主题 遗传信息表达中的有关计算
【主题训练】 在一个双链DNA分子中，碱基总数为m，腺嘌呤碱基数为n，则下列有关叙述正确的是( )
①脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m ②碱基之间的氢键数为3m/2－n ③一条链中A＋T的数量为n ④G的数量为m－n
A．①②③④ B．①②③
C．③④ D．②③④
解析：每个脱氧核苷酸是由一分子磷酸、一分子碱基和一分子脱氧核糖组成的，因此DNA分子中脱氧核苷酸数＝磷酸数＝碱基总数＝m；碱基总数为m，腺嘌呤A数为n，则胸腺嘧啶T数也为n，鸟嘌呤G和胞嘧啶C数均为(m－2n)/2，在A与T之间形成2个氢键，在G与C之间形成3个氢键，因此氢键总数为2n＋3×(m－2n)/2＝(3m－2n)/2＝3m/2－n；DNA分子中A＋T的数量为2n，由于两条链上A与T互补配对，因此每一条链上A＋T的数量为n。
答案：B
【主题升华】 DNA分子计算中熟记的几个关系式
1．如果把DNA的两条链分别定为Ⅰ链和Ⅱ链，那么根据碱基互补配对原则，Ⅰ链上的腺嘌呤(A)一定等于Ⅱ链上的胸腺嘧啶(T)，Ⅰ链上的鸟嘌呤(G)一定等于Ⅱ链上的胞嘧啶(C)，反之亦然。可简写为：AⅠ＝TⅡ，TⅠ＝AⅡ，CⅠ＝GⅡ，GⅠ＝CⅡ。
2．根据AⅠ＝TⅡ，TⅠ＝AⅡ，CⅠ＝GⅡ，GⅠ＝CⅡ，对于整个DNA分子来说，A的总量等于T的总量，C的总量等于G的总量。可简写为：A总＝T总，G总＝C总。
3．若(AⅠ＋TⅠ)/Ⅰ总＝a%，则(AⅡ＋TⅡ)/Ⅱ总＝a%，(A总＋T总)/DNA总＝a%，(A＋U)/mRNA＝a%。
4．若(CⅠ＋GⅠ)/Ⅰ总＝b%，则(CⅡ＋GⅡ)/Ⅱ总＝b%，(C总＋G总)/DNA总＝b%，(C＋G)/mRNA＝b%。
1．RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程称为转录。
2．以DNA为模板转录RNA的过程：
(1)DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露；
(2)游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合(有RNA聚合酶参与)；
(3)新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上；
(4)合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复。
3．游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
一、RNA的组成及分类
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、作用及结构。
种类
作用
结构
信使RNA(mRNA)
蛋白质合成的直接模板
单链结构
转运RNA(tRNA)
识别密码子，运载氨基酸
呈三叶草形
核糖体RNA(rRNA)
核糖体的组成成分
单链结构
二、遗传信息的转录和翻译
1．遗传信息的转录。
(1)概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
(2)过程：DNA解旋→原料与DNA碱基互补配对并通过氢键结合→mRNA新链的延伸→合成的mRNA从DNA链上释放→DNA复旋。
2．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)密码子和反密码子。
①位置：密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。
②种类：密码子64种，其中3种终止密码子不决定氨基酸，决定氨基酸的有61种。
(3)过程。
①mRNA与核糖体结合。
②tRNA与mRNA按照碱基互补配对原则结合，将氨基酸置于特定位置。
③相邻氨基酸脱水缩合形成肽键，氨基酸连接形成肽链。
④肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。
1．判断正误：
(1)转录是以DNA的两条链作为模板，只发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。(×)
解析：对于真核生物而言，RNA主要是在细胞核中以4种核糖核苷酸为原料、以DNA的一条链作为模板合成的，除细胞核外，叶绿体和线粒体内也能合成RNA。原核生物中RNA是在细胞质中合成的。
(2)DNA是蛋白质合成的直接模板。(×)
解析：DNA把携带的遗传信息传递给mRNA后，由mRNA作为合成蛋白质的直接模板。
(3)密码子位于mRNA上，ATC一定不是密码子。(√)
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质。(×)
解析：核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质。
2．问题导学：
(1)在组成上，RNA与DNA相比有哪些不同？
提示：五碳糖是核糖，碱基组成中没有T，而替换为U。
(2)在细胞核中转录出的RNA进入细胞质，是否体现生物膜的流动性？为什么？
提示：没有。转录出的RNA通过核孔进入细胞质，不穿过核膜，没有体现生物膜的流动性。
1．下列各项中，不属于遗传信息转录所必需的条件的是(D)
A．酶 B．ATP
C．模板链 D．氨基酸
2．从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注入双尾金鱼受精卵中，发育成的双尾金鱼中有一些出现了单尾性状，这些RNA最可能是(C)
A．遗传物质 B．tRNA
C．mRNA D．rRNA
3．下面是细胞核中某真核细胞基因进行转录过程的部分示意图，其中相关叙述正确的是(A)
A．图中有5种碱基，8种核苷酸
B．该过程需要DNA聚合酶催化
C．若图中转录的基因含300个碱基对，则其指导合成的蛋白质至少含100个氨基酸
D．图中②、③的化学本质相同
4．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)
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
5．下列关于图示的说法，错误的是(B)
A．图中所示正在进行的过程是转录
B．从化学成分上看，图中的2和5相同
C．若已知a链上形成e链的功能段中碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则e链的碱基比例是U∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4
D．通过该过程，遗传信息由a传递到了e上，再由e传递到蛋白质上
6．下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：
(1)转录在______中进行，合成的mRNA通过____________出来进入细胞质中与________结合。
(2)图中以④为模板合成⑤物质的过程称为______，进行的主要场所是[____]________，所需要的原料是________。
(3)若该多肽合成到图中UCU决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是________。
(4)一个tRNA一端的三个碱基为CGA，它运载的氨基酸是________。
A．精氨酸(密码CGA)
B．丙氨酸(密码GCU)
C．酪氨酸(密码UAU)
D．谷氨酸(密码GAG)
(5)若图中①所示的分子中有1000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类数最多不超过( )
A．166和55 B．166和20
C．333和111 D．333和20
解析：图中所示为遗传信息的表达过程，具有转录和翻译两个步骤，其中①②③④⑤⑥分别是DNA、tRNA、氨基酸、mRNA、多肽链、核糖体。(1)转录在细胞核中进行，需要核糖核苷酸合成mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质中与核糖体结合。(2)图中以④为模板合成⑤物质的过程称为翻译，进行的主要场所是⑥核糖体，所需要的原料是氨基酸。(3)在mRNA上UCU碱基后的密码子是UAA。(4)密码子存在于mRNA分子，与tRNA上的反密码子碱基间互补配对。(5)DNA中碱基对的数目和mRNA中碱基的个数相等，mRNA上碱基的个数与密码子的个数比是3∶1；组成蛋白质的氨基酸共有20种。
答案：(1)细胞核 核孔 核糖体 (2)翻译 ⑥ 核糖体 氨基酸 (3)UAA (4)B (5)D
一、选择题
1．以下是某种分泌蛋白的合成过程示意图，下列相关叙述正确的是(C)
A．此过程有水生成，主要发生在细胞核中
B．①上面所有的碱基都可以和③上相应的碱基配对
C．①上通常可以相继结合多个②
D．④形成后即进入高尔基体加工，然后分泌出细胞
2．已知1个蛋白质分子由2条多肽链组成，连接蛋白质分子中氨基酸的肽键共有198个，翻译成这个蛋白质分子的mRNA中A和G共有200个，则转录成mRNA的DNA分子中，最少应有C和T共多少个(C)
A．400 B．200
C．600 D．800
3．人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPC)，该蛋白无致病性。PrPC的空间结构改变后成为PrPSC(朊粒)，就具有了致病性。PrPSC可以诱导更多的PrPC转变为PrPSC，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(C)
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPC转变为PrPSC的过程属于遗传信息的翻译过程
4．下图代表的是某种tRNA，对此分析错误的是(B)
A．tRNA含有五种化学元素
B．tRNA只含有CUC三个碱基
C．决定谷氨酸的密码子之一为GAG
D．该结构参与蛋白质合成中的翻译过程
5．如图为细胞中合成蛋白质的示意图，下列相关说法不正确的是(C)
A．该图说明少量的mRNA可以迅速合成出大量的蛋白质
B．该过程的模板是mRNA，原料是氨基酸
C．②③④⑤的最终结构各不相同
D．合成①的场所在细胞核，⑥的合成与核仁有关
6．下图为RNA的形成过程示意图，下列有关叙述错误的是(D)
A．c是游离的核糖核苷酸
B．a是编码链，b是模板链
C．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右
D．转录完成后解开的双螺旋不再重新形成
解析：题图表示转录过程，c是该过程的原料核糖核苷酸，A项正确；转录时，DNA分子某段双螺旋解开，以其中一条链为模板，图中b链为模板链，a链为编码链，B项正确；图中RNA聚合酶结合部位左边DNA双螺旋重新形成，右边DNA双螺旋解开，说明转录方向从左向右进行，C项正确；转录完成后，DNA分子结构不改变，双螺旋结构恢复，D项错误。
7．关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是(D)
A．一种tRNA可以携带多种氨基酸
B．DNA聚合酶是在细胞核中合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基
D．大多数氨基酸有两种以上的密码子
解析：一种tRNA只能携带一种氨基酸，故A错误。DNA聚合酶是在核糖体上合成的，故B错误。反密码子是位于tRNA上相邻的三个碱基，故C错误。大多数氨基酸有两种以上的密码子，故D正确。
二、非选择题
8．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是__________(填字母)过程，a过程所需的酶有__________________________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是____________________________________。
(3)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明____________________________________。
解析：分析图示过程可知：a为DNA的复制、b为转录、c为翻译。
(1)完成遗传信息表达的是转录和翻译，为b和c，DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA子链。
(2)RNA中含有核糖，图中含有核糖的结构包括mRNA、tRNA、rRNA。根据②mRNA上的碱基顺序组成的密码子，指导合成的多肽链中氨基酸序列是甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸。
(3)三个核苷酸对应一个氨基酸，由此证明一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成。
答案：(1)b、c 解旋酶和DNA聚合酶
(2)②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸
(3)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成
9．下图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由DNA到蛋白质的信息流动过程，①②③④表示相关过程。请据图回答下列问题：
(1)①过程的产物是DNA，则①过程发生在________期，催化②过程的酶是____________。
(2)已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，某tRNA一端的三个碱基是UAC，该tRNA所携带的氨基酸是________。
(3)a、b为mRNA的两端，核糖体在mRNA上的移动方向是________。④过程进行的场所有_____________________。
(4)一个mRNA上连接多个核糖体叫做多聚核糖体，多聚核糖体形成的意义是________________________________________。
从原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，这说明__________________________________________________。
(5)胰岛素共含51个氨基酸，控制其合成的基因上至少含有脱氧核苷酸________个。
解析：(1)据图分析可知：①过程指DNA的复制，在真核细胞中发生在有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。②过程指转录，催化DNA转录为RNA的酶为RNA聚合酶。(2)决定氨基酸的密码子在mRNA上，据tRNA上的反密码子UAC可推知密码子为AUG，AUG决定的氨基酸是甲硫氨酸。(3)据图可知：越接近b端的核糖体上翻译出的肽链越长，说明越接近b端的核糖体在mRNA上移动的距离越长，由此推出核糖体在mRNA上的移动方向为a→b。④过程是对蛋白质进行加工和运输，相应的场所有内质网和高尔基体。(4)当一个mRNA上连接多个核糖体以后，可以同时合成多条相同的肽链，提高蛋白质的合成速率。在原核细胞中分离的多聚核糖体常与DNA结合在一起，说明在原核细胞中边转录边翻译，转录和翻译可同时间同场所进行。(5)信使RNA上每3个相邻碱基决定1个特定的氨基酸，据此，合成含51个氨基酸的蛋白质，基因上脱氧核苷酸数至少为306个。
答案：(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间 RNA聚合酶 (2)甲硫氨酸 (3)a→b 内质网和高尔基体 (4)短时间内能合成较多的蛋白质 原核细胞中的转录和翻译是同时间同场所进行的 (5)306
课件29张PPT。生物必修2（人教版）第4章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成要点探究探究一 遗传信息的转录
1．概念：在细胞核中，以DNA双链中的一条链为模板，合成mRNA的过程。
2．条件。
(1)模板：DNA的一条链。
(2)原料：游离的核糖核苷酸。
(3)能量：ATP。
(4)酶：RNA聚合酶。3．场所：主要在细胞核中，在线粒体、叶绿体中也能发生。
4．产物：mRNA。
5．过程。(1)第1步(解旋)：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
(2)第2步(配对)：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
(3)第3步(连接)：在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
(4)第4步(释放)：合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复。小贴士DNA复制和转录的比较归 纳提 炼1．如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是(B)
A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对
B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的
C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．转录完成后，②需通过两层生物膜才能与核糖体结合跟 踪训 练解析：图中①链为模板链，②链为RNA，①链中A与②链中U互补配对；③表示RNA聚合酶；转录完成后，②通过核孔进入细胞质，穿过0层膜。跟 踪训 练2．如图表示转录的过程，则此段中含有多少种核苷酸(B)
A．5 B．6 C．8 D．4
解析：DNA和RNA中所含有的核苷酸种类不同。由图可知DNA链上含有3种脱氧核苷酸，RNA链上含有3种核糖核苷酸，故此段图示中共含有6种核苷酸。跟 踪训 练探究二 遗传信息的翻译过程1．翻译概述。
(2)场所[B]核糖体。
(3)产物[C]具有一定氨基酸顺序的肽链。2．翻译的过程。(1)起始阶段：利用ATP供能，携带甲硫氨酸的tRNA识别位于核糖体位点1上的mRNA上的起始密码子AUG，mRNA、tRNA与核糖体三者相结合，翻译开始。
(2)延伸阶段：
①进位：携带着特定氨基酸的tRNA按碱基互补配对原则识别并进入位点2。②转肽：两个氨基酸通过脱水缩合形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
③移位：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开，占据位点2的tRNA进入位点1，新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
④重复：以后依次重复①②③这三个步骤，直到读取到mRNA上的终止密码。小贴士小贴士转录与翻译的不同点比较归 纳提 炼3．如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是(D)
A．直接给该过程提供遗传信息的是DNA
B．该过程合成的产物一定是酶或激素跟 踪训 练C．有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应
D．该过程有水产生
解析：翻译的直接模板是mRNA而不是DNA；翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，而蛋白质不全是酶与激素；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子；氨基酸脱水缩合形成多肽时，此过程有水的生成。跟 踪训 练4．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数，依次为(B)
A．33，11 B．36，12
C．12，36 D．11，36
解析：由题干知此多肽有11个肽键，可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成，对应mRNA上的碱基数目至少应为12×3＝36(个)，对应DNA上的碱基数目至少为12×6＝72(个)，而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。跟 踪训 练探究三 基因表达中相关数量的计算
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有关氨基酸缩合的计算在前面已讲过。在本节知识中，蛋白质的合成受基因控制，那么基因、mRNA以及蛋白质中氨基酸之间有什么关系呢？结合下图分析。1．转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而RNA为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
2．mRNA中碱基数与氨基酸的关系：翻译过程中，mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸，每个氨基酸需要一个tRNA转运，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。3．综上可知：基因中碱基数目∶mRNA碱基数目∶tRNA数目∶蛋白质中氨基酸数目＝6∶3∶1∶1。图解如下：基因表达过程中相关数量的计算归 纳提 炼5．由n个碱基对组成的基因，控制合成由m条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为(D)跟 踪训 练 6．一种动物体内的某种酶是由2条多肽链构成的，含有150个肽键，则控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是(A)
A．912个 B．456个
C．450个 D．906个
解析：首先根据缩合的概念及肽链条数计算出酶具有的氨基酸数等于150＋2＝152(个)，再根据其中的关系求出控制这种酶合成的基因中核苷酸的分子数至少是152×6＝912(个)。跟 踪训 练
1．某些RNA病毒含有RNA复制酶，在宿主细胞内能对RNA进行复制。
2．某些RNA病毒中含有逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
3．基因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(如白化病)。基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(如囊性纤维病)。
4．基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用。形成错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
一、中心法则的提出及其发展
1．中心法则的提出。
(1)提出者：克里克。
(2)图解。
(3)内容。
①DNA复制：遗传信息从DNA流向DNA。
②DNA转录：遗传信息从DNA流向RNA。
③RNA翻译：遗传信息从RNA流向蛋白质。
2．中心法则的发展。
发展内容
信息流动
举例
1965年，RNA自我复制
遗传信息从RNA流向RNA
RNA病毒
1970年，RNA逆转录合成DNA
遗传信息从RNA流向DNA
HIV、致癌的RNA病毒
二、基因、蛋白质和性状的关系
1．基因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。
2．基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
3．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，有些性状可能是由多个基因决定的，而且性状也与环境有关。
三、细胞质基因
1．分布：线粒体和叶绿体中。
2．功能。
(1)进行半自主自我复制。
(2)通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
3．遗传方式。
由母本遗传给后代，表现为母系遗传，不遵循孟德尔遗传规律。
1．判断正误：
(1)在人体细胞中，能进行DNA的复制、DNA的转录和翻译。(√)
(2)RNA病毒都能进行逆转录。(×)
解析：只有含逆转录酶的RNA病毒才能进行逆转录，如HIV。
(3)生物体的基因型相同，表现型就一定相同。(×)
解析：生物的性状是由基因决定的，并受环境影响。基因型相同，表现型不一定相同，如同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出两种不同的形态。
2．问题导学：
(1)大多数生物遗传信息的流动方向有哪些？
提示：大多数生物的遗传物质是DNA，所以有DNA流向DNA、DNA流向RNA、RNA流向蛋白质。
(2)果蝇长翅对残翅为显性。用一定高温处理长翅基因纯合的幼虫，其发育为成虫后，翅表现为残翅，由此你能得出什么结论？
提示：环境因素能影响生物的表现型。
(3)按照中心法则，从基因到蛋白质信息流的流动方向是怎样的？
提示：由DNA流向RNA，由RNA流向蛋白质。
1．如下图所示，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是(B)
A．①② B．③④⑥
C．⑤⑥ D．②④
2．用链霉素或新霉素可使核糖体与单链的DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译出多肽，说明(C)
A．遗传信息可从RNA流向DNA
B．遗传信息可从蛋白质流向DNA
C．遗传信息可从DNA流向蛋白质
D．遗传信息可从RNA流向蛋白质
3．1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是(D)
4．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请根据图分析，不正确的选项是(B)
A．①过程是转录，形成RNA
B．③过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C．白化病是基因通过控制酶的合成间接控制生物体性状
D．人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，是使结构蛋白发生变化所致
5．植物的根尖分生区能进行DNA的复制及蛋白质的合成从而进行细胞的增殖。有关说法正确的是(C)
A．植物分生区细胞DNA的复制发生在有丝分裂间期及减数第一次分裂前的间期
B．蛋白质的合成只发生在细胞分裂期
C．根尖的成熟区遗传信息只能从DNA到RNA再到蛋白质
D．植物细胞遗传信息也能从RNA到DNA
6．如图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成，回答下列问题。
(1)A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是________过程，D试管模拟的是________过程。
(2)B、C试管中的产物是________，但B试管模拟的是________，C试管模拟的是____________。
(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，有________个密码子。
(4)E过程称______________，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为______，工具是______，产物是________。
解析：(1)A试管中加入DNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，是模拟的DNA复制的过程；D试管中加入RNA为模板，脱氧核苷酸为原料，合成DNA，模拟的是逆转录过程。(2)B试管中加入DNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA，模拟转录过程；C试管中加入RNA为模板，核糖核苷酸为原料，合成RNA的过程，模拟的是RNA的复制。(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，产物是RNA为单链，含有153个碱基，相连的三个碱基为一个密码子，共有51个密码子。(4)E过程称为翻译，在细胞中的核糖体上进行，以氨基酸为原料，以tRNA为工具，合成多肽(蛋白质)。
答案：(1)DNA DNA复制 逆转录 (2)RNA 转录 RNA复制 (3)153 51 (4)翻译 核糖体 氨基酸 转运RNA 多肽(蛋白质)
一、选择题
1．某种病毒在逆转录酶的作用下，能形成DNA，在逆转录过程中，碱基互补配对正确的是(C)
2.下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(B)
A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B．图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助
C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
3．下列基因对性状的控制类型属于基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状的是(A)
①豌豆的圆粒和皱粒 ②白化病 ③囊性纤维病 ④镰刀型细胞贫血症
A．①② B．②③
C．①②③ D．②④
4．人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPBc(朊粒)，就具有了致病性。PrPBc可以诱导更多的PrPc转变为PrPBc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(C)
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPc转变为PrPBc的过程属于遗传信息的翻译过程
5．水毛茛是一种水生植物，它的叶生长在水中呈丝状，长在水面上呈扁片状，关于水毛茛叶的这种性状变异的叙述正确的是(D)
A．环境因素引起遗传物质改变
B．环境因素引起基因重组
C．叶子的不同形状是基因型不同的结果
D．表现型是基因型和环境条件共同作用的结果
6．治疗艾滋病(其遗传物质为RNA)的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸结构很相似。试问AZT抑制病毒繁殖的机制是什么(B)
A．抑制艾滋病病毒RNA基因转录
B．抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录
C．抑制艾滋病病毒蛋白质的翻译过程
D．抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制
7．图1表示b基因正常转录过程中的局部分子状态图，图2表示该生物正常个体的体细胞基因和染色体的关系。某生物的黑色素产生需要如图3所示的3类基因参与控制，三类基因的控制均表现为完全显性，下列说法正确的是(D)
A．由图2所示的基因型可以推知：该生物个体肯定不能合成黑色素
B．若b1链的(A＋T＋C)/b2链的(A＋T＋G)＝0.3，则b2链为RNA链
C．若图2中的2个b基因都突变为B，则该生物体可以合成出物质乙
D．图2所示的生物体中肯定存在某细胞含有4个b基因
解析：由图2可知，该生物个体基因型为Aabb，但是不知道到底有没有C基因，所以不能判断其是否可以产生黑色素，故A错误；已知b2链含有碱基T，所以应该是DNA链，故B错误；物质甲必须在b基因控制合成的酶②的催化作用下才能生成物质乙，所以若图2中的2个b基因都突变为B，则该生物体是不可能合成出物质乙的，故C错误；图2所示的生物体细胞在有丝分裂后期可以含有4个b基因，故D正确。
二、非选择题
8．某种细菌体内某氨基酸(X)的生物合成途径如图：
底物中间产物1中间产物2X
这种细菌的野生型能在基本培养基(满足野生型细菌生长的简单培养基)上生长，而由该种细菌野生型得到的两种突变型(甲、乙)都不能在基本培养基上生长；若在基本培养基上添加中间产物2，则甲、乙都能生长；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长。在基本培养基上添加少量的X，甲能积累中间产物1，而乙不能积累。请回答：
(1)根据上述资料可推断：甲中酶______的功能丧失；乙中酶______的功能丧失，甲和乙中酶______的功能都正常。如果想在基本培养基上添加少量的X来生产中间产物1，则应选用________(选填“野生型”“甲”“乙”)。
(2)将甲、乙混合接种于基本培养基上能长出少量菌落，再将这些菌落单个挑出分别接种在基本培养基上都不能生长。上述情况中乙首先形成菌落，其原因是_______________________________。
(3)在发酵过程中，菌体中X含量过高时，其合成速率下降。若要保持其合成速率，可采取的措施是改变菌体细胞膜的________，使X排出菌体外。
解析：(1)根据题意，在基本培养基上添加中间产物2，则甲、乙都能生长，说明甲和乙中酶c功能都正常；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长，说明甲中酶b功能丧失，乙中酶b功能正常；在基本培养基上添加少量的X，乙不能积累中间产物1，说明乙中酶a功能丧失。因为在基本培养基上添加少量的X，甲能积累中间产物1，乙不能积累中间产物1，则应选用甲。(2)因为甲能积累中间产物1，而乙只要添加中间产物1就能生长，所以将甲、乙混合接种于基本培养基上时，甲产生的中间产物1供给乙利用，使乙能够合成X，从而保证乙自身生长形成菌落。(3)在发酵过程中，菌体中代谢产物(X)的浓度过高会使细胞内某些酶的活性降低，从而降低细胞的合成速率，此时如果能够改变菌体细胞膜的通透性，使代谢产物(X)排出菌体外，则X的合成速率就会提高。
答案：(1)b a c 甲 (2)甲产生的中间产物1供给乙，使乙能够合成X，保证自身生长形成菌落(其他合理答案也可) (3)通透性
已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的传递方式用下图表示。据图回答下列问题：
(1)图中1、8表示遗传信息的________；2、5、9表示遗传信息的________；3、10表示遗传信息的________，以上3个过程的进行所必备的条件有__________________________。
(2)图中7表示遗传信息的________，此过程的发生需要有________，发现这一现象的重要意义是____________________。
(3)上述生理过程进行的场所是___________________。
(4)对上述三种类型的病毒分别举例：甲__________，乙____________，丙____________。
解析：(1)图中1和8的结果都是产生单链物质，并且指导蛋白质的合成，显然是转录过程；2、5、9产生蛋白质，是翻译过程；3、10产生新的DNA，是DNA复制的结果。不论是DNA复制还是RNA的转录或是蛋白质的合成，都需要一定的模板、原料、能量和酶。(2)图中7是以RNA为模板合成DNA的过程，需要逆转录酶，由于以RNA为模板合成DNA是遗传信息传递的特殊途径，与从DNA→RNA→蛋白质的传递过程有所不同，因此，认为是对中心法则的重要补充。(3)对于真核生物来说，DNA的复制场所、RNA的转录场所均为细胞核，蛋白质的合成在细胞质的核糖体上进行；而对于原核生物来说，DNA复制、RNA转录是在拟核中完成的，蛋白质仍然在细胞质中合成。(4)上述三种生理功能的代表类型如：侵染大肠杆菌的噬菌体以甲方式进行繁殖，侵染烟草的烟草花叶病毒以乙方式繁殖，某些导致人类患癌症的病毒(或HIV)以丙方式进行繁殖。
答案：(1)转录 翻译 复制 模板、原料、能量和酶
(2)逆转录 逆转录酶 对中心法则的重要补充
(3)细胞核、拟核、细胞质和核糖体
(4)噬菌体 烟草花叶病毒 某些致癌病毒(或HIV)
课件21张PPT。生物必修2（人教版）第4章 基因的表达 第2节 基因对性状的控制要点探究探究一 中心法则的提出和发展
1．克里克的中心法则。
1957年，克里克提出中心法则，其遗传信息传递途径为：从DNA流向DNA，即DNA的自我复制；还可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。如图：
2．中心法则的发展。
随着科学的进步，科学家发现了遗传信息传递的其他途径。材料1 1965年，科学家发现，很多RNA病毒，在感染宿主细胞后，它们的RNA在宿主细胞内进行复制，这种复制是以导入的RNA为模板，而不是通过DNA。
材料2 1970年，巴尔的摩(D·Baltimore)和梯明(H·M·Temin)在致癌的RNA病毒中，发现一种酶，能以RNA为模板合成DNA。他们称这种酶为依赖RNA的DNA多聚酶，现在一般称为逆转录酶。也就是说，遗传信息流也可以反过来，即从RNA→DNA。这是一项重要的发现，巴尔的摩和梯明于1975年荣获诺贝尔奖。(1)材料1说明遗传信息还可以从RNA流向RNA。
(2)材料2说明遗传信息还可以从RNA流向DNA。
(3)遗传信息传递的5个途径：
①DNA→DNA(或基因到基因)：是DNA的复制过程，表示遗传信息的传递。②DNA→RNA：遗传信息的转录过程。
③RNA→蛋白质：发生在细胞质核糖体上的翻译过程，②、③共同完成遗传信息的表达。
④RNA→DNA：少数RNA肿瘤病毒、HIV等在宿主细胞内的逆转录过程。
⑤RNA→RNA：大多数以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制过程。1．实线表示的①、②、③途径在自然界中普遍存在，发生在以DNA为遗传物质的生物体内；虚线表示的④、⑤途径是后来发现的，是对中心法则的补充，发生在以RNA为遗传物质的生物体内。
2．逆转录需要逆转录酶催化。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。这是获得目的基因的重要手段。
3．中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则。归 纳提 炼1．下列关于如图所示过程的说法，错误的是(B)
A．正常情况下，③、④、⑥在动植物细胞中都不可能发生
B．①、③过程的产物相同，催化的酶也相同
C．①、②进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；⑤进行的场所为核糖体
D．①、②、⑤所需的原料分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸跟 踪训 练2．结合下图分析，下列叙述错误的是(D)
A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B．核酸苷序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链跟 踪训 练探究二 基因、蛋白质与性状的关系
1．基因控制生物体性状的途径。
(1)材料1 豌豆的圆粒和皱粒产生的机理材料2 人类白化病和苯丙酮尿症的发病原理
这两个材料说明：基因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。(2)材料3 囊性纤维病的病因图解以上两个材料说明：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。材料4 人类镰刀型细胞贫血症的发病机理2．基因和性状的对应关系。
(1)材料5 豌豆的红花基因不只与一个性状有关，这个基因还控制叶腋的红色斑点，种皮的褐色或灰色。这种现象叫做基因的多效现象。
这表明一个基因可能与多个性状有关。
(2)材料6 玉米叶绿素的形成至少涉及50个不同位置的基因；玉米糊粉层的颜色涉及7对等位基因；果蝇眼睛的颜色，至少受到40个不同位置基因的影响。
这说明有时多个基因控制一个性状。(3)材料7 研究发现雄蛙和雌蛙的性染色体分别是XY和XX。如果让它们的蝌蚪在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1∶1。如果让这些蝌蚪在30℃温度下发育时，不管它们的性染色体组成怎样，将全部发育成雄蛙。
这说明：生物体的性状除了受遗传物质决定外，环境条件对生物体的性状也有一定的影响。
综上，基因和性状不都是简单的线性关系。生物体的性状是通过基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间复杂的相互作用来精确调控的。小贴士基因对性状控制的两种途径
(1)间接途径：基因控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
(2)直接途径：基因控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。归 纳提 炼3．囊性纤维病是北美白种人中常见的一种疾病，研究表明，在70%的患者中，发病原因是CFTR基因发生突变，导致运输C1－的CFTR蛋白的第508位的氨基酸缺失，而直接原因是C1－不能有效运出肺等器官的组织细胞。下列理解错误的是(C)
A．从个体水平看，病人的性状已经发生改变
B．从细胞水平看，病人肺组织细胞膜的功能已发生改变
C．从分子水平看，病人的基因的数量已发生改变
D．此病可以说明基因通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状跟 踪训 练4．下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是(A)
A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关
B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
C．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
D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达跟 踪训 练
