精讲册第9章　基因的表达

第2部分遗传与进化第9章基因的表达高考生物学某省市专用目录第1节基因指导蛋白质的合成

考点清单

即练即清

考法清单第2节基因表达与性状的关系

考点清单

即练即清

考法清单提升提升第1节基因指导蛋白质的合成提升一、转录和翻译

转录翻译场所主要在细胞核,其次在线粒体、叶绿体(真核生物)核糖体条件DNA分子的一条链(模板)、四种核糖核苷酸(原料)、RNA聚合酶mRNA(模板)、氨基酸(原料)、tRNA(转运氨基酸)过程

转录翻译产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)肽链方向(1)子链延伸方向:5‘→3’;(2)模板链方向:3'→5'(1)肽链延伸方向:氨基端→羧基端;(2)模板链方向:5'→3'辨析(1)密码子与反密码子:①密码子位于mRNA上,一个密码子仅对应一种氨基酸,但一种氨基酸可对应多种密码子,即密码子的简并性;②反密码子位于tRNA上,能够与密码子碱基互补配对。(2)启动子和起始密码子、终止子和终止密码子:启动子和起始密码子分别是转录、翻译的起点,终止子和终止密码子分别是转录、翻译的终点知识拓展

(1)真核生物基因的结构

真核生物基因存在外显子序列和内含子序列,其中内含子转录出的序列会被

切除,不参与翻译过程,成熟mRNA中仅保留外显子转录出的序列。

(2)真核生物和原核生物基因表达的区别(3)多聚核糖体错

(1)转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程不需要解旋酶。(2)一个基因转录时以DNA的一条链为模板,一个DNA分子上的所有基因的模板链不一

定相同。(3)tRNA是单链,但其含有氢键,一个tRNA分子中不是只有反密码子的三个碱基。二、中心法则内容

不同生物的遗传信息流动过程细胞生物

DNA病毒RNA病毒(RNA复制)

RNA病毒(逆转录)

知识归纳

酶作用底物作用部位具体作用解旋酶DNA氢键将双链DNA局部解旋为两条单链DNADNA酶DNA磷酸二酯键将DNA水解为脱氧核苷酸DNA聚合酶脱氧核苷酸将单个的脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的3‘端,合成DNA子链DNA连接酶DNA将DNA片段连接起来RNA聚合酶核糖核苷酸聚合核糖核苷酸,合成RNA限制酶DNA切割DNA分子逆转录酶脱氧核苷酸以RNA为模板,合成DNA链即练即清真题选改判1.(2024贵州,7)碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同。

(

)×解析

由于密码子的简并性,碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同。2.(2023江苏,6)tRNA分子不发生碱基互补配对,mRNA的每个密码子都能结合相应

的tRNA。

(

)×解析

tRNA局部区域存在碱基互补配对,mRNA中的终止密码子没有相应的tRNA来结合。3.(2022河北,9)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。

(

)

√4.(2022湖南,14)大肠杆菌中编码蛋白质的基因转录完成后,mRNA才能与核糖体结合进

行翻译。

(

)×解析

大肠杆菌为原核细胞,没有核膜,可以边转录边翻译。从真题到教材5.RNA有

、tRNA和rRNA三种。mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3

个这样的碱基叫作1个

。tRNA上的3个碱基可与mRNA上的密码子互补配对,

叫作

(人教版必修2P66—67)(2024湖北,16)。一种氨基酸可对应

密码子(即密码子具有简并性),可由

tRNA转运,一种tRNA只能识别并转运

氨基酸(2023江苏,6)。mRNA密码子反密码子一种或几种一种或几种一种6.转录时子链延伸的方向为

,RNA聚合酶定位在模板链的

;翻译过程

中,核糖体在mRNA上沿

方向某著名企业(2023江苏,6)(2023湖南,12),肽链的延伸方

向是

。5'端→3'端3'端5'端→3'端从氨基端到羧基端核酸序列的阅读转录和翻译核酸序列的阅读

模板链的判断

转录的方向为启动子→终止子,转录沿模板链的3'端到5'端进行,故模板链的3'端与启动子相连,b链为模板链典例

(2024届泰州一模,5)环状RNA是一类特殊的RNA,其翻译过程不同于链状RNA,

核糖体与环状RNA结合后,可能会在RNA上某著名企业一圈以上。如图为一个由220个核苷

酸组成的环状RNA,核糖体某著名企业方向如箭头所示[可能用到的密码子:起始密码子为

AUG(甲硫氨酸),终止密码子有UAA、UAG、UGA]。若核糖体从A处开始翻译过程,

相关叙述错误的是

(

)A.环状RNA比链状RNA具有更高的稳定性B.该RNA编码的蛋白质所含氨基酸数可能多于73个C.若B→A间不存在终止密码子,核糖体再某著名企业至A时不能读取到“AUG”密码子D.当核糖体第一次到达B时翻译过程可能会终止,也可能继续向下翻译D解析

环状RNA具有闭环结构,与链状RNA相比,环状RNA具有更高的稳定性,A正确;

结合“核糖体与环状RNA(由220个核苷酸组成)结合后,可能会在RNA上某著名企业一圈以

上”和题图分析,推测该RNA翻译成的蛋白质所含的氨基酸数可能大于73(220/3,取整

数)个,B正确;若B→A间不存在终止密码子,结合“220不是3的整倍数”推测,当核糖体

再次某著名企业至A时,读取的密码子不会是AUG,C正确;A处(AUG)和B处(UAG)之间的碱基

数量不是3的倍数,因此核糖体第一次某著名企业到B时,读取的密码子是CUA,而不是终止密

码子UAG,故翻译过程不会终止,D错误。变式

同考法不同情境基因突变后的核酸序列阅读

(2024贵州,7,3分)如图是某基

因编码区部分碱基序列,在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为:甲硫氨酸—组氨酸—

脯氨酸—赖氨酸……。下列叙述正确的是

(

)

注:AUG(起始密码子):甲硫氨酸CAU、CAC:组氨酸CCU:脯氨酸AAG:赖氨酸UCC:丝氨酸UAA(终止密码子)A.①链是转录的模板链,其左侧是5'端,右侧是3'端B.若在①链5~6号碱基间插入一个碱基G,合成的肽链变长C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G,合成的肽链不变D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同C解析

核糖体沿mRNA的5'端向3'端某著名企业,再结合氨基酸的序列可推知,mRNA碱基序列

为5'-AUGCAU(或C)-CCUAAG-3',mRNA链碱基排列顺序和相应编码链一致(只是将编

码链中的T替换为U),与相应模板链碱基互补配对,且方向相反,故①链是转录的模板链,

且mRNA中6号碱基为U,①链左侧是3'端,右侧是5'端,A错误;若在①链5~6号碱基间插入

碱基G,则mRNA的5~6号碱基间插入一个C,变为5'-AUGCACUCCUAAG-3',第4个密码

子为终止密码子UAA,使合成的肽链变短,B错误;若在①链1号碱基前插入一个碱基G,

肽链的合成仍从起始密码子AUG开始,合成的肽链不变,C正确;由于密码子的简并性,

碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同,D错误。第2节基因表达与性状的关系提升一、基因表达产物与性状的关系基因表达产物与性状的关系直接控制基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状,如镰状细胞贫血、囊性纤维化间接控制基因通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物性状,如白化病、豌豆皱粒基因与性状的对应关系大多数情况下,基因与性状并不是简单的一一对应,一个性状可以受到多个基因的影响,一个基因也可以影响多个性状。生物的性状是基因和环境共同作用的结果二、基因表达调控对性状的影响细胞分化本质基因的选择性表达表达的基因类型(1)管家基因:所有细胞中均表达(如核糖体基因);(2)奢侈基因:只在某类细胞中特异性表达(如胰岛素基因)分化结果由于基因的选择性表达,同一个体的不同体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同,进而形成了在形态、结构和功能上不同的细胞类型表观遗传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原因DNA甲基化、组蛋白甲基化或乙酰化等特点可遗传性;碱基序列不变性;可逆性(如被甲基化修饰的DNA可发生去甲基化)苏教速览

RNA干扰(1)RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。RNA干扰作为一种“基

因沉默”技术被用于实验室来确定各种病症中起主要作用的基因。(2)RNA干扰特异性作用于mRNA,导致靶标mRNA的降解,是一种转录后水平上的表观

遗传调控机制。即练即清真题选改判1.(2024黑、吉、辽,9)DNA甲基化不改变碱基序列和生物个体表型。

(

)×解析

DNA甲基化虽然不改变碱基序列,但是会影响基因的表达,进而对表型产生影

响。2.(2023河北,7)启动子被甲基化后,可能影响RNA聚合酶与其结合。

(

)√3.(2022辽宁,16)糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传。

(

)√从真题到教材4.基因组表观遗传修饰具有DNA甲基化和组蛋白修饰两种重要形式:(1)DNA甲基化水平改变引起表型改变,属于

遗传,其是指生物体基因的

保持不变,但基因表达和表型发生

(填“可遗传”或“不可遗传”)变化的现象。启动子区域甲基化会影响

与其结合,影响基因的

过程,从而影响表型(2024江苏,15)。(2)组蛋白修饰能改变染色质状态及其开放程度,进而调控基因的表达(苏教版必修2P67),如组蛋白的甲基化修饰通常能影响细胞中基因的

(2024江苏,15)。表观碱基序列可遗传RNA聚合酶转录转录表观遗传调控机制分析典例

(2024贵州,5,3分)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型,仅细胞

Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同,但细胞Ⅱ中该

基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后,再培养可合成催乳素。下列叙述错

误的是

(

)A.甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录B.氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化C.处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素D.该基因甲基化不能用于细胞类型的区分D解析

由题意知,细胞Ⅱ不能合成催乳素的原因是细胞中催乳素合成基因的多个碱基

被甲基化,故推测甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录;由细胞Ⅱ经氮胞苷处理后再

培养可合成催乳素,推测氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化,A、B正确。处理后

的细胞Ⅱ的催乳素合成基因去甲基化可传给子代细胞,故其子代细胞能合成催乳素,C

正确;该基因甲基化后不能合成催乳素,故可根据是否合成催乳素区分细胞类型,D错

误。变式1

同考法不同情境组蛋白

(多选)(2024届盐城考前指导,16)细胞核内组蛋白

乙酰化与去乙酰化过程处于动态变化中。组蛋白乙酰化或去乙酰化能改变组蛋白净电荷,影响核小体结构,进而激活或抑制基因转录(如图)。下列有关叙述正确的有

(

)

HAT:组蛋白乙酰基转移酶HDAC:组蛋白去乙酰化酶TF:转录因子TATA框:启动子中RNA聚合酶结合位点Ac:乙酰基注:乙酰化会中和组蛋白的正电荷A.组蛋白乙酰化会使组蛋白所带正电荷增加,从而影响核小体结构B.TATA框中含有较多的A—T碱基对,由于氢键数较少,旋C.胰岛A细胞中,呼吸酶基因处组蛋白乙酰化程度高于胰岛素基因处D.HAT或HDAC的表达和活性异常均可能导致癌症的发生BCD解析

根据题图的注释可知,组蛋白乙酰化会中和组蛋白的正电荷,因此组蛋白乙酰化

会使组蛋白正电荷减少,A错误;A—T碱基对之间只有两个氢键,TATA框中含较多的A—T碱基对,氢键数较少,旋,B正确;胰岛A细胞中呼吸酶基因会表达,而胰岛素基

因不表达,因此呼吸酶基因处组蛋白乙酰化程度高于胰岛素基因处,C正确;HAT或

HDAC的表达和活性异常,可能导致原癌基因高表达或抑癌基因不表达,从而导致癌症

的发生,D正确。变式2

同考法不同考查形式表观遗传调控异常与肿瘤结合

(2024届连云港考前

模拟,22)表观遗传通过调控基因表达进而影响性状。多种类型的肿瘤研究中发现表观

遗传调控异常可导致肿瘤发生,如DNA甲基化异常、组蛋白修饰异常和非编码RNA

(如miRNA)调控异常等因素。据图分析回答下列问题:

(1)组蛋白修饰乙酰化和去乙酰化是染色体结构调节的重要机制之一。组蛋白乙酰化

通常使染色体结构松弛,有利于

识别并结合在启动子部位,进行转录;而当组

蛋白去乙酰化酶的活性过高时,染色质处于紧密状态,从而

相关基因的表达。(2)miRNA通过

方式与靶向mRNA的序列结合,在

(选填“转录

前”“转录后”“翻译后”)抑制基因的表达,减少蛋白质的合成。(3)在研究肿瘤发生机制时发现,基因的

区域高甲基化则可能导致

的表

达被抑制,或原癌基因和抑癌基因中发生多次

,都可引起肿瘤的发生。RNA聚合酶抑制碱基互补配对转录后启动子抑癌基因基因突变/碱基的替换、增添或缺失(4)DNA甲基化通常发生在胞嘧啶的碳原子上,该过程

(选填“改变”“不改