专题04基因的表达（知识梳理）2024年高中生物学业水平考试必备考点归纳与测试（新教材专用）

专题04基因的表达考点01基因指导蛋白质的合成考点02基因表达与性状的关系考点01基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构、种类和功能与RNA的比较比较项目DNARNA基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖核糖含氮碱基ATCGAUCG结构通常呈双螺旋结构多为单链结构主要存在部位细胞核细胞质作为DNA的信使传递信息的原因：（1）RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，具备准确传递遗传信息的可能。（2）RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。（3）RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。（4）RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。的结构与功能mRNA(信使RNA）蛋白质合成的模板rRNA(核糖体RNA）核糖体的组成部分tRNA(转运RNA）氨基酸的运载工具二、遗传信息的转录和翻译（一）转录1.概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。2.场所：主要是细胞核在叶绿体线粒体中也能发生转录过程。3.条件：（1）模板：DNA的一条链（模板链）；（2）原料：4种核糖核苷酸；（3）能量：ATP（由细胞呼吸提供）；（4）酶：RNA聚合酶。4.过程：5.产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。复制与DNA转录的比较比较项目DNA复制DNA转录模板DNA的两条链DNA的一条链原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸碱基互补配对原则AT；GCAU；TA；GC酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶产物DNARNA（二）遗传信息的翻译1.概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2.场所或装配机器：核糖体。3.条件：模版：mRNA原料：氨基酸酶：多种酶能量：ATP搬运工具：tRNA4.易混淆的遗传信息、密码子与反密码子比较项目实质联系遗传信息DNA中脱氧核苷酸的排列顺序遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序。通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上；密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子可识别密码子密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基反密码子位于tRNA上的能与mRNA上对应密码子互补配对的三个相邻碱基密码子（1）种类：密码子共有64种，负责21种氨基酸的编码，其中3种终止密码子（UAA、UAG、UGA）通常不编码氨基酸，但UGA在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。（2）特点①简并性：一种氨基酸可能由多个密码子决定。通常一种密码子决定1种氨基酸，一种tRNA只能转运1种氨基酸。B.每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。②通用性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。过程起始起始→mRNA与核糖体结合运输→tRNA携带氨基酸进入特定位置延伸→核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸添加到延伸中的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）停止→当核糖体遇到mRNA上的终止密码子时，合成终止脱离→肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离7.翻译过程的三种模型图解读（1）模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成2个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是由左往右。（2）在细胞质中翻译是一个快速高效的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。（3）模型丙是原核细胞内发生的转录和翻译过程，特点是边转录边翻译，与真核细胞不同的原因是原核细胞无以核膜为界限的细胞核，原核细胞的基因中无内含子，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。三、中心法则1.提出者:克里克。2.过程3.各种生物遗传信息的传递途径（1）能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递：（2）具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递（3）具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递高度分化的细胞遗传信息的传递4.生命是物质、能量和信息的统一体（1）DNA、RNA是信息的载体。（2）蛋白质是信息的表达产物。（3）ATP为信息的流动提供能量。考点02基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系1.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。例子：镰刀型细胞贫血症编码血红蛋白的基因中一个碱基变化→血红蛋白结构发生变化→红细胞形态呈镰刀状→红细胞容易破裂，患溶血性贫间接控制：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。例子：白化病酪氨酸酶基因异常→酪氨酸酶不能合成→酪氨酸不能转为黑色素→白化病二、基因的选择性表达与细胞分化1.细胞中表达的基因分类：（1）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的。如：ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因等。（2）奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。如：胰岛素基因、血红蛋白基因等。2.细胞分化的实质：（1）细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。（2）细胞分化的“不变”与“变”①不变：DNA、tRNA、rRNA；细胞的数目；②变：mRNA、蛋白质的种类；细胞的形态、结构和功能。3.基因的选择性表达的结果（1）细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。（2）细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。（3）细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、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、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。三、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.特点①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。②不变性：基因的碱基序列保持不变。③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。3.常见的调控机制（1）DNA甲基化修饰（主要抑制转录）①启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点；②DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表达。（2）染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达（乙酰化主要是激活转录）（3）非编码RNA（主要抑制翻译）非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)【注意】①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。②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。③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。四、基因和性状的关系1.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响性状的形成往往是内因（基因）与外因（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。2.环境因素可使生物体的性状发生改变环境因素可以通过表观遗传使生物体的性状发生改变，也可以通过改变遗传物质，使生物体的性状发生改变。3.多数情况下，基因与性状不是简单的一一对应关系（1）一个性状可以受到多个基因的影响。例如，人的身高是由多个