專題04基因的表達(dá)（知識(shí)梳理）2024年高中生物學(xué)業(yè)水平考試必備考點(diǎn)歸納與測(cè)試（新教材專用）

專題04基因的表達(dá)考點(diǎn)01基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成考點(diǎn)02基因表達(dá)與性狀的關(guān)系考點(diǎn)01基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成一、RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能與RNA的比較比較項(xiàng)目DNARNA基本單位脫氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脫氧核糖核糖含氮堿基ATCGAUCG結(jié)構(gòu)通常呈雙螺旋結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)主要存在部位細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)作為DNA的信使傳遞信息的原因：（1）RNA也是由核苷酸組成，含氮堿基有A、G、C、U，具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。（2）RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。（3）RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。（4）RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動(dòng)的有序進(jìn)行。的結(jié)構(gòu)與功能mRNA(信使RNA）蛋白質(zhì)合成的模板rRNA(核糖體RNA）核糖體的組成部分tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）氨基酸的運(yùn)載工具二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯（一）轉(zhuǎn)錄1.概念：以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成RNA的過程。2.場(chǎng)所：主要是細(xì)胞核在葉綠體線粒體中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。3.條件：（1）模板：DNA的一條鏈（模板鏈）；（2）原料：4種核糖核苷酸；（3）能量：ATP（由細(xì)胞呼吸提供）；（4）酶：RNA聚合酶。4.過程：5.產(chǎn)物：信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。復(fù)制與DNA轉(zhuǎn)錄的比較比較項(xiàng)目DNA復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則AT；GCAU；TA；GC酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶產(chǎn)物DNARNA（二）遺傳信息的翻譯1.概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。2.場(chǎng)所或裝配機(jī)器：核糖體。3.條件：模版：mRNA原料：氨基酸酶：多種酶能量：ATP搬運(yùn)工具：tRNA4.易混淆的遺傳信息、密碼子與反密碼子比較項(xiàng)目實(shí)質(zhì)聯(lián)系遺傳信息DNA中脫氧核苷酸的排列順序遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序。通過轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上；密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子可識(shí)別密碼子密碼子mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基反密碼子位于tRNA上的能與mRNA上對(duì)應(yīng)密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)相鄰堿基密碼子（1）種類：密碼子共有64種，負(fù)責(zé)21種氨基酸的編碼，其中3種終止密碼子（UAA、UAG、UGA）通常不編碼氨基酸，但UGA在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。（2）特點(diǎn)①簡(jiǎn)并性：一種氨基酸可能由多個(gè)密碼子決定。通常一種密碼子決定1種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸。B.每種氨基酸對(duì)應(yīng)一種或幾種密碼子(密碼子的簡(jiǎn)并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。②通用性：幾乎所有的生物體都共用一套密碼子。過程起始起始→mRNA與核糖體結(jié)合運(yùn)輸→tRNA攜帶氨基酸進(jìn)入特定位置延伸→核糖體沿著mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子，由對(duì)應(yīng)tRNA運(yùn)輸相應(yīng)的氨基酸添加到延伸中的肽鏈上（一個(gè)mRNA可以結(jié)合多個(gè)核糖體）停止→當(dāng)核糖體遇到mRNA上的終止密碼子時(shí)，合成終止脫離→肽鏈合成后從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離7.翻譯過程的三種模型圖解讀（1）模型甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成2個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)，核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是由左往右。（2）在細(xì)胞質(zhì)中翻譯是一個(gè)快速高效的過程。通常一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)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)。（3）模型丙是原核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，特點(diǎn)是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，與真核細(xì)胞不同的原因是原核細(xì)胞無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核，原核細(xì)胞的基因中無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的模板。三、中心法則1.提出者:克里克。2.過程3.各種生物遺傳信息的傳遞途徑（1）能分裂的細(xì)胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞：（2）具有RNA復(fù)制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)遺傳信息的傳遞（3）具有逆轉(zhuǎn)錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遺傳信息的傳遞高度分化的細(xì)胞遺傳信息的傳遞4.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體（1）DNA、RNA是信息的載體。（2）蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。（3）ATP為信息的流動(dòng)提供能量?？键c(diǎn)02基因表達(dá)與性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.直接控制：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。例子：鐮刀型細(xì)胞貧血癥編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基變化→血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化→紅細(xì)胞形態(tài)呈鐮刀狀→紅細(xì)胞容易破裂，患溶血性貧間接控制：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。例子：白化病酪氨酸酶基因異常→酪氨酸酶不能合成→酪氨酸不能轉(zhuǎn)為黑色素→白化病二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.細(xì)胞中表達(dá)的基因分類：（1）管家基因：在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必須的。如：ATP合成酶基因、核糖體蛋白基因等。（2）奢侈基因：只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(dá)會(huì)使細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定的差異。如：胰島素基因、血紅蛋白基因等。2.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：（1）細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即在個(gè)體發(fā)育過程中，不同種類細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。（2）細(xì)胞分化的“不變”與“變”①不變：DNA、tRNA、rRNA；細(xì)胞的數(shù)目；②變：mRNA、蛋白質(zhì)的種類；細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。3.基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果（1）細(xì)胞形態(tài)的改變：如肌細(xì)胞的梭形、哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞的圓餅狀、神經(jīng)細(xì)胞的突起狀等。（2）細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化：細(xì)胞器的種類和數(shù)量發(fā)生變化。（3）細(xì)胞功能的特化：執(zhí)行特定的功能，如運(yùn)動(dòng)功能、反射功能、免疫功能等。（4）特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白和肌動(dòng)蛋白等。三、表觀遺傳1.概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。2.特點(diǎn)①可遺傳：基因表達(dá)和表型可以遺傳給后代。②不變性：基因的堿基序列保持不變。③可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的DNA可能發(fā)生去甲基化。3.常見的調(diào)控機(jī)制（1）DNA甲基化修飾（主要抑制轉(zhuǎn)錄）①啟動(dòng)子：是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)；②DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表達(dá)。（2）染色體組蛋白甲基化、乙?；刃揎椧矔?huì)影響基因表達(dá)（乙?；饕羌せ钷D(zhuǎn)錄）（3）非編碼RNA（主要抑制翻譯）非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。(除tRNA和rRNA)【注意】①表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。②表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因。③表觀遺傳一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成。四、基因和性狀的關(guān)系1.基因控制生物體的性狀，而性狀的形成同時(shí)還受到環(huán)境的影響性狀的形成往往是內(nèi)因（基因）與外因（環(huán)境）相互作用的結(jié)果，并且環(huán)境能夠通過對(duì)基因或染色體上其他成分的修飾，調(diào)控基因的表達(dá)，進(jìn)而影響性狀。2.環(huán)境因素可使生物體的性狀發(fā)生改變環(huán)境因素可以通過表觀遺傳使生物體的性狀發(fā)生改變，也可以通過改變遺傳物質(zhì)，使生物體的性狀發(fā)生改變。3.多數(shù)情況下，基因與性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（1）一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。例如，人的身高是由多個(gè)