNA→蛋白质过程,只涉及2种RNA
C.正常细胞内没有RNA→DNA以及RNA→RNA过程
D.DNA→RNA过程与DNA→DNA过程的碱基互补配对方式不完全相同
答案:ACD
解析:DNA→DNA表示DNA的复制,一般只有细胞分裂时才进行,高度分化的细胞不分裂,一般不进行DNA复制。RNA→蛋白质过程表示翻译,涉及3种RNA:rRNA、mRNA、tRNA。RNA→DNA以及RNA→RNA过程表示逆转录和RNA的自我复制,只有少数RNA病毒才具有这2个过程。DNA→RNA过程中有A与U的配对,而DNA复制过程中没有这种配对方式。
18.细胞分化是基因选择性表达的结果。下列关于基因选择性表达的叙述,正确的是( )
A.不同的体细胞中表达的基因全不相同
B.基因的“沉默”可能与转录、翻译有关
C.去除细胞中不表达的基因,会影响细胞的全能性
D.在受精卵中,所有的基因都处于表达状态
答案:BC
解析:不同的体细胞中表达的基因可能相同,如细胞呼吸酶基因都表达,A项错误。基因的“沉默”影响基因的转录、翻译,B项正确。细胞具有全能性的原因是细胞中含有该生物体内的全套遗传物质,如去除部分基因,则影响细胞的全能性,C项正确。在受精卵中,并非所有的基因都处于表达状态,如血红蛋白基因在受精卵中不表达,D项错误。
19.人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异常引起的疾病,下图表示人体产生这两类疾病的代谢过程。由图不能得出的结论是( )
A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
C.一个基因只能控制一种性状
D.一个性状可以由多个基因控制
答案:AC
解析:由题图可知,苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的代谢与酶的合成直接相关,而酶的合成是由基因控制的。基因1若发生变化,则多巴胺和黑色素的合成都受影响;多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。
20.下图是细胞内蛋白质合成过程中的遗传信息流动图解,①②③表示相关过程。下列有关说法错误的是( )
A.③过程表示多个核糖体共同合成一条肽链
B.①过程只发生在有丝分裂和减数第一次分裂前的间期
C.①过程、②过程和③过程可以发生在线粒体中
D.核DNA的②过程和③过程可发生在细胞周期的分裂期
答案:ABD
解析:图示为真核细胞蛋白质合成过程中的遗传信息流动图解,其中①表示DNA复制过程,②表示转录过程,③表示翻译过程。③过程表示多个核糖体共同合成多条相同的肽链。①为DNA复制过程,在无丝分裂时也会发生。线粒体中含有少量的DNA,能发生①DNA复制过程和②转录过程,同时线粒体中还有核糖体,也能进行③翻译过程。②为转录过程,只能发生在细胞分裂前的间期。
三、非选择题(本题共5小题,共55分)
21.(10分)蛋白质是生命活动的主要承担者。基因通过指导蛋白质的合成来控制生物体的性状。下图是蛋白质合成过程示意图,其中①②③分别代表3种物质。据图回答下列问题。
(1)蛋白质合成过程包括转录和翻译2个阶段。从图中可以看出,转录的场所是 ,翻译的场所是 。
(2)图中①和③分别表示转录和翻译的产物,①的名称是 。
(3)在DNA分子的甲、乙2条链中,作为①的模板链的是 。
(4)在翻译过程中,物质①上的密码子和物质②上的反密码子相互配对时遵循的是 原则。
答案:(1)细胞核 核糖体
(2)mRNA
(3)甲
(4)碱基互补配对
解析:(1)从图中可以看出,转录的场所是细胞核,翻译的场所是核糖体。(2)图中①和③分别表示转录和翻译的产物,①表示mRNA,③表示肽链。(3)由于转录过程中遵循碱基互补配对原则,即产生的mRNA与DNA分子上的模板链碱基互补配对,因此根据mRNA上的碱基序列CUUUCUU等,可判断作为①的模板链的是甲。(4)在翻译过程中,mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子相互配对时遵循的是碱基互补配对原则。
22.(9分)据图回答有关中心法则的问题。
(1)图中所示的遗传信息流动称为 ,RNA-DNA杂交链内有 种碱基,分别是 。
(2)图中的酶能将游离的 从RNA的 (填“3'-端”或“5'-端”)连接到RNA链上。
(3)请写出较为完善的中心法则(用图解表示)。
(4)正常人体内,中心法则内的遗传信息流动均不能发生的是 细胞(活细胞)。
答案:(1)转录 5 A、T、G、C、U
(2)核糖核苷酸 3'-端
(3)
(4)成熟红
解析:(1)分析题图可知,该图的遗传信息的流向是从DNA传递到RNA,即转录过程;RNA-DNA杂交链内有5种碱基,分别是A、T、G、C、U。(2)题图表示转录过程,需要的原料是4种游离的核糖核苷酸,4种游离的核糖核苷酸在RNA聚合酶的作用下从RNA的3'-端连接到RNA链上。(3)中心法则完善后的内容包括遗传信息从DNA流向DNA,进而流向mRNA和蛋白质,从RNA流向RNA和DNA,图解是
。(4)人体的成熟红细胞内没有细胞核及各种细胞器,所以中心法则内的遗传信息流动均不能发生。
23.(16分)下图甲、乙表示2种不同类型的生物基因的表达过程,请回答下列问题。
(1)图甲所示细胞由于 ,所以转录、翻译可同时发生在同一空间内,参与翻译的RNA分子有 。图甲中的A表示 。
(2)翻译时1个mRNA分子可以结合多个核糖体,一般来说,每个核糖体合成的肽链长度 (填“相同”或“不同”),每个核糖体完成翻译时的时间 (填“相同”或“不同”)。图乙中,核糖体沿着mRNA移动的方向是 (填“a→b”或“b→a”)。
(3)甲、乙两图所示的遗传信息的流动方向都是 (用文字和箭头的形式表示)。
(4)若图乙所合成的蛋白质为血红蛋白,则体现了基因通过 来控制生物的性状。
答案:(1)没有以核膜为界限的细胞核 mRNA、tRNA、rRNA RNA聚合酶
(2)相同 相同 a→b
(3)DNA→mRNA→蛋白质
(4)控制蛋白质的结构
解析:(1)图甲细胞中转录、翻译同时发生在同一空间内,可知该细胞是原核细胞,没有以核膜为界限的细胞核;参与翻译过程的RNA分子有3种,即mRNA、tRNA、rRNA;图甲中的A为RNA聚合酶。(2)翻译时1个mRNA分子可以结合多个核糖体,由于模板mRNA相同,因此一般来说,每个核糖体合成的肽链长度相同,且每个核糖体完成翻译时的时间也相同。根据图乙中3个核糖体形成的肽链的长度分析可知,核糖体沿着mRNA移动的方向是a→b。(3)图甲和图乙中发生的遗传信息的传递过程都是转录和翻译,因此甲、乙两图所示的遗传信息的流动方向都是DNA→mRNA→蛋白质。(4)基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状;也可以通过控制酶的合成控制代谢过程,间接控制生物的性状。若图乙所合成的蛋白质为血红蛋白,则体现了基因通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状。
24.(10分)RNA病毒分为单链RNA病毒和双链RNA病毒,其中RNA合成mRNA的方式如下图所示。根据图示回答有关问题。
(1)脊髓灰质炎病毒属于正链RNA[(+)RNA]病毒,RNA进入寄主细胞,可直接作为mRNA翻译出所编码的蛋白质。该蛋白质的合成场所是 。该病毒重新合成(+)RNA的过程可用图中 (填图中序号)过程表示。
(2)流感病毒含负链RNA单链[(-)RNA],RNA进入寄主细胞后不能直接作为mRNA,而是先以(-)RNA为模板合成 ,再以这个新合成的RNA作为mRNA翻译出相关的蛋白质,并且可以以 为模板合成更多的负链RNA,负链RNA与蛋白质组装成新的子代病毒。
(3)HIV是逆转录RNA单链病毒,其中逆转录过程可用图中 (填序号)过程表示,此过程是以RNA为模板,在 酶的作用下合成 ,此过程所需原料为 。若病毒RNA某片段碱基序列为AACCGU,则经此过程形成的产物对应片段中含胞嘧啶脱氧核苷酸 个,含嘌呤碱基 个。
答案:(1)寄主细胞的核糖体 ①②
(2)与负链RNA互补的RNA 正链RNA(或“产生的互补RNA”)
(3)⑥⑦ 逆转录 DNA 游离的4种脱氧核苷酸
3 6
解析:(1)脊髓灰质炎病毒只由RNA和蛋白质组成,没有独立的代谢能力,因此合成蛋白质时,以它的(+)RNA为模板,在寄主细胞的核糖体上进行翻译,其中RNA重新合成(+)RNA的过程如图中的①②过程所示。(2)(-)RNA进入寄主细胞后不能直接作为模板进行翻译,根据图示可知,应首先以(-)RNA为模板合成出(+)RNA,然后再以(+)RNA作为mRNA翻译出相关的蛋白质。此外,还可以(+)RNA为模板再合成更多的(-)RNA作为子代病毒的遗传物质,与翻译出的有关蛋白质组装成新的子代病毒。(3)HIV的遗传物质RNA通过逆转录可以产生双链DNA,因此包括图中的⑥⑦过程。在逆转录酶的催化下,以RNA为模板逆转录产生DNA,需要4种脱氧核苷酸作为原料。根据病毒RNA片段的碱基序列,按照碱基互补配对原则可以推断产物DNA中的碱基比例。RNA片段含C和G共3个,则逆转录产生的DNA中含C和G共6个,则胞嘧啶脱氧核苷酸有3个。由于单链RNA有6个碱基,其中有3个为嘌呤,则产生的DNA有12个碱基,其中嘌呤碱基总数为6个。
25.(10分)表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。DNA甲基化是表观遗传中最常见的现象之一。某些基因在启动子上存在富含双核苷酸“CG”的区域,称为“CG岛”,其中的胞嘧啶在发生甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶,但其仍能与鸟嘌呤互补配对。细胞中存在2种DNA甲基化酶(如图1所示),从头甲基化酶只作用于非甲基化的DNA,使其半甲基化,维持甲基化酶只作用于DNA的半甲基化位点,使其全甲基化。请回答下列问题。
(1)由上述材料可知,DNA甲基化 (填“会”或“不会”)改变基因转录产物的碱基序列。
(2)由于图2中过程①的方式是 ,所以其产物都是 甲基化的,因此过程②必须经过 的催化才能获得与亲代分子相同的甲基化状态。
(3)研究发现,启动子中“CG岛”的甲基化会影响相关蛋白质与启动子的结合,从而抑制 。
(4)小鼠的A基因编码胰岛素生长因子-2(IGF-2),a基因无此功能(A、a位于常染色体上)。IGF-2是小鼠正常发育必需的一种蛋白质,缺乏时小鼠个体矮小。在小鼠胚胎中,来自父本的A基因及其等位基因能够表达,来自母本的则不能表达。检测发现,这对基因的启动子在精子中是非甲基化的,在卵细胞中则是甲基化的。
若纯合矮小雌鼠与纯合正常雄鼠杂交,F1的表型应为 。F1雌雄个体间随机交配,F2的表型及其比例应为 。结合F1配子中A基因及其等位基因启动子的甲基化状态分析F2出现这种比例的原因是 。
(5)5-氮杂胞苷(AZA)常用于临床上治疗DNA甲基化引起的疾病。推测AZA可能的作用机制之一是AZA在 过程中掺入DNA分子,导致与DNA结合的甲基化酶活性降低,从而降低DNA的甲基化程度。另一种可能的机制是AZA与“CG岛”中的 竞争甲基化酶,从而降低DNA的甲基化程度。
答案:(1)不会
(2)半保留复制 半 维持甲基化酶
(3)基因的表达
(4)全部正常 正常∶矮小=1∶1 卵细胞中的A基因及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的A基因及其等位基因由于启动子非甲基化而表达,并且含A基因的精子∶含a基因的精子=1∶1
(5)DNA复制 胞嘧啶
解析:(1)由材料可知,胞嘧啶在发生甲基化后仍能与鸟嘌呤互补配对,所以甲基化不会影响DNA转录时DNA与RNA的碱基互补配对,基因转录产物RNA的碱基序列不会发生变化。
(2)①表示DNA复制,方式是半保留复制。半保留复制时新合成的DNA单链正常,所以产物为半甲基化的DNA。②过程表示半甲基化转化为全甲基化的过程,需要维持甲基化酶催化。
(3)在转录过程中,RNA聚合酶需要与启动子结合,催化RNA的合成。启动子中“CG岛”的甲基化会影响RNA聚合酶与启动子结合,从而影响基因的表达。
(4)卵细胞中的A基因及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,精子中的A基因及其等位基因由于启动子非甲基化而表达。纯合正常雄鼠的精子都含A基因,纯合矮小雌鼠的卵细胞都含a基因,所以F1的基因型为Aa,表型为正常。F1雄鼠的精子中,含A基因的精子∶含a基因的精子=1∶1,且能正常表达,雌鼠的卵细胞中的A基因及其等位基因由于启动子甲基化而不表达,F1雌雄个体间随机交配,相当于Aa和aa杂交,F2的表型比例为正常∶矮小=1∶1。
(5)“CG岛”中的胞嘧啶与甲基化酶结合,产生DNA甲基化,由此可知AZA可能会与胞嘧啶竞争甲基化酶,从而降低DNA的甲基化程度。(共34张PPT)
章末核心素养整合
2019版高中生物
同步学案
专题一遗传信息的转录和翻译
1.RNA的结构与功能
2.以真核细胞为例分析转录和翻译过程
(1)DNA主要存在于细胞核中,线粒体和叶绿体中也存在少量的DNA,因此叶绿体和线粒体中也有部分遗传信息的转录过程。
(2)依据肽链的长短,长的翻译在前,图中翻译方向为从左向右。
(3)图示信息显示一个mRNA分子可结合多个核糖体,其意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(4)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸。这是因为翻译生成的肽链往往需要进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。
(5)翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽,其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
3.DNA复制、转录和翻译的比较
【典型例题1】 下列有关DNA复制、转录和翻译的叙述,正确的是( )
A.DNA复制只以DNA分子的一条链为模板,所以称为半保留复制
B.转录需要以mRNA为模板,以核糖核苷酸为原料
C.翻译过程中,遗传信息从RNA传递到蛋白质
D.DNA复制、转录和翻译都遵循A与T配对,G与C配对的方式
答案:C
解析:DNA复制时以DNA分子的两条链为模板,形成的子代DNA分子含有一条原来的母链和一条新合成的子链,所以称为半保留复制,A项错误。转录是以DNA分子中一条特定的链为模板,原料是核糖核苷酸,B项错误。翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程,因此遗传信息从RNA传递到蛋白质,C项正确。翻译过程中没有A与T配对的方式,D项错误。
专题二辨析遗传信息、密码子与反密码子
1.界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子
2.明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
(1)1种氨基酸可对应1种或几种密码子(即密码子的简并),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;62种决定氨基酸的密码子)。
【典型例题2】 人的遗传信息、遗传密码、反密码子分别位于什么位置 ( )
A.DNA、RNA、RNA
B.RNA、DNA、RNA
C.蛋白质、DNA、RNA
D.RNA、RNA、DNA
答案:A
解析:人的遗传物质是DNA,遗传信息是指DNA分子中的碱基排列顺序;遗传密码是指mRNA中决定1个氨基酸的3个相邻的碱基,因此遗传密码在mRNA上;反密码子是指tRNA一端能与密码子互补配对的3个碱基,因此反密码子在tRNA上,A项正确。
专题三分析翻译过程的3种模型图
1.分析图甲所示模型
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、肽链。
(2)核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
(3)翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
(4)翻译终点:识别到终止密码子时翻译停止。
(5)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。
2.分析图乙所示模型
图乙表示真核细胞的翻译过程,其中①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条肽链,具体分析如下。
(1)数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。
(2)意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向:图中核糖体的移动方向为从右向左,判断依据是肽链的长短,长的肽链是先翻译出来的。
(4)结果:合成的仅是肽链,要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)形成的多条肽链的氨基酸序列相同的原因:有相同的模板mRNA。
3.分析图丙所示模型
图丙表示原核细胞中的转录和翻译过程,图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,在核糖体上同时进行着翻译过程。
【典型例题3】 下图表示生物体内三个重要的生理活动。请根据所学知识回答下列问题。
(1)甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是 。对于小麦的叶肉细胞来说,能发生图乙所示过程的场所有 。
(2)在正常情况下,图甲中碱基的排列顺序相同的单链是
(填字母)。
(3)起始密码子和终止密码子位于图乙中 (填字母)上。
(4)图丙中l彻底水解得到的化合物有 种。
(5)图丙所示的生理过程是从l的 端开始的。如果l由351个基本单位构成,则对应合成完整的n链最多需要脱掉 分子的水。
答案:(1)DNA复制、转录、翻译 细胞核、线粒体、叶绿体
(2)a和c、b和d
(3)f
(4)6
(5)A 116
解析:(1)DNA复制以解旋的2条链为模板,转录以解旋后的1条链为模板,翻译以mRNA单链为模板。小麦叶肉细胞的细胞核、叶绿体、线粒体中都含有DNA,都可以进行图乙所示过程。(2)a和d分别是亲代DNA分子上的单链,二者的碱基序列为互补关系,因此a和c、b和d上的碱基序列相同。(3)起始密码子和终止密码子位于mRNA(f)上。
(4)图丙中2个核糖体都位于l上,说明l为mRNA,其彻底水解后得到的化合物有6种:核糖、磷酸、4种碱基。(5)从2条肽链m和n的长度可以知道,翻译从A端开始,l由351个基本单位构成,则最多对应117个密码子,这117个密码子最多对应117个氨基酸,形成肽链时最多脱掉116个水分子。
解答本题需要注意计算中“最多”和“最少”问题。(1)mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸数目的关系:翻译时,mRNA上的终止密码子有的不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上碱基数目可能比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。(2)DNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸数目的关系: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)不能忽略“最多”或“最少”等字:如mRNA上有n个碱基,转录产生它的基因中至少有2n个碱基,该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
专题四中心法则、基因表达与性状的关系
1.解读中心法则图解
(1)中心法则图解。
(2)各种生物遗传信息的传递。
①能分裂的细胞和噬菌体等DNA病毒
②烟草花叶病毒等大部分RNA病毒
③HIV等逆转录病毒
④高度分化的细胞
2.基因与性状的关系
(1)一般而言,一个基因可以决定一种性状。
(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响,如人的身高是由多个基因控制的,其中每个基因对身高都有一定的作用。
(3)有些基因可影响多种性状,如下图中的基因1可影响B性状和C性状。
(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。
【典型例题4】 近来研究发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关,具有HMGIC基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的实验鼠体重仍然保持正常。据此判断,下列叙述正确的是( )
A.此项研究表明肥胖与基因有关,与环境无关
B.HMGIC基因通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状
C.小鼠的胖和瘦是一对相对性状
D.体重正常的小鼠体内的HMGIC基因一定正常
答案:C
解析:该实验中没有涉及环境影响,因此不能说明性状与环境无关,A项错误。该题干没有说明HMGIC基因控制性状的方式,B项错误。小鼠的胖和瘦是同种生物的同一种性状的不同表现类型,属于一对相对性状,C项正确。由题中信息可知,具有HMGIC基因缺陷的小鼠不易肥胖,而HMGIC基因正常的小鼠更易肥胖,D项错误。
