【创新方案】2022年高考生物一轮复习 第十章 基因的表达训练 新人教版

【创新方案】2022年高考生物一轮复习第十章基因的表达训练新人教版1.RNA与DNA在化学组成上的区别在于：RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。2．转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。3．密码子位于mRNA上，由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成。4．一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。5．决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，也有61种。6．基因对性状的控制有两条途径，一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。一、RNA的结构与分类[据图填空]1．基本单位及组成15\n①磷酸基团；②核糖；③碱基：A、G、C、U；④核糖核苷酸。2．结构一般是单链，比DNA短。有的存在局部碱基配对现象，从而具有局部双链和局部环状结构。3．分布主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质。4．分类(1)mRNA：将遗传信息从细胞核传递到细胞质中。(2)tRNA：转运氨基酸，识别密码子。(3)rRNA：核糖体的组成成分。三种RNA的来源相同吗？提示：相同，都来自于转录。二、遗传信息的转录和翻译1．试写出与①②有关的知识过程①②名称转录翻译场所主要在细胞核细胞质模板DNA的一条链mRNA原料4种游离的核糖核苷酸20种氨基酸产物RNA多肽(蛋白质)2．密码子(1)概念：mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。(2)种类：64种。其中决定氨基酸的密码子有61种(2种起始密码子)，终止密码子有3种。转录、翻译和DNA复制过程中碱基互补配对方式相同吗？提示：不相同。转录：A—U　T—A　G—C　C—G；翻译：A—U　U—A　G—C　C—G；DNA复制：A—T　T—A　G—C　C—G。三、基因、蛋白质与性状之间的关系15\n1．中心法则[据图填空]①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA复制；⑤逆转录。2．基因控制性状(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，如白化病。(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，如囊性纤维病。[知识体系构建]　①DNA　②mRNA　③密码子　④多肽(或蛋白质)　⑤tRNADNA复制、转录和翻译的比较(1)(2022·新课标卷T1D)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同，其原因是同一种密码子所决定的氨基酸不同。(×)(2)(2022·安徽卷T5D)真核细胞内，转录的同时，核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译。(×)(3)(2022·江苏卷T7B)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定的碱基序列。(√)(4)(2022·江苏卷T7D)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性。(√)(5)(2022·海南卷T15D)细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。(√)(6)(2022·海南卷T12C)真核细胞DNA复制和转录过程都以脱氧核糖核苷酸为原料。(×)15\n1．DNA复制、转录和翻译的区别和联系(1)区别：复制转录翻译时间细胞分裂的间期生物个体发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、能量解旋酶、RNA聚合酶、能量酶、ATP、tRNA产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，重新组成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链遗传信息的传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息，使生物表现出各种性状(2)联系：2．复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系15\n(1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则：(2)基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系：即：蛋白质中氨基酸的数目＝1/3mRNA中的碱基数目＝1/6DNA(基因)中的碱基数目。高考地位本考点知识较抽象，理解难度较大，在高考命题中属于常考点之一命题角度(1)以选择题形式考查DNA复制、转录和翻译的异同点，如典例1；(2)以图示为信息载体，考查遗传信息传递的相关知识及识图分析能力，如典例2。[典例1]　(2022·淮安调研)关于基因表达的叙述中，正确的是(　　)A．基因表达的最终场所都是核糖体B．DNA聚合酶催化DNA转录为RNAC．遗传信息只能从DNA传递到RNAD．tRNA上的反密码子是由mRNA转录而来[解析]　选A　基因表达过程包括转录和翻译，翻译是在核糖体上进行的，A项正确；催化DNA转录为RNA的酶是RNA聚合酶，DNA聚合酶是DNA复制过程中所需的酶，B项错误；遗传信息不仅能从DNA传递到RNA，还能从DNA传递到DNA，某些病毒可发生逆转录，能将遗传信息从RNA传递到DNA，C项错误；tRNA上的反密码子是由DNA转录而来的，D项错误。[典例2]　(2022·南京四校联考)下图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。相关叙述正确的是(　　)A．①②过程中碱基配对情况相同B．②③过程发生的场所相同C．①②过程所需要的酶相同D．③过程中核糖体的移动方向是由左向右[解析]　选D　由图可知，①为DNA复制过程，碱基互补配对方式为A—T、G—C，②为转录过程，碱基互补配对方式为A—U、G—C、T—A；②转录主要发生在细胞核中，还可发生在叶绿体和线粒体中，③翻译主要发生在细胞质中的核糖体上；①15\n过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，③过程中核糖体移动的方向是由左向右。基因与性状的关系1．(2022·上海高考)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(　　)解析：选D　HIV病毒是以RNA为遗传物质的病毒，能控制宿主细胞合成逆转录酶，以RNA为模板逆转录成DNA，该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起，整合后的DNA分子在人体细胞又可以复制，还可以转录出RNA，以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶，故HIV的RNA不能复制。2．(2022·山东高考)下列实例与基因的作用无关的是(　　)A．细胞分裂素延迟植物衰老B．极端低温导致细胞膜破裂C．过量紫外线辐射导致皮肤癌D．细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞解析：选B　细胞分裂素是促进细胞分裂的物质，能维持蛋白质和核酸的合成，而蛋白质和核酸的合成与基因有关；极端低温导致细胞膜破裂的原因是细胞中的自由水形成冰，导致细胞体积增大，从而使细胞膜破裂，这与基因的作用无关；过量紫外线辐射导致皮肤细胞中的基因发生突变，从而引发皮肤癌，这也与基因的作用有关；细菌感染导致B淋巴细胞增殖和分化形成效应B细胞，而细胞分化是基因选择性表达的结果，故该过程也与基因的作用有关。3．(2022·上海高考)中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。(1)a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是________、________、________和________。(2)需要tRNA和核糖体同时参与的过程是________(用图中的字母回答)。15\n(3)a过程发生在真核细胞分裂的________期。(4)在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所是________。(5)能特异性识别信使RNA上密码子的分子是________，后者所携带的分子是________。(6)RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有(用类似本题图中的形式表述)：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。[解析]　遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的自我复制(a过程)；也可以从DNA流向RNA，继而流向蛋白质，即遗传信息的转录(b过程)和翻译(c过程)在某些生物体内，遗传信息还可以从RNA流向RNA(e过程)及在逆转录酶的作用下从RNA流向DNA(d过程)。在翻译过程中需要tRNA和核糖体同时参与。DNA复制过程发生在真核细胞分裂的间期。真核细胞中，转录和翻译的主要场所是细胞核。tRNA能特异性识别信使RNA分子并转运氨基酸。RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径：RNA自我复制形成RNA，RNA翻译成蛋白质；RNA在逆转录酶的作用下形成DNA，DNA通过转录和翻译形成蛋白质，从而表现出特定的生物性状。[答案]　(1)DNA复制　转录　翻译　逆转录(2)c　(3)间(S)　(4)细胞核(5)tRNA(转运RNA)　氨基酸(6)　1．中心法则的理解与分析(1)所有生物的中心法则：(2)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：(3)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：(4)HIV等逆转录病毒的中心法则：2．基因控制性状的途径(1)直接途径：①机理：基因蛋白质结构生物体性状。15\n②实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。(2)间接途径：①机理：基因酶的合成细胞代谢生物性状。②实例：白化病、豌豆的粒形。高考地位本考点知识难度不大，关键在于对不同生物遗传信息流动的识记，在高考命题中属于低频考点之一。命题角度结合医药作用机理考查遗传信息传递过程，如典例3。[典例3]　(2022·河北教学质量监测)下图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用机理，结合图表分析，下列说法中正确的是(　　)抗菌药物抗菌机理青霉素抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)红霉素能与核糖体结合利福平抑制RNA聚合酶的活性A．环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程B．青霉素和利福平均能抑制细菌的①过程C．结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中D．①～③过程可发生在人体的健康细胞中[解析]　选D　由表可知，环丙沙星可促进DNA螺旋化，由图可知，②为转录过程，需要DNA解旋，③为翻译过程，与DNA螺旋化无直接关系。青霉素和利福平抑制细菌生长的方式不同，且都与①DNA复制无关。结核杆菌细胞中没有④RNA的复制和⑤逆转录过程。在人体的健康细胞中不会有④⑤过程。实验平台—15\n1．概念模拟是自然科学研究中一种常用方法。在模拟生理过程时，要特别注意生理过程发生的场所、所需物质及相关条件。2．中心法则中的相关生理过程所需条件项目复制转录逆转录翻译DNA复制RNA复制场所细胞核细胞质细胞核细胞质细胞质条件模板DNA的两条链RNADNA的一条链RNAmRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸4种核糖核苷酸4种脱氧核苷酸20种氨基酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶RNA聚合酶逆转录酶缩合酶能量ATPATPATPATPATP信息传递方向DNA→DNARNA→RNADNA→RNARNA→DNARNA→蛋白质产物两个相同的DNA一个RNA一个mRNA一条单链DNA蛋白质(多肽)实例绝大多数生物以RNA为遗传物质的生物，如烟草花叶病毒绝大多数生物某些致癌病毒，如艾滋病病毒所有生物下图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题：(1)图中甲、乙模拟的生理过程分别是________、________。15\n(2)图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构有________、________。(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。实验步骤：第一步：取A、B、C、D中4支试管，各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液；第二步：______________________________________________________________________________________________________________________________________；第三步：_______________________________________________________________。预期实验结果并得出实验结论：该实验有可能会出现________种实验结果，如果出现________________________，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。[解析]　本题以模拟实验分析与设计为载体，考查对转录、翻译相关知识的理解能力和分析实验、设计实验的能力。(1)从原料和模板可以判断出甲、乙对应的生理过程。甲中模板是DNA，原料是核糖核苷酸，模拟转录过程；乙中模板是RNA，原料是氨基酸，模拟翻译过程。(2)翻译过程发生在核糖体上，需要tRNA运输氨基酸。(3)注意单一变量是抗生素的有无，不加抗生素的要加入等量蒸馏水。A、B试管是探究抗生素能否阻断细菌DNA的转录过程，C、D试管是探究抗生素能否阻断人体DNA的转录过程。4种可能的结果是：①能阻断细菌DNA转录，不能阻断人体DNA转录；②能阻断细菌DNA转录，也能阻断人体DNA转录；③不能阻断细菌DNA转录，也不能阻断人体DNA转录；④不能阻断细菌DNA转录，但能阻断人体DNA转录。[答案]　(1)转录　翻译　(2)tRNA　核糖体　(3)第二步：向A试管中滴加适量一定浓度的该抗生素水溶液，向B试管中滴加等量的蒸馏水，同时向A、B试管中加入等量相同的细菌DNA；向C试管中滴加适量一定浓度的该抗生素水溶液，向D试管中滴加等量的蒸馏水，同时向C、D试管中加入等量相同的人体DNA　第三步：把A、B、C、D4支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中有无RNA的生成　4　A试管中无RNA生成，B试管中有RNA生成，C、D试管中均有RNA生成技法平台—[典例]　为了研究遗传信息的传递途径，科学家做了如下实验。15\n(1)实验中应用了________法和________技术研究遗传信息的传递途径。(2)实验设计的关键思路是_______________________________________________。(3)从实验可以看出RNA的合成发生在细胞的______部位。(4)细胞核交换后，B组变形虫的细胞质中出现有标记的RNA分子的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)实验说明RNA是遗传信息传递的_____________________________________。(6)请你模仿艾弗里的实验，用加减物质方法，利用变形虫(实验材料)、酵母菌(提取出所需要的化合物)设计实验证明蛋白质合成直接受RNA的影响。(只写实验设计思路，实验操作过程、关于蛋白质的鉴定及数量测定的方法及步骤不写)[解析]　此图是实验过程图，由图示过程及相应文字信息可知，要研究某物质的作用或转移途径，常用同位素示踪法。尿嘧啶核苷酸是合成RNA特有的物质，在细胞核中合成的RNA分子要进入细胞质起作用。设计实验证明蛋白质合成直接受RNA的影响时，可以通过加入RNA水解酶的方法实现无RNA的目的，然后再与正常的进行对照。[答案]　(1)同位素示踪　细胞核移植　(2)标记RNA特有的物质——尿嘧啶核苷酸　(3)细胞核　(4)RNA分子在A组变形虫细胞核内合成，在B组变形虫细胞中被释放到细胞质中　(5)信使　(6)用变形虫进行实验，当加入RNA水解酶后，细胞中的蛋白质合成停止；再加入从酵母菌中提取出来的RNA，又重新合成了一定数量的蛋白质。图形、图表是信息的重要载体和工具，是生物试卷中重要的命题形式和手段。1．题目的主要特点(1)能直观反映生物的形态、结构和生命过程；(2)能高度简洁地概括生理活动之间相同点、区别和联系。2．图形、图表类型(1)生物形态、结构和生理过程图。其表现形式有实物图、模式图和示意图等，此类图来源于教材又不同于教材原图。(2)生物学实验过程、从实验中获得的数据结果或是某生物现象、过程、规律的图形和图表。其表现形式有数据表格、曲线、柱形直方图等。15\n3．解题策略此类题目可以从以下几方面入手：(1)识图：识图是基础，辨认图示是哪类型图，表示生物哪些形态结构、生理过程、生命活动规律，从而获取有效信息。(2)析图：析图是关键，根据图形分析事物的变化，探索变化规律。联想所学生物学原理、概念、规律、过程等。挖掘图示隐含信息。(3)用图：用图是目的。运用图示信息、规律解决问题。[高考随堂体验]1．(2022·新课标全国卷)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的(　　)A．tRNA种类不同B．mRNA碱基序列不同C．核糖体成分不同D．同一密码子所决定的氨基酸不同解析：选B　蛋白质中氨基酸的种类和排列顺序的决定与参与蛋白质合成的tRNA种类没有关系。这两种分泌蛋白氨基酸排列顺序不同的直接原因是mRNA的碱基序列不同。核糖体都是由rRNA和蛋白质组成的。自然界中几乎所有的生物共用一套遗传密码。2.(2022·安徽高考)右图表示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在(　　)A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译解析：选C　依图示，该细胞内转录和翻译同时进行，可直接判断出该过程发生在原核细胞内；在翻译过程中，核糖体是在mRNA上移动的。3．(2022·海南高考)关于RNA的叙述，错误的是(　　)A．少数RNA具有生物催化作用B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸15\n解析：选B　真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核中合成的；少数RNA是酶，具催化作用；mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。4．(2022·上海高考)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是(　　)A．原核生物的tRNA合成无需基因指导B．真核生物tRNA呈三叶草结构C．真核生物的核糖体可进入细胞核D．原核生物的核糖体可以靠近DNA解析：选D　由题意可知原核生物的转录和翻译可以同步进行，说明翻译的场所核糖体与DNA靠得很近。5．(2022·广东高考)下列叙述正确的是(　　)A．DNA是蛋白质合成的直接模板B．每种氨基酸仅由一种密码子编码C．DNA复制就是基因表达的过程D．DNA是主要的遗传物质解析：选D　DNA是蛋白质合成的间接模板，直接模板是mRNA；有的氨基酸可以由几种密码子编码；DNA复制是基因的传递过程，而转录和翻译才是基因的表达过程；绝大多数生物以DNA为遗传物质，所以DNA是主要的遗传物质。6．(2022·天津高考)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是(　　)DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A．TGU　　　　　　　　　　B．UGAC．ACUD．UCU解析：选C　密码子为mRNA上决定氨基酸的三个相邻碱基，因此根据转录和翻译过程中的碱基配对关系，DNA的信息链有两种可能，若DNA信息链含碱基T、G，可推知mRNA上相应位置上的碱基分别是A、C，由tRNA上反密码子最后一个碱基A可推知mRNA上相应位置上的碱基为U，因此苏氨酸的密码子为ACU。若另一条链为信息链，则其碱基顺序为ACA，由此可推知密码子为UGU，与选项不符。7．(2022·海南高考)下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是(　　)A．线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则15\nB．DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的C．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则解析：选D　DNA病毒的遗传物质是DNA，虽然其体内没有RNA，但其遗传信息的传递是在宿主细胞内完成的，仍然遵循中心法则。8．(2022·江苏高考)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是____________，铁蛋白基因中决定“…—甘—天—色—…”的模板链碱基序列为________。(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________________________。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是____________________________________。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________。解析：转运甘氨酸的转运RNA末端的三个碱基为CCA，所以甘氨酸的密码子为GGU；模板链与信使RNA是互补的。—甘—天—色—对应的mRNA上碱基序列为…GGUGACUGG…，因此对应DNA模板链上的碱基序列为…CCACTGACC…，也可以是…CCAGTCACC…(转录方向与前者相反)；在Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于和Fe3＋结合而丧失了与铁应答元件结合的能力；Fe3＋不足时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，最终影响了核糖体在mRNA上的结合与移动，这种调节机制既可以避免Fe3＋对细胞的毒性影响，又可以减少细胞内物质和能量的浪费。由于mRNA起始密码子的前面和终止密码子及后面对应的碱基序列不能编码氨基酸，因此由n15\n个氨基酸组成的铁蛋白，指导其合成的mRNA的碱基数目远大于3n；色氨酸对应的密码子为UGG，亮氨酸对应的密码子有UUG，其差别为G→U，对应模板链上的碱基为C→A。答案：(1)GGU　…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)(2)核糖体在mRNA上的结合与移动　Fe3＋　细胞内物质和能量的浪费　(3)mRNA两端存在不翻译的序列(4)C→A15