全国版2019版高考生物一轮复习第6单元遗传的分子基础第3讲基因的表达学案
第3讲 基因的表达
(对应学生用书第123页)
[识记—基础梳理]
1．RNA 的结构与种类
(1)单体及组成 ①若c 为U ，则单体为尿嘧啶核糖核苷酸；其组成中不含氮元素的是a 磷酸和b 核糖(填字母代号及名称)。
②构成DNA 的单体与RNA 的单体的区别在于图中的b 、c(填字母代号)。
(2)结构
一般是单链，比DNA 短。
(3)合成
①真核细胞：主要在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质。
②原核细胞：主要在拟核中合成。
(4)种类
①图示中的e 为tRNA ，其功能为转运氨基酸，识别密码子。
②另外两种RNA 分别为mRNA 、rRNA ，其中作为蛋白质合成模板的是mRNA ，构成核糖体组成成分的是rRNA 。
2．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转录的过程
(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过程
③密码子与反密码子的比较
1．判断正误
(1)一个tRNA分子中只有一个反密码子。(√)
(2)少数RNA具有生物催化作用。(√)
(3)一个tRNA分子中只有三个碱基。(×)
【提示】一个tRNA分子中含有多个碱基。
(4)真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。(×)
【提示】真核生物的tRNA的一端有3个相邻碱基且与mRNA上的密码子互补配对，这三个碱基组成一个反密码子。
(5)DNA是蛋白质合成的直接模板。(×)
【提示】蛋白质合成的直接模板是mRNA。
(6)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。
(7)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。
(8)转录和翻译均以脱氧核苷酸为原料。(×)
【提示】转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料。
(9)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C碱基配对方式。(×)
【提示】翻译过程中不存在T－A碱基配对方式。
2．据图思考
图1 图2
(1)肺炎双球菌为原核生物，只进行图2(填“图1”或“图2”)过程。
(2)a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。
(3)图1中翻译方向为从左向右。判断依据是多肽链的长短，长的在后。图1信息显示一条
mRNA可结合多个核糖体，其意义在于少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。
[理解—深化探究]
1．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？【提示】翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。2．结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗？为什么？
【提示】结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同。因为作为模板的mRNA
相同。
3．填表比较DNA 复制、转录、翻译
4
[运用—考向对练]
考向1 考查遗传信息转录和翻译的过程
1．(2018·丰台区期末)如图为原核生物基因控制蛋白质合成的过程，有关叙述正确的是
( )
A ．②为DNA 的一条链，与①③的序列互补
B ．③④⑤水解后都可产生核糖核苷酸
C．④是核糖体，它的形成过程与核仁有关
D．⑤是肽链，遗传信息的流向为②→③→④→⑤
A[②为转录的模板链，①为DNA的另一条链，②与①③的序列互补，A正确；③为mRNA，
④为核糖体(由rRNA和蛋白质组成)，二者水解后可产生核糖核苷酸，⑤是多肽链，水解
后可产生氨基酸，B错误；图为原核生物基因控制蛋白质合成的过程，原核生物没有核仁，C错误；⑤是肽链，遗传信息的流向为②DNA→③mRNA→⑤多肽，D错误。] 2．(2018·惠州模拟)下图是真核细胞内某基因的表达过程示意图。有关叙述正确的是( )
A．基因的转录需要DNA聚合酶的催化
B．翻译过程需要成熟mRNA、tRNA、氨基酸、ATP、核糖体等
C．说明基因与多肽链是一一对应的关系
D．成熟mRNA上具有启动子、终止子
B[基因的转录需要RNA聚合酶的催化，A项错误；翻译过程中需要加工成熟的mRNA、tRNA、氨基酸、ATP、核糖体等，B项正确；图中一个基因控制合成两种多肽链，C项错误；成熟mRNA上具有起始密码和终止密码，D项错误。]
[误区警示]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．转录和翻译过程中的碱基配对不是A－T，而是A－U。
4．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。
[备选习题]
如图为细胞核内某重要生理活动的示意图，A～E代表不同的物质，下列相关表述错误的是( )
A．图中A物质是DNA，B物质是RNA
B．图中C物质是RNA聚合酶，在线粒体和叶绿体中也存在
C．D物质是游离的氨基酸，由转运RNA运输
D．E物质的存在是通过碱基互补配对实现的
C [由题图中信息可知，A为双链DNA，B为单链RNA，此过程为转录，所需酶为RNA聚合酶。转录过程在线粒体、叶绿体中均可进行，A、B项正确。图中D物质为小分子原料，转录所需的原料为核糖核苷酸，C项错误。E为DNA与RNA杂交区域，形成原因为碱基互补配对，D项正确。]
考向2 结合情景信息考查遗传信息的转录和翻译
3．(2018·成都市一模)放线菌素D是链霉菌产生的一种多肽类抗生素，它能插入到双链DNA 中，妨碍RNA聚合酶沿DNA分子前进，但对DNA的复制没有影响。放线菌素D进入细胞后将直接影响( )
A．核糖体沿着信使RNA向前移动
B．信使RNA与tRNA的碱基配对
C．遗传信息从DNA流向信使RNA
D．以信使RNA为模板合成多肽链
C[分析题意：放线菌素D能插入到双链DNA中，妨碍RNA聚合酶沿DNA分子前进，但对DNA的复制没有影响。RNA聚合酶是转录所需的酶，故放线菌素D进入细胞后将直接影响的是转录过程，即影响的是遗传信息从DNA流向信使RNA。]
4．(2018·武汉调研)apoB基因在肠上皮细胞中表达时，由于mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换，使密码子CAA变成了终止密码子UAA，最终合成蛋白质缺少了羧基端的部分氨基酸序列。下列叙述正确的是( )
【导学号：67110055】A．该蛋白质结构异常的根本原因是基因突变
B．mRNA与RNA聚合酶结合后完成翻译过程
C．该mRNA翻译时先合成羧基端的氨基酸序列
D．脱氨基作用未改变该mRNA中嘧啶碱基比例
D[该蛋白质结构异常的根本原因是mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换，A错误；
RNA聚合酶催化RNA的形成，B错误；根据题干分析可知，该mRNA翻译之后才合成羧基端的氨基酸序列，C错误；由于mRNA中某碱基C通过脱氨基作用发生了替换，使密码子CAA变成了终止密码子UAA，因此脱氨基作用未改变该mRNA中嘧啶碱基比例，D正确。] 考向3 考查遗传信息、密码子和反密码子的关系
5．(2017·深圳一模)下列关于基因指导蛋白质合成的叙述，正确的是( )
A．遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失
B．密码子中碱基的改变一定会导致氨基酸改变
C．DNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列
D．核苷酸序列不同的基因不可表达出相同的蛋白质
C [由于基因中的启动子、终止子和内含子都不编码氨基酸，因此遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中有所损失，A 错误；由于密码子的简并性，因此密码子中碱基的改变不一定会导致氨基酸改变，B 错误；转录过程中DNA 通过碱基互补配对决定mRNA 的序列，C 正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译，表达出相同的蛋白质，
D 错误。]
6．(2017·韶关市一模)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。]
考点二| 中心法则及基因与性状的关系
(对应学生用书第126页)
[识记—基础梳理]
1．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。
2．基因控制性状的途径
(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)
基因――→控制蛋白质的结构――→直接控制生物体的性状。
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
基因――→控制酶的合成――→控制代谢过程――→间接控制生物体的性状。
(3)基因控制性状的实例(连线)
实例控制方式
①白化病
②镰刀型细胞
贫血症
③圆粒和皱粒豌豆
④囊性纤维病
⑤苯丙酮尿症
⑥果蝇的红眼和白眼
a ．通过控制蛋白质的
结构直接控制生物
体的性状
b ．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
【提示】
[辨析与识图]
1．判断正误
(1)由逆转录酶催化的是RNA→DNA。(√)
(2)线粒体中的DNA 能控制某些蛋白质的合成。(√)
(3)中心法则没有体现遗传信息的表达功能。(×)
【提示】 中心法则图解中的转录和翻译为遗传信息的表达。
(4)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为：
(√)
(5)豌豆粒形的形成机理体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(×)
【提示】 豌豆粒形的形成机理体现了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。
(6)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。(√)
(7)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关系，某些性状是由多种基因控制的。
(8)两个个体的身高相同，二者的基因型可能相同，也可能不同。(√)
2．据图思考
(1)③⑤过程发生的场所分别是核糖体、宿主细胞。
(2)能在人体细胞中发生的过程有①②③(填标号)，④过程需要逆转录酶。
(3)①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？
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 。
[理解—深化探究]
1．探究不同细胞或生物的中心法则
(1)能分裂的细胞生物及噬菌体等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)不能分裂的细胞生物的中心法则：
DNA ――→转录RNA ――→翻译蛋白质。
2．探究基因、基因产物、性状和环境之间的关系
在生物体内，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关系。
[运用—考向对练]
考向1 考查中心法则
1．(2018·潍坊期末统考)正在分裂的细菌细胞中，遗传信息的流向一般不会是
( ) A．从DNA流向DNA B．从RNA流向蛋白质
C．从DNA流向RNA D．从RNA流向DNA
D[从DNA流向DNA属于复制过程，细菌细胞中能进行复制过程，合成DNA，A错误；从RNA 流向蛋白质属于翻译过程，细菌细胞中能进行翻译过程，合成蛋白质，B错误；从DNA 流向RNA属于转录过程，细菌细胞中能进行转录过程，合成RNA，C错误；遗传信息从RNA流向DNA属于逆转录过程，只发生在被某些病毒侵染的细胞中，在细菌细胞中，遗传信息的流向不包括该过程，D正确。]
2．下图是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是( )
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
A[甲表示DNA的复制以及经过转录、翻译合成胰岛素，但胰岛细胞高度分化，DNA不能复制，只进行转录、翻译，A项错误。乙表示逆转录、DNA的复制、转录和翻译过程，逆转录病毒是RNA病毒，通过逆转录形成DNA，再将DNA整合到宿主细胞DNA上，随之进行复制、转录和翻译，B项正确。DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内，可以进行DNA复制，并利用自己的DNA为模板转录、翻译形成蛋白质，C项正确。RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中，可以进行RNA的复制和以RNA为模板的蛋白质合成，D项正
确。]
[技法总结] “三步法”判断中心法则各过程
考向2 考查基因与性状的关系
3．下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知( )
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
B [同一个体的体细胞都是由受精卵经有丝分裂产生的，所含基因相同，A 项错误；过程①为转录，②为翻译，转录合成RNA ，需要RNA 聚合酶的催化；翻译合成多肽，需要tRNA 转运氨基酸，B 项正确；基因2通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状，故④⑤的结果存在差异的根本原因是发生了基因突变，
C 项错误；过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的代谢过程，进而控制生物体的部分性状，
D 项错误。]
4．(2018·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→精氨酰琥珀酸
→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。]
[备选习题]
影响植物花色的关键物质是花色素苷，影响花色素苷代谢的基因有两类，一类是结构基因，多种基因分别编码花色素苷代谢的合成酶；另一类是调节基因，控制结构基因的表达。下列叙述正确的是( )
A．植物花色的遗传，能说明基因与性状之间的关系
B．调节基因对结构基因的控制，必定是通过影响其翻译过程实现的
C．植物的花色显隐性关系不易确定，其遗传不遵循孟德尔定律
D．植物的花色受多基因控制，最容易发生染色体变异
A[由题干信息可知植物花色的遗传，受多种基因的控制，说明基因与性状之间的关系并非简单的一一对应关系，A项正确；调节基因对结构基因的控制，也可能通过影响其转录等过程实现的，B项错误；植物花色的遗传属于核遗传，遵循孟德尔定律，C项错误；植物的花色受多基因控制，在间期复制时易发生基因突变，D项错误。]
真题验收| 感悟高考淬炼考能
(对应学生用书第127页)
1．(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。]
2．(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；基因表达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。]
3．(2017·江苏高考改编)在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到*Cys-tRNA Cys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到*Ala-tRNA Cys(见下图，tRNA不变)。如果该*Ala-tRNA Cys参与翻译过程，那么下列说法正确的是( )
A．在一个mRNA分子上只能合成一条被14C标记的多肽链
B．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D．新合成的肽链中，原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
C[本题考查遗传信息的翻译。A错：一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条多肽链；B错：反密码子与密码子配对，由tRNA上的反密码子决定，不是由结合的氨基酸决定；C对：在镍的催化作用下，转运*Cys的tRNA变为转运*Ala的tRNA，所以新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala；D错：新合成的肽链中，原来Ala 的位置没有被替换，仍然为Ala。]
4．(2015·江苏高考)如图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是( )
A．图中结构含有核糖体RNA
B．甲硫氨酸处于图中?的位置
C．密码子位于tRNA的环状结构上
D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
A[分析题干中关键信息“形成肽键”可知，图中正在进行缩合反应，进而推知这是发生在核糖体中的翻译过程，图中的长链为mRNA，三叶草结构为tRNA，核糖体中含有核糖体RNA(rRNA)。甲硫氨酸是起始氨基酸，图中?位置对应的氨基酸明显位于第2位。密码子位于mRNA上，而不是tRNA上。由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变时，肽链中的氨基酸不一定发生变化。]
5．(2015·安徽高考)Qβ噬菌体的遗传物质(Qβ RNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠
杆菌后，QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如下图所示)，然后利用该复制酶复制Qβ RNA。下列叙述正确的是
( )
A．Qβ RNA的复制需经历一个逆转录过程
B．Qβ RNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C．一条Qβ RNA模板只能翻译出一条肽链
D．Qβ RNA复制后，复制酶基因才能进行表达
B[QβRNA的复制不需要经历逆转录过程，是由单链复制成双链，再形成一条与原来的单链相同的子代RNA，所以A错误，B正确；由图可以看出一条QβRNA模板翻译出的肽链不止一条，可翻译出多条多肽链，C错误；由题意可知：QβRNA复制酶基因的表达在QβRNA的复制之前，有了Qβ RNA复制酶，Qβ RNA的复制才能进行，D错误。] 6．(2013·全国卷Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是( )
A．一种tRNA可以携带多种氨基酸
B．DNA聚合酶是在细胞核内合成的
C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基
D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成
D[根据题干提供的信息，联想蛋白质的合成场所及合成过程中tRNA、密码子、反密码子等相关知识，逐项进行解答。一种tRNA只能携带特定的一种氨基酸，而一种氨基酸可能由多种tRNA转运，A项错误。DNA聚合酶是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，B 项错误。反密码子是由位于tRNA上相邻的3个碱基构成的，mRNA上相邻的3个碱基可构成密码子，C项错误。线粒体是半自主性细胞器，其内含有部分DNA，可以控制某些蛋白质的合成，D项正确。]
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。3．一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。
4．决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上，也有61种。
5．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
生物体的性状；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状。