基因的表達及基因與性狀的關(guān)系 【基礎(chǔ)梳理+考點探究】高考生物一輪復(fù)習(xí) （新教材新高考）

2023高考一輪復(fù)習(xí)第20講基因的表達及基因與性狀的關(guān)系

講考綱講考情講核心素養(yǎng)題型剖析考點梳理內(nèi)容導(dǎo)航4213RNA和DNA的區(qū)別

RNA的種類及作用

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

遺傳信息的翻譯

5中心法則

1.最新考綱（1）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯Ⅱ（2）基因與性狀的關(guān)系Ⅱ2.最近考情2022廣東卷（7）；2022.6浙江卷（16）；2022.1浙江卷（21）2022湖南卷（14）；2021·廣東卷（7）、2021·河北卷（8、16）、2021·湖南卷（13）、2020·全國卷Ⅱ（29）、2020·全國卷Ⅲ（1，3）、2019·全國卷Ⅰ（2）、2019·海南卷（20）1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程2.科學(xué)思維——運用中心法則，闡明DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程3.科學(xué)探究——模擬中心法則各過程的實驗，提升對實驗結(jié)果的分析能力4.社會責(zé)任——結(jié)合實例分析基因表達異常的原理，形成關(guān)注社會、關(guān)注人體健康的理念RNA和DNA的區(qū)別考點1考點1RNA和DNA的區(qū)別

比較項目DNARNA全稱脫氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于細胞核中主要存在于細胞質(zhì)中基本組成單位脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸堿基A、T、C、GA、U、C、G五碳糖脫氧核糖核糖空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)聯(lián)系RNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，即RNA的遺傳信息來自DNA考點1RNA和DNA的區(qū)別1、構(gòu)成人體核酸的堿基共有5種，核苷酸共有8種；構(gòu)成病毒的堿基共有4種，核苷酸共有4種。2、DNA中的脫氧核苷酸的排列順序是遺傳信息，RNA中是否也有遺傳信息？答案凡是具有細胞結(jié)構(gòu)的生物，其遺傳信息就儲存在DNA分子中，組成這些生物細胞的RNA沒有儲存遺傳信息的功能。組成細胞的RNA(如信使RNA)，可以說它攜帶遺傳信息，但不能說它儲存遺傳信息。只有在HIV、SARS病毒等部分病毒中，它們體內(nèi)不含在DNA，其遺傳信息儲存在RNA中。

RNA的種類及作用考點2RNA的種類信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)1、在細胞中有三種RNA，即mRNA、rRNA、tRNA?？键c2RNA的種類及作用

考點2RNA的種類及作用

(1)信使RNA(mRNA)

單鏈結(jié)構(gòu)，由DNA轉(zhuǎn)錄而來，帶有從DNA鏈上轉(zhuǎn)錄下來的遺傳信息，攜帶著特定堿基序列的信息，在蛋白質(zhì)合成中起著模板作用。

其上3個相鄰的堿基決定一個氨基酸，每3個這樣的堿基稱作一個密碼子。

考點2RNA的種類及作用

(2)核糖體RNA(rRNA)：單鏈結(jié)構(gòu)是核糖體的重要組成部分。轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）：轉(zhuǎn)運氨基酸的工具。三葉草形一端可攜帶氨基酸另一端有三個堿基考點2RNA的種類及作用

(3)轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)：三葉草結(jié)構(gòu)，一端特定的三個堿基叫反密碼子，另一端連接特定的氨基酸，在合成蛋白質(zhì)的過程中運輸氨基酸，所以叫做轉(zhuǎn)運RNA。考點2RNA的種類及作用

2、總結(jié)為什么RNA適于作DNA的信使呢？（1）RNA的分子與DNA的很相似使得RNA具備準確傳遞遺傳信息的可能。（2）RNA一般是單鏈，能通過核孔進入細胞質(zhì)，去指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。（3）遵循“堿基互補配對原則”。這種作為DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄考點3考點3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1、概念

RNA是在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫做轉(zhuǎn)錄。2、過程：

第1步：當(dāng)細胞開始合成某種蛋白質(zhì)時，RNA聚合酶與編碼這個蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，時DNA雙鏈解開，雙鏈的堿基得以暴露?？键c3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

第2步：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對。在RNA聚合酶的作用下，依次連接，然后形成一個mRNA分子。

第3步(釋放)：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。

第4布：合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)?？键c3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

3、轉(zhuǎn)錄的方向：模板鏈讀取3’→5’mRNA合成5’→3’4、場所：主要在細胞核中，在線粒體、葉綠體中也能發(fā)生。5、產(chǎn)物：RNA。6、轉(zhuǎn)錄時的堿基配對原則：

A-U

G-C

C-G

T-A考點3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

7、條件(1)模板：DNA的一條鏈。(2)原料：游離的核糖核苷酸。(3)能量：ATP。(4)酶：RNA聚合酶?？键c3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間細胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期生長發(fā)育過程中場所主要在細胞核，少部分在線粒體和葉綠體原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈條件解旋酶、DNA聚合酶和ATPRNA聚合酶和ATP特點邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，DNA雙鏈全保留產(chǎn)物兩個雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA意義復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代傳遞遺傳信息，為翻譯作準備遺傳信息的翻譯考點4考點4遺傳信息的翻譯

1、翻譯的概念

游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過程稱為翻譯。2、堿基和氨基酸的對應(yīng)關(guān)系(1)DNA和RNA都只含有4種堿基，組成生物體的蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，mRNA上的4種堿基怎樣決定蛋白質(zhì)中的21種氨基酸呢？請分析：①若1個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定4(41)種氨基酸；②若2個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定16(42)種氨基酸；③若3個堿基決定一種氨基酸，則4種堿基能決定64(43)種氨基酸；因此，mRNA上決定一個氨基酸的堿基至少是3個?？键c4遺傳信息的翻譯

(2)密碼子①概念：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基稱為一個密碼子，密碼子共有64種。②種類：起始密碼子：AUG編碼甲硫氨酸。在原核生物中，GUG也可以做起始密碼子，此時它編碼甲硫氨酸。終止密碼子：UAA、UAG、UGA，終止密碼子一般不編碼氨基酸。特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。③密碼子的簡并性，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。增加了容錯能力，當(dāng)某個堿基發(fā)生改變后，密碼子決定的氨基酸不一定改變。④幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。

考點4遺傳信息的翻譯

(3)tRNA①結(jié)構(gòu)：三葉草形結(jié)構(gòu)，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基能和mRNA上的密碼子互補配對，叫反密碼子。②功能：攜帶氨基酸進入核糖體。1種tRNA能攜帶1種氨基酸，1種氨基酸可由1種或多種tRNA攜帶。

考點4遺傳信息的翻譯

3、遺傳信息的翻譯過程第1步mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。第2步攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第3步甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。第4步核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成?？键c4遺傳信息的翻譯

就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止。肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，然后開始承擔(dān)細胞生命活動的各項職責(zé)。

考點4遺傳信息的翻譯

4、一個mRNA分子上結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈

在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速高效的過程。通常，一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。

考點4遺傳信息的翻譯

5、真核細胞與原核細胞基因表達的區(qū)別（1）真核細胞基因表達

真核生物先轉(zhuǎn)錄后翻譯，真核生物基因轉(zhuǎn)錄出的初始RNA，經(jīng)不同方式的剪切可被加工成不同的mRNA。（2）原核細胞基因表達

原核細胞邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯

如圖表示藍細菌DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對應(yīng)關(guān)系，下列說法中正確的是(

)A．由圖分析可知①鏈應(yīng)為DNA的α鏈B．DNA形成②的過程發(fā)生的場所是細胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密碼子分別是AUG、CUAD．圖中②與③配對的過程需要在核糖體上進行D圖①②③分別表示人體細胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程，下列敘述正確的是(

)A．造血干細胞發(fā)生①②過程的場所是細胞核B．已知過程②的α鏈及其模板鏈中鳥嘌呤分別占27%、17%，該α鏈對應(yīng)的雙鏈DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為24%C．同一種tRNA攜帶的氨基酸種類可能不同D．胰島B細胞和肝細胞的相同DNA進行過程②時產(chǎn)生的mRNA可能相同D中心法則考點5考點5中心法則

中心法則(centraldogma)：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。隨著研究的不斷深入，科學(xué)家對中心法則作出了補充：少數(shù)生物(如一些RNA病毒)的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。在遺傳信息的流動過程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量，可見，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。

煙草花葉病毒：④③

HIV病毒：⑤①②③

細胞結(jié)構(gòu)的生物，DNA病毒：①②③

依賴于RNA的RNA聚合酶=RNA復(fù)制酶考點5中心法則

中心法則各過程的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制場所主要在細胞核中主要在細胞核中核糖體上宿主細胞內(nèi)宿主細胞內(nèi)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNARNARNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸氨基酸4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸關(guān)鍵酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等多種酶逆轉(zhuǎn)錄酶等RNA復(fù)制酶等考點5中心法則

產(chǎn)物DNA分子RNA蛋白質(zhì)(多肽)DNARNA堿基互補配對G-C,C-G,A-T,T-AG-C,C-G,A-U,T-AG-C,C-G,A-U,U-AG-C,C-G,A-T,U-AG-C,C-G,A-U,U-A工具——tRNA——實例絕大多數(shù)生物絕大多數(shù)生物絕大多數(shù)生物艾滋病病毒等煙草花葉病毒等分類功能產(chǎn)物解旋酶破壞氫鍵,解開DNA的雙鏈(加熱也可以達到同樣的目的)DNA單鏈RNA聚合酶將核糖核苷酸連接到RNA上，形成磷酸二酯鍵RNADNA聚合酶催化DNA復(fù)制形成脫氧核糖核苷酸鏈。連接的是單個脫氧核糖核苷酸,形成磷酸二酯鍵DNA逆轉(zhuǎn)錄酶催化RNA逆轉(zhuǎn)錄形成DNA,存在于逆轉(zhuǎn)錄病毒體內(nèi)DNA有關(guān)酶的比較考點5中心法則

圖1所示為某種生物細胞內(nèi)進行的部分生理活動，圖2表示中心法則，圖中字母代表具體過程。下列敘述錯誤的是(

)A．圖1所示過程可在原核細胞中進行，其轉(zhuǎn)錄和翻譯過程可同時進行B．圖2中過程c和d的產(chǎn)物不同，但涉及的堿基配對方式完全相同C．圖1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯鍵，而酶丙則催化磷酸二酯鍵的水解D．圖1體現(xiàn)了圖2中的a、b、c三個生理過程C基因表達與性狀的關(guān)系考點6考點6基因表達與性狀的關(guān)系

1、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系（1）間接途徑：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。實例1：豌豆的圓粒與皺粒圓粒豌豆：成熟時淀粉含量高→能有效保留水分，什么飽滿；皺粒豌豆：成熟時淀粉含量降低→失水皺縮。為什么皺粒豌豆淀粉含量低？與圓粒豌豆不同的是，皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進而使細胞內(nèi)淀粉含量降低。淀粉在細胞中具有保留水分的作用。

考點6基因表達與性狀的關(guān)系

實例2：白化病的正常人：酪氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處，它能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?。白化病的形成：編碼酪氨酸酶的基因異常→不能合成酪氨酸酶→不能合成黑色素，從而表現(xiàn)出白化癥狀。（2）直接途徑：基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。囊性纖維化：編碼CFTR蛋白(一種轉(zhuǎn)運蛋白)的基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)與功能異?！夤苤叙ひ涸龆啵芮皇茏?，細菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴重受損。

考點6基因表達與性狀的關(guān)系

2、基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系(1)在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。一個性狀可以受到多個基因的影響。（人的身高）一個基因也可以影響多個性狀。（Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)影響水稻的開花、生長、發(fā)育、產(chǎn)量）(2)生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響。例如：后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對人的身高也有重要作用；“問題探討”中水毛茛兩種類型葉的形成也與環(huán)境因素相關(guān)；(3)基因與基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。一般來說，性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。如圖表示人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑，尿黑酸在人體內(nèi)積累會使人的尿液中含有尿黑酸，這種尿液暴露于氧氣中會變成黑色，這種癥狀稱為尿黑酸癥。下列說法錯誤的是(

)A．酶⑤的缺乏會導(dǎo)致患白化病，酶③的缺乏會導(dǎo)致患尿黑酸癥B．由圖可推知同種底物經(jīng)不同種酶的催化得到的產(chǎn)物不同C．若圖中的酶均由不同的基因表達產(chǎn)生，則可推知基因和性狀之間并不都是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系D．若圖中的酶均由不同的基因表達產(chǎn)生，則說明基因可通過控制酶的合成直接控制生物體的性狀D基因的選擇性表達與細胞分化考點7考點7基因的選擇性表達與細胞分化

1、細胞分化是生物體多種性狀形成的基礎(chǔ)

生物體多種性狀的形成，都是以細胞分化為基礎(chǔ)的。同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。2、【思考】不同細胞中表達的基因完全不相同嗎？不是?？刂萍毎旧顒拥幕?/p>