基因的表达【知识 精讲精研 】 高考生物一轮复习 精讲课件（新教材新高考）

背诵并完成展示1.为什么RNA适合做信使？3种RNA的作用分别是什么？

2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子的位置及作用分别是什么？

3.转录的场所、条件、特点、方向分别是什么？翻译的场所、条件、特点分别是什么？多聚核糖体有什么意义？

4.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条链的碱基序列各有哪些异同？

5.写出①密码子与氨基酸的关系；②密码子与tRNA（反密码子）的关系；③氨基酸与tRNA的关系

6.密码子简并性对生物体的生存发展有什么意义？

7.写出完整的中心法则，并说明体现了基因的哪两大功能？

8.基因与性状的关系是怎样的？

探究学习（一）构建基因表达的思维导图核心：用自己的话说出转录、翻译过程，分析时间、场所、条件、特点、方向、碱基互补配对原则、产物思考：1.为什么RNA适合做信使？3种RNA的作用分别是什么？2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子的位置及作用分别是什么？3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条链的碱基序列各有哪些异同？4.①密码子与氨基酸的关系；②密码子与tRNA（反密码子）的关系；③氨基酸与tRNA的关系5.密码子的特性？简并性对生物体的生存发展有什么意义？6.基因中碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链中氨基酸数关系？7.真原核生物转录、翻译的区别？8.写出完整的中心法则，并说明体现了基因的哪两大功能？遗传信息传递准确进行的原因？（二）探究基因的表达与性状的关系1.分析白化病、皱粒豌豆、囊性纤维化成因，构建基因对性状的控制方式的途径2.分析柳穿鱼花形态、小鼠毛色性状改变的原因，构建表观遗传的思维导图。3.应用：分析遗传印记的获得和重建（学程）、X染色体失活（玳瑁猫），进一步完善基因、表观遗传、环境因素与性状之间的关系。一、RNA1.判断：①RNA不存在氢键、tRNA是双链的②tRNA上只有3个碱基③RNA中只有mRNA携带遗传信息④只有mRNA是转录的产物⑤只有mRNA参与翻译过程2.为什么RNA适合做信使？3.3种RNA的作用？4.名词区分：①能储存遗传信息。②RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中密码子：位于mRNA上反密码子：位于tRNA上①都是转录产生的②基本组成单位相同③结构特点：一般是单链，不稳定，变异频率高。④都参与翻译⑤不同细胞，mRNA不同，但rRNA、tRNA无差异某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_____。基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A信使RNA（mRNA）：携带遗传信息，翻译的模板，直接指导蛋白质合成转运RNA（tRNA）：识别并转运氨基酸、识别密码子P67核糖体RNA（rRNA）：构成核糖体，催化肽键的形成。1.特定氨基酸的-COOH与特定tRNA的3’-OH共价连接，形成氨酰tRNA2.5’端开始读2.mRNA链的延伸方向为5’---3’3.①解旋②识别并结合转录的起始点——启动子③连接相邻核糖核苷酸间的磷酸二酯键二、转录判断出转录方向，并写出下列DNA和RNA的3'端和5'端转录方向：整理：1、转录的基本单位是基因，而非整个DNA；2、基因的两条链中只有一条链是转录的模板链，特定基因的模板链是固定的。3.一个DNA上的不同基因，转录的模板链不一定都在同一条DNA单链上。4.真核细胞转录出的RNA需要进一步加工（切除内含子对应序列）才能成为成熟的RNA。二、转录P66思考讨论：1.转录与DNA复制有什么共同之处？

这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？2.与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶有什么不同?3.转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条链的碱基序列各有哪些异同？1.提示:可以从所需条件、过程中的具体步骤所表现出的规律等角度进行分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2.DNA复制原料是4种游离的脱氧核苷酸，

酶是解旋酶和DNA聚合酶;转录原料是4种游离的核糖核苷酸，

酶是RNA聚合酶。3.转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链(非模板链)的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U，对应在非模板链上的碱基是T明确：1.DNA的复制和转录并非只发生在细胞核中。分析：DNA复制和转录还可以发生在叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处；DNA复制亦可在体外进行，但除满足模板、酶、引物、原料等基本条件外，还应注意适宜的pH、温度等条件。2.3种RNA都是转录的产物，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。翻译：以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

其实质是将mRNA的核糖核苷酸序列翻译成蛋白质的氨基酸序列。转录：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。1.运输：载体、血红蛋白

2.免疫：抗体、淋巴因子

3.酶：胞内酶、胞外酶4.糖蛋白：作用5.调节：激素6.结构：肌动、肌球蛋白、骨架

7.受体：三、翻译21进一步思考：1.核糖体与mRNA每次结合形成几个tRNA的结合位点？

2.核糖体在mRNA上移动一次读取几个密码子？3.氨基酸之间发生什么反应？形成的新键？4.翻译能准确进行的原因第1步mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。第2步携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。第3步甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。第4步核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成随着核糖体的移动直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止2个tRNA的结合位点6.翻译方向：核糖体沿mRNA的5’-端向3’-端移动（肽链从-NH2端到-COOH端合成）(1)mRNA为翻译提供了精确的模板。(2)通过碱基互补配对，保证了翻译能够准确进行。拓展（一）：tRNA转运氨基酸密码子的判断1.独立

2.相同3.少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质4.根据已合成肽链的长短，长的翻译在前思考：一个mRNA一定被翻译成多条同种肽链吗？1.真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行2.原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译5.翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。真核细胞和原核细胞转录和翻译的时间地点的区别:3.真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体，其转录翻译也是“同时进行”，同原核细胞。下图为某细胞的转录、翻译的示意图。据图判断．下列描述中正确的是A.图中表示4条多肽链正在合成B.转录尚末结束．翻译即已开始C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链BD①密码子与氨基酸的关系②密码子与tRNA（反密码子）的关系③氨基酸与tRNA的关系④病毒的基因导入宿主，表达出的还是病毒的蛋白质，原因是什么？翻译进一步思考（一）——密码子密码子有64种，3种终止密码子，62种能决定氨基酸（UGA是终止密码子，特情况殊可编码氨基酸）1种密码子只能对应1种氨基酸1种氨基酸可以对应一种或多种密码子(简并性)tRNA有62种1种tRNA（反密码子）对应1种决定氨基酸的密码子1种tRNA只能识别并转运1种氨基酸；1种氨基酸可以对应一种或多种tRNA注:①在正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。①由于密码子的简并性，当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，增强密码子的容错性;②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。密码子简并性对生物体的生存发展有什么意义？P67思考讨论1理解：密码子的第三位碱基在决定氨基酸种类方面重要性较小。密码子的简并性主要体现在第3个碱基上，由于密码的简并性，一种氨基酸可以由多种tRNA来转运，由于摆动性的存在，反密码子碰到合适密码子的概率显著提高，所以当某种氨基酸使用频率高时，保证了翻译的速度1.如图中甲表示酵母转运丙氨酸的tRNA结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是

(

)A．图中tRNA的p端是结合氨基酸的部位B．丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的C．tRNA分子内部不存在碱基互补配对D．转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤D2．已知一个由2条肽链组成的蛋白质分子，共有198个肽键，控制翻译该蛋白质分子的mRNA中A和U共占25%，则控制转录形成该mRNA的DNA分子中，C与G应该共有 (

)A．600个B．700个

C．800个

D．900个D比较(不考虑终止密码子)数目/个DNA中的碱基数(脱氧核苷酸数)6nmRNA中的碱基数(核糖核苷酸数)3n蛋白质中的氨基酸数n参与转运氨基酸的tRNA数n蛋白质中的肽链数m蛋白质中的肽键数(脱水数)n－m基因碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1。实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因A.基因中的内含子转录后被剪切。

B.基因中的非编码区起调控作用，不转录。C.转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。D.mRNA中有终止密码和起始密码子可能不在开头E.合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中

有2n个碱基，指导合成的蛋白质中

有n/3个氨基酸翻译进一步思考（二）——计算（注意至少、最多、碱基对）（1）与真核生物相比，在大肠杆菌中过程①和过程②能同时发生，其原因是______。过程①中将DNA双螺旋解开的酶是______，过程②除需mRNA提供信息指导外，还需要的RNA有______。在基因合成阻遏蛋白过程中，①过程发生的碱基配对方式为_____________，②过程有的氨基酸可被多种tRNA转运,其意义是___________________________。（2）从图1可知，当培养基中仅有葡萄糖而没有乳糖时，调节基因的表达产物______会与操纵基因结合，以_________(填“α链”或“β链”)为模板,表达出的酶a会使结构基因的表达受到______(填“促进”或“抑制),阻碍RNA聚合酶与______结合，在______（填“转录”或“翻译”）水平上抑制结构基因的表达。该调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应，又可以避免物质和能量的浪费；从图2可知，当培养基中没有葡萄糖仅有乳糖时，乳糖与阻遏蛋白结合，使其______改变而失去功能，则结构基因表达，从而使得大肠杆菌充分利用乳糖。（3）乳糖操纵子的调节机制对大肠杆菌的意义是______________________________________________________。1．大肠杆菌乳糖操纵子包括lacZ、lacY、lacA三个结构基因(编码参与乳糖代谢的酶，其中酶a能够水解乳糖)，以及操纵基因、启动子和调节基因，调节基因表达的阻遏蛋白可调控结构基因表达。培养基中无乳糖存在时，阻遏蛋白和操纵基因结合，导致RNA聚合酶不能与启动子结合；乳糖存在时，乳糖与阻遏蛋白结合，改变其构象。其表达受调节基因Ⅰ、启动子P和操纵基因O等调控。下图是结构基因表达的调节机制。回答下列问题：α链当环境中存在葡萄糖和乳糖时，大肠杆菌可以通过调控,不合成乳糖酶，确保优先利用葡萄糖进行细胞呼吸;只有当环境中仅存在乳糖时，大肠杆菌才合成乳糖酶利用乳糖，避免了物质和能量的浪费。β链大肠杆菌无核膜

RNA聚合酶

tRNA和rRNAA-U/T-A/G-C

加快翻译的速度阻遏蛋白β抑制启动子转录

空间结构

单顺反子：真核生物一条mRNA链编码一种多肽链多顺反子：原核生物一条mRNA链编码几种功能相关联的蛋白质四、中心法则2.中心法则体现了基因的两大功能1.完整的中心法则3.中心法则与生物种类的关系4.中心法则与高等动植物不同细胞的关系根尖分生区叶肉细胞人的肌肉细胞1.中心法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律。2.中心法则每个过程都需要模板、原料、能量、酶，也都遵循碱基互补配对原则，但配对方式不完全相同。3.真核生物进行碱基互补配对的场所：。4.中心法则各过程准确进行的原因？（1）前者为后者产生提供了标准化的模板（2）都遵循碱基互补配对原则高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如：根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无遗传信息传递途径。RNA复制酶和逆转录酶均来自于病毒本身，在宿主细胞合成。HIV烟草花叶病毒211.操作：每个试管中分别加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。结果：加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。结果说明：结论：2.思考：①为什么要除去细胞提取液中的DNA和mRNA？②如何你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，确保你的重大发现得到同行的认可？遗传密码的破译——蛋白质的体外合成P70多聚尿嘧啶核苷酸导致多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶核苷酸的碱基序列是由许多个尿嘧啶组成的。尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链。结合克里克得出的3个碱基决定1个氨基酸的实验结论，得出：与苯丙氨酸对应的密码子是UUU。①细胞中原有的mRNA会作为合成蛋白质的模板干扰实验结果，细胞中原有的DNA可能会作为mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也会干扰实验结果，所以。。。②所有成分都与实验组的试管相同，但不加入多聚尿嘧啶核苷酸当尼伦伯格把人工合成的全部由尿嘧啶组成的RNA加入蛋白质体外合成系统后，得到的新合成的蛋白质只含苯丙氨酸，结果说明UUU是编码苯丙氨酸的密码子。这是第一个被破译的三联体密码。1966年，又有科学家发明了一种新的RNA合成方法，通过这种方法合成的RNA可以是以2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，如AGUAGUAGUAGUAGUAGUAGU等，用它们作模板合成的蛋白质的氨基酸序列同样是有规律重复的。如果用UGUGUGUGUGUGUGUGUG作模板，得到的新合成的蛋白质是由半胱氨酸和缬氨酸交替连接而成的，则可以肯定UGU是半胱氨酸的密码子，而GUG是缬氨酸的密码子。利用这种方法破译的密码很多，其中包括终止密码子UGA、UAG和UAA。1964年，尼伦伯格等找到了另外一种高效破译遗传密码的方法。他们首先在体外合成全部64种三核苷酸分子（即长度为3个碱基的RNA，如AGC、UCC、UGA等），同时制备20种氨基酸混合溶液，每种混合溶液中分别含有一种用14C作放射性标记的氨基酸和其他19种氨基酸。然后，向各混合溶液中添加tRNA，使各种氨基酸分别与各自的RNA结合，在溶液中形成各种氨酰RNA，如甘氨酸-tRNA、赖氨酸-tRNA等。实验时，取某一种三核苷酸分子（如CGU）和核糖体混合，再向其中分别加入上述氨基酸混合溶液。如果CGU是某种氨基酸的密码子，它便会和带有这种氨基酸的氨酰tRNA以及核糖体结合形成体积稍大的复合体。当使用硝酸纤维膜过滤反应溶液时，只有含核糖体的复合体可以留在膜上，而其他氨酰tRNA将被冲洗掉。从20种反应体系中找出有放射性的硝酸纤维膜，根据该体系所标记的是哪一种氨基酸，便可知道CGU所对应的氨基酸种类了。利用这种方法破译的密码子大约有50个。五、基因表达与性状的关系基因通过其表达产物——蛋白质来控制生物性状1.基因对性状有控制作用2.基因与性状的关系，并不都是简单的一一对应的关系3.基因不是决定性状的惟一条件(1)一般而言，一个基因决定一种性状。(2)一个性状可以受到多个基因的影响。(3)一个基因可以影响多个性状。表现型=基因型+环境条件(1)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。(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。性状是由基因和环境相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状五、基因表达与性状的关系P74：基因与基因、基因与基因表达产物、__________之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的

。基因与环境性状①概念：生物体基因的

保持不变，但

和

发生可遗传变化的现象。②特点A.可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。B.不变性：基因的碱基序列保持不变。C.可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。碱基序列基因表达表型表观遗传③理解表观遗传应注意的三个问题A.表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。B.表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。C.表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。④机制：DNA的

；

的甲基化和乙酰化等。⑤实例：a.柳穿鱼花形的遗传；b.某种小鼠毛色的遗传；c.蜂王和工蜂。甲基化组蛋白成为蜂王的秘密:二者在DNA序列方面是完全一致的,基因甲基化决定了蜜蜂幼虫发育成工蜂还是蜂王.营养物质（喂给未来蜂王的蜂王浆），减少了DNA甲基化，并因此改变了基因表达，干扰使幼虫变成工蜂的基因的表达。基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关。（基因相同，但环境导致基因的表达有区别）试推测限制酶为什么不会切割自身的DNA？DNA分子中不具备这种限制酶的识别切割序列，或者DNA分子被修饰（甲基化），使限制酶不能将其切开（2）为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作用的机制是什么__________？（1）研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是什么__________？

诱导胎猴体细胞和去核的卵母细胞融合

体细胞克隆猴的培育过程：激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。基因沉默1.基因沉默是指生物体中特定基因由于种种原因不表达。某研究小组发现染色体上抑癌基因邻近的基因能指导合成反义RNA，反义RNA可以与抑癌基因转录形成的mRNA形成杂交分子，从而阻断抑癌基因的表达，使细胞易于癌变，据图分析，回答问题：（1）图中反义RNA是如何形成的？参与过程Ⅱ的RNA有哪几种（2）图中杂交分子中核苷酸、碱基种类可能分别有几种

四种四种抑癌基因邻近的基因能转录出反义RNA，反义RNA可以与抑癌基因转录形成的mRNA形成杂交分子，从而阻断抑癌基因的翻译（3）据图分析抑癌基因沉默的具体原理是什么？邻近基因转录合成反义RNA参与过程Ⅱ有关的RNA：mRNA（模板）、rRNA（核糖体的组成成分）、tRNA（搬运氨基酸的工具）遗传印记是亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化是遗传印记重要的方式之一。遗传印记可在配子发生和个体发育过程中获得和重建。下图为遗传印记对小鼠控制毛色的基因（A基因表现为黑色，a基因表现为白色）表达和传递影响的示意图，被甲