2018-2019學年高中生物 第4章 基因的表達 微專題六 基因表達的相關題型突破學案 新人教版必修2.doc

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微專題六　基因表達的相關題型突破 [學習目標]　1.了解DNA的復制、轉錄和翻譯的區(qū)別和聯(lián)系。2.學會基因的表達的相關計算。 一、DNA復制、轉錄和翻譯的比較 例1　如圖所示，下列有關的敘述中，不正確的是(　　) A．甲是DNA，乙為RNA，此過程要以甲為模板，酶為RNA聚合酶 B．甲是DNA，乙為DNA，此過程要以甲為模板，酶為DNA聚合酶和解旋酶 C．甲是RNA，乙為DNA，此過程為轉錄，原料為脫氧核苷酸 D．甲是RNA，乙為蛋白質，此過程為翻譯，原料為氨基酸 答案　C 解析　C項中甲RNA是模板，產物是DNA，所以模擬的應該是逆轉錄的過程，而不是轉錄。 方法總結　 1．真核生物DNA復制、轉錄和翻譯的區(qū)別 項目 復制 轉錄 翻譯 時間 細胞分裂的間期 個體生長發(fā)育的整個過程 場所 主要在細胞核 主要在細胞核 細胞質的核糖體 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 能量 都需要 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶 多種酶 產物 2個雙鏈DNA分子 單鏈RNA 多肽鏈(或蛋白質) 產物去向 傳遞到2個子細胞或子代 主要通過核孔進入細胞質 作為細胞結構或功能蛋白 特點 邊解旋邊復制，半保留復制 邊解旋邊轉錄，轉錄后DNA恢復原狀 翻譯結束后，mRNA被降解成單體 堿基配對 A—T、T—A C—G、G—C A—U、T—A C—G、G—C A—U、U—A C—G、G—C 意義 傳遞遺傳信息 表達遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀 2.DNA復制、轉錄和翻譯的聯(lián)系 變式1　下圖表示真核細胞中核基因遺傳信息的傳遞和表達過程。下列相關敘述正確的是(　　) A．①②過程中堿基配對情況相同 B．②③過程發(fā)生的場所相同 C．①②過程所需要的酶相同 D．③過程中核糖體的移動方向是由左向右 答案　D 解析　圖中①過程是DNA的復制，②過程是轉錄，③過程是翻譯。復制是DNA→DNA，轉錄是DNA→mRNA，不同的堿基配對方式是A—T、A—U；核基因的轉錄場所主要是細胞核，翻譯的場所是細胞質；①過程需要解旋酶和DNA聚合酶，②過程需要RNA聚合酶；從圖③可以看出，最右邊的一個核糖體上的多肽鏈最長，其翻譯的時間 也應該長于左邊的兩個核糖體，故核糖體的移動方向是由左向右。 二、基因表達過程中有關數量變化 例2　已知一個蛋白質由兩條多肽鏈組成，連接氨基酸的肽鍵共有198個，翻譯該蛋白質的mRNA中有A和G共250個，則轉錄該mRNA的基因中C和T不少于(　　) A．200個B．400個C．600個D．800個 答案　C 解析　已知該蛋白質由200個氨基酸組成，則mRNA中至少有600個堿基，轉錄該mRNA的基因至少有1200個堿基，而雙鏈DNA中C和T占堿基總數的一半，故轉錄該mRNA的基因中C和T不少于600個。 方法總結 1．基因表達過程中DNA(基因)堿基數∶mRNA堿基數∶多肽鏈氨基酸數＝6∶3∶1。圖解如下： 2．基因中堿基與蛋白質相對分子質量之間的計算 若基因中有n個堿基，氨基酸的平均相對分子質量為a，合成含m條多肽鏈的蛋白質的相對分子質量＝a－18(－m)；若改為n個堿基對，則公式為a－18(－m)。 以上關系應理解為：每合成1個氨基酸至少需要mRNA中3個堿基，基因中6個堿基，其原因如下： (1)DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA。 (2)在基因片段中，有的片段起調控作用，不轉錄。 (3)轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以基因或DNA上堿基數目比蛋白質氨基酸數目的6倍多。 變式2　一個mRNA分子有m個堿基，其中G＋C有n個，由該mRNA合成的蛋白質有兩條肽鏈，則相應DNA分子的A＋T數、合成蛋白質時最多脫去的水分子數分別是(　　) A．m、－1 B．m、－2 C．2(m－n)、－1 D．2(m－n)、－2 答案　D 解析　DNA模板鏈的堿基與mRNA的堿基互補，mRNA中G＋C＝n，則A＋U＝m－n，所以相應DNA中A＋T＝2(m－n)，RNA中有m個堿基，對應的氨基酸數最多為，形成的蛋白質有兩條肽鏈，所以合成蛋白質時最多脫去的水分子數是－2。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2017大理巍山一中高一期末)下列能正確表示DNA復制過程的是(　　) 答案　B 解析　A項，模板鏈中含有U，是RNA，屬于逆轉錄，錯誤；B項，模板鏈中不含有U，子鏈中含有T，是DNA，可屬于DNA復制，正確；C項，模板鏈中不含有U或T，子鏈中含有U，是RNA，屬于RNA復制或轉錄，錯誤；D項，模板鏈和子鏈中都含有U，是RNA，屬于RNA復制，錯誤。 2．(2017廣東東莞月考)如圖是真核細胞中三種生命活動的示意圖，關于下圖的敘述錯誤的是(　　) A．只有①③過程遵循堿基互補配對 B．①②③過程都有酶參與催化 C．只有②過程一定發(fā)生在細胞質中 D．①②③過程一定都需要消耗能量 答案　A 解析　從圖示可知，①為DNA復制過程，②為翻譯過程，③為轉錄過程。DNA復制和轉錄、翻譯過程都遵循堿基互補配對原則，A錯誤；DNA復制、翻譯、轉錄過程都需要相關酶的催化，B正確；真核細胞中DNA復制、轉錄主要發(fā)生在細胞核內，翻譯發(fā)生在細胞質中，C正確；DNA復制、轉錄和翻譯都需要消耗能量，D正確。 3．(2018泉州期中)一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數及合成這段多肽對應的tRNA個數依次為(　　) A．33　11B．36　12C．12　36D．11　36 答案　B 解析　據題意可知，該多肽的氨基酸數＝肽鍵數＋肽鏈數＝11＋1＝12個，氨基酸通過轉運RNA的運輸進入核糖體，則翻譯時需12個tRNA。mRNA中三個堿基決定一個氨基酸，則mRNA中至少含有的堿基數＝氨基酸數3＝123＝36個。 4．(2018河北衡水高三周測卷)下圖表示人體基因Y的表達，①～④表示過程，下列敘述正確的是(　　) A．過程①是轉錄，過程②是翻譯 B．過程④在核糖體中進行 C．過程③中有2種RNA參與 D．過程②是RNA的加工，發(fā)生在細胞核內 答案　D 解析　過程①是轉錄，過程②是RNA的加工，過程③是翻譯，A錯誤；過程④是肽鏈的加工，可發(fā)生在內質網和高爾基體中，B錯誤；過程③中有3種RNA(mRNA、tRNA、rRNA)參與，C錯誤；過程②是RNA的加工，發(fā)生在細胞核內，D正確。 5．(2017淄博期末)下圖表示發(fā)生在真核細胞內的兩個生理過程，請據圖回答問題： (1)過程Ⅰ中甲的名稱為______________，乙與丙在組成上的不同之處在于乙含______________。 (2)過程Ⅰ中DNA分子的兩條鏈通過__________結合，在圖中方框內應該用______________(填“→”或“←”)標出該過程進行的方向。 (3)若過程Ⅱ的多肽鏈中有一段氨基酸序列為“—絲氨酸—谷氨酸—”，攜帶絲氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密碼子分別為AGA、CUU，則物質①中模板鏈堿基序列為______________。若該多肽合成到UGC決定的氨基酸后就終止合成，則導致合成結束的終止密碼子是____________。 (4)物質①在同一生物體內不同細胞中表達得到的蛋白質____________(填“相同”“不相同”或“不完全相同”)，原因是__________________________________________________。 答案　(1)RNA聚合酶　脫氧核糖　(2)氫鍵　←　(3)—AGACTT—　UAG　(4)不完全相同　不同細胞內基因進行選擇性表達 解析　(1)分析過程Ⅰ中①為DNA分子，②為RNA分子，故Ⅰ為轉錄過程，該過程需要RNA聚合酶的催化，因此圖中甲為RNA聚合酶；乙為胞嘧啶脫氧核苷酸，丙為胞嘧啶核糖核苷酸，兩者的五碳糖不同，前者五碳糖是脫氧核糖，后者的五碳糖是核糖。(2)DNA分子的兩條鏈通過氫鍵結合；根據RNA聚合酶的位置可知轉錄的方向是由右向左。(3)過程Ⅱ為翻譯，②為mRNA，攜帶絲氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密碼子分別為AGA、CUU，則絲氨酸和谷氨酸的密碼子為UCU、GAA，密碼子在mRNA上，mRNA是以DNA的一條鏈為模板轉錄而來的，所以根據堿基互補配對原則，物質①中供轉錄用的模板鏈堿基序列為—AGACTT—。若該多肽合成到UGC決定的氨基酸后就終止合成，則UGC后一個密碼子就是終止密碼子，因此導致合成結束的終止密碼子是UAG。(4)同一生物體內不同細胞中選擇表達的基因不同，因此物質①在同一生物體內不同細胞中表達得到的蛋白質不完全相同。 [對點訓練] 題組一　DNA復制、轉錄和翻譯的比較 1．下列關于轉錄和翻譯的敘述，錯誤的是(　　) A．轉錄以核糖核苷酸為原料 B．轉錄需要RNA聚合酶催化 C．mRNA在核糖體上移動翻譯出蛋白質 D．不同密碼子編碼同種氨基酸可提高生物性狀的穩(wěn)定性 答案　C 解析　轉錄是以DNA的一條鏈為模板，以核糖核苷酸為原料合成RNA的過程，A正確；轉錄過程需要RNA聚合酶的催化，B正確；以mRNA為模板翻譯合成蛋白質時移動的是核糖體，C錯誤；一個氨基酸可以有幾種不同的密碼子，這樣即使由于差錯導致密碼子改變也不會導致對應氨基酸改變，從而保持生物性狀的相對穩(wěn)定，D正確。 2．(2017吉林遼源期末)真核生物核基因上遺傳信息表達的全過程發(fā)生在細胞的(　　) A．細胞核中 B．染色體上 C．核糖體上 D．細胞核、核糖體上 答案　D 解析　基因控制蛋白質的合成包括轉錄和翻譯兩個階段：轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程，該過程主要發(fā)生在細胞核中；翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質的過程，該過程發(fā)生在核糖體上。 3．如圖甲、乙表示真核生物遺傳信息傳遞過程中的某兩個階段的示意圖，圖丙為圖乙中部分片段的放大示意圖。對此分析合理的是(　　) A．圖丙中含有2種單糖、5種堿基、5種核苷酸 B．圖丙中a鏈為模板鏈，b鏈為轉錄出的子鏈 C．圖中所示酶1、酶2和酶3是相同的 D．圖甲所示過程主要發(fā)生于細胞核內，圖乙所示過程主要發(fā)生于細胞質中 答案　B 解析　圖丙中既有脫氧核苷酸，也有核糖核苷酸，故有2種單糖、5種堿基、8種核苷酸，A錯誤；a鏈含有堿基T，為DNA鏈，即模板鏈，b鏈含有堿基U，為轉錄產物，B正確；酶1、酶2為DNA聚合酶，酶3為RNA聚合酶，C錯誤；由圖示可知，甲為DNA復制過程，乙為轉錄過程，這兩個生理過程都主要發(fā)生在細胞核中，D錯誤。 4．如圖是有關真核細胞內遺傳信息傳遞的過程，下列說法正確的是(　　) A．圖1所示過程主要發(fā)生于細胞核中，其原料為核糖核苷酸 B．圖2所示過程主要發(fā)生于核糖體中，其原料為氨基酸 C．圖1中①是DNA聚合酶，圖2中②是rRNA D．圖2所示多肽合成到Gly就終止，導致合成結束的終止密碼子是UAG 答案　D 解析　圖1所示過程為DNA復制，其原料為脫氧核苷酸；圖2所示過程為翻譯，其唯一場所為核糖體；圖1中①是解旋酶，圖2中②是tRNA。 5．下列有關遺傳信息傳遞過程的敘述，錯誤的是(　　) A．DNA復制、轉錄及翻譯過程都遵循堿基互補配對原則 B．核基因轉錄形成的mRNA穿過核孔進入細胞質中參與翻譯過程 C．DNA復制、轉錄和翻譯的原料依次是脫氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸 D．DNA復制和轉錄都是以DNA的一條鏈為模板，翻譯則以mRNA為模板 答案　D 解析　DNA復制時以DNA的兩條鏈為模板，轉錄則是以DNA的一條鏈為模板，翻譯是以mRNA為模板。 6．如圖是原核細胞中復制、轉錄和翻譯的過程圖解，下列說法正確的是(　　) A．組成DNA和mRNA的化學元素種類不同 B．酶a和酶b的作用相同 C．結構c的形成與該細胞中的核仁密切相關 D．DNA中的堿基序列決定了多肽鏈中的氨基酸序列 答案　D 解析　組成DNA和mRNA的化學元素都是C、H、O、N、P，A錯誤；酶a是DNA聚合酶，用于DNA復制，酶b是RNA聚合酶，用于轉錄，B錯誤；由題干可知，該細胞是原核細胞，無核仁，C錯誤；DNA中的堿基序列決定了多肽鏈中的氨基酸序列，D正確。 題組二　基因表達過程中有關數量變化 7．一條多肽鏈中有氨基酸1000個，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA和用來轉錄該信使RNA的基因分別至少有堿基(　　) A．3000個和3000個 B．1000個和3000個 C．1000個和4000個 D．3000個和6000個 答案　D 8．已知一段mRNA有30個堿基，其中U和C共有14個，那么轉錄出該mRNA的一段DNA分子中G和A的數目之和以及該mRNA經翻譯而合成肽鏈時，應脫去的水分子數目分別是(不考慮終止密碼子)(　　) A．16和10 B．30和10 C．16和9 D．30和9 答案　D 解析　mRNA是以DNA一條鏈為模板，通過堿基互補配對原則轉錄而來的，故DNA雙鏈中共有堿基60個，其中G和A共有30個；mRNA上有30個堿基，可對應10個密碼子，不考慮終止密碼子，10個密碼子可以編碼10個氨基酸，則脫水數目為9。 9．(2017安徽六安期中)某DNA分子的一條鏈中堿基C占該鏈堿基的比例為36%，則在以其為模板轉錄而成的mRNA中堿基G所占比例為(　　) A．18%B．36%C．50%D．64% 答案　B 解析　由于轉錄是以DNA的一條鏈為模板，現(xiàn)DNA分子的一條鏈中堿基C占該鏈堿基的比例為36%，則以其為模板轉錄時，C與G配對，因此，轉錄而成的mRNA中堿基G所占比例仍為36%。 10．某DNA分子共有1200對堿基，A＋T占46%，其中一條鏈中G和T分別占22%和28%，則由該鏈轉錄的信使RNA中G所占比例和其翻譯產物中含氨基酸的數目最多分別是(　　) A．32%　400個 B．32%　200個 C．18%　200個 D．22%　400個 答案　A 解析　DNA分子中A＋T占46%，則一條鏈中A＋T也占46%，則G＋C占54%，又知G和T分別占22%和28%，則A和C分別占18%和32%。若此鏈為轉錄模板，則mRNA中G占32%。DNA堿基數目∶RNA堿基數目∶氨基酸數目＝6∶3∶1，據此可算出多肽中氨基酸數目最多為2 4006＝400(個)。 11．已知一個蛋白質分子由4條肽鏈組成，連接蛋白質分子中氨基酸的肽鍵共有396個，翻譯成這個蛋白質分子的信使RNA中的U和C共800個，則轉錄成信使RNA的DNA分子中，G和A最少共有(　　) A．600個 B．1200個 C．800個 D．1600個 答案　B 解析　4條肽鏈有396個肽鍵，說明共有400個氨基酸，則mRNA堿基數至少為4003＝1 200(個)，DNA中堿基數至少為40032＝2 400(個)，又知G＋A之和為DNA總堿基數的一半，則DNA分子中G和A最少共有1 200個。 [綜合強化] 12．(2018天津高一檢測)如圖為蛋白質的合成過程示意圖，請據圖回答有關問題： (1)圖1中發(fā)生在細胞核中的過程是______________。 (2)圖1中基因表達的最后一階段是在[　　]________上完成的，這一過程中還需要mRNA、[④]氨基酸、________、________和________。 (3)圖1中③稱為________，在蛋白質合成過程中將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質是________。 (4)圖2為該細胞中多聚核糖體合成多肽鏈的過程。對此過程的理解錯誤的是(　　) A．X在MN上的移動方向是從左到右，所用原料是氨基酸 B．多聚核糖體能夠加速細胞內蛋白質合成速率的原因是同時合成多條多肽鏈 C．該過程直接合成的T1、T2、T3三條多肽鏈中氨基酸的順序相同 D．合成MN的場所在細胞核，而X一定附著在內質網上 答案　(1)轉錄　(2)⑤　核糖體　酶　tRNA　ATP　(3)密碼子　tRNA　(4)D 解析　(1)圖1中發(fā)生在細胞核中的過程是轉錄。(2)基因表達的最后階段是在核糖體上完成的，這一過程稱為翻譯，翻譯需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。(3)③為mRNA上相鄰的三個堿基，屬于密碼子。由于tRNA一端存在反密碼子，另一端攜帶相應的氨基酸，所以tRNA是將多肽鏈中氨基酸種類與mRNA上的遺傳信息聯(lián)系起來的物質。(4)圖2表明，多聚核糖體是以mRNA為模板，以20種游離的氨基酸為原料合成蛋白質的，根據多肽鏈的長短可以判斷，X在MN上是從左向右移動的；由題圖可看出，同時有多條多肽鏈合成，這能夠加快蛋白質的合成速率；由于T1、T2、T3的模板相同，都是MN，因此其上氨基酸順序也相同；mRNA的合成場所是細胞核，而核糖體既可附著在內質網上，也可游離在細胞質中。 13．據圖回答下列問題： (1)在生物體內圖甲所示的過程是____________，進行的主要場所是____________，其所需的原料是__________，產物是________。 (2)圖乙所示的過程是________________，進行的場所是________，所需的原料是________，此原料的種類主要有________種，它們的共同特點是____________________。 (3)圖甲中的堿基①②③分別為__________、________、________，圖乙中的Ⅰ、Ⅱ分別為__________、________，若Ⅰ所示的三個堿基為UAC，則此時Ⅰ所攜帶的氨基酸的密碼子為______。 (4)人體有的細胞不會發(fā)生圖甲和圖乙所示過程，如__________________________，其原因是__________________________。 答案　(1)轉錄　細胞核　核糖核苷酸　RNA　(2)翻譯　核糖體　氨基酸　20　至少含有一個氨基和一個羧基，且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上 (3)U　G　C　轉運RNA　核糖體　AUG　(4)成熟的紅細胞　該細胞中不存在DNA 解析　(1)DNA的復制是以兩條鏈為模板，而轉錄只以一條鏈為模板，復制和轉錄的主要場所都是細胞核，但所需原料不同，前者是脫氧核糖核苷酸，后者是核糖核苷酸，產物也不同，前者是兩個相同的DNA分子，后者是RNA。(2)翻譯是以mRNA為模板合成蛋白質的過程，場所是核糖體，原料是氨基酸，產物是具有一定氨基酸排列順序的蛋白質。(3)根據堿基互補配對原則可以判斷①②③分別是U、G、C，在圖乙中Ⅰ是tRNA，是氨基酸的運載工具，其中的UAC為反密碼子，與之對應的密碼子是AUG，Ⅱ是核糖體。(4)成熟的紅細胞中無細胞核和眾多細胞器，即不含DNA，不可能進行轉錄和翻譯。 14．如圖表示真核細胞內的三個重要生理過程，據圖回答下列問題： (1)甲圖所示為________過程，從結果分析該過程的特點是____________________，在正常情況下，甲圖中堿基的排列順序相同的單鏈是__________________________。 (2)在甲圖所示的一個DNA分子片段中腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占堿基總數的44%，其中一條鏈(a)上的鳥嘌呤占該鏈堿基總數的21%，那么，對應的另一條互補鏈(b)上的鳥嘌呤占b鏈堿基總數的比例是________。 (3)在玉米的葉肉細胞中能發(fā)生乙過程的場所有______________；乙過程________(填“能”或“不能”)發(fā)生在哺乳動物成熟的紅細胞中。 (4)乙圖中f的堿基種類與丙圖中的________相同，乙圖中的RNA聚合酶結合位點位于分子________上，起始密碼和終止密碼位于乙中的________分子上(填寫字母)。 (5)如果丙圖中的k由351個基本單位構成，則對應合成完整的n鏈，最多需要脫掉________分子的水(不考慮終止密碼子)。 答案　(1)DNA復制　半保留復制　a和c、b和d (2)35%　(3)細胞核、線粒體、葉綠體　不能 (4)k　e　f　(5)116 解析　(1)DNA復制以DNA兩條鏈為模板，轉錄以DNA的一條鏈為模板，翻譯以mRNA為模板。故甲、乙、丙分別表示DNA復制、轉錄、翻譯過程。a和d分別是親代DNA分子的兩條鏈，二者的堿基序列成互補關系。因此a和c、b和d上的堿基序列相同。(2)整個DNA分子中A＋T占44%，則G＋C占56%，其中一條鏈上G＋C也占該鏈堿基總數的56%，又因為其中一條鏈(a)上的G占該鏈堿基總數的21%，所以與a鏈對應的互補鏈(b)上的G占b鏈堿基總數的比例為56%－21%＝35%。(3)玉米的葉肉細胞中能發(fā)生轉錄的場所包括細胞核、線粒體和葉綠體；哺乳動物成熟紅細胞內沒有細胞核和眾多細胞器，不會發(fā)生過程乙。(4)乙圖中f是RNA，丙圖中k是mRNA，二者堿基種類相同；轉錄時RNA聚合酶與DNA模板鏈上的特定位點結合啟動轉錄過程，密碼子位于mRNA上。(5)鏈k由351個基本單位構成，則最多對應117個密碼子，不考慮終止密碼子，最多對應117個氨基酸，脫掉116個水分子。