基因的表达（教师卷）-高一生物寒假预习讲义（必修2）

第4讲基因的表达

【学习目标】

L通过学习基因的转录和翻译过程，明确遗传信息可以从DNA流向RNA,进而流向蛋白质的

事实，认同生命是物质、能量和的统一体，培养学生的理解、分析•、归纳、构建模型等能力，

达成对生命观念、科学思维和社会责任等核心素养的提升。

2.基于地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码的事实，刚明生物界的统一性，认同当今

生物可能有着共同的起源，次成学思维、系统观等的提升。

3.通过了解中心法则的提出和修正过程，以及表观遗传的发现等，培养学生分析问题、解决

问题的能力，认同科学是不断发展的科学概念是在不断更新或修正的，人们对自然界的探究

永无止境。

4.通过了解基因与性状之间关系的复杂性，认同生物学中因果关系的复杂性，学习和研究生

物学需要摒弃简单机械的线性决定论的思维模式，尝试对复杂事物进行多角度、多元素的分

析，提高生命观念、科学思维等素养。

【基础知识】

一、遗传信息的转录

1.RNA的结构及种类

(1)基本单位及组成

①磷酸;②核糖;③碱基：A、U、G、C;④核糖核也酸。

(2)空间结构：一般是单链,且比DNA短。

(3)RNA与DNA的比较

比较项目DNARNA

基本组成单位不同脱氧核糖核甘酸核糖核昔酸

组成单位五碳糖不同脱氧核糖核糖

碱基不同特有的是胸腺解咤(T)特特的是尿喀咤(U)

结构不同规则的双螺旋结构一般为单链

2.转录：RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的•条链为模板合成的,这一过

程

3.DNA复制、转录与翻译的比较

项目复制转录翻译

时间分裂前的间期个体发育的整个迅程

场所主要是细胞核主要是细胞核细胞质

模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA

原料4种游离的脱氧核甘酸4种游离的核糖核甘酸21种氨基酸

产物DNARNA肽链

碱基A—U、U—A、

A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—C

配对C—G、G—C

三、中心法则

I.提出者：克里克。

2.完善后的内容

①DNA的复制：遗传信息从DNA流向DNAo

②转录:遗传信息从DNA流向RNA。

③翻译：遗传信息从RNA流向蛋门质。

④RNA的爱制:遗传信息从RNA流向RNA。

⑤逆转录:遗传信息从RNA流向DNA。

3.生命是物质、能量和信息的统一体

(l)DNA、RNA是信息的载体。

(2)蛋白质是信息的发达产物。

(3)ATP为信息的流动提供能量。

四、基因表达产物与性状的关系

1.间接途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。

(1)途径：基因幽L随的合成/幽式谢过程照L生物体的性状。

⑵举例

①豌豆的圆粒与皱粒

圆粒豌豆：淀粉含最高一成熟时吸水胀大:

皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱一淀粉分支酶异常,活性大大降

低一淀粉合成受阻,含量降低一成熟时失水皱缩.

②人白化病的形成:编码酪氨酸酹的基因异常一不能合成酪氨酸醒一酪氨酸不能转变为黑色

室一表现出白化症状。

2.直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

(1)途径：基因司L垂直度的结构艇L生物体的性状。

(2)举例

囊性纤维化:编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺矢了3个碱基fCFTR蛋白在第508

位缺少苯丙氨酸一CFTR蛋白结构与功能异常f支气管中黏液增多,管腔受阻，细菌在肺部

大量繁殖，最终使肺功能声重受损。

五、基因的选择性表达与细胞分化

1.基因类型

(1)在所有细胞中都能表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，

如核糖体蛋臼基因、ATP合成在基因。

(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。

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，导致来至同一个体的体细胞中皿S区和垂包亚不完全相同，从而

导致细胞具有不同的形态和功能。

六、表观遗传及基因与性状的对应关系

I.表观遗传

(1)土.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,叫作表观

遗传。

(2)表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。

(3)表观遗传的类型有DNA的甲基化;组蛋门的甲基化和乙酰化等。

(4)实例：蜂王和工蜂。

2.基因与性状间的对应关系

'①一个基因里*一个性状

(1)基因控制生物体的性状^②一个基因此多个性状(如基因间相互作用)

、③多个基因旦•个性状(如人的身高)

⑵生物体的性状还受环境条件的影响。

⑶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优。

【考点剖析】

考点一遗传信息的转录

1.下列哪项是DNA和RNA共同具有的()

A.双螺旋结构B.脱氧核糖

C.尿嗑咤D.腺喋吟

答案D

解析具有双螺旋结构的是DNA,RNA一般不具有；脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖；

尿唯喻是RNA中特有的城,其；腺嚅吟是DNA和RNA共同具有的碱基。

C.转运肽链最末端氨基酸的tRNA能识别终止密码子

D.一条mRNA可以结合多个核糖体同时合成多条肽链

答案D

解析题图所示过程为翻译过程，场所为核掂体，在线粒体和叶绿体中含有少量核糖体，而

在内质网中不含有核糖体，A错误：密码子是指mRNA上决定氮基酸的3个相邻的破基，

而在转运肽链起始端氨基酸的tRNA中含有的是识别起始密码子的反密码子，B错误；终止

密码子只表示翻译的终止，一般不决定氨基酸，因此一般没有反密码子与之对应，C错误；

一条mRNA可以结合多个核糖体同时合成多条肽链，这样可以使少量的mRNA短时间内合

成大量的蛋白质，D正确，

6.真核生物中，基因、遗传信息、密码子和反密码子分别是指（）

①蛋白质中氨基酸的排列顺序②核甘酸的排列顺序③DNA上决定氨基酸的3个相邻的

碱基④转运RNA上识别密码子的3个相邻的碱基⑤信使RNA上决定氨基酸的3个相

邻的碱基⑥通常是有遗传效应的DNA片段

A.⑥①④③B.⑥②⑤④C.⑥⑤®D.②⑥③④

答案B

解析真核生物中，基因通常是有遗传效应的DNA片段；遗传信息是核甘酸的排列项序，

密码子是位于mRNA上决定氨基酸的3个相邻的碱基：反密码子是转运RNA上识别密码子

的3个相邻的碱基。综上所述，B正确。

7.下图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是（）

A.图中只含有tRNA和mRNAB.甲硫氨酸处于图中a的位置

C.tRNA中含有氢键D.该过程需要RNA聚合酶

答案C

解析图中含有rRNAuRNA和mRNA;核糖体移动方向为从左向右，因此左侧的b为tRNA

携带的甲硫氨酸；IRNA的局部也有碱基互补配对形成氢键：RNA聚合酶为催化转录的一种

晦,该过程为翻译，不需要RNA聚合晦。

考点三中心法则

8.下列关于DNA复制、转录和逆转录的叙述，错误的是（）

A.逆转录和DNA复制的产物都是DNA

B.转录需要RNA聚合酣，逆转录需要逆转录的

C.细胞中的DNA复制和逆转录都以DNA为模板

D.DNA复制和逆转录所需要的原料都是脱氧核甘酸

答案C

解析DNA复制以DNA的两条链为模板；逆转录以RNA为模板。

9.下图表示遗传信息的流动方向，其中①〜⑤表示生理过程。请据图I可答下列问题：

（1）①过程称为,需要的催化。

⑵在真核细胞中，①和⑤两个过程发生的主要场所是O其中⑤过程需

要的基本条件包括模板、原料、0

（3）④过程所需的转运工具是,发生的场所是o

⑷上述遗传信息的流动过程被称为,其中原核细胞中存在的过程有

（填图中的数字）。

答案⑴转录RNA聚合酶（2）细胞核能量、酶（3）tRNA核糖体（4）中心法则

⑤®©

解析题图中①为转录，②为逆转录，③为RNA复制，④为翻译，⑤为DNA的复制。（1）

转录所需的酶为RNA聚合悔。（2）在其核细胞中，DNA复制和转录的主要场所是细胞核，

此外叶绿体和线粒体中也因含有少量DNA而能发生DNA的复制和转录。DNA复制需要模

板、原料、能量和酶等。（3）翻译的转运工具为IRNA,翻译过程发生在核糖体上。（4）遗传信

息流动的过程被称为中心法则，其中②③只发生在极少数RNA病毒中，⑤①④均可发生于

原核细胞中。

考点四基因表达产物与性状的关系

10.（2023.山东高二模拟）下列有关基因控制生物性状的实例分析，属于•直接通过控制结构蛋

白合成来控制生物体性状的是（）

A.白化病B.苯丙酮尿症C.囊性纤维化D.豌豆粒形

答案C

解析白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生

物体的性状，故A、B、D不符合题意；囊性纤维化属于基因直接通过控制结构蛋白合成来

控制生物体的性状，C项符合题意。

II.白化病和黑尿病都是因为酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后

者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表

示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析下列叙述不正确的是（）

A.若一个皮肤角质层细胞控制酹B合成的基因异常，不会导致白化病

B.若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因异常，可能会导致黑尿病

C.白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的

D.图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制

答案C

解析白化病和黑尿病是基因通过控制酶的合成来控制火谢过程的，进而间接控制生物体性

状的，而非直接控制，C项错误。

考点五基因的选择性表达与细胞分化

12.（广西南宁三中高一期中）下列关于细胞分化的描述正确的是（）

A.老年人体内没有细胞分化

B.细胞分化的方向是可逆转的

C.细胞分化使细胞功能趋向专门化

D.细胞分化增加了细胞的数量和种类

答案C

解析老年人体内也有细胞分化，A错误；细胞分化的方向是不可逆转的，B错误；细胞分

化使细胞功能趋向专门化，如胰岛B细胞可以分泌胰岛素，C正确；细胞分化增加了细胞

的种类，未增加细胞的数量，D错误。

13.细胞分化过程中，一般不会出现的是（）

A.DNA上的基因发生改变B.mRNA种类发生改变

C.蛋白质的种类发生改变D.细胞的功能发生改变

答案A

解析细胞分化的本质是基因的选择性表达，该过程中DNA上的基因不会发生改变；细胞

分化后，细胞中蛋白质和mRNA6勺种类会发生改变；细胞分化后，细胞的形态、结构和功

能会发生稳定性差异。

14.（2023•福建漳州华安一中高一下月考）下列哪个案例能说明人体细胞己经发生分化（）

A.进行ATP的合成B.进行呼吸酶的合成

C.合成血红蛋白D.存在血红蛋白基因

答案C

解析细胞分化的本质是基因的选择性表达，所有细胞都存在血红蛋白基因，D不符合题意；

ATP是细胞的直接能量来源，而ATP主要来自细胞的呼吸作用，因此只要是活细胞都要进

行呼吸酶和ATP的合成，A、B不符合题意；能合成血红蛋白的细胞是已经分化的红细胞，

C符合题意。

考点六表观遗传及基因与性状的对应关系

15.下列有关表观遗传的叙述，不正确的是（）

A.生物表观遗传中基因表达发生改变

B.生物表观遗传中表型发生改变

C.生物表观遗传中基因的碱基序列发生改变

D.生物表观遗传现象可以遗传给下一代

答案C

解析生物表现遗传是指基因的碱基序列保持不变，但基因的表达和表型发生可遗传的变化

现象。

16.在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嗑咤被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而

使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。下列相关叙述不正确的是（）

A.DNA甲基化，会导致基因碱基序列的改变

B.DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻

C.DNA甲基化，可能会影响生物体的性状

D.DNA甲基化，可能会影响细胞分化

答案A

解析DNA甲基化是DNA的胞喀咬被选择性地添加甲基，不会导致基因碱基序列的改变，

A错误。

17.下列关于基因对性状控制的叙述，错误的是（）

A.白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物体的性状

B.同一株水毛苴在空气和水中的叶形不同，体现性状由基因和环境共同决定

C.原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现基因与基因共同作用控制性状

D.抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因表达产物通过影响转录而影响性状

答案D

解析抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因表达产物通过影响翻译的过程

而影响性状，D错误。

18.基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白化

幼苗；基因型为aa的玉米，无论有无光照均发育成白化幼苗，由此可见（）

A.性状完全由基因决定，与环境无关

B.性状完全由环境决定，与基因无关

C.性状不仅受基因的控制，还会受到环境的影响

D.无光条件下，基因决定性状：有光条件下，环境决定性状

答案C

解析基因型为AA和Aa的玉米，在有光条件下发育成绿色幼苗，在无光条件下发育成白

化幼苗，这说明性状不仅受基因的控制，也会受到环境的影响，A、B、D项错误，C项正

确。

19.卜图为生物体内遗传信息的传递与表达过程，请据图回答卜.列问题：

（1）比较图一与图二，所需要的条件除模板有所不同之外，和________也不同。图

二过程进行时碱基之间遵循原则。

（2）与图一中A链相比，C链特有的化学组成是和。

⑶基因中由于碱基缺失导致一种转运蛋白异常，使个体患上囊性纤维化，体现了基因控制

性状的方式是o

答案（1）酶原料碱基互补配对（2）核糖尿喀嚏（3）基因通过控制蛋白质的结构直接

控制生物体的性状

解析（1）图一是基因表达过程中的转录，模板是DNA的一条链，原料是4种核糖核苍酸，

还需要RNA聚合酶；图二是DNA的受制过程，模板是DNA的双链，需要DNA聚合酶等，

原料为游离的脱氧核甘酸；所以所需要的条件中模板、酶和原料等不同。图二过程进行时碱

基之间遵循碱基互补配对原则。

(2)图一中C链(RNA)与A蛙(DNA)相比，C链特有的化学组成是核糖和尿喀噫。

20.肠道病毒EV71为单股正链RNA(+RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下

面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题：

(1)图中物质M的合成场所是___________。催化①、②过程的物质N是.

(2)假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因

组+RNA为模板合成一条子代+RNA的过程共需要碱基G和C个。

(3)图中+RNA有三方面的功能，分别是。

答案⑴宿主细胞的核糖体RNA复制酶(2)9000(3)翻译的模板；复制的模板；EV71

病毒的重要组成成分

解析⑴病毒只有在宿主细胞中才能生存繁殖，图中物质M(多肽)的合成场所是宿主细胞的

核糖体。催化①、②过程的物质N是RNA复制酶。(2)欲合成一条子代+RNA,必须先合

成一条一RNA,+RNA、-RNA碱基互补且等长，根据+RNA中(A+U)=40%,得由(G

+0=60%,因而合成一条子代+RNA需要G+C=7500X60%X2=9000(个)：⑶由懑图

可知，+RNA的功能至少有三个：EV7I病毒的重要组成成分，翻译的模板，复制的模板(另

外还有携带遗传信息)。

21.艾滋病是•种免疫缺陷病，由HIV引起，死亡率极高。如图所示为HIV的增殖过程,

据图分析回答下列问题：

(1)图中进行②过程所需的原料是，进行③过程的场所是。

(2)前病毒是指整合到宿主细胞染色体I：的病毒DNA,它会随着宿主DNA的复制而复制，

则HIV的前病毒复制时以为模板。

(3)若HIV的蛋白质衣壳中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—组氨酸―”，转运丝

期酸、谷氨酸和组氨酸的IRNA上的反密码子分别为AGA、CUU、GUG,则前病毒中决定

该氨基酸序列的模板链碱基序列为o若该病毒的遗传物质中有尿喘噪128

个，占总碱基数的32%,其逆转录生成的双链DNA分子中，A占总碱基数的30%,则该

DNA分子中含鸟嚓吟的个数是个。

(4)已知HIV携带的整合醯由a个氨基酸组成，指导整合酶合成的mRNA的碱基数远多于3a,

主要的原因是o

答案(I)四种核糖核伊酸(宿主细胞的)核糖体(2)DNA的两条链(3)AGACTTGTG

160(4)mRNA上存在不编码氨基酸的碱基序列

解析(1)图中②转录形成RNA,所需的原料是RNA的基本单位——四种核糖核昔酸，进

行③翻译过程的场所是宿主细胞的核糖体。(3)若HIV的蛋白质衣壳中有一段氨基酸序列

为“一丝氨酸一谷氯酸一组氨酸一”，转运丝氨酸、谷氮酸和组氨酸的［RNA上的反密码子

分别为AGA、CUU、GUGo根据碱基互补配对原则，则前病毒中决定该氨基酸序列的模板

链碱基序列为AGACTTGTG。若该病毒的遗传物质RNA中有尿啥嚏128个，占总碱基数的

32%,说明RNA中含有的碱基为128：32%=400(个)，RNA逆转录生成的双链DNA分子中

碱基有800个，A占总碱基数的30%,由于A+G=50%,则该DNA