第六单元 第18讲 基因的表达（word教参）-【勤径学升】2025年高考生物一轮总复习（不定项版）

第18讲　基因的表达 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的实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。 [对应学生用书P176] 考点1 遗传信息的转录和翻译 1．RNA的结构与功能 2．遗传信息的转录 (1)概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。 (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)过程 学科网（北京）股份有限公司 [提醒]　(1)一个DNA分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响。 (2)真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。 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。 (唯一场所) (3)密码子和反密码子 ①概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子。 ②密码子的种类为64种，其中AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子；GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸；在其他情况下，它编码缬氨酸。UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。 ③密码子与反密码子的比较 学科网（北京）股份有限公司 项目 密码子 反密码子 位置 mRNA tRNA 作用 直接决定蛋白质中氨基酸的序列 识别密码子，转运氨基酸 特点 与DNA模板链上的碱基互补 与mRNA中密码子的碱基互补 (4)过程 (5)产物：多肽蛋白质。 4．中心法则 (1)提出者：克里克。 (2)补充后的内容图解 学科网（北京）股份有限公司 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 ④高度分化的细胞遗传信息的传递 DNARNA蛋白质 (3)生命是物质、能量和信息的统一体 ①DNA、RNA是信息的载体。 ②蛋白质是信息的表达产物。 ③ATP为信息的流动提供能量。 基础诊断 （1）与DNA相比，RNA特有的物质是核糖和尿嘧啶 （√） （2）tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息 （×） 学科网（北京）股份有限公司 （3）转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程 （×） （4）DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 （×） （5）一个DNA只能控制合成一种蛋白质 （×） 教材拓展 1.（必修2 P64正文拓展）“在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。”为什么RNA适于作DNA的信使呢？ 提示：①RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，含有4种碱基，可以储存遗传信息。②RNA一般是单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核进入细胞质。③组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。 2.（必修2 P67“表4－1”密码子表拓展）起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸的？从核糖体上脱落下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？ 提示：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往往会被剪切掉。翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才能终止。刚从核糖体上脱落下来的只能称之为多肽，其通常经过一定的加工修饰才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。 3.（必修2 P67“表4－1”密码子表拓展）根据mRNA中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定mRNA中的碱基排列顺序？ 提示：前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸（在一般情况下，终止密码子没有对应的氨基酸），但一种氨基酸可以有多种密码子。 1．遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系 (1)遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 学科网（北京）股份有限公司 (2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系 ①密码子有64种，其中AUG既可以编码甲硫氨酸，又是起始密码子；GUG在原核生物中，可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸；在其他情况下，它编码缬氨酸；UGA在正常情况下是终止密码子，在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。 ②一种密码子只能决定一种氨基酸，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(密码子的简并性)，可由一种或几种tRNA转运。 2．DNA复制、转录和翻译的区别 项目 复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 学科网（北京）股份有限公司 模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 能量 都需要 酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶 产物 2个双链DNA分子 一个单链RNA分子 多肽链(或蛋白质) 产物 去向 传递到2个细胞或子代 通过核孔进入细胞质 组成细胞结构蛋白或功能蛋白 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，转录后DNA恢复原状 翻译结束后，mRNA被降解成单体 碱基 配对 A—T、T—A、 C—G、G—C A—U、T—A、 C—G、G—C A—U、U—A、 C—G、G—C 3．真核生物和原核生物基因表达过程的不同 学科网（北京）股份有限公司 考向1　遗传信息、密码子、反密码子的分析 1.（2020·全国Ⅲ卷）细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤（I）。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式（Gly表示甘氨酸）。下列说法错误的是 （　　） A.一种反密码子可以识别不同的密码子 学科网（北京）股份有限公司 B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合 C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成 D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变 解析　根据图像可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。 答案　C 2.生物体中编码tRNA的DNA某些碱基改变后，可以产生被称为校正tRNA的分子。某种突变产生了一种携带甘氨酸但是识别精氨酸遗传密码的tRNA。tRNA上识别遗传密码的三个碱基称为反密码子。下列叙述错误的是 （　　） A.tRNA分子上的反密码子并不决定其携带的氨基酸种类 B.新合成的多肽链中，原来精氨酸的位置可被替换为甘氨酸 C.此种突变改变了编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列 D.校正tRNA分子的存在可以弥补某些突变引发的遗传缺陷 解析　根据题干信息可知，此种突变发生在编码tRNA的DNA序列上，且产生了校正tRNA分子，并没有改变编码蛋白质氨基酸序列的遗传密码序列，C错误。 答案　C 考向2　转录、翻译的过程分析 3．(2023·浙江1月选考)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(　　) 学科网（北京）股份有限公司 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 解析　图示翻译过程中，各核糖体从mRNA的5′端向3′端移动，A错误；该过程中，mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对，tRNA通过识别mRNA上的密码子携带相应氨基酸进入核糖体，B正确；图中5个核糖体结合到mRNA上开始翻译，从识别到起始密码子开始进行翻译，识别到终止密码子结束翻译，并非是同时开始同时结束，C错误；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可能会减少，D错误。 答案　B 4．(2021·河北卷)关于基因表达的叙述，正确的是(　　) A．所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码 B．DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录 C．翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性 D．多肽链的合成过程中，tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息 解析　RNA病毒的蛋白质由病毒的遗传物质RNA编码合成，A错误；DNA双链解开，RNA聚合酶与启动子结合进行转录，移动到终止子时停止转录，B错误；翻译过程中，核酸之间通过碱基互补配对相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；没有相应的反密码子与mRNA上的终止密码子配对，故tRNA不能读取mRNA上全部碱基序列信息，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 答案　C 考向3　遗传信息传递过程分析 5.如图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是 （　　） 抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性（可促进DNA螺旋化） 红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A.环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程 B.青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程 C.结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中 D.①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中 解析　DNA复制过程需要解旋酶，所以环丙沙星可以抑制①过程，红霉素与核糖体结合，干扰mRNA与核糖体结合，只抑制③过程，A错误；据表可知，青霉素抑制的应该是合成细胞壁的酶的活性，不能抑制①过程，只有转录过程需要RNA聚合酶，所以利福平只可抑制②过程，不能抑制①过程，B正确；细菌细胞中不发生④⑤过程，④⑤过程只发生在RNA病毒的遗传信息传递过程中，C错误；人体健康的细胞中只发生①②③过程，D错误。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 6．许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是(　　) 药物名称 作用机理 羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成 放线菌素D 抑制DNA的模板功能 阿糖胞苷 抑制DNA聚合酶活性 A．羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏 B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制 C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸 D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响 解析　DNA复制的原料是脱氧核苷酸，DNA转录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核糖核苷酸的合成，故会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A错误；DNA复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA复制和转录过程都会受到抑制，B正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使DNA复制过程中子链无法正常延伸，C正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D正确。 答案　A 考点2 基因表达与性状的关系 1．基因表达产物与性状的关系 (1)直接控制途径 学科网（北京）股份有限公司 ①方式：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 ②实例：镰状细胞贫血、囊性纤维化等。 (2)间接控制途径 ①方式：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实例：皱粒豌豆的形成机制、白化病等。 学科网（北京）股份有限公司 2．基因的选择性表达与细胞分化 (1)基因类型： ①在所有细胞中都能表达的基因 ②只在某类细胞中特异性表达的基因 (2)细胞分化的本质：基因的选择性表达。 (3)细胞分化的结果 由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。 3．表观遗传 学科网（北京）股份有限公司 4．基因与性状的对应关系 (1)一个基因一种性状(多数性状受单基因控制) (2)一个基因多种性状(如基因间相互作用) (3)多个基因一种性状(如身高、体重等) (4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表型可能不同；基因型不同，表型也可能相同。 (5)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境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性状。 基础诊断 （1）线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则 （√） （2）DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则 （×） 学科网（北京）股份有限公司 （3）模板相同，其产物可能不同；产物相同，其模板一定相同 （×） （4）表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变 （×） （5）吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达 （√） （6）同一蜂群中的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面的不同与表观遗传有关 （√） （7）人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的 （×） 教材拓展 1.（必修2 P71正文拓展）如图为人体内基因对性状的控制过程： （1）①②③说明什么？ 提示：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）①②④⑤说明什么？ 提示：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 2.（必修2 P72“思考•讨论”）3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 提示：这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 3.（必修2 P74“批判性思维”）你如何评价基因决定生物体的性状这一观点？ 提示：要客观全面地评价基因决定论的观点，认识到性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。 学科网（北京）股份有限公司 1．表观遗传的分子机制 (1)DNA的甲基化 基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响表型。 (2)构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰 真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使细长的DNA卷成紧密的结构。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。 (3)RNA干扰 RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。当细胞中导入与内源性mRNA 编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象。这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一。 2．表观遗传的特点 可遗传 基因表达和表型可以遗传给后代 不变性 基因的碱基序列保持不变 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可以发生去甲基化 3．理解表观遗传需注意三个问题 (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 学科网（北京）股份有限公司 考向1　基因表达产物与性状的关系分析 1.（不定项）如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是 （　　） A.酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶②的缺乏会导致患尿黑酸症 B.由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同 C.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性状之间并不都是简单的一一对应关系 D.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状 解析　由题图可知，酶⑤缺乏，不能合成黑色素，患白化病，若酶③缺乏，尿黑酸不能转化成乙酰乙酸，患尿黑酸症，A错误；由题图可知，苯丙氨酸、酪氨酸在不同酶的催化下，形成的产物不同，B正确；该图体现了基因可通过控制酶的合成控制细胞代谢，进而间接控制生物体的性状，D错误。 答案　AD 2.（2023·江苏无锡月考）如图为某种细菌体内生存必需的氨基酸R的生物合成途径。已知每种性状由一个基因独立控制且各基因正常表达，野生型细菌能在基本培养基上生长，而甲、乙两种突变型细菌都不能在基本培养基上生长。在基本培养基上若添加中间产物Q，则甲、乙都能生长；若添加中间产物P，则甲能生长而乙不能。在基本培养基上添加少量R，乙能积累中间产物P，而甲不能积累。下列结论不正确的是 （　　） 学科网（北京）股份有限公司 A.甲中不含基因A，但含基因b和基因C B.乙中不含基因b或基因b表达障碍，但含基因A和基因C C.甲中酶a的功能丧失，酶b和酶c的功能正常 D.以上过程体现了基因通过控制酶的合成间接控制生物性状 解析　据图分析，通过代谢途径可知，R是生长发育必需的物质，各种中间代谢产物必须转变成R才能进行代谢和繁殖。控制某种酶合成的基因发生突变则加入反应物质无法正常生长繁殖，必须加入后面的中间代谢产物。根据题意可知，“在基本培养基上若添加中间产物Q，则甲、乙都能生长”，说明甲和乙的酶c都正常，即甲和乙都有基因C；“若添加中间产物P，则甲能生长而乙不能”，说明甲的酶b正常，乙的酶b功能丧失，即甲含基因b，乙含有基因B，“在基本培养基上添加少量R，乙能积累中间产物P，而甲不能积累”，说明甲的酶a功能丧失，乙的酶a功能正常，即甲不含基因A，而乙含有基因A；由题意可知，各基因正常表达，不存在基因表达障碍，该图示过程说明了基因通过控制酶的合成间接控制生物的性状。 答案　B 考向2　基因的选择性表达 3.（2021·山东卷）体外实验研究发现，γ－氨基丁酸持续作用于胰岛A细胞，可诱导其转化为胰岛B细胞。下列说法错误的是 （　　） A.胰岛A细胞转化为胰岛B细胞是基因选择性表达的结果 B.胰岛A细胞合成胰高血糖素的能力随转化的进行而逐渐增强 C.胰岛B细胞也具有转化为胰岛A细胞的潜能 D.胰岛B细胞分泌的胰岛素经靶细胞接受并起作用后就被灭活 解析　γ－氨基丁酸持续作用于胰岛A细胞，可诱导其转化为胰岛B细胞，其实是关闭了胰高血糖素基因，打开了胰岛素基因，因此胰岛A细胞转化为胰岛B细胞是基因选择性表达的结果，A正确；胰岛A细胞合成胰高血糖素的能力随转化的进行而逐渐减弱，B错误；胰岛B 学科网（北京）股份有限公司 细胞和胰岛A细胞的细胞核中具有相同的基因，因此胰岛B细胞也具有转化为胰岛A细胞的潜能，C正确；激素被靶细胞接受并起作用后被灭活，D正确。 答案　B 4.（2021·湖南卷改编）细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列相关叙述不正确的是 （　　） A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因B B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中 C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物 D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子 解析　由题图可知，基因A表达过程中产生的mRNA和蛋白质都多于基因B表达过程产生的mRNA和蛋白质，因此基因A的表达效率高于基因B的表达效率，A正确；真核生物的细胞核具有核膜，将核基因的转录和翻译过程分开，转录发生在细胞核，翻译发生在细胞质的核糖体上，B正确；人的mRNA、rRNA和tRNA都属于RNA，都是以DNA为模板转录形成的，C正确；②为翻译，该过程中tRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子，D错误。 答案　D 考向3　表观遗传 学科网（北京）股份有限公司 5.下列关于表观遗传的说法，不正确的是 （　　） A.表观遗传的分子生物学基础是DNA的甲基化等 B.表观遗传现象中，生物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变 C.表观遗传现象与外界环境关系密切 D.DNA甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型 解析　表观遗传是指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。这一现象出现的原因是DNA的甲基化，染色体上的组蛋白发生甲基化、乙酰化等，A正确、B错误；外界环境会引起细胞中DNA甲基化水平变化，从而引起表观遗传现象的出现，C正确；DNA甲基化的修饰可以通过配子传递给后代，使后代出现同样的表型，D正确。 答案　B 6.（2023·山东烟台模拟）（不定项）在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆才能发育成蜂王，大多数幼虫以一般的蜂蜜为食而发育成工蜂。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1所示，图2是被甲基化的DNA片段。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫不取食蜂王浆也可直接发育成蜂王。下列分析正确的是 （　　） 图1 学科网（北京）股份有限公司 图2 A.蜂王浆的作用可能是抑制DNMT3基因的表达 B.胞嘧啶甲基化可能会干扰RNA聚合酶与DNA结合，从而影响DNA复制 C.DNA甲基化后不会改变遗传信息，但可能会改变生物性状 D.敲除DNMT3基因与取食蜂王浆对幼虫发育有相同的作用 解析　取食蜂王浆的幼虫和不含DNMT3基因的幼虫都会发育成蜂王，因此可推测蜂王浆可能会抑制DNMT3基因的表达，A正确；胞嘧啶甲基化影响了DNA分子的结构，可能会干扰DNA聚合酶的作用，从而影响DNA复制，B错误；DNA甲基化后并没有改变碱基的序列，但可能会影响基因的表达过程，因此可能会改变生物的性状，C正确；题干中敲除DNMT3基因与取食蜂王浆都能使幼虫发育成蜂王，推知它们对幼虫的发育具有相同的作用，D正确。 答案　ACD [对应学生用书P182] 基因的结构 1．基因的结构与遗传信息的表达 学科网（北京）股份有限公司 [提醒]　准确把握真核细胞和原核细胞基因结构的异同：都分为编码区和非编码区，不同的是真核生物基因的编码区是不连续的，分为内含子和外显子。 [提醒]　真核生物基因转录时，编码区中内含子和外显子都转录，但在形成成熟mRNA时，内含子转录部分切去，把外显子转录部分连接起来。 2．基因表达的调控 (1) 转 录 水 平 ① 学科网（北京）股份有限公司 的 调 控 无诱导物存在时：阻遏蛋白与操纵基因结合阻止了RNA聚合酶与启动子的结合，使得结构基因不能正常转录(如图1) ②有诱导物(乳糖)存在时：诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白结构改变，不能与操纵基因结合，则RNA聚合酶结合到启动子上并启动结构基因的表达(如图2) (2) 翻 译 水 平 的 调 控 RNA干扰是有效沉默或抑制目标基因表达的过程，指内源性或外源性双链RNA(dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解，从而导致靶基因的表达沉默，产生相应的功能表型缺失的现象。RNA干扰由转运到细胞质中的双链RNA激活，沉默机制可导致由小干扰RNA(siRNA)或短发夹RNA(shRNA)诱导实现靶mRNA的降解，或者通过小RNA(miRNA)诱导特定mRNA翻译的抑制 [特别提醒]　联系教材中基因表达相关知识，结合以上基因的结构和基因表达及其调控的新情境材料，理解基因表达不是一个简单的“转录、翻译”的过程，而是一个复杂的多方位调控、调整、修饰、影响的生理过程。进而能够顺理成章的面对、解答“基因表达与调控类”题目。 1.（2023·山东青岛模考）科学家研究发现， TATA box是多数真核生物基因的一段DNA序列，位于基因转录起始点上游，其碱基序列为TATAATAAT，RNA聚合酶与TATA box牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述不正确的是 （　　） A.TATA box被彻底水解后共得到4种小分子 B.mRNA逆转录可获得含TATA box的DNA片段 C.RNA聚合酶与TATA box结合后才催化核糖核苷酸链的形成 学科网（北京）股份有限公司 D.该研究为人们主动“关闭”某个异常基因提供了思路 题干 信息 信息1 TATAbox的碱基序列为TATAATAAT 信息2 RNA聚合酶与TATA box牢固结合之后才能开始转录 素养指引 生命观念 DNA的结构；基因的转录过程 思维误区 误区：易忽略对“TATA box的碱基序列为TATAATAAT”的理解，水解能只得到2种碱基。 解析　TATA box被彻底水解后得到脱氧核糖、磷酸、A、T共4种小分子，A正确；TATA box属于基因启动子的一部分，mRNA逆转录获得的DNA片段不含 TATA box，B错误；RNA聚合酶与TATA box结合后催化氢键的解开，形成单链开始转录形成核糖核苷酸链，C正确；某基因的TATA box经诱变缺失后，RNA聚合酶没有了结合位点，不能启动基因转录，D正确。 答案　B 1．(2023·辽宁大连二模)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期进行了选择性表达 B．启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别 学科网（北京）股份有限公司 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 解析　据题图可知，胚胎发育早期，ε­珠蛋白基因表达，γ­珠蛋白基因不表达，而胚胎发育中期，ε­珠蛋白基因不表达，γ­珠蛋白基因表达，说明两种珠蛋白基因在不同时期进行了选择性表达，A正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的序列，因此启动子甲基化可能影响RNA聚合酶对其的识别，B正确；在转录过程中，DNA模板链被转录方向是从3′端向5′端，RNA链的合成方向是从5′端向3′端，因此转录的模板是b链，C错误；甲基化修饰不影响基因中碱基序列，影响的是基因的转录，因此是一种表观遗传调控方式，D正确。 答案　C 2.操纵子是原核细胞基因表达调控的一种组织形式，它由调节基因（I）、启动子（P）、操纵基因（O，不编码蛋白质）、结构基因（编码蛋白的多个基因）等部分组成。如图表示大肠杆菌细胞中乳糖代谢所需酶（结构基因lacZ、lacY、lacA编码）的合成及调控过程。图1表示环境中没有乳糖时，结构基因的表达被“关闭”的调节机制；图2表示环境中有乳糖时，结构基因的表达被“打开”的调节机制。请回答下列问题。 图1 图2 学科网（北京）股份有限公司 （1）过程①发生的场所是　　　　　　，过程②需要用到的转运工具是　　　　　　　。  （2）由图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，阻碍　　　　　与启动子结合，从而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　　　　　　　　　。  （3）从图2可知，如果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，合成的酶催化乳糖分解。乳糖被分解后又可导致结构基因　　　　（填“表达”或“不表达”），该调节机制为　　　　　　调节。  （4）图1和图2所示调节过程反映了基因与基因之间、　　　　　　　　之间、　　　　　　之间存在着复杂的相互作用，共同精细地调控生物体的生命活动。  解析　（1）原核生物没有成形的细胞核，只有拟核，故转录过程发生在拟核区域；过程②中需要tRNA来运输氨基酸。（2）RNA聚合酶的结合位点是启动子，作用是催化转录过程。由题图可知，当大肠杆菌培养基中仅有葡萄糖而没有乳糖存在时，调节基因的表达产物——阻遏蛋白会与操纵基因结合，阻碍RNA聚合酶与启动子结合，在转录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。 （3）图2中，如果乳糖与阻遏蛋白结合，使其空间结构改变而失去功能，则结构基因表达，合成的酶催化乳糖分解。乳糖被分解后又可导致结构基因不表达，该调节机制为反馈调节。（4）阻遏蛋白属于基因的表达产物，故图1和图2所示调节过程反映了基因与基因之间、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，共同精细地调控生物体的生命活动。 答案　（1）拟核　tRNA　（2）阻遏蛋白　RNA聚合酶　物质和能量的浪费　（3）空间结构　不表达　反馈　（4）基因与基因表达产物　基因与环境 3．基因什么时候表达以及表达水平的高低受多种因素的调控，下图表示三种调控基因表达的途径，且这三种调控途径都直接影响生物的性状，并可遗传给下一代。 学科网（北京）股份有限公司 (1)图中属于表观遗传机制的途径有________(填序号)，理由是______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)途径1和途径2分别是通过干扰________、________来调控基因表达，正常情况下，通过这两个过程实现了遗传信息从________到________的流动。 (3)依据途径3推测，在神经细胞中，控制呼吸酶合成的基因与组蛋白结合的紧密程度________(填“高于”“低于”或“等于”)肌蛋白基因，原因是______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 解析　(1)由图分析，途径1、2、3属于表观遗传机制，其原因是在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。(2)途径1是转录启动区域DNA甲基化，干扰转录，导致基因无法转录，途径2是利用RNA干扰，使mRNA被切割成片段，干扰翻译，导致mRNA无法翻译，转录过程是遗传信息从DNA到mRNA，翻译过程是遗传信息从mRNA到蛋白质， 学科网（北京）股份有限公司 这两个过程实现遗传信息从DNA到蛋白质的流动。(3)依据途径3推测，在神经细胞中，呼吸酶合成基因表达而肌蛋白基因不表达，从而推出控制呼吸酶合成的基因与组蛋白结合的紧密程度低于肌蛋白基因。 答案　(1)1、2、3　基因的DNA序列没有发生改变，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化　(2)转录　翻译　DNA　蛋白质　(3)低于　呼吸酶合成基因在神经细胞中表达，而肌蛋白基因在神经细胞中不表达 [对应学生用书P184] 1.经典重组　判断正误 （1）（2017·全国Ⅲ卷，1C）细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 （　　） （2）（2017·海南卷，25A）每种氨基酸都至少有两种相应的密码子 （　　） （3）（2018·海南卷，13C）转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸 （　　） （4）（2015·全国Ⅰ卷，1B）一个tRNA分子中只有一个反密码子 （　　） （5）（2015·全国Ⅱ卷，3B）mRNA从细胞核到细胞质的过程不属于胞吐作用 （　　） 提示：（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）√ 2．(2023·全国乙卷)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。己知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 学科网（北京）股份有限公司 A．②⑤⑥　　　　　 B．①②⑤ C．③④⑥ D．②④⑤ 解析　根据题干信息“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”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、RNA聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④不符合题意；据题意可知，氨基酸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，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌中转入氨基酸甲，②符合题意；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，所以大肠杆菌细胞内要含有tRNA甲的基因以便合成tRNA甲，大肠杆菌细胞内也要含有酶E的基因以便合成酶E，催化甲与tRNA甲结合，⑤⑥符合题意。②⑤⑥组合符合题意，A正确。 答案　A 3．(2023·湖南卷)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录 B．细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glg mRNA从5′端向3′端移动 学科网（北京）股份有限公司 C．抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成 D．CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成 解析　基因转录时，RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录，A正确；基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动，B正确；由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA减少，使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glg mRNA，而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用，故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原合成，C错误；由题图及C选项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行转录，有利于细菌糖原的合成，D正确。 答案　C 4．(2023·江苏卷)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′­CAU­3′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tRNA D．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 解析　单链tRNA分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A错误；每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误；mRNA上的终止密码子不能决定氨基酸，C错误；反密码子第1位碱基常为次黄嘌呤(I)， 学科网（北京）股份有限公司 与密码子第3位碱基A、U、C皆可配对这种特点是密码子的简并性，而遗传密码的简并性可减少变异对个体生存带来的影响，有利于保持物种遗传的稳定性，D正确。 答案　D 5．(2022·湖南卷)(不定项)大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是(　　) A．一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 B．细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子 C．核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡 D．编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译 解析　一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，以提高翻译效率，A正确；细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子，与rRNA分子结合，二者组装成核糖体，B正确；当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白只能结合到自身mRNA分子上，导致蛋白质合成停止，核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了rRNA和核糖体蛋白数量上的平衡，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录形成的mRNA在转录未结束时即和核糖体结合，开始翻译过程，D错误。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $$