2027版53B版新高考版生物总复习随堂讲解第十章 基因的表达

第十章基因的表达生物学新高考适用目录CONTENTS第1节基因指导蛋白质的合成第2节基因表达与性状的关系第1节基因指导蛋白质的合成知识清单一、转录与翻译项目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

产物RNA(mRNA、tRNA、rRNA)肽链项目转录翻译方向(1)子链延伸方向:5'端→3'端(2)模板链方向:3'端→5'端(1)肽链延伸方向:氨基端→羧基端(2)模板链方向:5'端→3'端辨析(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、翻译的终点项目转录翻译数量关系基因(DNA)、mRNA上碱基数目最多对应的肽链中氨基酸数目,如图所示:注意:实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因有: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,终止密码子通常不编码氨基酸知识归纳原、真核生物基因结构及基因表达的区别

原核生物真核生物基因结构编码蛋白质的核苷酸序列是连续的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基因表达

易混易错

(1)tRNA是单链,但其RNA链可发生折叠,在互补序列间形成碱基互补配对

区,内部存在氢键。(2)翻译过程中,通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,形成多聚核糖体,同时

进行多条肽链的合成,可实现少量的mRNA分子迅速合成大量的蛋白质,提高翻译的效

率。二、中心法则(由克里克提出)中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)

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)

知识拓展单链+RNA病毒和单链-RNA病毒的增殖过程种类单链+RNA病毒单链-RNA病毒图示

实例脊髓灰质炎病毒、SARS病毒流感病毒、狂犬病病毒即练即清··········真题选改判··········1.(2025黑吉辽蒙,14)转录和翻译过程中,碱基互补配对的方式不同。

(

)√解析在转录过程中,碱基互补配对发生在DNA模板链与RNA之间,DNA的A、T、C、G分别对应RNA的U、A、G、C;在翻译过程中,碱基互补配对发生在mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子之间,mRNA的A、U、C、G分别对应tRNA的U、A、G、C。2.(2025浙江1月选考,13)控制伞藻伞帽的遗传物质通过半保留复制表达遗传信息。

(

)✕解析DNA可通过复制传递遗传信息,通过转录和翻译表达遗传信息。3.(2023江苏,6)tRNA分子内部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。4.(2022河北,9)在解旋酶协助下,RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNA。

(

)✕解析转录过程不需要解旋酶。5.(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。6.(2021河北,8)DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录。

(

)✕解析转录时,RNA聚合酶移动到终止子时停止转录。7.(2021河北,8)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码。

(

)✕解析真核生物和原核生物基因表达过程中用到的RNA与蛋白质均由DNA编码,但某

些RNA病毒基因表达过程中用到的RNA和蛋白质由RNA编码。··········从真题到教材··········8.RNA通过_____________酶以_______________为模板合成,其有___________、tRNA

和rRNA三种。mRNA上3个相邻的碱基可决定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____________(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只能转运_______氨基酸(2023

江苏,6)。一种

一种或几种

一种或几种

反密码子

密码子

mRNA

DNA的一条链

RNA聚合

9.转录时子链延伸的方向为______________,RNA聚合酶定位在模板链的_____端(必修

2P65)(2025河北,6)(2024河北,4)。翻译时,除mRNA作为模板外,还需要_____________

等核酸分子参与,核糖体在mRNA上沿________________方向移动(2025山东,5),核糖体

与mRNA的结合部位会形成______个tRNA的结合位点(必修2P68)(2025黑吉辽蒙,14)。

肽链的延伸方向是_____________________。从氨基端到羧基端

2

5'端→3'端

tRNA和rRNA

3'

5'端→3'端

考法核酸序列阅读考法清单典例

(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

(

)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'端移动,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,其左侧是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。变式

(同考法不同情境·根据密码子序列推DNA模板链序列)(2024福建,10,2分)人

肠道细胞中载脂蛋白B基因转录后,其mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下转

变为碱基U,造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA,该终止密码子对应的DNA

模板链序列为(

)A.5'-TTG-3'B.5'-ATT-3'C.5'-GTT-3'D.5'-TTA-3'A解析mRNA上特定位置的碱基发生改变后,密码子变为终止密码子5'-UAA-3',但是

DNA模板链的碱基序列并没有发生改变,所以该终止密码子对应的DNA模板链序列应

利用原密码子(5'-CAA-3')推测;又知mRNA序列与DNA模板链序列是反向配对的,根据

碱基互补配对原则,DNA模板链序列为3'-GTT-5',即5'-TTG-3',故选A。第2节基因表达与性状的关系知识清单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体的性状,如镰状细胞贫血、囊性纤维化(见下图)

间接控制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,如白化病、豌豆皱粒(见下图)

基因与性状间的对应关系(1)一对等位基因控制一对相对性状,如豌豆的高茎、矮茎;(2)一对等位基因控制多对相对性状;(3)多对等位基因控制一对相对性状基因表达调控对性状的影响细胞分化(1)本质:基因的选择性表达(2)表达的两类基因分析:①管家基因在所有细胞中均表达(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)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)原因:DNA甲基化、组蛋白甲基化或乙酰化等(3)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)【链接高考】1.(2023福建,7,2分)柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。植株a的Lcyc基

因在开花时表达,花形态为两侧对称;植株b的Lcyc基因被高度甲基化,花形态为辐射对

称。下列相关叙述正确的是

(

)A.Lcyc在植株a和b中的复制方式不同

B.植株a和b中Lcyc的碱基序列不同C.Lcyc在植株a和b的花中转录水平相同

D.Lcyc的甲基化模式可传给子代细胞2.(2022天津,5,4分)小鼠Avy基因控制黄色体毛,该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制,使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是

(

)A.Avy基因的碱基序列保持不变

B.甲基化促进Avy基因的转录C.甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变

D.甲基化修饰不可遗传··········

教考衔接柳穿鱼花形态结构的遗传和小鼠毛色的遗传

··········【溯源教材】必修2P73“思考·讨论”柳穿鱼花形态结构的遗传小鼠毛色的遗传

F1基因型相同而表型不同的原因:在Avy基因的前端(或称

“上游”)有一段特殊的碱基序列,其上具有多个可发生

DNA甲基化修饰的位点。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。【答案】1.DDNA的复制方式是半保留复制,不会因为基因的甲基化程度不同而改

变,A错误;DNA甲基化修饰(表观遗传)不改变基因的碱基序列,但会影响基因的表达,即

Lcyc在植株a和b的花中转录水平不同,且DNA的甲基化模式可传给子代细胞,B、C错

误,D正确。2.A

表观遗传是指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,如DNA的甲基化会影响RNA聚合酶与启动子的结合,从而影响

转录,A正确,D错误。Avy基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑

制,基因表达包括转录和翻译,据此推测,甲基化抑制Avy基因的转录,B错误。甲基化抑

制Avy基因的转录,但对已表达的蛋白质的结构没有影响,C错误。即练即清··········真题选改判··········1.(2025江苏,15)甲基化修饰的mRNA可通过抑制转录过程调控基因表达。

(

)✕解析甲基化发生在转录后的mRNA上,并不能抑制转录过程。2.(2025河南,14)构成染色体的组蛋白可发生乙酰化,组蛋白乙酰化不改变自身的氨基

酸序列但可影响个体表型。

(

)√解析组蛋白乙酰化指在酶的作用下,乙酰基转移到组蛋白特定的氨基酸残基上,组蛋

白乙酰化并未改变组蛋白自身的氨基酸序列,但会影响染色质的结构和功能,从而影响

基因的表达,最终可能会影响个体的表型。3.(2024广西,12)自身基因表达和表型发生变化的现象,称为表观遗传。

(

)✕解析表观遗传指生物体基因的碱基序列保持不变而表型发生可遗传变化的现象,自

身基因表达发生变化,可能是由基因的碱基序列发生改变引起的。4.(2022辽宁,16)糖尿病患者线粒体DNA高甲基化水平可遗传。

(

)√解析糖尿病患者线粒体DNA碱基甲基化若发生在配子中,则可能遗传给后代。··········从真题到教材··········5.基因通过控制____________来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;基因还可通过

控制________________直接控制生物体的性状。(必修2P71—72)(2025湖北,3)(2023湖

南,3)蛋白质的结构

酶的合成

6.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(必修2P74)(2024贵州,5)。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)(2023河北,7)。(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,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)。转录

转录

RNA聚合酶可遗传

碱基序列

表观

考法表观遗传的常见调控机制考法清单DNA甲基化(1)内容:DNA分子中的碱基被选择性加上甲基的现象(2)甲基化的结果:某个基因高度甲基化的状态下,其转录可被阻止,基因表达会被抑制(3)去甲基化:甲基化被移除后,可开启基因表达基因组印记(DNA甲基化是其重要的方式之一)(1)内容:因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象(2)实例分析:某鼠亲代形成配子时,会去除亲代印记,随后,根据配子的亲本来源不同,基因被重新印记,即所有雄配子相关基因不被甲基化修饰,所有雌配子相关基因均被甲基化修饰,其遗传如图所示:

组蛋白修饰(1)组成染色体的蛋白质分为非组蛋白和组蛋白(决定染色体螺旋化程度的重要因素)(2)组蛋白常受到如甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等多种化学修饰,从而影响基因的表达非编码RNA调控(1)内容:非编码RNA是指不编码蛋白质的RNA的统称(2)参与表观遗传调控的主要非编码RNA:①siRNA:可介导mRNA的降解②miRNA:可与mRNA结合来阻滞翻译或使mRNA降解③lncRNA:可与蛋白质(如组蛋白)、DNA等结合,参与基因的转录调控典例

(2024江苏,15,2分)图示果蝇细胞中基因沉默蛋白(PcG)的缺失,引起染色质结构

变化,导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是

(

)

A.PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集,抑制了基因表达B.细胞增殖失控可由基因突变引起,也可由染色质结构变化引起C.DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录D.图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制D解析结合题图中PcG缺失前后分析,PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集,抑制了促细

胞分裂蛋白基因的表达,A正确;细胞增殖失控可由基因突变(如原癌基因和抑癌基因发

生突变)引起,再结合题干“基因沉默蛋白(PcG)的缺失,引起染色质结构变化,导致细胞

增殖失控形成肿瘤”知,细胞增殖失控也可由染色质结构变化引起,B正确;DNA和组蛋

白的甲基化修饰属于表观遗传,都能影响细胞中基因的转录,C正确;原核细胞没有染色

质,D错误。变式

(同考法不同情境·非编码RNA调控)(2023广东,17,10分)放射性心脏损伤是由

电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明,circRNA可

以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制见图。miRNA是细胞内一

种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环

状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题:(1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损

伤。(2)前体mRNA是通过_____________酶以DNA的一条链为模板合成的,可被剪切成cir-

cRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对___________的竞争性结合,调

节基因表达。(3)据图分析,miRNA表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是__________________

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