1、第四章 基因的表達(dá)第一節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成【高考目標(biāo)定位】遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯【考綱知識(shí)梳理】一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1、RNA的結(jié)構(gòu)：（1）基本單位：核糖核苷酸。（2）結(jié)構(gòu)：一般是單鏈。（3）種類：信使RNA（mRNA）：蛋白質(zhì)合成的模板。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）：轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，形似三葉草的葉。核糖體RNA（rRNA）：核糖體的組成成分。2、轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所細(xì)胞核、線粒體、葉綠體原料4種游離的核糖核苷酸模板DNA中的一條鏈配對(duì)原則AU、CG、GC、TA產(chǎn)物RNA二、遺傳信息的翻譯1、翻譯：（1）概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。（2）場(chǎng)所：核糖體。（3

2、）運(yùn)載工具：tRNA。（4）堿基配對(duì)：AU、UA、CG、GC。2、密碼子：在mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基。共有64種密碼子，其中決定氨基酸的密碼子有61種，另外三種為終止密碼子。3、反密碼子：指tRNA上可以與mRNA上的堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)堿基。共有61種。【要點(diǎn)名師精解】一、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間細(xì)胞分裂的間期個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過程場(chǎng)所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸條件都需要特定的酶和ATP產(chǎn)物2個(gè)雙鏈DNA一個(gè)單鏈RNA（mRNA，tRNA，rRNA）多肽鏈（或蛋

3、白質(zhì)）特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；轉(zhuǎn)錄后DNA仍恢復(fù)原來的雙鏈結(jié)構(gòu)翻譯結(jié)束后，mRNA分解成單個(gè)核苷酸堿基配對(duì)AT，TA，GC，CGAU，TA，GC，CGAU，UA，CG，GC遺傳信息傳遞DNADNADNAmRNAmRNA蛋白質(zhì)意義使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀【例1】DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的共同點(diǎn)是A需要多種酶參與B在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行 C遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D不需要ATP提供能量【解析】DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的共同點(diǎn)是需要多種酶參與、在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行、.遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則、需要ATP提供能量。不同點(diǎn)有：原料不同酶不同生成物不同模板不同【答案】ABC 二、基因表達(dá)中

4、相關(guān)數(shù)量計(jì)算1、DNA、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系：在蛋白質(zhì)的合成過程中，是以DNA的兩條鏈中的一條鏈為模板，合成一條mRNA單鏈，因此，DNA中的堿基數(shù)目是mRNA中的堿基數(shù)目的兩倍；在翻譯時(shí)，mRNA每三個(gè)堿基決定一種氨基酸，其數(shù)目彼此間的關(guān)系一般可表示為：綜上可知，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=1/3mRNA堿基數(shù)目=1/6堿基數(shù)目。2、計(jì)算中“最多”和“最少”的分析（1）翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)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(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。（3）在回答有關(guān)問題時(shí)，應(yīng)

5、加上最多或最少等字。如：mRNA上有n個(gè)堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中至少有2n個(gè)堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)最多有n/3個(gè)氨基酸。【例2】一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵的多肽則此mRNA分子至少含有堿基個(gè)數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個(gè)數(shù)，依次為（ ）A33 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36【解析】一條含有11個(gè)肽鍵的多肽，則含有12個(gè)氨基酸。mRNA中，三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，一個(gè)氨基酸至少由一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA來轉(zhuǎn)運(yùn)。因此，mRNA中含有36個(gè)堿基，12個(gè)tRNA。【答案】B【感悟高考真題】（2010·海南高考）12下列關(guān)于遺傳信息傳遞的敘述

6、，錯(cuò)誤的是A線粒體和葉綠體中遺傳信息的傳遞遵循中心法則BDNA中的遺傳信息是通過轉(zhuǎn)錄傳遞給mRNA的CDNA中的遺傳信息可決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序DDNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則【答案】D（2010·天津高考）2.根據(jù)表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU【解析】mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱作1個(gè)密碼子。據(jù)表，mRNA的密碼子和tRNA上的反密碼子互補(bǔ)配對(duì)，可推知mRNA的密碼子最后的堿基為U；DNA的一條鏈為TG，另一條鏈為AC，若DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)的模板鏈為TG鏈，則mRNA的密碼子為

7、ACU，若DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)的模板鏈為AC鏈，則mRNA的密碼子為UGU。【答案】C（2010·江蘇高考）34(8分)鐵蛋白是細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存多余Fe3+的蛋白，鐵蛋白合成的調(diào)節(jié)與游離的Fe3+、鐵調(diào)節(jié)蛋白、鐵應(yīng)答元件等有關(guān)。鐵應(yīng)答元件是位于鐵蛋白mRNA起始密碼上游的特異性序列，能與鐵調(diào)節(jié)蛋白發(fā)生特異性結(jié)合，阻遏鐵蛋白的合成。當(dāng)Fe3+濃度高時(shí)，鐵調(diào)節(jié)蛋白由于結(jié)合而喪失與鐵應(yīng)答元件的結(jié)合能力，核糖體能與鐵蛋白一端結(jié)合，沿移動(dòng)，遇到起始密碼后開始翻譯(如下圖所示)。回答下列問題：（1）圖中甘氨酸的密碼子是 ，鐵蛋白基因中決定 的模板鏈堿基序列為 。（2）濃度低時(shí)，鐵調(diào)節(jié)蛋白與鐵應(yīng)答元件結(jié)合干擾了

8、 ，從而抑制了翻譯的起始；濃度高時(shí)，鐵調(diào)節(jié)蛋白由于結(jié)合而喪失與鐵應(yīng)答元件的結(jié)合能力，鐵蛋白能夠翻譯。這種調(diào)節(jié)機(jī)制既可以避免 對(duì)細(xì)胞的毒性影響，又可以減少 。（3）若鐵蛋白由n個(gè)氨基酸組成指導(dǎo)其合成的的堿基數(shù)遠(yuǎn)大于3n，主要原因是 (4)若要改造鐵蛋白分子，將圖中色氨酸變成亮氨酸(密碼子為UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通過改變DNA模板鏈上的一個(gè)堿基來實(shí)現(xiàn)，即由 。【解析】本題考察了遺傳信息的傳遞過程及同學(xué)們的識(shí)圖能力以及從新情景中獲取信息分析問題、解決問題的能力，（1）根據(jù)攜帶甘氨酸的tRNA的反密碼子CCA可以判斷甘氨酸的密碼子為GGU,甘一色-天對(duì)應(yīng)的密碼子為-GG

9、UGACUGG-判斷模板鏈堿基序列為-CCACTGACC-（2）當(dāng)Fe3+濃度較低時(shí)，鐵調(diào)節(jié)蛋白與鐵應(yīng)答原件結(jié)合，使蛋白質(zhì)的翻譯缺少起始代碼，從而阻止核糖體在mRNA上移動(dòng)，遏制鐵蛋白的合成，由于Fe3+具有很強(qiáng)的氧化性，因此這種機(jī)制技能減少其毒性，又能在其含量較低時(shí)減少鐵蛋白的合成從而減少細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能源的消耗。（3）mRNA并不是所有序列都參與蛋白質(zhì)的翻譯，有一部分是不具有遺傳效應(yīng)的。（4）色氨酸密碼子為UUG,對(duì)應(yīng)模式鏈堿基序列為ACC,當(dāng)?shù)诙€(gè)堿基C-A時(shí)，此序列對(duì)應(yīng)的密碼子變?yōu)閁UG,恰為亮氨酸密碼子。【答案】（1）GGU, -GGUGACUGG- -CCACTGACC- （2）核糖

10、體上的mRNA上的結(jié)合于移動(dòng) Fe3+ 細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)和能量的浪費(fèi)（3）mRNA兩端存在不翻譯的序列（4）CA（2009·廣東高考）有關(guān)蛋白質(zhì)合成的敘述，正確的是A. 終止密碼子不編碼氨基酸B. 每種tRNA只運(yùn)轉(zhuǎn)一種氨基酸C. tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息D. 核糖體可在mRNA上移動(dòng)【解析】攜帶遺傳信息的，是DNA。【答案】ABD（2009·海南高考）有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過程的敘述，錯(cuò)誤的是 A兩種過程都可在細(xì)胞核中發(fā)生 B兩種過程都有酶參與反應(yīng) C兩種過程都以脫氧核糖核苷酸為原料 C兩種過程都以DNA為模板【答案】C（2009·上海

11、高考）某條多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的基因長(zhǎng)度至少是A. 75對(duì)堿基B. 78對(duì)堿基C. 90對(duì)堿基D. 93對(duì)堿基【解析】根據(jù)題中條件可知該多肽由30個(gè)氨基酸組成，則應(yīng)為30個(gè)密碼子再加上終止密碼子應(yīng)為31，編碼多肽的基因堿基為31×6=186，93對(duì)堿基。【答案】D（2008·上海高考）下列各細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，可能存在堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象的有染色體 中心體 紡錘體 核糖體A BC D【解析】堿基互補(bǔ)配對(duì)原則發(fā)生在DNA與DNA或DNA與RNA之間進(jìn)行信息的傳遞，DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，RNA的翻譯、復(fù)制都要進(jìn)行

12、堿基互補(bǔ)配對(duì)。【答案】B（2008·江蘇高考）下圖為原核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖。據(jù)圖判斷，下列描述中正確的是A圖中表示4條多肽鏈正在合成B轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束，翻譯即已開始C多個(gè)核糖體共同完成一條多肽鏈的翻譯D一個(gè)基因在短時(shí)間內(nèi)可表達(dá)出多條多肽鏈【解析】讀圖可知，有4條mRNA鏈，每條鏈上有多個(gè)核糖體，每個(gè)核糖體內(nèi)合成一條肽鏈，因此有多條多肽鏈正在合成；原核生物沒有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯是同時(shí)同地進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束，翻譯即已開始，真核生物的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核，翻譯則在細(xì)胞質(zhì)中；圖中所示為一個(gè)基因（一條模板鏈），表達(dá)出的則是多條多肽鏈。【答案】BD。（2008·海南高考）下列關(guān)于蛋白質(zhì)代謝

13、的敘述，錯(cuò)誤的是A、噬菌體利用細(xì)菌的酶合成自身的蛋白質(zhì) B、綠色植物可以合成自身所需的蛋白質(zhì)C、tRNA、mRNA、rRNA都參與蛋白質(zhì)的合成 D、肺炎雙球菌利用人體細(xì)胞的核糖體合成自身的蛋白質(zhì)【解析】肺炎雙球菌是原核生物，自身具有核糖體可以合成蛋白質(zhì)。【答案】D【考點(diǎn)精題精練】1. 在信使RNA分子結(jié)構(gòu)中，相鄰的堿基G與C之間是通過什么結(jié)構(gòu)連接而成 A3個(gè)氫鍵 B脫氧核糖磷酸基脫氧核糖C核糖磷酸基核糖 D磷酸基核糖磷酸基2. 下列對(duì)mRNA的描述，正確的是 AmRNA可作為合成蛋白質(zhì)的直接模板 BmRNA上的每三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸 CmRNA上有四種脫氧核苷酸、64種密碼子、代表20

14、種氨基酸 DmRNA只有與核糖體結(jié)合后才能發(fā)揮作用3. 下列關(guān)于細(xì)胞基因復(fù)制與表達(dá)的敘述，正確的是A一種密碼子可以編碼多種氨基酸 B基因的核苷酸順序能翻譯成多肽C基因中增加一個(gè)堿基對(duì)，只會(huì)改變肽鏈上的一個(gè)氨基酸DDNA分子經(jīng)過復(fù)制后，子代DNA分子中（C+T）/（A+G）=14. 下圖為真核生物細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄過程的示意圖，下列說法錯(cuò)誤的是A與在組成上相同的化學(xué)基團(tuán)只有磷酸基，不同的基團(tuán)只是五碳糖B為啟動(dòng)上述過程必需的有機(jī)物，其名稱RNA聚合酶，移動(dòng)的方向從右向左 C上述過程還可發(fā)生在根尖細(xì)胞的線粒體中D轉(zhuǎn)錄完成后，需通過兩層生物膜才能與核糖體結(jié)合5. 已知某生物體內(nèi)某種蛋白質(zhì)分子是由8條肽鏈構(gòu)成

15、，在合成該蛋白質(zhì)過程中產(chǎn)生了6.0×1021g水。那么，指導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成的基因中至少有多少個(gè)脫氧核甘酸對(duì)（ B ） A、1248 B、624 C、208 D、4166. 已知AUG、GUG為起始密碼，UAA、UGA、UAG為終止密碼。某原核生物的個(gè)信使RNA堿基排列順序如下:AUUCGAUGAC（40個(gè)堿基）CUGUAGAUCU，此信使RNA控制合成的蛋白質(zhì)含肽鍵的個(gè)數(shù)為（ B ）A20個(gè) B15個(gè) C16個(gè) D18個(gè)7. 把兔子的某信使RNA移入大腸桿菌細(xì)胞，大腸桿菌可合成兔子的血紅蛋白。該實(shí)驗(yàn)說明： DA. 兔子和大腸桿菌具有相同的遺傳信息 B. 兔子的基因已被轉(zhuǎn)移到大腸桿菌內(nèi)C

16、. 兔子的DNA可以指導(dǎo)大腸桿菌合成兔子的蛋白質(zhì)D. 兔子與大腸桿菌密碼子通用8. （2010·江蘇省鹽城市高三二模）下列有關(guān)基因表達(dá)的敘述不正確的是 BA線粒體內(nèi)也能發(fā)生翻譯過程B基因只有通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，才能控制性狀C某人的肝細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)差異的根本原因是細(xì)胞中mRNA的不同D若某基因的模板鏈及其轉(zhuǎn)錄成的信使RNA共有2000個(gè)堿基，且ATGC=2133，則含堿基U有200個(gè)9. 有人設(shè)想，在已知信使RNA翻譯的起始位點(diǎn)處，用插入核糖核苷酸的方法（如下圖所示），也能解決密碼子中堿基數(shù)目的問題。你認(rèn)為當(dāng)插入幾個(gè)核糖核苷酸時(shí)，對(duì)合成的蛋白質(zhì)功能影響最小（ C ） A1個(gè) B2

17、個(gè) C3個(gè) D4個(gè)10. （2010·江蘇省南京市高三二模）下圖是某DNA雙鏈的片段和由它控制合成的一段多肽鏈（甲硫氨酸的密碼子是AUG），下列說法中，錯(cuò)誤的是 A A. 該DNA片段含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)、4個(gè)游離的堿基B. 轉(zhuǎn)錄的模板是乙鏈，其堿基序列可代表遺傳信息C. 轉(zhuǎn)錄形成的mRNA片段中至少有18個(gè)核糖核苷酸、6個(gè)密碼子D. 若箭頭所指堿基對(duì)被替換，則其編碼的氨基酸序列可能不會(huì)改變11. 如圖代表人體胰島細(xì)胞中發(fā)生的某一過程，下列敘述錯(cuò)誤的是： CA. 該過程發(fā)生的場(chǎng)所不一定是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)B. 該過程合成的產(chǎn)物可能不是酶C. 該過程中不一定遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D. 轉(zhuǎn)運(yùn)每種

18、氨基酸工具不一定有多種12. 轉(zhuǎn)錄和翻譯是真核細(xì)胞中基因表達(dá)的兩個(gè)重要步驟，判斷下列有關(guān)敘述（ A ）兩者需要的原料不同 兩者所需酶的種類相同 兩者在同一場(chǎng)所中進(jìn)行 兩者堿基配對(duì)的方式相同 A只有一種說法正確 B只有兩種說法正確 C只有三種說法正確 D四種說法都正確13. 下列關(guān)于基因表達(dá)的有關(guān)敘述正確的是 BD AmRNA的堿基與作為模板的DNA單鏈的堿基是互補(bǔ)配對(duì)的，所以二者的堿基序列相同 B不同的組織細(xì)胞中，基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA是有差異的 C編碼蛋白質(zhì)中氨基酸序列的密碼子有64個(gè) D密碼子的簡(jiǎn)并性有利于維持生物性狀的穩(wěn)定甲鏈乙鏈14. 下圖是某DNA片段的堿基序列，該片段所編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列為“甲硫氨酸-精氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸-纈氨酸”（密碼子：甲硫氨酸AUG，谷氨酸GAG，天冬氨酸GAU）。則該DNA片段 （ C ）A含有兩個(gè)游離態(tài)的磷酸，5種堿基B轉(zhuǎn)錄的模板是甲鏈，其中的堿基序列代表遺傳信息C轉(zhuǎn)錄的mRNA片段中共有18個(gè)核糖核苷酸，6個(gè)密碼子D箭頭所指堿基對(duì)被替換，編碼的氨基酸序列不會(huì)改變15. 基因表達(dá)調(diào)控的主要環(huán)節(jié)是