资源简介

基因表达的过程及相关计算
易错归因
对转录和翻译过程涉及的物质、条件、变化等掌握不到位；对相关计算原理和方法理解不全面。
典型易错题
例1（2021·陕西·武功县教育局教育教学研究室一模）如图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．①是DNA，以其中的一条链作为转录的模板，此过程需要解旋酶和RNA聚合酶
B．②上有n个碱基，则新形成的肽链含有n/6－1个肽键（不考虑终止密码子）
C．③是核糖体，翻译过程③将由3′向5′方向移动
D．④是tRNA，不同生物的细胞中，tRNA是相同的，能识别mRNA上的密码子
【答案】D
【解析】分析题图：图示为基因表达过程的示意图，其中①是DNA分子，作为转录的模板；②是mRNA分子，作为翻译的模板；③是核糖体，是翻译的场所；④为tRNA分子，能识别密码子并转运相应的氨基酸。①是DNA，转录时以DNA的一条链为模板，该过程RNA聚合酶可起到解旋和催化子链合成的作用，故无需解旋酶，A错误；翻译时，若②mRNA上有n个碱基，由于mRNA上三个相邻的碱基决定一种氨基酸构成一个密码子，故指导合成的多肽中氨基酸的个数为n/3个，则合成的肽链中最多有肽键n/3－1个，B错误；③是核糖体，图中④从核糖体上脱离下来，则翻译的方向为5′向3′，C错误；物质④是tRNA，tRNA上有反密码子，可以识别mRNA上的密码子，不同生物的细胞中，tRNA是相同的，D正确。故选D。
解题技巧
1．基因表达的内涵
基因的表达是指基因通过mRNA指导蛋白质的合成，包括遗传信息的转录和翻译两个阶段。对“转录”和“翻译”的两个阶段比较如下：
项目 基因表达
名称 转录 翻译
时间 生长发育的连续过程
场所 主要是细胞核 细胞质的核糖体上
能量 ATP提供
原料 4种游离的核糖核苷酸 21种氨基酸
模板 DNA的一条链 mRNA
产物 mRNA、rRNA、tRNA 有一定氨基酸序列的多肽
条件 RNA聚合酶和ATP等 一系列酶、ATP等
碱基 配对 A-U、T-A、G-C、C-G A-U、U-A、G-C、C-G
特点 边解旋边转录，转录后DNA双链恢复原状 一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同肽链
信息 传递 DNA→RNA mRNA→蛋白质
示 意 图 甲为RNA聚合酶，能催化转录过程；乙是胞嘧啶脱氧核糖核苷酸，是DNA的基本组成单位之一；丙是转录形成的RNA链；丁是胞嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本组成单位之一。 1为tRNA； 2为氨基酸； 3为mRNA； 4为核糖体。
2．原核细胞与真核细胞基因表达过程的区别
图1所示为原核生物的基因表达过程。原核细胞内的基因，其编码蛋白质的碱基序列是连续的，一经转录就产生了成熟的mRNA，可以直接指导核糖体翻译形成蛋白质，且没有核膜的阻隔，所以在进行基因表达时可以边转录边翻译。
图2所示为真核生物的基因表达过程。图中①是tRNA，②是核糖体，③是mRNA，④是DNA。本图表示真核细胞细胞核内的基因，形成mRNA穿过核孔进入细胞质再与核糖体结合，即转录和翻译的发生具有时空的限制，先进行转录后进行翻译。
3．明晰遗传信息、密码子和反密码子、氨基酸之间的关系
（1）界定遗传信息、密码子（遗传密码）、反密码子
（2）氨基酸、密码子和反密码子的对应关系
①每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并性），可由一种或几种tRNA转运。
②一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
③氨基酸、密码子和反密码子的对应关系，如下图：
④密码子有64种，其中62种对应氨基酸；2种起始密码子（AUG、GUG）；3种终止密码子（UAA、UAG、UGA），其中前2种不决定氨基酸（UGA在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸）。不同生物共用一套遗传密码。
4．基因表达相关的计算
（1）基因表达过程中DNA（基因）碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。图解如下：
（2）基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算
若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝·a－18×(－m)；若改为n个碱基对，则公式为·a－18×(－m)。
以上关系应理解为：每合成1个氨基酸至少需要mRNA中3个碱基，基因中6个碱基，其原因如下：
①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
②在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。
③转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子一般不对应氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。
同类题练习
1．（2021·内蒙古·赤峰第四中学分校高三期末）假设某一段mRNA上有120个碱基，其中A有30个，G有50个，那么转录该mRNA的DNA分子区段中，“C＋T”的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所含氨基酸的个数分别是（不考虑终止密码子）（ ）
A．80、60 B．160、80 C．80、40 D．120、40
2．（2022·黑龙江·高三期末）如图所示为某生物的基因表达过程。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．该过程发生在真核细胞内，在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开
B．若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则该条肽链中至少含有102个氧原子
C．RNA与DNA的杂交区域中既有A-T又有U-A之间的配对
D．该基因翻译时所需tRNA与氨基酸的种类数不一定相等
3．（2022·湖北·华中师大一附中模拟预测）如图表示某哺乳动物体细胞内合成某种分泌蛋白的过程，下列叙述正确的是（ ）
A．主要在细胞核中进行的过程是①④
B．过程②③④形成的mRNA，rRNA和tRNA都需要加工
C．过程A和B中涉及到的碱基互补配对方式相同
D．图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是b→a
4．（2022·宁夏六盘山高级中学三模）某细胞中有关物质合成如下图，①-⑤表示生理过程，Ⅰ、Ⅱ表示结构或物质。据图分析正确的是（ ）
A．物质Ⅱ上的基因遵循孟德尔定律
B．②过程需要脱氧核苷酸做原料
C．图中③过程核糖体在mRNA上由右向左移动
D．③⑤为同一生理过程，所用密码子的种类和数量相同
5．（2021·河南·二模）图①②③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程，下列叙述正确的是（ ）
A．造血干细胞发生①②过程的场所是细胞核
B．已知过程②的α链及其模板链中鸟嘌呤分别占27%、17%，该α链对应的双链DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为29%
C．同一种tRNA携带的氨基酸种类可能不同
D．胰岛B细胞和肝细胞的相同DNA进行过程②时产生的mRNA可能相同
6．（2021·江苏·淮阴区高级中学模拟预测）miRNA是真核细胞中一类非编码的小RNA分子（18～25个核苷酸），其主要功能是调控其他基因的表达。如图所示，BCL2是细胞中抗凋亡基因，其编码的蛋白质有抑制细胞凋亡的作用，该基因的表达受MIR-15a基因控制合成的miRNA调控。下列说法正确的是（ ）
A．miRNA基因中含有36~50个核苷酸
B．B过程产生的多肽链②③的氨基酸序列相同
C．miRNA抑制BCL2基因表达的转录和翻译过程
D．据图推测，若MIR-15a基因突变，细胞发生癌变的可能性降低
7．（2021·浙江温州·一模）某mRNA翻译过程示意图如下，①、②均代表tRNA，AUG、GUG为起始密码，UAA、UAG、UGA为终止密码，省略的碱基序列中不含起始密码，、●代表氨基酸。
下列叙述正确的是（ ）
A．该mRNA翻译形成的肽链为四十肽
B．图中RNA①迟于RNA②离开核糖体
C．图示过程中有氢键、肽键和磷酸二酯键的形成
D．光学显微镜下可观察到核糖体由大、小亚基组成
8．（2021·甘肃·静宁二中模拟预测）下图表示人体卵清蛋白基因的表达过程，图中黑色部分为有遗传效应的DNA片段，其下方对应的数字为该片段的碱基对数，下列叙述正确的是（ ）
A．转录在细胞分裂间期进行，在遇到终止密码子时停止
B．经过首尾修饰和加工的成熟mRNA可从核孔进入细胞质中
C．图中7.7kb的基因指导合成的卵清蛋白至少含有624个氨基酸
D．转录形成hnRNA和翻译形成卵清蛋白的过程均形成DNA-蛋白质复合物
9．（2022·湖南·长郡中学模拟预测）（多选）如图为人体浆细胞中某抗体基因控制合成抗体的过程。下列有关叙述错误的是（ ）
A．二次免疫时，记忆细胞受抗原刺激，能快速产生大量抗体
B．①②过程共有的碱基互补配对方式是G-C、C-G
C．②过程中每个核糖体自左向右移动，独立完成一条肽链的合成
D．③过程中mRNA是翻译员，tRNA是搬运工
10．（2022·全国·高三专题练习）如图1是某动物基因控制蛋白质合成的示意图，图2为该动物细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图。请据图回答下列问题：
（1）图1中催化过程①的酶是________，若mRNA中尿嘧啶和腺嘌呤之和占48%，则控制该mRNA合成的DNA分子片段中胞嘧啶占______。
（2）a表示________分子，已知甲硫氨酸和酪氨酸的密码子分别是AUG、UAC，若图中a的一端的三个碱基是UAC，则其所携带的氨基酸是____________。
（3）图2中⑥表示__________。
（4）图2最终合成的肽链②③④⑤的结构__________（在“相同”、“不相同”“不完全相同”中选择）。
同类题练习参考答案
1．D 【解析】在双链DNA分子中，碱基之间的配对遵循碱基互补配对原则，互补配对的碱基两两相等，所以A=T，C=G，则A+G=C+T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。mRNA是以DNA的一条链为模板转录形成的，而翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸的数目是信使RNA碱基数目的1/3，是DNA（基因）中碱基数目的1/6，即DNA（或基因）中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数=6∶3∶1。若mRNA有120个碱基，则转录该mRNA的DNA含有碱基数为120×2=240个。根据碱基互补配对原则，DNA双链中不配对碱基之和占碱基总数的一半，所以C和T共有120个。翻译过程中，mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸的数目是信使RNA碱基数目的1/3，该mRNA上有120个碱基，则该mRNA翻译成的蛋白质所需氨基酸的个数为120÷3=40个，D正确，ABC错误。故选D。
2．A 【解析】根据题意和图示分析可知：图示为某生物核基因表达过程，包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA分子的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶；翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，该过程发生在核糖体上。图示转录和翻译过程在同时进行，发生在原核细胞中，A错误；若合成一条肽链时脱去了100个水分子，则形成100个肽键，每个肽键含有1个氧原子，同时每条肽链含有1个游离的羧基，因此该条肽链中至少含有100+2=102个氧原子，B正确；RNA与DNA的杂交区域中碱基配对方式为A-T、U-A、C-G、G-C，C正确；一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运，因此该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等，D正确。故选A。
3．B 【解析】题图分析：图A表示DNA复制；B表示转录；C表示翻译；F表示蛋白质加工与分泌过程。 ①②③④都是主要在细胞核中进行的，A错误；转录形成的RNA都需要经过加工才能成为有功能的成熟的RNA分子，B正确；过程A是DNA分子复制，碱基互补配对关系为A-T、T-A、C-G、G-C。B为转录，碱基互补配对关系为A-U、T-A、C-G、G-C，两者不完全相同。C错误；根据肽链的长短可知，图中C过程中核糖体沿mRNA移动的方向是a→b，D错误。故选B。
4．C 【解析】分析题图：图中①为DNA分子复制过程，②④为转录过程，③⑤为翻译过程，Ⅰ为核膜，Ⅱ为线粒体DNA。孟德尔遗传定律适用于真核生物有性生殖的细胞核遗传，物质Ⅱ为线粒体DNA，其上也具有基因，但此处基因的传递不遵循孟德尔定律，A错误；②为转录过程，需要核糖核苷酸做原料，B错误；根据多肽链的长度可知，图中③过程核糖体在mRNA上由右向左移动，C正确；③⑤都是翻译过程，但两者所用密码子的种类和数量不一定相同，D错误。故选C。
5．D 【解析】分析题图：①过程以DNA双链为模板，表示DNA分子的复制，②过程以DNA一条链为模板，表示转录，③过程发生的场所在核糖体，表示翻译。造血干细胞中，含有DNA分子的有细胞核和线粒体，故造血干细胞发生①DNA复制和②转录的场所有细胞核和线粒体，A错误；转录时α链其模板链中鸟嘌呤（G）分别占27%、17%，根据碱基互补配对原则可得出模板链的C占27%，则模板链C+G占44%，因此双链DNA中的C+G占44%，双链DNA分子中A+T占56%，双链中A=T，则该α链对应的双链DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为28%，B错误；同一种tRNA的反密码子一致，对应的密码子一致，所以携带的氨基酸种类一致，C错误；相同DNA在不同细胞中可能出现基因的选择性表达，产生的mRNA可能不同；但是控制基本生命活动的基因（管家基因）在胰岛B细胞和肝细胞都会表达，如控制呼吸酶、ATP合成酶和水解酶合成的基因，故产生的mRNA也可能相同，D正确。故选D。
6．B 【解析】分析题图：题图是miRNA调控其他基因的表达的关键过程，分析可知A过程表示转录，B过程表示翻译，①表示转录形成的信使RNA，②③表示翻译形成的多肽，MIR-15a基因控制合成的miRNA，可与BC12形成基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断翻译过程。基因是双链结构，而miRNA是单链小RNA分子，含18～25个核苷酸，所以miRNA基因中含有36～50个脱氧核糖核苷酸，A错误；②③是核糖体上合成的多肽链，由于模板是同一条mRNA，所以构成它们的氨基酸序列相同，B正确；miRNA通过与BCL2基因转录的mRNA配对，阻断翻译过程，C错误；若MIR-15a基因突变，则无法合成miRNA，无法调控BCL2基因的表达，使BCL2基因表达产物增加，抑制细胞凋亡，所以细胞发生癌变的可能性增大，D错误。故选B。
7．A【解析】翻译过程以氨基酸为原料，以转录过程产生的mRNA为模板，在酶的作用下，消耗能量产生多肽链，多肽链经过折叠加工后形成具有特定功能的蛋白质。由题干信息可知，信使RNA起始密码子为AUG，终止密码子为UAA，对应的mRNA中碱基有9+100+14＝123，因为终止密码不编码氨基酸，所以合成的多肽中氨基酸数最多是（123－3）÷3＝40，即四十肽，A正确；从题图中可以看出，肽链的延伸方向是从左向右，因此核糖体移动的方向也是从左向右，所以图中tRNA①早于tRNA②离开核糖体，B错误；多肽链是通过氨基酸的脱水缩合形成的，图示过程中有肽键的形成，C错误；电子显微镜下才可观察到核糖体由大、小亚基组成，D错误。故选A。
8．B【解析】图中黑色部分为有遗传效应的DNA片段，因此转录后需要将无遗传效应的DNA片段转录的区段剪切掉，然后再将有遗传效应的DNA片段转录的RNA部分连接在一起，形成成熟的RNA。翻译时mRNA上每三个相邻的碱基构成的一个密码子决定一个氨基酸，终止密码子不对应氨基酸。转录在遇到终止子时停止，终止密码子终止翻译过程，A错误；核孔是大分子物质进出细胞核的通道，经过首尾修饰和加工的成熟mRNA可从核孔进入细胞质中，B正确；图中7.7kb的基因外显子部分一共含47+185+51+129+118+143+156+1043=1872个碱基对，但由于有终止密码子，所以指导合成的卵清蛋白少于1872÷3=624个氨基酸，C错误；转录形成hnRNA的过程中形成DNA-蛋白质复合物（DNA-RNA聚合酶），翻译形成卵清蛋白的过程中模板是mRNA，没有形成DNA-蛋白质复合物，D错误。故选B。
9．ABD【解析】图示①过程为转录，②③过程为翻译。多个核糖体可以结合在同一条mRNA上，短时间内可合成大量同种蛋白质。记忆细胞不能产生抗体，A错误；①过程为转录，碱基互补配对方式是G-C，C-G， A-U，T-A，②过程为翻译，碱基互补配对方式是G-C，C-G，A-U，U-A，二者共有的碱基互补配对方式是G-C，C-G， A-U，B错误；翻译时， 核糖体沿着mRNA移动， 根据肽链长短可知，②过程中每个核糖体自左向右滑动， 独立完成一条肽链的合成， C正确；③过程中tRNA既是翻译员，也是搬运工，D错误。故选ABD。
10．（1） RNA聚合酶 26% （2） tRNA 甲硫氨酸 （3）核糖体 （4）相同
【解析】（1）图1中①为转录过程，需要RNA聚合酶催化；若mRNA中尿嘧啶和腺嘌呤之和占48%，即A+U占48%，根据碱基互补配对原则，控制该mRNA合成的DNA分子片段中A+T也占48%，则C+G占52%，且C=G，则胞嘧啶占26%。
（2）a表示tRNA分子，具有识别并运载氨基酸的作用。若图中a的一端的三个碱基是UAC（反密码子），则相应的密码子为AUG，因此其所携带的氨基酸是甲硫氨酸。
（3）图1中⑥是核糖体。
（4）图2最终合成的肽链②③④⑤的结构相同，因为它们是以同一个mRNA为模板翻译形成的。
答案第1页，共2页
11 / 11

展开更多......

收起↑