第22講基因的表達(dá)高考總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計(jì)GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026素養(yǎng)目標(biāo)考點(diǎn)一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯夯實(shí)基礎(chǔ)?精研教材1.RNA的結(jié)構(gòu)與功能

核糖核苷酸A、U、C、G單細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)密碼子氨基酸核糖體2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)場所:主要是

,在

中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。

(2)條件模板原料能量酶

ATP

細(xì)胞核葉綠體、線粒體DNA的一條鏈4種核糖核苷酸RNA聚合酶(3)過程(以mRNA為例)(4)產(chǎn)物:

、核糖體RNA(rRNA)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)。

RNA聚合酶游離的核糖核苷酸mRNA

信使RNA(mRNA)3.遺傳信息的翻譯(1)場所或裝配機(jī)器:

。

(2)條件模板原料能量酶搬運(yùn)工具mRNA

ATP多種酶

核糖體氨基酸

tRNA(3)過程

(4)產(chǎn)物:多肽

蛋白質(zhì)。

4.遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關(guān)系(1)相關(guān)概念及聯(lián)系(2)明確氨基酸與密碼子、反密碼子的對應(yīng)關(guān)系①一種氨基酸可對應(yīng)

密碼子(即密碼子具有簡并性),可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn),一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。

②終止密碼子并非不能編碼氨基酸,如UGA在特殊情況下,可以編碼

。

③在原核生物中,GUG作為起始密碼子時(shí)編碼

。

一種或幾種硒代半胱氨酸甲硫氨酸教材深挖1.(必修2

P67表4-1)起始密碼子AUG決定甲硫氨酸,蛋白質(zhì)的第一個(gè)氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是

。2.(必修2

P67思考·討論)密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展的意義可以從

的角度來解釋,當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí),由于密碼子的簡并,可能并不會改變其對應(yīng)的

;也可以從密碼子的

來考慮,當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí),幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。密碼子的統(tǒng)一性是指地球上幾乎所有的生物都共用一套密碼子,這一事實(shí)說明_________________________

。

翻譯生成的多肽鏈往往需進(jìn)行加工修飾,甲硫氨酸在此過程中往往會被剪切掉增強(qiáng)密碼子容錯(cuò)性

氨基酸使用頻率各種生物都有一定的親緣關(guān)系或者說生命本質(zhì)上是統(tǒng)一的易錯(cuò)排查1.tRNA分子內(nèi)部不發(fā)生堿基互補(bǔ)配對。(2023·江蘇卷)(

)2.mRNA的每個(gè)密碼子都能結(jié)合相應(yīng)的tRNA。(2023·江蘇卷)(

)3.tRNA分子由兩條鏈組成,mRNA分子由單鏈組成。(

)4.rRNA是核糖體的組成成分,原核細(xì)胞中可由核仁參與合成。(

)5.tRNA、mRNA、rRNA都是DNA分子轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物,轉(zhuǎn)錄的方向是5'→3'。(

)6.翻譯時(shí)mRNA在核糖體上每次移動3個(gè)堿基的位置。(

)××××√×思維探究?考教銜接(根據(jù)2020·全國Ⅱ卷情境設(shè)計(jì))大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題。(1)在大豆細(xì)胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí),除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是

、

。

(2)大豆細(xì)胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)部位來說,作為mRNA合成部位的是

,作為mRNA執(zhí)行功能部位的是

;作為RNA聚合酶合成部位的是

,作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是

。

rRNAtRNA細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是

。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則此時(shí)編碼小肽的RNA序列為

。

氨基酸密碼子色氨酸UGG谷氨酸GAAGAG酪氨酸UACUAU組氨酸CAUCAC酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸UAUGAGCACUGG(4)下圖表示大豆蛋白合成過程示意圖。

①圖示翻譯方向是

(填“A→B”或“B→A”),判斷依據(jù)是

。

②核糖體和mRNA的結(jié)合部位會形成

個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn),攜帶多肽的tRNA

(填“會”或“不會”)先后占據(jù)核糖體的不同的tRNA結(jié)合位點(diǎn)。一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,這些核糖體形成的肽鏈?zhǔn)窍嗤?原因是

。A→B由c中三條鏈可看出越往B側(cè)肽鏈越長,可確認(rèn)翻譯方向是A→B

2

會這些肽鏈都是以同一個(gè)mRNA分子為模板翻譯合成的考法練透?素養(yǎng)提升考法一

遺傳信息、密碼子、反密碼子的辨析1.(2024·湖北卷)編碼某蛋白質(zhì)的基因有兩條鏈,一條是模板鏈(指導(dǎo)mRNA合成),其互補(bǔ)鏈?zhǔn)蔷幋a鏈。若編碼鏈的一段序列為5'—ATG—3',則該序列所對應(yīng)的反密碼子是(

)A.5'—CAU—3'

B.5'—UAC—3'C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'A解析

編碼鏈的一段序列為5'—ATG—3',則互補(bǔ)鏈對應(yīng)序列為5'—CAT—3',轉(zhuǎn)錄出的mRNA中密碼子為5'—AUG—3',所對應(yīng)的反密碼子為5'—CAU—3'。

2.(2024·河北模擬)已知某段肽鏈為“—甲硫氨酸—組氨酸—色氨酸—”,如圖表示決定該段肽鏈的密碼子和反密碼子的配對情況。密碼子和反密碼子配對的“擺動假說”認(rèn)為,反密碼子的第1位堿基與密碼子的第3位堿基的配對可在一定范圍內(nèi)變動,如當(dāng)反密碼子的第1位堿基為稀有堿基次黃嘌呤(I)時(shí),密碼子上對應(yīng)的堿基可能是U、C或A。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.決定該段肽鏈中色氨酸的基因模板鏈的堿基順序是5'—CCA—3'B.根據(jù)擺動假說,反密碼子的種類應(yīng)少于62種C.攜帶組氨酸的tRNA上的反密碼子不可能是3'—GUI—5'D.密碼子和反密碼子的堿基互補(bǔ)配對發(fā)生在核糖體答案

C

解析

翻譯是核糖體沿mRNA從5'向3'方向移動,因此色氨酸的密碼子為5'—UGG—3',基因模板鏈為3'—ACC—5',即基因模板鏈的堿基順序是5'—CCA—3',A項(xiàng)正確;根據(jù)擺動假說,在密碼子與反密碼子的配對中,反密碼子的第1位堿基與密碼子的第3位堿基的配對可在一定范圍內(nèi)變動,可以“擺動”,因而使某些tRNA的反密碼子可以識別1個(gè)以上的密碼子,因此反密碼子的種類應(yīng)少于62種,B項(xiàng)正確;據(jù)圖可知,組氨酸的密碼子為5'—CAC—3',當(dāng)反密碼子的第1位堿基為稀有堿基次黃嘌呤(I)時(shí),密碼子上對應(yīng)的堿基可能是U、C或A,因此攜帶組氨酸的tRNA上的反密碼子可能是3'—GUI—5',C項(xiàng)錯(cuò)誤;翻譯的場所是核糖體,故密碼子與反密碼子的堿基互補(bǔ)配對發(fā)生在核糖體上,D項(xiàng)正確。考法二

轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分析

3.(2025·湖南永州模擬)鐵蛋白是一種存在于人體細(xì)胞中的儲鐵(Fe3+)蛋白,它在細(xì)胞內(nèi)的合成受游離的Fe3+、鐵調(diào)蛋白(IRP)、鐵應(yīng)答元件(IRE)等因素的調(diào)節(jié)。IRE是位于鐵蛋白mRNA靠近5'端非翻譯區(qū)的一段特異性序列,能與IRP發(fā)生特異性結(jié)合,阻遏鐵蛋白的合成。IRE與IRP的結(jié)合又受到游離Fe3+濃度的影響,調(diào)節(jié)機(jī)制如上圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.Fe3+濃度低時(shí)IRE與IRP結(jié)合,使鐵蛋白mRNA的翻譯水平降低B.Fe3+濃度高時(shí)IRE與Fe3+結(jié)合,使鐵蛋白mRNA的翻譯水平升高C.一條mRNA可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,且均從5'端向3'端移動D.鐵蛋白合成的調(diào)節(jié)機(jī)制可以避免高濃度Fe3+對細(xì)胞的毒害作用答案

B

解析

結(jié)合圖示可知,Fe3+濃度低時(shí),IRP不與Fe3+結(jié)合,因而會與IRE結(jié)合,進(jìn)而抑制鐵蛋白mRNA翻譯過程,使鐵蛋白合成水平下降,A項(xiàng)正確;Fe3+濃度高時(shí),IRP(不是IRE)與Fe3+結(jié)合,導(dǎo)致IRE與IRP無法結(jié)合,使鐵蛋白mRNA的翻譯水平升高,B項(xiàng)錯(cuò)誤;一條mRNA可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,且均從5'端向3'端移動,完成翻譯過程,提高了蛋白質(zhì)合成的效率,C項(xiàng)正確;Fe3+濃度高時(shí)IRP與Fe3+結(jié)合,導(dǎo)致IRE與IRP無法結(jié)合,使鐵蛋白mRNA的翻譯水平升高,進(jìn)而將高濃度Fe3+儲存起來,避免高濃度的Fe3+對細(xì)胞的毒害作用,D項(xiàng)正確。考法三

基因表達(dá)中的有關(guān)計(jì)算4.如圖①②③分別表示人體細(xì)胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程,下列敘述正確的是(

)A.造血干細(xì)胞發(fā)生①②過程的場所是細(xì)胞核B.已知過程②的α鏈及其模板鏈中鳥嘌呤分別占27%、17%,該α鏈對應(yīng)的雙鏈DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為24%C.同一種tRNA攜帶的氨基酸種類可能不同D.胰島B細(xì)胞和肝細(xì)胞的相同DNA進(jìn)行過程②時(shí)產(chǎn)生的mRNA可能相同答案

D

解析

造血干細(xì)胞中,含有DNA分子的有細(xì)胞核和線粒體,故造血干細(xì)胞發(fā)生過程①DNA復(fù)制和過程②轉(zhuǎn)錄的場所有細(xì)胞核和線粒體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)錄時(shí)α鏈及其模板鏈中鳥嘌呤(G)分別占27%、17%,根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可得出模板鏈的C占27%,則模板鏈C+G占44%,因此雙鏈DNA中的C+G占44%,雙鏈DNA分子中A+T占56%,雙鏈中A=T,則該α鏈對應(yīng)的雙鏈DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為28%,B項(xiàng)錯(cuò)誤;同一種tRNA的反密碼子一致,對應(yīng)的密碼子一致,所以攜帶的氨基酸種類一致,C項(xiàng)錯(cuò)誤;相同DNA在不同細(xì)胞中可能出現(xiàn)基因的選擇性表達(dá),產(chǎn)生的mRNA可能不同;但是控制基本生命活動的基因(管家基因)在胰島B細(xì)胞和肝細(xì)胞中都會表達(dá),如控制呼吸酶、ATP合成酶和水解酶合成的基因,故產(chǎn)生的mRNA也可能相同,D項(xiàng)正確。考點(diǎn)二遺傳信息流與中心法則夯實(shí)基礎(chǔ)?精研教材1.中心法則(1)提出者:

。

(2)補(bǔ)充后的內(nèi)容圖解①DNA的復(fù)制;②

;③翻譯;④

;⑤

。

克里克轉(zhuǎn)錄RNA的復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄(3)不同生物遺傳信息的傳遞過程

2.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是

的載體。

(2)蛋白質(zhì)是信息的

。

(3)

為信息的流動提供能量。

信息表達(dá)產(chǎn)物ATP3.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制的比較

項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制場所主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核核糖體宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNARNARNA原料__________________________________(人體21種氨基酸)

____________________4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制酶______________________縮合反應(yīng)的酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNA聚合酶能量ATP提供堿基互補(bǔ)配對原則G—C、C—G_____________________________________________________解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶A—T、T—A

A—U、T—A

A—U、U—AA—T、U—AA—U、U—A項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制產(chǎn)物兩個(gè)子代DNARNA多肽鏈DNARNA信息傳遞DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白質(zhì)RNA→DNARNA→RNA意義前后代之間傳遞遺傳信息表達(dá)遺傳信息表達(dá)遺傳信息通過宿主細(xì)胞傳遞遺傳信息,合成蛋白質(zhì)前后代之間傳遞遺傳信息易錯(cuò)排查1.遺傳信息可以從DNA流向RNA,也可以從RNA流向蛋白質(zhì)。(

)2.由逆轉(zhuǎn)錄酶催化的是RNA→DNA。(

)3.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。(

)4.線粒體中遺傳信息的傳遞也遵循中心法則。(

)5.模板相同,其產(chǎn)物可能不同;產(chǎn)物相同,其模板一定相同。(

)√√√√×思維探究?考教銜接科學(xué)家把等量的小白鼠敗血癥病毒(一種RNA病毒)顆粒加入甲、乙兩支試管,其中甲試管中含有帶放射性標(biāo)記的脫氧核糖核苷三磷酸緩沖溶液,乙試管中含有帶放射性標(biāo)記的核糖核苷三磷酸緩沖溶液。一段時(shí)間后,甲試管中能檢測到含有放射性的核酸,乙試管中不能檢測到含有放射性的核酸。(1)甲、乙試管中都不能檢測到子代病毒,原因是

。

根據(jù)題意分析可知,甲試管中發(fā)生了逆轉(zhuǎn)錄,但是甲試管中不能合成RNA和蛋白質(zhì),故甲試管中沒有子代病毒,乙試管中只有病毒RNA存在,也不能合成蛋白質(zhì),因此乙試管中也沒有子代病毒(2)該病毒顆粒中一定含有逆轉(zhuǎn)錄酶,判斷的依據(jù)是

。

(3)加入RNA酶,甲試管中放射性核酸明顯減少,原因是

。

甲試管加入了脫氧核糖核苷三磷酸,檢測到含有放射性的核酸,完成了DNA的合成,說明加入病毒顆粒中含有逆轉(zhuǎn)錄酶加入RNA酶,病毒模板減少

考法練透?素養(yǎng)提升考法

遺傳信息流動與中心法則過程分析1.(2024·山東青島一模)不同核酸類型的病毒完成遺傳信息傳遞的具體方式不同。如圖為某“雙鏈±RNA病毒”基因表達(dá)示意圖。這類病毒攜帶有RNA復(fù)制酶,在該酶的作用下,-RNA作為模板復(fù)制出新的+RNA。合成的+RNA既可以翻譯出病毒的蛋白質(zhì),又可以作為模板合成-RNA,最終形成“±RNA”。已知逆轉(zhuǎn)錄病毒的核酸為“+RNA”。下列說法正確的是(

)A.合成病毒蛋白的原料來源于宿主,酶來源于病毒本身B.與DNA的復(fù)制不同,“±RNA”的雙鏈可能都是新合成的C.該病毒與逆轉(zhuǎn)錄病毒基因表達(dá)時(shí)都存在A—T、A—U的配對D.逆轉(zhuǎn)錄病毒與該病毒繁殖時(shí)均有+RNA到-RNA的過程答案

B

解析

雙鏈±RNA病毒合成該病毒所需的原料和部分酶(如RNA聚合酶)來源于宿主,A項(xiàng)錯(cuò)誤;DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制,據(jù)題可知,在雙鏈±RNA復(fù)制過程中,-RNA(作為模板)

+RNA(作為模板)“±RNA”。故“±RNA”的雙鏈可能都是新合成的,B項(xiàng)正確;該病毒的基因表達(dá)主要發(fā)生在RNA與RNA、RNA與蛋白質(zhì)之間,不存在A—T的配對,而逆轉(zhuǎn)錄病毒存在A—T、A—U的配對,C項(xiàng)錯(cuò)誤;逆轉(zhuǎn)錄病毒的核酸為+RNA,其繁殖時(shí)不存在+RNA到-RNA的過程,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2025·八省聯(lián)考河南卷)由mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的單鏈DNA稱為第一鏈cDNA,以第一鏈cDNA為模板合成的單鏈DNA稱為第二鏈cDNA。下列敘述正確的是(

)A.第一鏈cDNA可以單獨(dú)作為PCR反應(yīng)體系的模板B.第一鏈cDNA與其模板mRNA序列互補(bǔ)、方向相同C.第二鏈cDNA不能與轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA進(jìn)行雜交D.第二鏈cDNA與其模板mRNA的堿基序列和