2027届高三生物一轮复习课件：第6单元　第20讲　基因的表达

第20讲基因的表达课标要求概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成命题趋势1.转录与翻译过程:重细节、析过程——转录的过程与方向、翻译的过程与元件2.中心法则与信息流动:明途径、辨异同——不同类型生物遗传信息的传递途径判断,以及DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制过程的比较考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一遗传信息的转录和翻译必备知识•精读教材1.RNA的结构、种类与功能

C、H、O、N、P核糖鸟嘌呤(G)尿嘧啶(U)核糖核苷酸蛋白质直接模板密码子氨基酸核糖体遗传物质催化核孔2.遗传信息的转录

细胞核细胞质核糖核苷酸mRNA分子mRNA、rRNA、tRNA3.遗传信息的翻译

mRNAtRNAmRNAtRNA终止密码子脱离4.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系(1)相关概念及联系(2)明确氨基酸与密码子、反密码子的对应关系①一种氨基酸可对应

密码子(即密码子具有简并的特点),可由一种或几种tRNA转运,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

②终止密码子并非不能编码氨基酸,如UGA在特殊情况下,可以编码

。

③在原核生物中,GUG作为起始密码子时编码

。

一种或几种硒代半胱氨酸甲硫氨酸易错排查(1)细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录。(2023·山东卷)(

)(2)rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子。(2023·山东卷)(

)(3)RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。(2022·河北卷)(

)(4)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(

)(5)DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别位于DNA和RNA上。(

)(6)DNA复制和转录过程中都需要经过解旋,因此都需要解旋酶。(

)(7)每种氨基酸都对应多个密码子,每个密码子都决定一种氨基酸。(

)(8)密码子的简并有利于提高转录的速率。(

)××√×××××科学思维•教考衔接基因表达的调控细胞中基因表达过程受到多水平的调控,包括转录前调控、转录调控、转录后调控、翻译调控和翻译后调控,每一水平的调控都会实现基因的选择性表达。请结合下面信息思考回答相关问题。操纵元是原核细胞基因表达调控的一种组织形式,它由启动子、结构基因(编码蛋白基因)、终止子等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)合成及调控过程,图中①②表示相关生理过程,mRNA上的RBS是核糖体结合位点。(1)RP基因操纵元的基本组成单位是

。①表示的生理过程是

,合成的产物中相邻两个核苷酸分子之间形成的化学键叫作

。过程②中核糖体在mRNA上的移动方向是__________

(填“3'端→5'端”或“5'端→3'端”),该过程中还需要的RNA有

。

(2)过程①②进行的场所与真核细胞的是否相同?并说明理由。tRNA、rRNA脱氧核苷酸

转录磷酸二酯键5'端→3'端

过程①进行的场所与真核细胞不同,过程①主要发生在拟核中,而真核细胞主要发生在细胞核中;过程②进行的场所与真核细胞是相同的,都在核糖体中。(3)RP1中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—组氨酸—谷氨酸—”,转运丝氨酸、组氨酸和谷氨酸的tRNA上的相应碱基序列分别为AGA、GUG、CUU,则基因1中决定该氨基酸序列的模板链碱基序列为

。

(4)图示表明,当细胞中缺乏足够的rRNA分子时,核糖体蛋白RP1能与mRNA分子上的RBS位点结合,从而导致mRNA

,进而终止核糖体蛋白质的合成。这种调节机制的意义是什么?—AGAGTGCTT—不能与核糖体结合

既保证细胞内rRNA与核糖体在数量上的平衡,又可以减少不必要的物质和能量浪费。(5)由RP基因操纵元转录的原始RNA往往含有无效的核苷酸片段,需要经相关酶剪除后再与核糖体结合,否则会形成异常的mRNA。若异常mRNA合成了蛋白质,则该蛋白质的氨基酸数目

(填“一定”或“不一定”)比正常蛋白质的多,请说明理由。

不一定未剪除的核苷酸片段可能会造成终止密码子提前出现。关键能力•练透考法命题角度一

遗传信息、密码子、反密码子的辨析1.(2024·湖北卷)编码某蛋白质的基因有两条链,一条是模板链(指导mRNA合成),其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5'—ATG—3',则该序列所对应的反密码子是(

)A.5'—CAU—3' B.5'—UAC—3'C.5'—TAC—3' D.5'—AUG—3'A解析

编码链的一段序列为5'—ATG—3',则互补链对应序列为5'—CAT—3',转录出的mRNA中密码子为5'—AUG—3',所对应的反密码子为5'—CAU—3'。

命题角度二

转录和翻译过程分析2.(2025·河北卷)M和N是同一染色体上两个基因的部分序列,其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是(

)编号M的转录产物

编号N的转录产物①5'-UCUACA-3'③5'-AGCUGU-3'②5'-UGUAGA-3'④5'-ACAGCU-3'A.①③

B.①④

C.②③

D.②④C解析

转录时,以DNA模板链为模板,遵循A—U、T—A、G—C、C—G的碱基互补配对原则,且RNA合成方向为5'端→3'端,模板链方向为3'端→5'端。M基因的部分DNA双链序列为:链1(5'端→3'端):TCTACA链2(3'端→5'端):AGATGT转录方向向左,故模板链为链1(5'端→3'端),其碱基序列为5'-TCTACA-3'。转录产物RNA与模板链互补,因此M转录产物的碱基序列为5'-UGUAGA-3'(对应②)。N基因的部分DNA双链序列为:链3(5'端→3'端):AGCTGT链4(3'端→5'端):TCGACA转录方向向右,故模板链为链4(3'端→5'端),其碱基序列为3'-TCGACA-5'。转录产物RNA与模板链互补,因此N转录产物的碱基序列为5'-AGCUGU-3'(对应③)。综上所述,M和N转录产物的碱基序列分别为②③,C项正确。3.(2025·山东卷)关于豌豆细胞核中淀粉酶基因遗传信息传递的复制、转录和翻译三个过程,下列说法错误的是(

)A.三个过程均存在碱基互补配对现象B.三个过程中只有复制和转录发生在细胞核内C.根据三个过程的产物序列均可确定其模板序列D.RNA聚合酶与核糖体沿模板链的移动方向不同C解析

复制时DNA双链碱基互补配对,转录时DNA与RNA碱基互补配对,翻译时mRNA与tRNA碱基互补配对,三个过程均有碱基互补配对,A项正确。细胞核中淀粉酶基因的复制以DNA双链为模板,转录以DNA单链为模板,均在细胞核内进行;翻译以mRNA为模板,在细胞质中核糖体上进行,B项正确。因密码子的简并(一种氨基酸可能对应多种密码子),由翻译产物(氨基酸序列)无法确定模板mRNA序列,C项错误。RNA聚合酶催化转录沿DNA模板链3'→5'移动,核糖体沿mRNA模板链5'→3'移动,二者移动方向不同,D项正确。命题角度三

基因表达的调控4.(2025·云南卷)RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌,能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时,将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游,启动基因asd转录,PT启动转录效率与氧浓度成反比;同时将好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的是(

)A.Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态B.PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同C.PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡D.改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力A解析

由题干信息可知,将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游启动基因asd转录,将好氧启动子PA置于基因asd下游启动互补链转录,在一定的氧浓度条件下,有可能同时满足PT和PA的启动条件,从而使Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态,A项正确。PT启动的是基因asd转录,PA启动的是基因asd互补链转录,所以PT和PA分别启动转录得到的mRNA是互补的,B项错误。由于好氧启动子PA置于基因asd下游,启动互补链转录,PA启动转录效率与氧浓度成正比,故PA的作用是在有氧环境中启动非模板链的转录,抑制mRNA的翻译,使Y菌死亡,C项错误。改造X菌的目的是在有氧环境中使Y菌死亡,防止杀死正常细胞,D项错误。考点二遗传信息流与中心法则必备知识•精读教材1.中心法则(1)提出者:

。

(2)补充后的内容图解①DNA的复制;②

;③翻译;④

;⑤

。

克里克转录RNA的复制逆转录(3)不同生物遗传信息的传递过程

2.生命是物质、能量和信息的统一体(1)DNA、RNA是

的载体。

(2)蛋白质是信息的

。

(3)

为信息的流动提供能量。

信息表达产物ATP3.DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较

项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制场所主要是细胞核主要是细胞核核糖体宿主细胞宿主细胞模板DNA的两条链DNA的一条链mRNARNARNA原料______________________________________

(人体21种氨基酸)

________________________________酶______________________________________缩合反应的酶逆转录酶RNA聚合酶4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶能量ATP提供碱基互补配对原则G—C、C—G__________________________________________________________________________产物两个子代DNARNA多肽链DNARNA信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质RNA→DNARNA→RNA意义前后代之间传递遗传信息表达遗传信息表达遗传信息通过宿主细胞传递遗传信息,合成蛋白质前后代之间传递遗传信息A—T、T—AA—U、T—AA—U、U—AA—T、U—AA—U、U—A易错排查(1)叶绿体和线粒体内基因表达都遵循中心法则。(2023·天津卷)(

)(2)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(2023·广东卷)(

)(3)少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。(

)(4)HIV中能完成逆转录过程。(

)(5)转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则,且配对方式相同。(

)(6)中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内。(

)√√√×××科学思维•教考衔接某种病毒是一种单股正链RNA(+RNA)病毒,其+RNA进入人体细胞后,既可以作为合成-RNA的模板,也可以作为合成相关酶和蛋白质外壳的模板,而-RNA又可以作为合成+RNA的模板,最后组装成子代病毒颗粒,如图所示。(1)图中过程③④⑤发生的场所?图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的?并说明理由。

(2)图中过程①所需的嘌呤类核苷酸数目与过程②所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点?(3)图中+RNA的作用有哪些?提示

过程③④⑤发生在宿主细胞的核糖体上;先合成相关酶,再合成RNA聚合酶;RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。提示

所需的这两类核苷酸数目相等。

提示

作为遗传物质,指导-RNA的合成;作为翻译的模板。

(4)某人感染这种病毒并痊愈后,在短时间内再次接触该病毒时,可能会再次感染该病。请说明原因。

(5)引发手足口病的肠道病毒EV71也具有类似于如图的过程。婴幼儿患病后,一般一周左右会自愈。研究自愈机制时发现,该病毒正链RNA入侵后,在患者体内经过修饰后会生成双链siRNA,随后正链RNA(+RNA)被降解,反链(-RNA)被保留,反链与后来入侵的正链RNA互补配对,并诱导正链RNA被核糖核酸酶降解。从中心法则信息传递的角度分析,患者自愈的原因是什么?提示

RNA为单链结构,不稳定,易发生基因突变(或变异率高)。

提示

抑制了EV71的(+RNA的)复制和翻译过程。

(6)与HIV相比,烟草花叶病毒在繁殖过程中不会出现的碱基配对情况是什么?在形成子代病毒的过程中,HIV和烟草花叶病毒发生的遗传信息流动不完全一样,主要区别是什么?提示

烟草花叶病毒在繁殖过程中不会出现A—T的配对。HIV形成子代病毒时存在逆转录过程,烟草花叶病毒形成子代病毒时没有逆转录过程。关键能力•练透考法1.(2025·湖南卷)被噬菌体侵染时,某细菌以一特定RNA片段为重复单元,逆转录成串联重复DNA,再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo,如图所示。该蛋白能抑制细菌生长,从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是(

)A.噬菌体侵染细菌时,会将核酸注入细菌内B.蛋白Neo在细菌的核糖体中合成C.串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板指导蛋白Neo合成D.串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子C解析

噬菌体侵染细菌时,会将自身的核酸注入细菌内,而将蛋白质外壳留在外面,A项正确。细菌有核糖体,蛋白Neo是在细菌细胞内合成的蛋白质,所以在细菌的核糖体中合成,B项正确。在转录过程中,以DNA的一条链为模板合成mRNA,进而指导蛋白质的合成,C项错误。由题图可知,串联重复的双链DNA转录合成mRNA后,以一整条mRNA翻译形成含多个串联重复肽段的蛋白Neo,说明串联重复DNA中单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子,D项正确。2.(2026·河北模拟)如图所示的中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。下列相关叙述正确的是(

)A.处于分裂间期的细胞才能进行a、b、c过程B.b、c过程分别发生在细胞核和核糖体中C.某些RNA病毒可独立进行e、d过程D.b、d过程需要的酶和原料均不相同D解析

a过程(DNA复制)主要发生在细胞分裂间期,但b(转录)、c(翻译)过程在细胞分裂期也可进行(如线粒体、叶绿体中的基因表达),并非只有分裂间期才能进行,A项错误。b过程(转录)主要发生在细胞核,但线粒体、叶绿体中也可进行;c过程(翻译)发生在核糖体,B项错误。RNA病毒无细胞结构,不能独立进行e(RNA复制)、d(逆转录)过程,需依赖宿主细胞的物质和能量才能完成,C项错误。b过程(转录)需要RNA聚合酶,原料是核糖核苷酸;d过程(逆转录)需要逆转录酶,原料是脱氧核苷酸,酶和原料均不相同,D项正确。3.(2025·重庆三模)图甲表示遗传信息的传递和表达过程,即中心法则。图乙表示端粒的修复机制。已知RNA病毒有-RNA病毒、+RNA病毒和逆转录病毒之分,其中只有+RNA能作为模板合成蛋白质。甲

乙

下列说法错误的是(

)A.哺乳动物的细胞在其生命历程中都能进行②③过程,但不一定能进行①过程B.HIV在宿主细胞中可进行①②③④过程,④过程所需的酶需HIV提供合成模板C.烟草花叶病毒为+RNA病毒,依靠⑥过程就能获得其外壳蛋白D.若人体细胞中发生了④过程,则该细胞被逆转录病毒侵染D解析

哺乳动物的细胞在其生命历程中都能进行②转录、③翻译过程,即基因的表达过程,但不一定能进行①DNA复制过程,能分裂的细胞才会进行①过程,A项正确。①②③④过程分别代表DNA复制、转录、翻译、逆转录,HIV是逆转录病毒,在宿主细胞内可发生①②③④过程,④逆转录过程所需的逆转录酶需HIV提供合成模板,B项正确。烟草花叶病毒为+RNA病毒,依靠⑥翻译过程就能获得其外壳蛋白,C项正确。若人体细胞中发生了④过程,则该细胞可能被逆转录病毒侵染,也有可能发生了图乙的过程,图乙是以RNA为模板,合成DNA的过程,即④过程也可以发生在端粒的修复过程中,D项错误。高考真题•演练1.(2025·湖南卷)基因W编