2023屆高三一輪復(fù)習(xí)生物：第19講-基因的表達(dá)

2023屆高考生物學(xué)一輪復(fù)習(xí)第19講基因的表達(dá)[教學(xué)目標(biāo)]1．結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，闡明DNA分子轉(zhuǎn)錄、翻譯的過(guò)程。(生命觀念、科學(xué)思維)2．通過(guò)實(shí)例分析基因與性狀的關(guān)系、細(xì)胞分化與基因表達(dá)的關(guān)系及表觀遺傳。(生命觀念)3．通過(guò)掌握某藥物的作用機(jī)理，及有關(guān)中心法則的內(nèi)容，形成關(guān)注社會(huì)，關(guān)注人類健康的理念。(社會(huì)責(zé)任)

本節(jié)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)一、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

1．RNA的結(jié)構(gòu)與功能核糖核苷酸

A、U、C、G單鏈細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)密碼子氨基酸核糖體2．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念：RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以______________為模板合成的，這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄。(2)場(chǎng)所：主要是________，在________、________中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過(guò)程。DNA的一條鏈細(xì)胞核葉綠體線粒體(3)過(guò)程(以mRNA為例)(4)產(chǎn)物：________________________________。游離的4種核糖核苷酸信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體氨基酸t(yī)RNA(3)過(guò)程mRNA

tRNA

mRNA

tRNA終止密碼子4．中心法則(1)提出者：________。(2)補(bǔ)充后的內(nèi)容圖解：①DNA的復(fù)制；②______；③翻譯；④___________；⑤____________?？死锟宿D(zhuǎn)錄RNA的復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄(3)生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，_____________是信息的載體，________是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而_______為信息的流動(dòng)提供能量。DNA、RNA

蛋白質(zhì)ATP（1）RNA適合做信使的原因是什么？RNA由核糖核苷酸連接而成，可以儲(chǔ)存遺傳信息；一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。（2）必修2P69圖示：一條mRNA可結(jié)合多個(gè)核糖體，其意義是什么？少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)?；卮鹣铝袉?wèn)題：3．必修2P67“思考·討論”：密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物的生存發(fā)展有什么意義？可以從增強(qiáng)密碼容錯(cuò)性的角度來(lái)解釋，當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；也可以從密碼子使用頻率來(lái)考慮，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。5．對(duì)比分析DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯6.中心法則與基因表達(dá)關(guān)系7．基因表達(dá)中相關(guān)計(jì)算[科學(xué)思維](1)DNA模板鏈中A＋T(或C＋G)與mRNA中A＋U(或C＋G)相等，則(A＋T)總%＝(A＋U)mRNA%。(2)DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系，如圖所示：可見(jiàn)，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目＝1/3mRNA堿基數(shù)目＝1/6DNA(或基因)堿基數(shù)目。例1、如圖表示T2噬菌體侵染大腸桿菌后某些基因表達(dá)的部分過(guò)程，思考回答：(1)圖示過(guò)程發(fā)生在大腸桿菌內(nèi)，分子①②通常是否相同？為什么？提示：不同。轉(zhuǎn)錄獲得的RNA是以DNA分子的不同片段的一條鏈為模板合成的。(2)圖示過(guò)程中形成的化學(xué)鍵有哪些？提示：磷酸二酯鍵、氫鍵、肽鍵等。(3)圖中的核糖體移動(dòng)方向是從“a→b”或“b→a”？判斷的依據(jù)是什么？提示：b→a，因?yàn)閎端對(duì)應(yīng)的肽鏈④較肽鏈③短，說(shuō)明肽鏈④離起點(diǎn)近，即b端為翻譯的起點(diǎn)。(4)在核糖體合成③④的過(guò)程中，能將mRNA分子上攜帶的遺傳信息進(jìn)行準(zhǔn)確翻譯的原因有哪些？提示：一種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)。例2．(2021·湖南卷改編)細(xì)胞內(nèi)不同基因的表達(dá)效率存在差異，如圖所示。下列敘述不正確的是(

)A．細(xì)胞能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)控基因表達(dá)，圖中基因A的表達(dá)效率高于基因BB．真核生物核基因表達(dá)的①和②過(guò)程分別發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物D．②過(guò)程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補(bǔ)配對(duì)的反密碼子D例3．原核生物和真核生物在基因表達(dá)方面既有區(qū)別又有聯(lián)系，圖甲和圖乙為兩類不同生物細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的示意圖。下列說(shuō)法正確的是(

)

A．圖甲的轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶，圖乙的轉(zhuǎn)錄不需要B．圖乙的翻譯需要tRNA參與，圖甲的翻譯不需要C．細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌和酵母菌只進(jìn)行圖甲所示的基因表達(dá)過(guò)程D．圖乙三個(gè)核糖體上最終合成的肽鏈氨基酸序列相同D例4．科學(xué)家把等量的小白鼠敗血癥病毒(一種RNA病毒)顆粒加入甲乙兩支試管，其中甲試管中含有帶放射性標(biāo)記的脫氧核糖核苷三磷酸緩沖溶液，乙試管中含有帶放射性標(biāo)記的核糖核苷三磷酸緩沖溶液。一段時(shí)間后，甲試管中能檢測(cè)到含有放射性的核酸，乙試管中不能檢測(cè)到含有放射性的核酸。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．甲、乙試管中都不能檢測(cè)到子代病毒B．該病毒顆粒中含有與DNA合成有關(guān)的酶C．乙試管中無(wú)放射性核酸的合成是因?yàn)槿鄙賀NA酶D．加入RNA酶，甲試管中放射性核酸明顯減少C蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二、缺失3個(gè)CFTR蛋白結(jié)構(gòu)A//T

T//A

纈氨酸鐮刀狀酶的合成代謝過(guò)程①白化病致病機(jī)理圖解酪氨酸酶酪氨酸酶不能將酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素②豌豆的圓粒和皺粒的形成機(jī)理圖解DNA序列蔗糖皺粒淀粉分支酶圓粒2．基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化(1)細(xì)胞分化的本質(zhì)：________________。(2)表達(dá)的基因的類型①在所有細(xì)胞中都能表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是____________________________，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因。②只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。(3)基因選擇性表達(dá)的原因：與基因表達(dá)的______有關(guān)?；虻倪x擇性表達(dá)維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的調(diào)控3．表觀遺傳(1)概念：生物體基因的__________保持不變，但__________和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。(2)實(shí)例：柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒(méi)有變化，但部分堿基發(fā)生了____________，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以_______給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型。堿基序列基因表達(dá)甲基化修飾遺傳(3)基因與性狀的關(guān)系基因與性狀的關(guān)系并不都是簡(jiǎn)單的__________的關(guān)系。①一個(gè)性狀可以受到__________的影響。②一個(gè)基因也可以影響__________。③生物體的性狀也不完全是由基因決定的，_______對(duì)性狀也有著重要影響。一一對(duì)應(yīng)多個(gè)基因多個(gè)性狀環(huán)境（1）必修2P72“思考·討論”節(jié)選：3種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測(cè)到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說(shuō)明了什么？這一事實(shí)說(shuō)明，細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因的表達(dá)存在選擇性?；卮鹣铝袉?wèn)題：（2）必修2P73“思考·討論”節(jié)選：資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型。（3）必修2P74“批判性思維”：你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？生物性狀的形成往往是內(nèi)因(基因)與外因(環(huán)境因素等)相互作用的結(jié)果。4．細(xì)胞分化本質(zhì)(1)分化前和分化后形成的各種細(xì)胞中DNA(基因)不變。(2)表達(dá)的基因有兩類：所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因(如ATP合成酶基因、核糖體蛋白基因)；只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因(如胰島素基因、血紅蛋白基因)。(3)分化形成的各種細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)不完全相同。5．表觀遺傳的分子機(jī)制(1)DNA的甲基化基因中的堿基序列沒(méi)有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而影響表型。(2)構(gòu)成染色體的組蛋白的乙?；揎椪婧松锛?xì)胞核中的DNA與一些蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，帶負(fù)電荷的DNA“纏繞”在帶正電荷的蛋白質(zhì)(如組蛋白)上，使細(xì)長(zhǎng)的DNA卷成緊密的結(jié)構(gòu)。乙酰化修飾就是用乙?；呀M蛋白的正電荷屏蔽掉。組蛋白的正電荷一旦減少，其與DNA的結(jié)合就會(huì)減弱，這部分的DNA就會(huì)“松開”，激活相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。(3)RNA干擾RNA干擾是正常生物體內(nèi)抑制特定基因表達(dá)的一種現(xiàn)象。當(dāng)細(xì)胞中導(dǎo)入或內(nèi)源產(chǎn)生與某個(gè)特定mRNA同源的雙鏈RNA時(shí)，該mRNA發(fā)生降解或者翻譯阻滯，導(dǎo)致基因表達(dá)沉默。這種現(xiàn)象發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平，又稱為轉(zhuǎn)錄后基因沉默，是表觀遺傳的重要機(jī)制之一。6．基因與性狀關(guān)系回答問(wèn)題：油菜植物體內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)運(yùn)向種子后有兩條轉(zhuǎn)變途徑，如圖甲所示，其中酶a和酶b分別由基因A和基因B控制合成。(1)據(jù)圖甲分析，寫出提高油菜產(chǎn)油量的基本思路。抑制酶b合成(活性)，促進(jìn)酶a合成(活性)。(2)圖乙表示基因B，α鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄鏈，經(jīng)誘導(dǎo)β鏈也能轉(zhuǎn)錄，從而形成雙鏈mRNA，轉(zhuǎn)錄出的雙鏈mRNA與圖乙基因在化學(xué)組成上的區(qū)別是什么？mRNA中不含T含U，五碳糖為核糖。(3)為什么基因B經(jīng)誘導(dǎo)后轉(zhuǎn)錄出mRNA就能提高產(chǎn)油量？雙鏈mRNA不能翻譯(不能與核糖體結(jié)合)形成酶b，而細(xì)胞能正常合成酶a，故生成的油脂比例高。例1.A．若一個(gè)皮膚角質(zhì)層細(xì)胞控制酶B合成的基因異常，不會(huì)導(dǎo)致白化病B．若一個(gè)胚胎干細(xì)胞控制酶D合成的基因異常，可能會(huì)導(dǎo)致黑尿病C．白化病和黑尿病說(shuō)明基因是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體性狀的D．圖中代謝過(guò)程可說(shuō)明一個(gè)基因可影響多個(gè)性狀，一個(gè)性狀也可受多個(gè)基因控制答案：C例2.A．DNA甲基化過(guò)程導(dǎo)致基因中的遺傳信息發(fā)生改變B．若基因的啟動(dòng)部位被修飾，可能遏制RNA聚合酶的作用而影響轉(zhuǎn)錄過(guò)程C．DNA甲基化修飾可以遺傳給子代，使后代表現(xiàn)出同樣的表型D．同卵雙胞胎之間的差異可能由基因的甲基化引起答案：A例3．(2022·山東泰安模擬)DNA上含有的一段能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的序列稱為啟動(dòng)子，如果啟動(dòng)子序列的某些堿基被甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團(tuán))，其將不能被RNA聚合酶識(shí)別。擬南芥種子的萌發(fā)依賴于NIC基因的表達(dá)，該基因啟動(dòng)子中的甲基基團(tuán)能夠被R基因編碼的D酶切除。如圖表示NIC基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程，下列敘述不正確的是(

)A．種子萌發(fā)受R基因和NIC基因共同控制B．R基因缺失突變體細(xì)胞中的NIC基因不能發(fā)生圖示過(guò)程C．圖甲中合成C鏈的原料是核糖核苷酸，另外還需能量供應(yīng)D．若圖乙中tRNA上的反密碼子堿基發(fā)生替換，則導(dǎo)致肽鏈中氨基酸種類發(fā)生改變D回顧高考真題1．(2021·河北卷)關(guān)于基因表達(dá)的敘述，正確的是(

)A．所有生物基因表達(dá)過(guò)程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄、移動(dòng)到終止密碼子時(shí)停止轉(zhuǎn)錄C．翻譯過(guò)程中，核酸之間的相互識(shí)別保證了遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性D．多肽鏈的合成過(guò)程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息C2．(2021·廣東卷)金霉素(一種抗生素)可抑制tRNA與mRNA的結(jié)合，該作用直接影響的過(guò)程是(

)A．DNA復(fù)制 B．轉(zhuǎn)錄C．翻譯 D．逆轉(zhuǎn)錄C3．(2021·浙江1月選考)如圖是真核細(xì)胞遺傳信息表達(dá)中某過(guò)程的示意圖。某些氨基酸的部分密碼子(5′→3′)是：絲氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；異亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列敘述正確的是(

)A．圖中①為亮氨酸B．圖中結(jié)構(gòu)②從右向左移動(dòng)C．該過(guò)程中沒(méi)有氫鍵的形成和斷裂D．該過(guò)程可發(fā)生在線粒體基質(zhì)和細(xì)胞核基質(zhì)中B4．(2020·海南卷)下列關(guān)于人