2027届高考生物一轮复习讲义-大概念5第25讲基因的表达

第25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。考情分析1.遗传信息的转录和翻译2025·贵州卷，5；2025·黑吉辽蒙卷，14；2025·江苏卷，20；2025·广东卷，9；2025·四川卷，7；2025·山东卷，5；2025·湖南卷，11；2025·河北卷，6；2024·湖北卷，16；2024·贵州卷，7、16；2024·湖南卷，16；2024·安徽卷，11；2023·辽宁卷，8；2023·江苏卷，6；2023·海南卷，13；2023·湖南卷，12；2023·浙江6月选考，4；2023·广东卷，17；2023·全国乙卷，52.中心法则的提出及其发展2023·广东卷，5；2023·天津卷，11；2022·河北卷，9；2022·浙江6月选考，16考点一基因指导蛋白质的合成1.RNA的结构与功能2.遗传信息的转录①转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′端)为转录的起始端。②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上不同基因的模板链不一定相同。③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录，形成一种多个mRNA。3.遗传信息的翻译(1)概念游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)条件场所模板原料能量搬运工具酶核糖体mRNA氨基酸ATPtRNA多种酶(3)过程(4)产物多肽eq\o(→,\s\up8(盘曲折叠))蛋白质4.遗传信息、密码子与反密码子辨析(1)密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码。①有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。②有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。(2)通常一种密码子决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并)，可由一种或几种tRNA转运。[创新拓展]1.真、原核细胞基因的表达(1)原核生物基因的表达(2)真核生物基因的表达2.真核生物与原核生物转录、翻译的比较(1)真核生物——先转录，后翻译(2)原核生物——边转录边翻译提醒真核细胞中线粒体DNA和叶绿体DNA也是边转录边翻译。(1)碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同。(2024·贵州卷，7D)(×)提示由于密码子的简并，碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同。(2)tRNA分子内部不发生碱基互补配对。(2023·江苏卷，6A)(×)提示tRNA分子内部局部双链区存在碱基互补配对。(3)mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA。(2023·江苏卷，6C)(×)提示终止密码子不能决定氨基酸，不能结合tRNA。(4)转录的过程是沿着模板链的5′端到3′端进行的。(2023·辽宁卷，18C)(×)提示转录时mRNA是由5′端到3′端合成的，是沿着模板链的3′端到5′端进行的。(5)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(2020·全国卷Ⅲ，1B)(×)提示转录可产生mRNA、tRNA、rRNA等，其中tRNA和rRNA不能编码多肽。(6)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019·浙江4月选考，22C)(×)提示合成多条多肽链。(7)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。(2019·海南卷，20C)(×)提示携带第一个氨基酸的tRNA与核糖体的位点1结合，其他都先与核糖体的位点2结合再进入位点1。考向1转录和翻译的过程[科学思维]1.(2025·河北卷，6)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.①④C.②③ D.②④答案C解析mRNA的延伸方向为5′→3′，mRNA的5′端与模板链的3′端碱基互补配对，根据转录方向可确定基因M和N的转录模板链，如下：由上图可知，基因M和N转录产物的碱基序列分别对应编号②和③，C正确。2.(2025·黑吉辽蒙卷，14)下列关于基因表达及其调控的叙述，错误的是()A.转录和翻译过程中，碱基互补配对的方式不同B.转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链C.某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型D.核糖体与mRNA的结合部位形成1个tRNA结合位点答案D解析转录过程中碱基互补配对方式为A—U、T—A、C—G、G—C，翻译过程中为A—U、U—A、C—G、G—C，二者碱基互补配对方式不同，A正确；转录时RNA聚合酶可催化DNA双链解开并催化RNA合成，B正确；某些DNA甲基化可抑制基因转录，进而影响生物表型，属于表观遗传调控，C正确；核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA结合位点，D错误。3.(2023·浙江1月选考，15)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是()A.图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3′端向5′端移动B.该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译D.若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化答案B解析核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，A错误；密码子与反密码子互补配对，B正确；5个核糖体不是同时结合到mRNA上，而是依次结合到mRNA上，也不是同时结束翻译的，C错误；由题可知，多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA长度决定，因此基因截短会影响多聚核糖体上所串联的核糖体数目，D错误。常考图示解读考向2基因表达的综合应用[科学思维]4.(2025·广东卷，9)VHL基因的一个碱基发生突变，使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸)，导致合成的mRNA变短，引发VHL综合征。该突变()A.改变了DNA序列中嘧啶的数目B.没有体现密码子的简并性C.影响了VHL基因的转录起始D.改变了VHL基因表达的蛋白序列答案D解析VHL基因的一个碱基发生突变，使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸)，即腺嘌呤A变为鸟嘌呤G，对应的基因链中胸腺嘧啶T变为胞嘧啶C，嘧啶数目没有发生改变，A不符合题意；密码子改变但编码的氨基酸不变，体现了密码子的简并性，B不符合题意；该突变发生在基因的编码区，而不是启动子区域，该突变没有影响VHL基因的转录起始，C不符合题意；该碱基发生突变导致合成的mRNA变短，mRNA为翻译的模板，故该突变可以改变VHL基因表达的蛋白序列，D符合题意。5.(2025·江苏卷，20)真核细胞进化出精细的基因表达调控机制，图示部分调控过程。请回答下列问题：(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成________。由于核膜的出现，实现了基因的转录和________在时空上的分隔。(2)基因转录时，________酶结合到DNA链上催化合成RNA。加工后转运到细胞质中的RNA，直接参与蛋白质肽链合成的有rRNA、mRNA和________。分泌蛋白的肽链在________完成合成后，还需转运到高尔基体进行加工。(3)转录后加工产生的lncRNA、miRNA参与基因的表达调控。据图分析，lncRNA调控基因表达的主要机制有_________________________________________。miRNA与AGO等蛋白结合形成沉默复合蛋白，引导降解与其配对结合的RNA。据图可知，miRNA发挥的调控作用有________________________________。(4)外源RNA进入细胞后，经加工可形成siRNA引导的沉默复合蛋白，科研人员据此研究防治植物虫害的RNA生物农药。根据RNA的特性及其作用机理，分析RNA农药的优点有_________________________________________________。答案(1)染色体(或染色质)翻译(2)RNA聚合tRNA粗面内质网(3)在细胞核中，lncRNA与DNA模板链结合调控转录；在细胞质中，lncRNA与mRNA竞争性结合沉默复合蛋白，影响翻译降解lncRNA，解除对翻译的影响；降解mRNA，调控翻译(4)专一性强；易降解，不会污染环境解析(1)细胞核中，DNA缠绕在组蛋白上形成染色体(或染色质)。原核细胞可边转录边翻译，但真核细胞由于存在核膜，基因表达的两个步骤(转录和翻译)存在时间和空间上的分隔。(2)基因转录时，RNA聚合酶结合到DNA链上催化合成RNA。在翻译的过程中，需要三种RNA的参与，分别为rRNA(核糖体RNA)、mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)。分泌蛋白的肽链在粗面内质网完成合成，然后运输到高尔基体进行加工。(3)在细胞核中，lncRNA与DNA模板链结合调控转录；在细胞质中，lncRNA与mRNA竞争性结合沉默复合蛋白，影响翻译。miRNA与AGO等蛋白结合后形成的沉默复合蛋白既可以与lncRNA结合，又能与mRNA结合，并引导其发生降解。(4)根据RNA的特性及作用机理分析，碱基互补配对具有特异性，RNA农药可精准沉默害虫的关键基因，抑制害虫关键基因的表达，且RNA易被分解，发挥作用后不会长期留存，避免造成环境污染。考点二中心法则的提出及发展中心法则(1)提出者克里克。(2)补充后的内容图解①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录。(3)不同生物中心法则表达式①以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递(DNA病毒及细胞生物)②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)③具有逆转录功能的RNA病毒(如HIV)④高度分化的细胞遗传信息的传递DNAeq\o(→,\s\up7(转录))RNAeq\o(→,\s\up7(翻译))蛋白质(4)生命是物质、能量和信息的统一体：DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量。考向遗传信息传递过程[科学思维]1.(2025·山东卷，5)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答案C解析DNA的复制存在A—T、C—G、T—A、G—C配对，转录存在A—U、C—G、T—A、G—C配对，翻译存在A—U、C—G、U—A、G—C配对，三个过程均存在碱基互补配对现象，A正确；淀粉酶基因在细胞核中，该基因的复制和转录发生在细胞核内，翻译发生在细胞质中，B正确；根据复制和转录的产物序列可以确定其模板序列，但由于密码子的简并，由翻译产物的氨基酸序列推导的模板(mRNA)序列会有多种可能，不能确定其模板序列，C错误；RNA聚合酶沿模板链的3′端到5′端移动，核糖体沿mRNA的5′端到3′端移动，D正确。2.(2026·湖北武汉二中调研)丙型肝炎是由病毒HCV感染肝细胞所致，子代病毒以胞吐方式释放，侵染过程如图。丙肝治疗药“索磷布韦”能被HCV的RNA聚合酶识别，并掺入到新合成的RNA链中，阻断RNA链的延长。下列叙述错误的是()A.NS5B是一种RNA聚合酶B.＋RNA与－RNA均可以作为HCV的遗传物质C.子代病毒的释放与细胞膜的流动性有关D.索磷布韦可能是一种核糖核苷酸类似物答案B解析图中①②过程表示RNA复制，NS5B能催化①②过程，因此NS5B是一种RNA聚合酶，A正确；由图可知，HCV的遗传物质是＋RNA，－RNA是与＋RNA碱基互补配对的RNA，不能作为HCV的遗传物质，B错误；根据题意可知，子代病毒以胞吐方式释放，释放过程与细胞膜的流动性有关，C正确；根据题干信息“丙肝治疗药‘索磷布韦’能被HCV的RNA聚合酶识别，并掺入到新合成的RNA链中，阻断RNA链的延长”推测，索磷布韦可能是一种核糖核苷酸类似物，D正确。限时练25基因的表达(时间：30分钟分值：36分)【对点强化】考点一基因指导蛋白质的合成1.(2024·湖北卷，16)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′答案A解析若编码链的一段序列为5′—ATG—3′，则模板链的一段序列为3′—TAC—5′，则mRNA碱基序列为5′—AUG—3′，该序列所对应的反密码子是5′—CAU—3′，A正确，B、C、D错误。2.(2023·江苏卷，6)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是()A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对B.反密码子为5′－CAU－3′的tRNA可转运多种氨基酸C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNAD.碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性答案D解析单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A错误；每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误；mRNA上的终止密码子不能决定氨基酸，因此其不能结合tRNA，C错误；反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对，这种特点是密码子的简并，而遗传密码的简并可减少变异对个体生存带来的影响，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。3.(2025·四川卷，7)为杀死蜜蜂寄生虫瓦螨，研究人员对蜜蜂肠道中的S菌进行改造，使其能释放特定的双链RNA(dsRNA)。进入瓦螨体内的dsRNA被加工成siRNA后，能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合使其降解，导致瓦螨死亡。下列叙述正确的是()A.siRNA的嘌呤与嘧啶之比和dsRNA相同B.dsRNA加工成siRNA会发生氢键的断裂C.瓦螨死亡的原因是目标基因的转录被抑制D.用改造后的S菌来杀死瓦螨属于化学防治答案B解析dsRNA为双链结构，嘌呤数等于嘧啶数，其嘌呤与嘧啶之比为1∶1。由题干可知，SiRNA能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合，即可将SiRNA看作单链RNA，嘌呤与嘧啶之比不一定为1∶1，A错误；dsRNA加工成siRNA的过程双链RNA加工成单链RNA，断裂氢键，B正确；根据题干信息，siRNA能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合使其降解，导致瓦螨死亡，所以siRNA直接抑制的是翻译过程，C错误；用改造后的S菌来杀死瓦螨属于生物防治，D错误。4.(2025·湖南卷，11)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无终止密码子答案C解析噬菌体识别并吸附在细菌表面后，会将核酸注入细菌内，A正确；蛋白质在核糖体上合成，B正确；转录时，以串联重复的双链DNA特定的一条链为模板合成mRNA，指导蛋白Neo合成，C错误；由题干中“合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo”可判断单个重复单元转录产生的mRNA无终止密码子，否则每个重复单元翻译时遇到终止密码子都会终止，会得到多个独立的重复肽段，D正确。考点二中心法则的提出及发展5.(2023·浙江6月选考，4)叠氮脱氧胸苷(AZT)可与逆转录酶结合并抑制其功能。下列过程可直接被AZT阻断的是()A.复制 B.转录C.翻译 D.逆转录答案D解析AZT可与逆转录酶结合并抑制其功能，逆转录酶参与的是逆转录过程，因此答案为D。6.(2025·贵州卷，5)下图为核酸的部分结构及遗传信息传递过程的示意图。下列叙述正确的是()A.图中箭头所指碳原子上连接的基团是—OHB.甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接C.若图中序列编码一个氨基酸，则其密码子为UACD.遗传信息可从甲链流向乙链，但不能从乙链流向甲链答案B解析图中含有尿嘧啶和胸腺嘧啶，应该代表的是转录(或逆转录)过程，图中箭头所指碳原子为脱氧核糖的2号碳原子，其上连接的基团是—H，A错误；甲链中相邻两个五碳糖通过磷酸二酯键连接，即核酸中连接两个核苷酸的化学键是磷酸二酯键，B正确；若图中序列编码一个氨基酸，即图示过程为转录过程，则其密码子为5′－CAU－3′，因为密码子读取的方向是5′→3′，C错误；遗传信息通过转录过程从甲链流向乙链，还可通过逆转录过程从乙链流向甲链，D错误。7.(2026·河南濮阳部分校模拟)重叠基因是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分的现象。如图为某重叠基因发生的两个过程。下列说法错误的是()A.基因的重叠性使有限的DNA序列包含了更多的遗传信息B.图中重叠区域的甲基化会导致基因2的复制产物发生改变C.α链是基因1的转录产物，转录方向是从右向左D.基因1和基因2的重叠基因合成的蛋白质的氨基酸序列可能不同答案B解析由重叠基因的概念可知，基因的重叠性使有限的DNA序列包含了更多的遗传信息，A正确；根据表观遗传(甲基化)的特点，甲基化不会改变基因的碱基序列，故图中重叠区域的甲基化不会使基因2的复制产物发生改变，B错误；α链是基因1的转录产物，要判断基因1的转录方向，则从mRNA角度看：已合成的mRNA释放的一端(5′端)为转录的起始端，故基因1的转录方向为从右向左，C正确；由密码子与氨基酸的关系判断蛋白质的氨基酸序列，mRNA上编码1个氨基酸的3个相邻碱基是1个密码子，基因1和基因2在重叠基因部分的转录方向可能不同，据此推测，基因1和基因2的重叠基因合成的蛋白质的氨基酸序列可能不同，D正确。【综合提升】8.(2026·江西临川一中模拟)四类RNA病毒合成自身衣壳蛋白质的途径如图所示。甲：单股正链RNA病毒。乙：单股负链RNA病毒。丙：逆转录病毒。丁：双链RNA病毒。下列与中心法则相关的叙述正确是()甲病毒的＋RNA(mRNA)→病毒专一衣壳蛋白质乙病毒的－RNA→＋RNA(mRNA)→病毒专一衣壳蛋白质丙病毒的＋RNA→DNA→子代＋RNA→病毒专一衣壳蛋白质丁病毒的±RNA→＋RNA(mRNA)→病毒专一衣壳蛋白质A.在每一种RNA病毒内进行的翻译过程都有碱基的互补配对B.负链RNA病毒经转录形成＋RNA后才能指导蛋白质的合成C.若丙为HIV，在增殖过程中所需要的酶不都由T淋巴细胞提供D.双链RNA合成＋RNA的过程是以亲代的任意一条链为模板答案C解析病毒属于寄生生物，其遗传物质控制蛋白质的合成过程发生在宿主细胞内，A错误；根据图示信息可知，负链RNA病毒经复制形成的＋RNA相当于mRNA，可指导蛋白质的合成，由－RNA到＋RNA的过程不属于转录，B错误；HIV增殖过程中所需要的逆转录酶由HIV自身提供，C正确；双链RNA合成＋RNA的过程是以亲代的特定一条链为模板，D错误。9.(2026·江苏部分学校质检)某细菌的逆转录酶RT可催化其体内的一种非编码RNA发生滚环逆转录，即完成一轮逆转录后，RT“跳跃”到起点继续下一轮。当噬菌体感染时，会触发第二链cDNA的合成，最终编码防御蛋白，过程如图。相关叙述错误的是()A.过程①以4种脱氧核苷酸为原料B.图中的cDNA双链中包含有效启动子和蛋白编码序列C.过程②需解旋酶、RNA聚合酶，产生的mRNA中无终止密码子D.过程③形成螺旋状蛋白，其作用可能是抑制细菌生长进而限制病毒的扩散答案C解析过程①为以单链cDNA为模板合成双链cDNA的过程，该过程需要以4种脱氧核苷酸为原料来合成DNA，A正确；从题干可知，当噬菌体感染时，会触发第二链cDNA的合成，最终编码防御蛋白，这意味着cDNA双链中包含能启动转录的有效启动子以及能编码防御蛋白的蛋白编码序列，B正确；过程②是转录过程，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，该过程需要RNA聚合酶，但不需要解旋酶(RNA聚合酶有解旋的功能)，由于最终要编码防御蛋白，所以产生的mRNA中应该有终止密码子来控制翻译的结束，C错误；过程③形成螺旋状蛋白，结合题干中细菌在噬菌体感染时的一系列反应可知，这种蛋白可能通过抑制细菌生长，使得病毒缺乏适宜的生存环境，进而限制病毒的扩散，D正确。10.(2026·河南洛平许济质检)翻译过程中，氨基酸经活化后可与相对应的tRNA结合形成氨酰－tRNA(见图1)；氨酰－tRNA与核糖体结合的情况如图2所示，其中色氨酸的氨基端和天冬氨酸的羧基端将脱水缩合形成肽键。下列叙述错误的是()A.图1中，氨基酸与tRNA的3′端结合B.图2中，核糖体的