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1、第四章 基因的表达第一节 基因指导蛋白质的合成【高考目标导航】遗传信息的转录和翻译【基础知识梳理】一、遗传信息的转录和翻译1、RNA的结构和分类：（1）RNA和DNA的区别物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T（胸腺嘧啶）一般是双链RNA核糖U（尿嘧啶）通常是单链（2）基本单位：核糖核苷酸。（3）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。（4）分布：在细胞核内合成，通过核孔进入细胞质（5）分类：信使RNA（mRNA）：蛋白质合成的模板，将遗传信息从细胞核内传递到细胞质中。转运RNA（tRNA）：转运氨基酸，形似三叶草的叶，识别密码子核糖体R
2、NA（rRNA）：核糖体的组成成分。2、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碱基互补并通过氢键结合RNA新链的延伸合成的RNA从DNA上释放DNA复旋。3、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）场所：核糖体。（3）运载工具：tRNA。（4）模板：mRNA（5）原料：（约20种）氨基酸（6）碱基配对：AU、UA、CG、GC。（7）过程：mRNA进入细胞质与核糖体结合氨基酸按位点依次相连读取到终止密码子，肽链合成结束。（8）密码子：在mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻
3、的碱基。共有64种密码子，其中决定氨基酸的密码子有61种，另外三种为终止密码子。（9）反密码子：指tRNA上可以与mRNA上的碱基互补配对的3个碱基。共有61种。【要点名师透析】一、DNA复制、转录、翻译的比较1、区别复制转录翻译时间细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板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种氨基酸条件都需要特定的酶和ATP产物2个双链DNA一个单链RNA（mRNA，tRNA，rRNA）多肽链（或蛋白质）特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构翻译结束后，mRNA
4、分解成单个核苷酸碱基配对AT，TA，GC，CGAU，TA，GC，CGAU，UA，CG，GC遗传信息传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质意义使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状2、联系【典例】有关基因控制蛋白质合成的叙述，不正确的是( )A.转录和翻译都可发生在线粒体内B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸C.一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA【解析】转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料。翻译则主要发生在细胞质中，以mRNA为模板，以氨基酸为原料，但线粒体内
5、有DNA和核糖体，因此转录和翻译也可发生在线粒体内；由于密码子具有简并性，因此一种氨基酸可对应多种密码子，也需多种tRNA转运。 【答案】C二、遗传信息、密码子和反密码子的比较1、区别存在位置含义生理作用遗传信息DNA脱氧核苷酸（碱基对）的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排列顺序密码子mRNAmRNA上3个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序反密码子tRNA与反密码子互补的3个碱基识别密码子2、联系（1）遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。（2）mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密
6、码子则起到识别密码子的作用。3、对应关系【感悟高考真题】1、（2011江苏高考）关于转录和翻译的叙述，错误的是 ( )A.转录时以核糖核苷酸为原料B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【解析】A项，转录时以4种核糖核苷酸为原料，合成RNA。B项，转录时，RNA聚合酶识别转录的起始部位，识别转录终止信号，促使聚合酶反应的停止。C项，核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质；D项，不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性，有利于稳定遗传。【答案】C2、（2011浙江高考）以下为某家族甲病（设基因为B、b）和乙
7、病（设基因为D、d）的遗传家系图，其中1不携带乙病的致病基因。请回答：（1）甲病的遗传方式为，乙病的遗传方式为 。1的基因型是。（2）在仅考虑乙病的情况下，2与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育，请推测子女的可能情况，用遗传图解表示。（3）B基因可编码瘦素蛋白。转录时，首先与B基因启动部位结合的酶是。B基因刚转录出来的RNA全长有4 500个碱基，而翻译成的瘦素蛋白仅由167个氨基酸组成，说明。翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟，实际上合成100个瘦素蛋白分子所需的时间约为1分钟，其原因是。若B基因中编码第105位精氨酸的CCT突变成ACT，翻译就此终止
8、，由此推断，mRNA上的为终止密码子。【解析】本题综合考查遗传病及转录和翻译的相关内容。（1）从系谱图知3与4生了5，无中生有为隐性，隐性看女病，女病父不病，5病其父不病为常染色体隐性遗传病，所以甲病的遗传方式为常染色体隐性遗传；1与2生出乙病患者，符合无中生有为隐性，若为常染色体隐性遗传病，则1携带乙病的致病基因，由于1不携带乙病的致病基因，所以乙病是伴X染色体隐性遗传病；1无甲病和乙病，可表示为BXDX-,2为bb则1基因型是BbXDXd或BbXDXD。（2）由题干知2与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩，所以2为XDXd, 男性为XdY,所以遗传图解表示如下：（3）转录时，需要RNA聚
9、合酶与启动子结合启动转录；B基因刚转录出来的RNA全长有4 500个碱基，而翻译成的瘦素蛋白由167个氨基酸组成，对应1673=501个碱基，少了很多，说明转录出来的RNA需要加工才能翻译；翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4秒钟，即合成一个瘦素蛋白分子需4秒钟，合成100个瘦素蛋白分子需400秒钟，远远大于1分钟，说明有多个核糖体同时连在一条mRNA上同时翻译；基因中CCT突变成ACT则对应mRNA中GGA变为UGA，UGA为终止密码子。【答案】（1）常染色体隐性遗传伴X染色体隐性遗传BbXDXd或BbXDXD（2）（3）RNA聚合酶 转录出来的RNA需要加工才能翻译 一条mR
10、NA上有多个核糖体同时翻译UGA3、（2010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BDNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的CDNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序DDNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则【答案】D4、（2010天津高考）2.根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU【解析】mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作1个密码子。据表，mRNA的密码子和tRNA上的反密码子互补配对，可推知mRNA的密码子最后的碱基为U；DNA的一条链为
11、TG，另一条链为AC，若DNA转录时的模板链为TG链，则mRNA的密码子为ACU，若DNA转录时的模板链为AC链，则mRNA的密码子为UGU。【答案】C5、（2010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而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白一端结合，沿移动，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 的模板链碱基序列
12、为 。（2）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；浓度高时，铁调节蛋白由于结合而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白能够翻译。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】本题考察了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力，（1）根据携带甘氨酸的tRNA的反密码子CCA可以判
13、断甘氨酸的密码子为GGU,甘一色-天对应的密码子为-GGUGACUGG-判断模板链碱基序列为-CCACTGACC-（2）当Fe3+浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白质的翻译缺少起始代码，从而阻止核糖体在mRNA上移动，遏制铁蛋白的合成，由于Fe3+具有很强的氧化性，因此这种机制技能减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细胞内物质和能源的消耗。（3）mRNA并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。（4）色氨酸密码子为UUG,对应模式链碱基序列为ACC,当第二个碱基C-A时，此序列对应的密码子变为UUG,恰为亮氨酸密码子。【答案】（1）GGU, -
14、GGUGACUGG- -CCACTGACC-（2）核糖体上的mRNA上的结合于移动 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）CA6、（2009广东高考）有关蛋白质合成的叙述，正确的是A. 终止密码子不编码氨基酸B. 每种tRNA只运转一种氨基酸C. tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D. 核糖体可在mRNA上移动【解析】携带遗传信息的，是DNA。【答案】ABD7、（2009海南高考）有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是A两种过程都可在细胞核中发生 B两种过程都有酶参与反应C两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料 C两种过程都以DNA为模板【答案】C8、（2009上海高考）某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是A. 75对碱基B. 78对碱基C. 90对碱基D. 93对碱基【解析】根据题中条件可知该多肽由30个氨基酸组成，则应为30个密码子再加上终止密码子应为31，编码多肽的基因碱基为316=186，93对碱基。【答案】D【考点模拟演练】一、选择题1、(2011连云港检测)四环素、链霉
