高考生物一轮复习 第22讲 基因的表达、基因与性状的关系（讲义）（教师版）

第22讲基因表达、基因与性状的关系1.了解基因控制货白质合威的过程和原理。通过基因控制蛋白质的合成的学习培养学生分析综合能力，理解结构与功能相适应的生物学原理。2.概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状关系。3.概述基因选择性表达与细胞分化的关系。4.概述生物体的表观遗传现象。考点要求考题统计考情分析遗传信息的转录和翻译2023，山东，湖南、全国海南、浙江2题（选择）2023，广东（2）2022，浙江、广东，（选择）2022，重庆，填空本专题知识难度较低、基础性强。考查学生对基因与性状整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。中心法则基因与性状的关系2023，海南，（选择）2022，天津，重庆、辽宁、河北、湖南，（选择）2022，北京（4）填空考点一遗传信息的转录和翻译1.基因的结构RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，能识别并与调控序列中的启动子结合,催化转录形成RNA。2.信使的发现思考1：如何设计一个实验说明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？实验思路：加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况，再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况。实验结果及结论：加入RNA酶降解细胞中的RNA后，蛋白质合成停止，再加入细胞中提取的RNA后，细胞又可重新合成蛋白质。说明RNA就是基因与蛋白质之间的信使。思考2：作为信使需要具备什么条件？①能在细胞核中产生并转移到细胞质中。RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。②能储存（或携带）携带遗传信息。它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。思考3：如何设计实验追踪RNA的产生和转移？1955Goldstein和Plaut用放射性同位素标记变形虫RNA的原料，发现放射性都在核内，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现放射性已在细胞质中。放射性标记的RNA原料最可能是：3H-尿嘧啶。3.RNA的结构及组成①结构特点：一般是_单链_，不稳定，变异频率高。②少数RNA还有催化功能。【归纳总结】1.DNA与RNA的判断方法①若某核酸分子中有脱氧核糖，一定为DNA；有核糖一定为RNA。②若含“T”，一定为DNA或其单位；若含“U”，一定为RNA或其单位。因而用放射性同位素标记“T”或“U”可探知DNA或RNA。若细胞中大量利用“T”，可认为进行DNA的复制；若大量利用“U”，可认为进行RNA_的合成。③若有T但T≠A或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA，因双链DNA分子中A=T、G=C、嘌呤(A+G)=嘧啶(T+C)。④若发现嘌呤≠嘧啶，则肯定不是双链DNA(可能为单链DNA，也可能为RNA)。2.遗传信息、密码子和反密码子的比较：密码子的特点：A.专一性：一种密码子只决定一种氨基酸B.简并性：一种氨基酸可以由几种密码子决定C.通用性：生物界共用一套遗传密码3.密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系4.基因的表达（1）遗传信息的转录遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程不需要解旋酶。（2）遗传信息的翻译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场所或装配机器:核糖体。

③过程④产物：多肽→蛋白质【教材拾遗】教材隐性知识：(1)源于必修2P65“图4－4”：①遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程不需要(填“需要”或“不需要”)解旋酶。②一个基因转录时以基因的1条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定(填“一定”或“不一定”)相同。③转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′－端)为转录的起始方向。(2)必修2P67“思考·讨论”：从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？提示当一个密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，增强了密码子的容错性；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。(3)几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的什么特点？提示这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。①源于必修2P67“图4－6”：tRNA含(填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三个碱基。②源于必修2P68～P69图片：翻译过程的三种模型图解读A.模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成2个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是由左往右。B.模型乙反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体。图中核糖体移动的方向是由右向左；多聚核糖体形成的意义是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。C.模型丙是原核细胞内发生的转录和翻译过程，特点是边转录边翻译，与真核细胞不同的原因是原核细胞无以核膜为界限的细胞核，原核细胞的基因中无内含子，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。【教材拾遗】实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因(1)基因中的内含子转录后被剪切。(2)在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。(3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。(4)转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。【归纳总结】“列表法”比较复制、转录和翻译①转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同②转录和翻译过程中A不是与T配对，而是与U配对。③翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。④真核生物首先在细胞核转录，然后在细胞质中翻译，异地、先后进行；原核细胞是边转录、边翻译，同地、同时进行。DNA上含有的一段能被RNA聚合酶识别、结合并驱动基因转录的序列称为启动子，如果启动子序列的某些碱基被甲基化修饰(DNA分子上连入甲基基团)，其将不能被RNA聚合酶识别。拟南芥种子的萌发依赖于NIC基因的表达，该基因启动子中的甲基基团能够被R基因编码的D酶切除。如图表示NIC基因转录和翻译的过程，下列叙述不正确的是A.种子萌发受R基因和NIC基因共同控制B.R基因缺失突变体细胞中的NIC基因不能发生图示过程C.图甲中合成C链的原料是核糖核苷酸，另外还需能量供应D.若图乙中tRNA上的反密码子碱基发生替换，则导致肽链中氨基酸种类发生改变答案：D解析：分析题意可知，R基因的表达产物可以解除NIC基因的甲基化，使NIC基因表达，从而影响种子萌发，即种子萌发受R基因和NIC基因共同控制，A正确；图甲为转录，图乙为翻译，R基因缺失突变体细胞中的NIC基因被甲基化，不能发生转录和翻译，即不能发生图示过程，B正确；图甲中C链是RNA链，故合成C链的原料是核糖核苷酸，另外还需能量供应，C正确；决定氨基酸的是mRNA上的密码子，若图乙中tRNA上的反密码子碱基发生替换，肽链中氨基酸种类不发生改变，D错误。5.中心法则(1)提出者：克里克。(2)补充后的内容图解:(3)不同类型生物遗传信息的传递①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递④高度分化的细胞遗传信息的传递6.生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是信息的载体。

(2)蛋白质是信息的表达产物。

(3)ATP为信息的流动提供能量。【教材拾遗】旁栏边角(必修2P69“拓展应用”)抗生素通过与结合,抑制肽链的延伸;或抑制细菌DNA的复制;或抑制细菌的活性来抑制转录,从而抑制细菌的生长。

提示:核糖体RNA聚合酶易错辨析(1)由逆转录酶催化的是RNA→DNA。(必修2P69正文)(√)(2)生命是物质、能量和信息的统一体。(必修2P69正文)(√)(3)线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则。(必修2P69正文)(√)(4)模板相同,其产物可能不同;产物相同,其模板一定相同。(必修2P69正文)(×)图1所示为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2表示中心法则，图中字母代表具体过程。下列叙述错误的是A.图1所示过程可在原核细胞中进行，其转录和翻译过程可同时进行B.图2中过程c和d的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同C.图1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯键，而酶丙则催化磷酸二酯键的水解D.图1体现了图2中的a、b、c三个生理过程答案：C解析：解析：图1所示过程中转录和翻译同时进行，可在原核细胞中进行，A正确；图2中c为翻译，d为RNA的复制，都涉及A－U、G－C配对，B正确；酶甲和酶乙分别是DNA聚合酶与RNA聚合酶，催化形成的都是磷酸二酯键，但酶丙是解旋酶，催化的是氢键的水解，C错误；图1体现了图2中的aDNA复制、b转录、c翻译三个生理过程，D正确。考点二基因与性状的关系1.基因控制性状的途径(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解2.基因的选择性表达与细胞分化①基因的类型：在所有细胞中都能表达的基因只在某类细胞中特异性表达的基因②细胞分化的本质：基因的选择性表达。③细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。④细胞分化的本质就是基因的选择性表达。3.表观遗传①概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。②特点A.可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。B.不变性：基因的碱基序列保持不变。C.可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。D.受环境影响③理解表观遗传应注意的三个问题A.表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。B.表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。C.表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。④机制：DNA的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。⑤实例：a.柳穿鱼花形的遗传；b.某种小鼠毛色的遗传；c.蜂王和工蜂。【教材拾遗】旁栏边角(必修2P73“思考·讨论”)某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代小鼠的基因型都是Avya,却表现出不同的毛色:介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。提示:在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平,这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时,Avy基因正常表达,小鼠表现为黄色;当这些位点甲基化后,Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高,Avy基因的表达受到的抑制越明显,小鼠体毛的颜色就越深。(必修2P71正文拓展)下图为人体内基因对性状的控制过程,根据对基因与性状关系的理解,判断如下分析是否正确。(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中。(×)(2)图中①过程需RNA聚合酶的催化,②过程需tRNA的协助。(√)(3)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同。(√)(4)图中①②过程发生的主要场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体。(√)(5)人体衰老引起白发的原因是上图中酪氨酸酶不能合成。(×)(6)基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同。(√)4.基因与性状间的对应关系另外，生物体的性状还受环境条件的影响。基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。(2023临沂模拟)位于X染色体上的SXL基因在雌雄果蝇某些细胞中的表达情况不同,决定了这些细胞分化为卵原细胞还是精原细胞,从而影响了果蝇的性别发育(如图所示)。下列叙述错误的()A.SXL蛋白参与了自身mRNA的剪切、加工,会使细胞中SXL蛋白有一定量积累B.外显子可能含有编码终止密码子序列,导致翻译提前终止C.充足的SXL蛋白质可以促进原始生殖细胞分化为卵原细胞,若缺乏SXL蛋白,则分化为精原细胞D.可通过观察细胞中是否含有Y染色体判定果蝇性别答案:D解析：①XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了部分序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短；②XX胚胎细胞中含有较多SXL蛋白，XY胚胎细胞中SXL蛋白缺乏，且无功能；③SXL基因在雌雄果蝇某些细胞中的表达情况不同，决定了这些细胞分化为卵原细胞还是精原细胞1．1.（2023·山东·高考真题）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（

）A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子 D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录【答案】B【详解】A、原核细胞无核仁，有核糖体，核糖体由rRNA和蛋白质组成，因此原核细胞能合成rRNA，A错误；B、核糖体是蛋白质合成的场所，真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成，B正确；C、mRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子，C错误；D、细胞在有丝分裂分裂期染色质变成染色体，核DNA无法解旋，无法转录，D错误。故选B。2．（2023·湖南·统考高考真题）细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是（

）A．细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录B．细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glgmRNA从5'端向3'端移动C．抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成D．CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成【答案】C【详解】A、基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，A正确；B、基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5'端向3'端移动，B正确；C、由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA减少，使CsrA更多地与glgmRNA结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glgmRNA，而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制CxrB基因的转录能抑制细菌糖原合成，C错误；D、由题图及C选项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA没有与glgmRNA结合，从而使glgmRNA不被降解而正常进行，有利于细菌糖原的合成，D正确。故选C。3．（2023·海南·高考真题）噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。下列有关叙述正确的是（

）A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同【答案】B【详解】A、根据图示信息，D基因编码152个氨基酸，但D基因上包含终止密码子对应序列，故应包含459个碱基，A错误；B、分析图示信息，E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列5′-GTACGC-3′，根据DNA分子两条链反向平行，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′，B正确；C、DNA的基本单位是脱氧核糖核酸，噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸，C错误；D、E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同，D错误。4．2023·全国·统考高考真题）已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（

）①ATP

②甲

③RNA聚合酶

④古菌的核糖体

⑤酶E的基因

⑥tRNA甲的基因A．②⑤⑥ B．①②⑤ C