第4章 基因的表達（答案版） 【清單挖空】 高考生物 核心知識必背

第四章基因的表達第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、DNA和RNA的比較：項目DNARNA組成元素C、H、O、N、P組成單位脫氧（核糖）核苷酸核糖核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基A、T、C、GA、U、C、G空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般是單鏈分類mRNA、tRNA、rRNA功能所有細胞生物和DNA病毒的遺傳物質(zhì)(DNA是主要的遺傳物質(zhì))a.mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板；b.tRNA能識別mRNA上的密碼子并轉(zhuǎn)運特定的氨基酸；c.rRNA與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體；d.是RNA病毒的遺傳物質(zhì)；f.少數(shù)RNA具有催化作用分布(主要)細胞核、線粒體、葉綠體。（真核）主要分布在細胞質(zhì)中二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.轉(zhuǎn)錄的概念：RNA是在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。2.轉(zhuǎn)錄場所：主要在細胞核（還可在線粒體、葉綠體、原核細胞的細胞質(zhì)中）3.轉(zhuǎn)錄時間：整個生命歷程4.轉(zhuǎn)錄基本條件：①模板：基因的一條鏈②原料：4種游離的核糖核苷酸③能量：ATP④酶：RNA聚合酶（起到解旋和聚合的作用）5.配對原則：堿基互補配對原則：A-U、T-A、C-G、G-C6.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物：RNA（RNA通過核孔釋放到細胞質(zhì)）7.轉(zhuǎn)錄遺傳信息流動方向：DNA→RNA8.轉(zhuǎn)錄特點：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄三、遺傳信息的翻譯1.翻譯的概念：游離胞質(zhì)中的氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過程叫作翻譯。mRNA合成以后，就通過核孔進入細胞質(zhì)中。游離在細胞質(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)，這一過程叫做翻譯。核酸中的堿基序列就是遺傳信息。翻譯實質(zhì)上是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。2.密碼子：a.密碼子的概念：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。b.密碼子的特點:①專一性:一種密碼子只決定一種氨基酸（除終止密碼子外）；②簡并性:一種氨基酸可對應(yīng)一種或多種密碼子；③通用性:地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子。3.tRNA和反密碼子：①tRNA：tRNA分子比mRNA小得多，分子結(jié)構(gòu)也很特別：RNA鏈經(jīng)過折疊，看上去像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位，即下圖中序號①處，另一端有3個堿基，既下圖中序號③處，每個tRNA的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對，叫作反密碼子。tRNA中含有氫鍵。②反密碼子：tRNA上能夠與mRNA上密碼子互補配對的3個堿基。③決定氨基酸的密碼子有61或62種，所以tRNA有61或62_種，反密碼子也有61或62種。④一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸，但一種氨基酸可由一至多種tRNA攜帶。4.翻譯的過程（1）場所：核糖體（2）時間：整個生命歷程（3）基本條件：①模板：mRNA②原料：21種氨基酸.③能量：ATP④酶：翻譯需要的酶.⑤轉(zhuǎn)運工具：tRNA（4）配對方式：mRNA和tRNA配對（A-U,G-C,C-G,U-A）.（5）產(chǎn)物：蛋白質(zhì)（肽鏈）.（6）遺傳信息流動方向：mRNA→蛋白質(zhì).（7）翻譯的過程：①：mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。②：攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。③：甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。④：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成。就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直至核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止。特點：真核生物：先轉(zhuǎn)錄后翻譯.。原核生物：轉(zhuǎn)錄翻譯同時。轉(zhuǎn)錄方向：轉(zhuǎn)錄方向：從左向右翻譯方向：從下到上原核細胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯(邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，轉(zhuǎn)錄翻譯同時同地進行)原核細胞中的轉(zhuǎn)錄和翻譯(邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，轉(zhuǎn)錄翻譯同時同地進行)真核細胞染色體DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯(先轉(zhuǎn)錄后翻譯，時間場所不同)（9）在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速的過程。這是因為通常一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。如右圖所示，圖中①表示核糖體，②表示mRNA，核糖體的移動方向是由左向右（由右向左、由左向右），圖中合成的4條多肽鏈的氨基酸序列相同（相同、不相同）。四、中心法則內(nèi)容：1.遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯（基因表達）。少數(shù)生物的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向蛋白質(zhì)。DNA復(fù)制，②轉(zhuǎn)錄，③RNA復(fù)制，④翻譯，⑤逆轉(zhuǎn)錄。（3）不同生物能發(fā)生的過程不同正常細胞：①（分裂細胞）②④。DNA病毒：①②④。(宿主細胞內(nèi))RNA病毒：③④。(宿主細胞內(nèi))逆轉(zhuǎn)錄病毒：⑤①②④。(宿主細胞內(nèi))2.在遺傳信息的流動過程中，DNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。歸納1：轉(zhuǎn)錄和翻譯過程的比較（基因表達，即基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程）項目轉(zhuǎn)錄翻譯圖例概念以DNA一條鏈為模板合成RNA的過程以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過程場所細胞核(主要)、線粒體、葉綠體細胞質(zhì)中的核糖體上條件①模板：DNA的一條鏈②原料：4種游離的脫氧核糖核苷酸③能量：ATP④酶：RNA聚合酶①模板：mRNA②原料：氨基酸③能量：ATP④酶：多種酶⑤搬運工：tRNA堿基互補配對方式DNAATGCmRNAAUGC↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓mRNAUACGtRNAUACG方向圖例中轉(zhuǎn)錄方向：從右向左(技巧：mRNA伸出的一端為轉(zhuǎn)錄起點)圖例中翻譯方向：從左向右(注：核糖體沿著mRNA移動，mRNA與核糖體結(jié)合部位有2個tRNA結(jié)合位點)特點①邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；②轉(zhuǎn)錄結(jié)束DNA恢復(fù)雙螺旋結(jié)構(gòu)(DNA全保留)一個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時合成多條相同的肽鏈，因此，少量mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)(意義)圖中翻譯方向從左向右(肽鏈短→長)產(chǎn)物RNA(包括mRNA、tRNA、rRNA)具一定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)(需在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中加工成蛋白質(zhì))數(shù)量關(guān)系DNA中堿基數(shù):mRNA中堿基數(shù):蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6:3:1易錯辨析:1.人體所有細胞均消耗“T”，但只有少數(shù)細胞消耗“U”。(×)2.轉(zhuǎn)錄過程中，只存在A-U配對，而不會出現(xiàn)A-T配對。(×)3.轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都有堿基的互補配對，并且堿基互補配對的方式相同。(×)4.一條DNA與RNA的雜交分子，其DNA單鏈含A、T、G、C4種堿基，則該雜交分子中共含有核苷酸8種，堿基5種；在非人為控制條件下，該雜交分子一定是在轉(zhuǎn)錄的過程中形成的。(×)5.人體細胞中某基因的堿基對數(shù)為N，則由其轉(zhuǎn)錄成的mRNA的堿基數(shù)等于N，由其翻譯形成的多肽的氨基酸數(shù)目等于N/3。(×)6.酶的產(chǎn)生都需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。(×)7.“中心法則”中DNA復(fù)制、RNA逆轉(zhuǎn)錄的原料相同，但模板不同，DNA轉(zhuǎn)錄與翻譯無論模板，還是原料均不相同。(√)8.在所有細胞中遺傳信息存在于DNA上，密碼子和反密碼子則存在于RNA分子上。(√)9.tRNA有61或62種，密碼子有64種，決定氨基酸的密碼子有61或62種。氨基酸有21種。(√)10.一種氨基酸可對應(yīng)多種密碼子，一種密碼子也可對應(yīng)多種氨基酸。(×)11.每種密碼子都能決定一種氨基酸。每種氨基酸都只能由一種密碼子決定。(×)12.不同的密碼子可以決定同一種氨基酸。不同的氨基酸可以由同一種密碼子決定。(×)13.每種tRNA能識別并轉(zhuǎn)運多種氨基酸。每種氨基酸只有一種tRNA能轉(zhuǎn)運它。(×)14.tRNA能識別mRNA上的密碼子。tRNA轉(zhuǎn)運氨基酸到細胞核內(nèi)。(×)15.轉(zhuǎn)錄和翻譯堿基互補配對的方式相同。(×)16.基因攜帶遺傳信息和遺傳密碼。(×)17.DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，都需要專門的解旋酶參與。(×)18.tRNA與mRNA的基本單位相同，但前者是雙鏈，后者是單鏈，且tRNA是由三個堿基組成的。(×)19.某細胞中，所有的mRNA在還未完成轉(zhuǎn)錄時，已有核糖體與之結(jié)合，并翻譯合成蛋白質(zhì)，則該細胞一定不可能是真核細胞。(√)20.堿基間的互補配對現(xiàn)象可能發(fā)生在染色體、核糖體、細胞核、線粒體、葉綠體等結(jié)構(gòu)中。(√)21.DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程中存在堿基互補配對，翻譯過程中不存在堿基互補配對。(×)22.人體的不同細胞中，mRNA種類存在差異，但tRNA種類沒有差異；蛋白質(zhì)種類存在差異，但是核基因種類沒有差異。(√)23.真核細胞細胞核DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄分別發(fā)生在細胞核和細胞質(zhì)中。(×)24.中心法則僅僅揭示了自然界中真核生物與原核生物遺傳信息的傳遞與表達過程，而不能應(yīng)用于所有生物。(×)25.人體中的大多數(shù)細胞，既會發(fā)生染色體的復(fù)制，又有轉(zhuǎn)錄與翻譯過程。(×)26.在一個成年人的神經(jīng)細胞中，只有轉(zhuǎn)錄與翻譯過程，沒有DNA的復(fù)制過程。(√)第二節(jié)基因表達與性狀的關(guān)系一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因控制生物體性狀是通過控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的，有兩條途徑：1.基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。實例：淀粉分支酶基因異?！荒苻D(zhuǎn)錄翻譯出淀粉分支酶→淀粉含量低，蔗糖含量高→皺粒豌豆酪氨酸酶基因異常→不能轉(zhuǎn)錄翻譯出酪氨酸酶→不能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素→白化病上述實例可說明基因與性狀的關(guān)系是：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。2.基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀。實例：CFTR基因缺失3個堿基對→CFTR蛋白缺少一個氨基酸→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常→囊性纖維病血紅蛋白基因異?！t蛋白結(jié)構(gòu)異常→血紅蛋白功能異?！牭缎图毎氀Y上述實例可說明基因與性狀的關(guān)系是：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。二、基因的選擇性表達與細胞分化1.同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。根本原因是基因的選擇性表達使各類細胞中mRNA不完全相同。2.在不同類型的細胞中，表達的基因可以分為兩類：一類是在所有細胞中都表達的基因，例如：呼吸相關(guān)酶基因、核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等；另一類是某類細胞中特異性表達的基因，例如：卵清蛋白基因、胰島素基因等。3.細胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性。基因的選擇性表達與基因表達的調(diào)控有關(guān)。4.細胞分化的表現(xiàn)①分子水平：mRNA、蛋白質(zhì)種類數(shù)量等不同。②細胞器水平：細胞器種類和數(shù)量有較大差異。③細胞水平：細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生改變。三、表觀遺傳1.表觀遺傳的概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。2．存在：表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。例如，基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與表觀遺傳有關(guān)；一個蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來的，但它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同，表觀遺傳也在其中發(fā)揮了重要作用。四、基因與性狀的關(guān)系1.基因?qū)π誀畹目刂疲夯蛲ㄟ^其表達產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，細胞內(nèi)的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調(diào)控的。細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下發(fā)生可遺傳的性狀改變。2.基因與性狀的關(guān)系：在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。一個性狀可以受到多個基因的影響。一個基因也可以影響多個性狀。同時，生物體的性狀也不完全是由基因決定的,環(huán)境對性狀也有著重要影響。3.基因?qū)π誀畹恼{(diào)控：基因與基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個