高三生物一轮复习课件：基因的表达

2.3

基因工程的应用第29讲

基因的表达

第五单元

遗传的分子基础(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。课标内容基础·精细梳理典例·精心深研考点一基因指导蛋白质的合成基因蛋白质合成（细胞核）(细胞质)核孔RNA指导转录翻译为什么RNA适合当DNA的信使呢？1.RNA的结构与功能

核糖核苷酸蛋白质氨基酸密码子核糖体遗传物质长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。元素组成：C、H、O、N、P密码子反密码子1.常考图示解读大本P1752.如图是某种tRNA的结构，该tRNA上的反密码子为_____________，该tRNA上________(填“含有”或“不含”)氢键。3′—UCG—5′含有大本P175DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA①含特有碱基T或脱氧核糖⇒DNA；②含特有碱基U或核糖⇒RNA。(2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。

碱基互补配对RNA是在细胞核中通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成过程2.遗传信息的转录真核生物：原核生物：细胞核（主要）、叶绿体、线粒体拟核、细胞质（质粒）DNA分子的一条链游离的4种核糖核苷酸、ATP、RNA聚合酶场所：原则：模板：条件：转录的产物：RNA(mRNA、tRNA、rRNA)mRNAtRNArRNA转录DNA一条链（基因片段）⑴解旋：在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶RNA聚合酶：使氢键断裂2.遗传信息的转录⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA

模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUU2.遗传信息的转录CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖

核苷酸聚合成核糖核苷酸链。合成方向：子链的5’端→3’端2.遗传信息的转录RNA聚合酶：形成磷酸二酯键⑷脱离：mRNA释放，DNA双链恢复。UAUGCAUGAUCGAGCUUCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'细胞质细胞核mRNA2.遗传信息的转录2.遗传信息的转录游离的4种核糖核苷酸RNA模板链ATP驱动RNA聚合酶：使氢键断裂mRNA合成方向：5’端→3’端RNA聚合酶：形成磷酸二酯键①转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′端)为转录的起始方向。②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上不同基因的模板链不一定相同。③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录，形成一种多个mRNA。

考向1

围绕转录和翻译，考查科学思维1.(2024·江苏徐州模拟)RNA合成发生在DNA双链部分解开的区域内(见图)。下列相关叙述正确的是(

)DA.RNA与DNA只有一种核苷酸有差异B.与RNA序列一致的链是模板链C.RNA聚合酶是结构复杂的RNA大分子D.转录时RNA的延伸方向总是从5′→3′大本P17610.(2024·辽宁大连模拟)在人类胚胎发育的不同时期，红细胞中的ε-珠蛋白基因(基因1)和γ-珠蛋白基因(基因2)的表达情况不同，具体如下图所示。下列相关叙述错误的是(

)注：图中

代表“—CH3”。A.两种珠蛋白基因在不同时空进行了选择性表达B.启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别C.a链为这两种珠蛋白基因转录的模板链D.甲基化修饰是一种表观遗传调控方式C限时练P423考点一基因指导蛋白质的合成1.(2024·广东四校联考)如图是细胞中三种主要的RNA模式图，下列关于RNA的结构和功能的叙述，错误的是(

)A.tRNA中不一定含有氢键B.三种RNA中一定都含有磷酸二酯键C.细胞中的RNA是相关基因表达的产物D.三种RNA共同参与细胞内蛋白质的合成

A限时练P4233.遗传信息的翻译游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模版合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。场所：模板：原料：能量：搬运工具：酶：产物：核糖体（细胞质）mRNA氨基酸ATPtRNA多种酶多肽链（盘曲折叠形成蛋白质）3.遗传信息的翻译(3)过程tRNAmRNAtRNA终止密码子脱离翻译起点和终点：起始密码子→终止密码子核糖体识别和移动方向：mRNA的5’端→3’端3.多肽链合成时，在一个mRNA分子上有若干个核糖体同时工作，不同核糖体合成的多肽链往往是________(填“相同”或“不同”)的，原因是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________，

这种合成方式大大提高了翻译效率。相同一个mRNA分子上的每1个核糖体都是从mRNA上的第一个起始密码子起始翻译，到第一个终止密码子终止翻译大本P1754.遗传信息、密码子与反密码子辨析(1)密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码。①有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。

②有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。(2)通常一种密码子决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并)，可由一种或几种tRNA转运。1.常考图示解读大本P1761.常考图示解读大本P1762.“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程大本P1768.(2024·江西南昌摸底)图甲为基因表达过程，图乙为中心法则，①～⑤表示生理过程。下列叙述正确的是(

)A.图甲为染色体DNA上的基因表达过程，需要多种酶参与B.生长激素影响核糖体在mRNA上移动，故影响基因的转录过程C.图甲所示过程为图乙中的①②③过程D.图乙中涉及碱基A与U配对的过程有②③④⑤D限时练P423(1)tRNA分子内部不发生碱基互补配对。(2023·江苏卷，6A)(

)提示

tRNA分子内部局部双链区存在碱基互补配对。(2)mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA。(2023·江苏卷，6C)(

)提示终止密码子不能决定氨基酸，不能结合tRNA。(3)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成。(2020·全国卷Ⅲ，3C)(

)提示二者都是单链结构。(4)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(2020·全国卷Ⅲ，1B)(

)提示转录可产生mRNA、tRNA、rRNA等，其中tRNA和rRNA不能编码多肽。(5)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019·浙江4月选考，22C)(

)提示合成多条多肽链。(6)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。(2019·海南卷，20C)(

)提示携带第一个氨基酸的tRNA与核糖体的位点1结合，其他都与核糖体的位点2结合。××××××大本P175B2.(2023·浙江1月选考，15)核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时，多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译，移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是(

)A.图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的3′端向5′端移动B.该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译，同时结束翻译D.若将细菌的某基因截短，相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化大本P176D3.(2023·江苏卷，6)翻译过程如图所示，其中反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)，与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对。下列相关叙述正确的是(

)A.tRNA分子内部不发生碱基互补配对B.反密码子为5′－CAU－3′的tRNA可转运多种氨基酸C.mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNAD.碱基I与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传的稳定性大本P176A考向2结合对遗传信息、密码子、反密码子的分析与判断，考查科学思维4.(2024·辽宁省实验中学考前模拟)下列关于人体的RNA和蛋白质的相互关系的叙述正确的是(

) A.目前发现组成人蛋白质的氨基酸有21种，硒代半胱氨酸是最晚被发现的氨基酸 B.由于“UGA是终止密码子，特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸”，因此人类不决定氨基酸的终止密码子有2个，密码子共有65个 C.如果mRNA上密码子是(5′—AUG—3′)，则tRNA的反密码子是(5′—UAC—3′) D.密码子的简并增加了基因突变的显现概率大本P177D5.(2024·沈阳辽中二中期中)图中甲表示酵母丙氨酸tRNA的结构示意图。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.单链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个腺嘌呤大本P1773.基因表达中的相关数量关系实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1真、原核细胞基因的结构大本P181启动子和终止子位于DNA上，转录的起点和终点。起始密码子和终止密码子位于mRNA上，翻译的起点和终点。外显子：DNA片段，能转录和翻译内含子：DNA片段，能转录，不能翻译（需要剪切）大本P181(2)基因表达遗传信息①原核生物基因②真核生物基因实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。②在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。③转录出的mRNA中有终止密码子，正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。④合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。

1.起始密码子AUG决定甲硫氨酸，蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是_____________________________________________________________ _________________________________________________________________。

翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉大本P1759.下图表示人体卵清蛋白基因的表达过程，图中黑色部分为有遗传效应的DNA片段，其下方对应的数字为该片段的碱基对数。下列叙述正确的是A.转录在细胞分裂间期进行，在遇到终止密码子时停止B.经过首尾修饰和加工的成熟mRNA可从核孔进入细胞质中C.图中7.7kb的基因指导合成

的卵清蛋白至少含有624个

氨基酸D.转录形成hnRNA和翻译形

成卵清蛋白的过程均形成DNA—蛋白质复合物√11.(2024·广州市模拟)在真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行转录、剪接和翻译的过程(如图所示)。剪接体主要由蛋白质和小分子的核RNA组成。下列说法错误的是(

)A.信使RNA前体通过剪接后进入细胞质用于翻译B.信使RNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的起始密码子相结合C.若剪接体剪接位置出现差错，可能导致蛋白质结构发生改变D.剪接体结构的揭晓，对研究基因表达的相关疾病的发病机理有重要意义B限时练P4246.(2023·海南卷，13)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。B下列有关叙述正确的是(

)A.D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′C.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同大本P1809.(2023·广东卷，17)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。回答下列问题：(1)放射刺激心肌细胞产生的________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过________酶以DNA一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对________的竞争性结合，调节基因表达。自由基RNA聚合miRNA大本P180(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路______________________________________________________________________________________________________________________________。P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并使其降解，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡

可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡大本P180基础·精细梳理典例·精心深研考点二中心法则及基因表达与性状的关系1.中心法则 (1)提出者________。 (2)补充后的内容图解克里克①DNA的复制；②______；③翻译；④______________；⑤________。转录RNA的复制逆转录(3)不同生物遗传信息的传递过程提醒高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制场所主要细胞核核糖体宿主细胞宿主细胞模板DNA的两条链DNA的一条链mRNARNARNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸酶解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶缩合反应的酶逆转录酶RNA复制酶能量ATP碱基互补配对原则G→C，C→GA→T，T→AA→U，T→AA→U，U→AA→T，U→AA→U，U→A产物两个子代DNARNA多肽链DNARNADNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较主要细胞核DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较意义前后代之间传递遗传信息表达遗传信息表达遗传信息通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质前后代之间传递遗传信息信息传递DNA→DNADNA→RNAmRNA→蛋白质RNA→DNARNA→RNA项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较考向1

结合中心法则的过程，考查分析判断能力1.(2023·全国乙卷，5)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲－tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是(

) ①ATP

②甲③RNA聚合酶④古菌的核糖体⑤酶E的基因⑥tRNA甲的基因 A.②⑤⑥

B.①②⑤

C.③④⑥

D.②④⑤A大本P178A2.(2024·江苏南通调研)染色质由DNA、组蛋白等组成。组蛋白乙酰化引起染色质结构松散，有关基因进行表达；组蛋白去乙酰化，有关基因表达受到抑制(见下图)。下列有关叙述正确的是(

)A.组蛋白乙酰化可能发生在细胞分化过程中B.过程c需要解旋酶先催化DNA双链解旋C.一个DNA分子通过过程c只能合成一种mRNA分子D.过程d还需要核糖体、tRNA、核糖核苷酸、ATP等参与大本P1788.(2021·浙江6月选考，19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。

下列叙述正确的是(

)AA.＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C.过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化D.过程④在该病毒的核糖体中进行大本P1802.基因控制生物性状的途径(1)直接途径(用文字和箭头表示)：基因

生物体的性状。控制蛋白质的结构直接控制实例(囊性纤维化与镰状细胞贫血)缺失3个A－TT－A缬氨酸镰刀状溶血性贫血2.基因控制生物性状的途径(2)间接途径(用文字和箭头表示)：基因_______________

生物体的性状。控制酶的合成控制代谢过程间接控制实例：白化病致病机理酪氨酸酶酪氨酸酶黑色素酪氨酸不能转变为黑色素2.基因控制生物性状的途径(2)间接途径(用文字和箭头表示)：基因_______________

生物体的性状。控制酶的合成控制代谢过程间接控制实例：豌豆的圆粒和皱粒的形成机理外来DNA序列基因突变基因重组正常正常异常降低正常升高受阻降低失水(3)基因控制性状的实例(连一连)3.基因的选择性表达与细胞分化特异性胰岛素基因基因的选择性表达mRNA蛋白质4.表观遗传不变可遗传不变性甲基化修饰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基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。

阅读材料“柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”，简要回答相关问题：(1)资料1中，柳穿鱼是一种园林花卉。教材所示的两株柳穿鱼，除了花的______________不同，其他方面基本相同。(2)资料2中，某种小鼠实验中子一代的基因型均为Avya，但表现为介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型，原因是___________________________________________________________________________________________________________。(3)柳穿鱼植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被______________(Lcyc基因有多个_________________)了。形态结构 Avy基因前端甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深高度甲基化碱基连接甲基基团大本P178(4)柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因发生甲基化修饰如图：从图中看出，两种基因的___________没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。碱基序列大本P178表观遗传与表型模拟的比较相同点表观遗传与表型模拟都是由___________引起的性状改变，___________都没有改变不同点表观遗传是_________，表型模拟引起的性状改变是____________环境改变遗传物质可遗传的不可遗传的(1)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(2023·广东卷，5C)()(2)遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质。(2020·全国卷Ⅲ，1A)(

)(3)某复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。(2018·全国卷Ⅰ，2C)(

)(4)在真核细胞中，转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。(2017·全国卷Ⅲ，1D)(

)(5)生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定。(2017·海南卷，23D)(

)提示基因与性状间存在一对一、一对多、多对一等关系。(6)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板。(2017·海南卷，25B)(

)√√√×√√大本P178C考向2围绕表观遗传，考查科学思维3.(2024·广东湛江调研)下列遗传现象，与其他三项不同的是(

)A.基因型相同的同卵双生双胞胎所具有的微小差异B.一个蜂群中均由受精卵发育而来的蜂王和工蜂的差异C.秃顶男性(BB)与正常女性(bb)结婚，儿子均为秃顶，女儿均为正常D.纯种黄色体毛与纯种黑色体毛的小鼠杂交，F1表现出不同的毛色大本P179D4.(2023·海南卷，11)某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是(

)A.植株甲和乙的R基因的碱基种类不同B.植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同C.植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化D.植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同大本P179A5.(2024·广东湛江调研)组成染色体的组蛋白发生甲基化会影响基因的表达。如拟南芥FLC基因(开花抑制基因)的表达与其所在染色体中组蛋白的3个赖氨酸有关，其中4号赖氨酸发生甲基化会促进FLC基因表达，9号和27号赖氨酸发生甲基化会抑制FLC基因表达。春化作用会使4号赖氨酸去甲基化，同时使9号和27号赖氨酸发生甲基化。下列说法正确的是(

)A.春化作用会促进拟南芥开花B.春化作用会改