高中生物第六单元 遗传的物质基础学案-基因的表达

基因的表达

【课标要求】

1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择

性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。

2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象(生命观念)。

【核心素养】

1.结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子转录、翻译的过程。

2.运用中心法则，阐明DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质合成的过程(科学思维)

3.结合实例分析基因表达的异常情况(社会责任)。

【必备知识梳理】

考点一遗传信息的转录和翻译

1.RNA的结构和种类

(1)基本单位：。

(2)组成成分：

(腺嗓吟(A)

(3)结构：一般是一链，长度比DNA短；能通过从细胞核转移到细胞质中。

⑷种类及功能：

,信使RNA(mRNA)：蛋白质合成的模板

＜转运RNA(tRNA)：识别并转运氨基酸

、核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组成成分

(5)DNA与RNA的区别：

物质组成

结构特点

\五碳糖特有碱基

DNA脱氧核糖—一般是双链

RNA—U(尿喀陡)通常是—

2.遗传信息的转录

(1)概念：以为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。

⑵转录过程(见图)：

与DNA分子的某一启动

部位结合

-解旋：双链解开，暴露

(■原则：碱基互补配对原则

也对《模板：解开的DNA双链中的

.原料：游离的

I连接［醉：RNA聚合酶

结果：形成一个

合成的mRNA从

DNA双链恢复成双螺旋结构

3.遗传信息的翻译

(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白

质的过程。

(2)密码子

①概念：_______上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称为1个密码子。

②种类：M种，其中决定氨基酸的密码子有种，终止密码子有种。

③密码子的统一性：。密码子的统一性说明了

④密码子的简并性：o密码子简并性的意义:

一方面，另一方面»

(3)翻译过程

反密

码子

(核糖体在mRNA上的移动方向)

起始一核糖体与mRNA结合

tRNA识别mRNA上的密码子，并将携带的

氨基酸置于特定位置

___核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子,

区画一由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中

的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）

停止一当核糖体到达mRNA上的终止密码时，合成停止

脱离肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离

总结：翻译需要的6个条件：模板（）、原料（20种氨基酸）、能量（ATP）、酶、tRNA、

［重难突破］

1.DNA复制、转录、翻译的比较

（1）区别

DNA复制转录翻译

有丝分裂间期和减数第

时间个体生长发育的整个过程

一次分裂前的间期

场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体

模板DNA的两条链DNA（或基因）的一条链mRNA

原料4种脱氧核甘酸4种核糖核甘酸20种氨基酸

模板（DNA两条链）、原料模板（mRNA）、原料（20

模板（DNA或基因的一条

（脱氧核糖核甘酸）、酶（解种氨基酸）、能量

条件链）、原料（核糖核甘酸）、酶

旋酶、DNA聚合酶）、能（ATP）、酶、tRNA、核

（RNA聚合酶）、能量（ATP）

量（ATP）糖体

产物2个双链DNA1个单链RNA多肽链

产物去传递到两个子细胞或子组成细胞结构蛋白或

通过核孔进入细胞质

向代功能蛋白

一条mRNA上可相继

①半保留复制边解旋边转录，DNA双链

特点结合多个核糖体，同时

②边解旋边复制全保留

合成多条肽链

碱基配A—T,T—A,G—C,C一A—U,T-A,G-C,C-A—U,U—A,G—C,

对方式GGC-G

信息传

DNA-DNADNA—RNAmRNA一蛋白质

递

意义传递遗传信息表达遗传信息，使生!例表现出各种性状

⑵联系：

I———_>|mRNA|------———，蛋白质

脱氧核昔酸序列——►核糖核甘酸序列——►氨基酸序列

遗传信息----------►遗传密码-----------遗传性状

2.转录和翻译过程中相关数量的计算

(1)相关数量关系：基因碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数=6:3：1(忽略终止密码子)。

DNA(SH)mRNA蛋白质

£，A

■■--------►------►精氨酸

CGT

DNA碱彝mRNA碱觐氨基酸数

6:3：1

(2)关注计算中“最多”和“最少”问题。

①mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决

定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。

②DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的

蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。

③不能忽略“最多”或“最少”等字(忽略终止密码子)：如mRNA上有n个碱基，转录产

生它的基因中至少有2〃个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有M3个氨基酸。

［素养提升］

1.油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图

甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。

甲乙

(1)据图甲分析，写出提高油菜产油量的基本思路。

⑵图乙表示基因B,a链是转录链，经诱导0链也能转录，诱导基因B的P链转录后，提

高了产油量，请解析原因。

2.为了研究线粒体内RNA聚合酶的合成，科学家采用澳化乙咤(能专一性抑制线粒体DNA

的转录)完成了下表实验。

分组实验处理实验结果

链抱霉线粒体RNA聚合酶含量很

实验组用含澳化乙院的培养基培养链施霉

高

链抱霉线粒体RNA聚合酶含量正

对照组用不含澳化乙咤的培养基培养链抱霉

常

从实验结果来看链抱霉线粒体内的RNA聚合酶是由细胞核DNA控制合成的还是线粒体

DNA控制合成？线粒体基因表达的产物对细胞核基因的表达有没有影响？

考点二中心法则及基因对性状的控制

1.中心法则

⑴提出者：o

⑵补充后的内容图解：

②、③

®DNA<-----A；@RNA——-蛋白质

O⑤,、、」

①DNA的复制；②；③翻译；④；⑤,

⑶请写出洋葱表皮细胞内遗传信息传递式：

(4)请写出洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式:

2.基因控制性状的途径

(1)直接控制途径

①方式：基因通过控制.直接控制生物体的性状。

②实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病等

囊性纤维一般过程镰刀型细胞贫

病的痢因血症的病因

(2)间接控制途径

①方式：基因通过控制，进而控制生物体的性状

②实例：

a.白化病致病机理图解

酪氨酸海基因——楚~►酪氨酸醉基因异常

控制1缺乏

—IW

酪氨酸------.黑色索

(肤色正常)(白化病)

b.豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解

编

码

淀

粉

分

支

酶

的编码

基

因

3.基因与性状的关系

控制

(1)一个基因一＞一种性状(多数性状受单基因控制)

控制

(2)一个基因一►多种性状(如基因间相互作用)

控制

(3)多个基因一►一种性状(如身高、体重等)

(4)生物的性状是—和—共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同,

表现型也可能相同。

［重难突破］

不同细胞或生物的中心法则

(1)能分裂的细胞及噬菌体等DNA病毒的中心法则：

IIQA鲤-RNA频-蛋白质

(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：

着(*A翻译.蛋白质

(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：

RNA出晌人史RNA&t蛋白质

⑷不能分裂的细胞的中心法则:

转录翻译

DNA——*RNA——>蛋白质

［素养提升］

在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将

发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些

区域添加甲基基团（如图所示），DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3

基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因

食物不同而发育不同的原因。

AGTCCGCGTTACGTAGC

TCAGGCGCAATGCATCG

于

部分被甲基化的DNA片段

考能检测

1.（2020.莆田市检测）下列关于真核细胞中转录的叙述，正确的是（）

A.转录产生的mRNA碱基序列与非模板链相同

B.细胞内所有的RNA都在细胞核内合成

C.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列

D.一个DNA分子只能转录产生一种RNA分子

2.（2020.西安中学模拟）如图是蛋白质合成过程示意图，合成过程由5,端开始，到3,端结束。

下列相关叙述错误的是（）

A.⑤是蛋白质的彻底水解产物之一

B.合成过程中，“肽链一tRNA”由P位进入A位

C.②与③之间可能发生碱基互补配对

D.唾液腺细胞中的①多于心肌细胞中的①

3.（2020•湖北部分重点中学模拟）某生物细胞中基因表达过程如图所示，下列相关叙述正确

的是（）

A.该过程可表示毛霉合成蛋白酶的过程

B.过程②四个核糖体合成的蛋白质不同

C.过程①中的酶能使DNA碱基对间的氢键断裂

D.与过程②相比，过程①中特有“A—U”配对

4.（2020•吉林调研）下列关于遗传信息、密码子、反密码子的叙述，正确的是（）

A.mRNA上三个相邻的碱基，决定一个氨基酸，称为密码子

B.每一种密码子都与一种反密码子相互对应

C.DNA上核糖核甘酸的排列顺序代表遗传信息

D.每个氨基酸都对应一种密码子

5.（2020•北京101中学检测）如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关

系。下列说法正确的是（）

AU

TJA

酪氨酸

AHPT以①链为C

COHkGG

kc模板”

A

A1hT

rAU天冬氨酸

Ta1B

（DNA）（②）（③）

A.分析题图可知①链应为DNA中的a链

B.DNA形成②的过程发生的场所是细胞核

C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG、CUA

D.图中②与③配对的过程在核糖体上进行

6.（2020•成都诊断检测）真核生物基因中编码蛋白质的序列（外显子）被一些不编码蛋白质的

序列（内含子）隔开。基因的模板链在转录过程中会将外显子与内含子都转录在一条前体

mRNA中，前体mRNA中由内含子转录的片段被剪切后，再重新将其余片段拼接起来成为

成熟的mRNA。下列叙述错误的是（）

A.前体mRNA的合成过程需要RNA聚合酶参与

B.基因的内含子中含有转录成终止密码子的片段

C.内含子发生碱基对的缺失可能不会导致性状改变

D.将模板链与成熟mRNA结合可检测内含子的位置

7.（2020•章丘四中月考）如图是科研人员利用乙烯合成酶的反义基因，通过转基因技术获得

耐储存的转基因番茄的过程。下列相关叙述不正确的是（）

e乙烯合成酶基因乙烯合成酶基因基因的反义拷贝

a...i11II।H---1111HIII11II।H---1111II।II!•••P

0…山山ii-uuuuu…。[③]④

I①

mRNAIIIIIIH…IIIIIIIIIIIUIIIH…iiiiuiiii反义mRNA

mRNAIIIIIIH…iiiiiiiu、⑤/

I②

山UII|•：，II山IUI

乙烯t4

青番茄------成熟番茄转基因番茄无乙烯合成》青番茄

A.该转基因技术所用的目的基因是乙烯合成酶基因

B.乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的区别是转录mRNA的模板链不同

C.由图可知过程⑤依据的原理是碱基互补配对原则

D.转基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯合成酶基因的翻译过程受阻

8.（2020•青岛模拟）新型冠状病毒为单股正链RNA病毒，用（+）RNA表示。如图表示冠状病

毒的增殖过程。下列说法不正确的是（）

名一病毒蛋白

（+）RNA（-）RNA（+）RNA

A.冠状病毒属于RNA病毒，病毒自身含有逆转录酶

B.病毒RNA复制时需要的酶在宿主细胞的核糖体上合成

C.病毒RNA可直接作为翻译的模板

D.RNA上结合多个核糖体的意义是可以迅速合成大量病毒所需的蛋白质

9.（2020•云南名校统测）研究发现，人类免疫缺陷病毒（HIV）的RNA在宿主细胞内不能直接

作为合成蛋白质的模板。依据中心法则（如图），下列相关叙述错误的是（）

A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③过程

B.HIV攻击人体细胞时，人体细胞不能产生HIV的抗体

C.通过④过程形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上

D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病

10.（2020河北衡水冀州中学期中）如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确

的是（）

①太基因1基因2

⑦

X,X2

[②]⑥

L切血红蛋白酪氨酸酹

[④]⑤

正常红细胞酪氨酸—►黑色素

A.①②和⑦⑥都表示基因的表达过程，但发生在不同细胞中

B.由题中信息判断基因1和基因2的遗传一定遵循基因的自由组合定律

C.生物体中一个基因只能决定一种性状

D.⑦一⑥一⑤过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物的性状

11.（2020•广东六校联考）长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃,将孵化后4〜7天的长翅果

蝇幼虫放在35〜37℃的环境中处理6〜24小时后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在

25℃下产生的后代仍是长翅果蝇。下列相关叙述错误的是（）

A.环境条件的改变可以引起生物性状的改变

B.控制果蝇翅型基因的表达受温度影响

C.果蝇翅的发育可能与某种酶有关

D.本实验中残翅果蝇的产生是基因突变的结果

参考答案

考点一遗传信息的转录和翻译

1.(1)核糖核昔酸

(2)

腺噤吟(A)

鸟噤吟(G)

胞喀喔(C)

核糖

L尿喀咤⑼

(3)>皿

(5)

物质组成

结构特点

\五碳糖特有碱基

DNA脱氧核糖T(胸腺喀咤)一般是双链

RNA核糖U(尿喘咤)通常是单链

2.(1)DNA的一条链

(2)

:RNA聚合酶与DNA分子的某一启动

部位结合

双链解开，暴露碱基

'原则：碱基互补配对原则

■模板：解开的DNA双链中的一条链

原料：游离的核糖核昔酸

(酶：RNA聚合酶

［结果：形成一个mRNA

|合成的mRNA从DNA链上释放,

〔DNA双链恢复成双螺旋结构

3.(l)mRNA

⑵①mRNA

②皿3

③地球上几乎所有的生物体共用一套遗传密码各种生物都有一定的亲缘关系。

④密码子的简并性：多种密码子编码同一种氨基酸的现象增强了容错性，减少蛋白质或

性状的差错有利于提高翻译的效率

(3)mRNA核糖体

［素养提升］

1.提示：(1)抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)。

(2)基因B的0链转录的mRNA与a链转录的mRNA互补配对成双链RNA,双链RNA不

能与核糖体结合，不能翻译成酶b,而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多。

2.提示：由实验结果看出链匏霉线粒体内的RNA聚合酶由细胞核DNA控制合成，因为线

粒体DNA的转录被抑制后，链抱霉线粒体RNA聚合酶含量很高。线粒体基因表达的产物

对细胞核基因的表达有反馈作用，线粒体DNA转录不被抑制时，链施霉线粒体RNA聚合

酶含量正常。

考点二中心法则及基因对性状的控制

1.(1)克里克

(2)②转录;③翻译；⑷RNA复制;⑤逆转录

转录翻译

(3)DNA=^RNA蛋白质。

复质"RNA卫蛋白质

(4)制

2.(1)①蛋白质的结构

②

囊性纤维一般过程镰刀型细胞贫

病的病因血症的病因

(2)①酶的合成来控制代谢过程

②a.

酪氨酸酶基因———酪氨酸酶基因异常

|缺乏

控制

酪氨酸醐

酪氨酸酶

酪氨酸-黑色素不能将酪氨酸转化为黑色素

(肤色正常)(白化病)

b.

编

码

淀

、

降低

含量

粉淀粉

豆

分皱粒豌

高

量升

支蔗糖含

酶

的

豌豆

基|圆粒

因

境

因环

(4)基

］

提升

［素养

造成

酶，

转移

基化

A甲

种DN

的一

表达

基因

MT3

，DN

为食

花蜜

粉和

以花

幼虫

蜂的

：蜜

提示

因不

T3基

DNM

，使

为食

王浆

以蜂

幼虫

蜂的

；蜜

工蜂

育成

达，发

能表

而不

基化

被甲

基因

一些

。

蜂王

育成

而发

表达

正常

基因

，一些

表达

检测

考能

体