第4章 基因的表达-2023-2024学年高一生物下学期期末复习考点归纳与训练（人教版2019必修2）

第4章 基因的表达 目 录 第一节 基因指导蛋白质的合成 考点1 真核生物遗传信息的转录 考点2 转录的方向和产物 考点3 转录和DNA复制的比较 第二节 基因表达与性状的关系 考点1 基因表达产物与性状表现的关系 考点2 基因的选择性表达与细胞分化 考点3 表观遗传 考点4 基因与性状不是简单的一一对应关系 第1节 基因指导蛋白质的合成 考点1 真核生物遗传信息的转录 ①转录的定义：以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 ②转录的场所：主要发生在细胞核，也可发生在线粒体和叶绿体。 ③转录的模板：DNA分子的特定的一条链。 ④转录的原料：四种核糖核苷酸。 ⑤转录时的配对原则：A—U，T—A，G—C，C—G。 ⑥转录的条件：ATP(能量)、RNA聚合酶。 ⑦转录的特点：边解旋边转录。 ⑧转录的单位：转录以基因为单位进行。 特别提醒：转录过程不需要解旋酶解旋。 【例1】如图表示真核生物体内的生理过程，下列有关叙述正确的是（　　） A.图中共有五种核苷酸 B.该过程表示的是转录过程 C.该过程只能发生在细胞核 D.该过程需要DNA聚合酶 考点2 转录的方向和产物 ①在转录过程中，DNA模板被转录方向是从3′端向5′端；RNA链的合成方向是从5′端向3′端。 ②RNA的合成一般分两步，第一步合成原始转录产物（过程包括转录的启动、延伸和终止）；第二步转录产物的后加工，使无生物活性的原始转录产物转变成有生物功能的成熟 RNA。但原核生物mRNA的原始转录产物一般不需后加工就能直接作为翻译蛋白质的模板。 ③mRNA、rRNA和tRNA都是转录的产物 【例2】下图为真核生物转录过程示意图，下列有关叙述正确的是 A.图中③与DNA的启动部位结合后，沿整条DNA自左向右移动 B.①链是编码链，由它编码形成④RNA C.④如果是mRNA，则④可以直接与核糖体结合进行翻译 D.④如果是tRNA，则图中形成④的过程属于基因表达 考点3 转录和DNA复制的比较 DNA的复制 转录 时间 有些分裂和减数第一次分裂前的间期 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（线粒体、叶绿体中也有转录） 模板 亲代 DNA 的两条链 DNA的一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶 DNA聚合酶 产物 一个双链DNA形成2个双链DNA 一个基因转录形成一个单链RNA 碱基配对 原则 A-T、T-G、C-G、G-C A-U、T-A、C-G、G-C 遗传信息传递方向 DNA →DNA DNA →mRNA 【例3】下列关于DNA复制和转录的叙述，错误的是（ ） A.以同一条链为模板进行复制和转录时所需要的核苷酸相同 B.同一条 DNA分子复制和转录的起点可能不同 C.转录结束后DNA 仍保留原来双链结构 D.口腔上皮细胞中能发生转录而不能发生复制 第二节 基因表达与性状的关系 考点1 基因表达产物与性状表现的关系 根据基因表达产物蛋白质的类型的不同，把基因对性状的控制划分为直接控制和间接控制两种类型。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状称为直接控制，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等；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称为间接控制，如豌豆种族的皱粒、人的白化症状等。 【例1】下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　) A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中 B．图中①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助 C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 D．过程①②③表明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 考点2 基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的本质就是基因的选择性表达，生物体多种多样的性状都是以细胞分化为基础的。 归纳总结：基因选择性表达的结果表现在以下方面： 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。 【例2】下表是5种基因在几种细胞中表达的情况,相关叙述错误的是(　　) 基因 成熟红细胞 浆细胞 胰岛B细胞 细胞呼吸酶基因 + + + 核糖体rRNA基因 + + + 血红蛋白基因 + - - 抗体基因 - + - 胰岛素基因 - - + “+”表示基因开放表达,“-”表示基因关闭不表达 A.细胞呼吸酶基因和核糖体rRNA基因在所有细胞中均表达 B.胰岛B细胞中不存在血红蛋白基因和抗体基因 C.上述基因表达的差异体现了细胞分化的实质 D.上述三种细胞的差异是基因选择性表达的结果 考点3 表观遗传 （1）表现遗传的特征 ①表观遗传不发生DNA序列的变化。如同卵双胞胎具有完全相同的基因组成，但在长大成人后性格、健康方面等会出现差异，这种现象与表观遗传有关。 ②表观遗传可以遗传。表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂在细胞或个体间遗传。如一个遗传物质完全一致的小鼠品系，其体毛具有不同颜色，这与基因的甲基化程度有关，并且这种毛色的性状差异往往可以传递给后代。 ③表观遗传受环境影响。环境的变化可以导致基因表观修饰的变化，进而引起表型改变。个体在生长和发育过程中获得的环境影响，可能会遗传给后代。 (2)表观遗传的机制 ①DNA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。乙酰化修饰就是用乙酰基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。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。 ③RNA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。当细胞中导入或内源产生与某个特定mRNA同源的双链RNA时，该mRNA发生降解或者翻译阻滞，导致基因表达沉默。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。 名师提醒： ①表观遗传机制可以使动物打破DNA序列变化缓慢的限制，使后代能迅速获得上一代生物对环境因素作出反应而发生的变化。 ②表观遗传机制对生物种群的生存和繁衍可能是有利的，也可能是有害的。 ③表观遗传并不是进化。在外因消失后，表观遗传现象会逐渐淡化消失，DNA会回到原先的调控状态。 ③表观遗传状况的改变是可逆的。如人的不良生活习惯(吸烟、吸毒等)会改变有关基因的表观遗传状态，但一旦这些不良习惯被消除。这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 【例3】下列有关表观遗传的说法不正确的是(　　) A．表观遗传可以在个体间遗传 B．某些RNA可干扰基因的表达 C．染色体组蛋白的乙酰化能激活基因的转录 D．DNA的甲基化程度与基因的表达无关 考点4 基因与性状不是简单的一一对应关系 ①基因和性状存在三种对应关系：一是一对等位基因对应一对相对性状；二是多对等位基因对应一对相对性状；三是一对等位基因对应多对相对性状。 ②同种生物基因型相同表型不一定相同。生物表型是基因型和环境共同作用的结果。 【例4】蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜，对形成这种现象的最好解释是(　　) A．环境因素限制了有关基因的表达 B．两种均为基因碱基序列的改变 C．叶子中缺乏形成叶绿素的基因 D．黑暗中植物不进行光合作用 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4章 基因的表达 目 录 第一节 基因指导蛋白质的合成 考点1 真核生物遗传信息的转录 考点2 转录的方向和产物 考点3 转录和DNA复制的比较 第二节 基因表达与性状的关系 考点1 基因表达产物与性状表现的关系 考点2 基因的选择性表达与细胞分化 考点3 表观遗传 考点4 基因与性状不是简单的一一对应关系 第1节 基因指导蛋白质的合成 考点1 真核生物遗传信息的转录 ①转录的定义：以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。 ②转录的场所：主要发生在细胞核，也可发生在线粒体和叶绿体。 ③转录的模板：DNA分子的特定的一条链。 ④转录的原料：四种核糖核苷酸。 ⑤转录时的配对原则：A—U，T—A，G—C，C—G。 ⑥转录的条件：ATP(能量)、RNA聚合酶。 ⑦转录的特点：边解旋边转录。 ⑧转录的单位：转录以基因为单位进行。 特别提醒：转录过程不需要解旋酶解旋。 【例1】如图表示真核生物体内的生理过程，下列有关叙述正确的是（　　） A.图中共有五种核苷酸 B.该过程表示的是转录过程 C.该过程只能发生在细胞核 D.该过程需要DNA聚合酶 【答案】B 【解析】图中共有8种核苷酸（四种脱氧核苷酸+四种核糖核苷酸），A错误；由以上分析可知，①→②表示转录过程，B正确；图示为转录过程，主要发生在细胞核中，此外在线粒体和叶绿体中也可发生，C错误；图示为转录过程，需要RNA聚合酶，D错误。 考点2 转录的方向和产物 ①在转录过程中，DNA模板被转录方向是从3′端向5′端；RNA链的合成方向是从5′端向3′端。 ②RNA的合成一般分两步，第一步合成原始转录产物（过程包括转录的启动、延伸和终止）；第二步转录产物的后加工，使无生物活性的原始转录产物转变成有生物功能的成熟 RNA。但原核生物mRNA的原始转录产物一般不需后加工就能直接作为翻译蛋白质的模板。 ③mRNA、rRNA和tRNA都是转录的产物 【例2】下图为真核生物转录过程示意图，下列有关叙述正确的是 A.图中③与DNA的启动部位结合后，沿整条DNA自左向右移动 B.①链是编码链，由它编码形成④RNA C.④如果是mRNA，则④可以直接与核糖体结合进行翻译 D.④如果是tRNA，则图中形成④的过程属于基因表达 【答案】D 【解析】图中a是编码链，b是游离的核糖核苷酸，A错误；图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右，B错误；转录过程不是沿着整条DNA长链进行的，C错误；多个RNA聚合酶与DNA分子的不同片断的结合能够提高表达的效率，D正确。 特别提醒：不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。 考点3 转录和DNA复制的比较 DNA的复制 转录 时间 有些分裂和减数第一次分裂前的间期 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（线粒体、叶绿体中也有转录） 模板 亲代 DNA 的两条链 DNA的一条链 原料 4种脱氧核苷酸 4种脱氧核苷酸 酶 解旋酶、DNA聚合酶 DNA聚合酶 产物 一个双链DNA形成2个双链DNA 一个基因转录形成一个单链RNA 碱基配对 原则 A-T、T-G、C-G、G-C A-U、T-A、C-G、G-C 遗传信息传递方向 DNA →DNA DNA →mRNA 【例3】下列关于DNA复制和转录的叙述，错误的是（ ） A.以同一条链为模板进行复制和转录时所需要的核苷酸相同 B.同一条 DNA分子复制和转录的起点可能不同 C.转录结束后DNA 仍保留原来双链结构 D.口腔上皮细胞中能发生转录而不能发生复制 【答案】A 【解析】以同一条链为模板进行复制和转录时所需要的核苷酸不相同，因为DNA中的启动子、终止子不能转录，A错误； 由于基因的选择性表达，同一条DNA分子复制和转录的起点可能不同，B正确；转录时DNA双螺旋解开，转录结束后DNA双螺旋恢复，因此转录结束后DNA仍保留原来的双链结构，C正确；口腔上皮细胞已经高度分化，不再分裂，但仍能合成蛋白质，因此该细胞中能发生转录而不能发生复制，D正确。 特别提醒：核DNA的复制只发生在进行分裂的细胞，而核DNA基因的转录在除哺乳动物成熟红细胞、植物成熟筛管细胞外的活细胞都能发生。 第二节 基因表达与性状的关系 考点1 基因表达产物与性状表现的关系 根据基因表达产物蛋白质的类型的不同，把基因对性状的控制划分为直接控制和间接控制两种类型。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状称为直接控制，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等；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称为间接控制，如豌豆种族的皱粒、人的白化症状等。 【例1】下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　) A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中 B．图中①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助 C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 D．过程①②③表明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 【答案】D　 【解析】人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，因此基因1和基因2可以出现在同一个细胞中；图中①过程为转录，需要RNA聚合酶的催化，②过程为翻译，需要tRNA的协助；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因结构的不同。 方法技巧：基因是直接控制还是间接控制性状的判断方法 ①若生物性状直接由蛋白质体现，则应为基因控制蛋白质结构直接控制生物性状。 ②若体现生物性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状”这一间接途径实现的。 考点2 基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的本质就是基因的选择性表达，生物体多种多样的性状都是以细胞分化为基础的。 归纳总结：基因选择性表达的结果表现在以下方面： 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。 【例2】下表是5种基因在几种细胞中表达的情况,相关叙述错误的是(　　) 基因 成熟红细胞 浆细胞 胰岛B细胞 细胞呼吸酶基因 + + + 核糖体rRNA基因 + + + 血红蛋白基因 + - - 抗体基因 - + - 胰岛素基因 - - + “+”表示基因开放表达,“-”表示基因关闭不表达 A.细胞呼吸酶基因和核糖体rRNA基因在所有细胞中均表达 B.胰岛B细胞中不存在血红蛋白基因和抗体基因 C.上述基因表达的差异体现了细胞分化的实质 D.上述三种细胞的差异是基因选择性表达的结果 【答案】B 【解析】根据题表可知,细胞呼吸酶基因和核糖体rRNA基因在细胞中均表达;胰岛B细胞中存在血红蛋白基因和抗体基因,只是这两种基因在胰岛B细胞中不表达;上述三种细胞的差异是细胞分化的结果,根本原因是基因选择性表达。 方法技巧：持家基因和组织特异性基因基因的识别 ①持家基因又称管家基因，是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。管家基因是一类始终保持着低水平的甲基化并且一直处于活性转录状态的基因。 ②组织特异性基因又称奢侈基因，是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的的形态结构特征与特异的生理功能。在特定组织中保持非甲基化或低甲基化状态，而在其他组织中呈甲基化状态。 ③若一种基因在正常生活的基因都能表达则属于持家基因，若一种基因只在某种特定的细胞表达则属于组织特异性基因。 考点3 表观遗传 （1）表现遗传的特征 ①表观遗传不发生DNA序列的变化。如同卵双胞胎具有完全相同的基因组成，但在长大成人后性格、健康方面等会出现差异，这种现象与表观遗传有关。 ②表观遗传可以遗传。表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂在细胞或个体间遗传。如一个遗传物质完全一致的小鼠品系，其体毛具有不同颜色，这与基因的甲基化程度有关，并且这种毛色的性状差异往往可以传递给后代。 ③表观遗传受环境影响。环境的变化可以导致基因表观修饰的变化，进而引起表型改变。个体在生长和发育过程中获得的环境影响，可能会遗传给后代。 (2)表观遗传的机制 ①DNA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。乙酰化修饰就是用乙酰基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。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。 ③RNA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。当细胞中导入或内源产生与某个特定mRNA同源的双链RNA时，该mRNA发生降解或者翻译阻滞，导致基因表达沉默。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。 名师提醒： ①表观遗传机制可以使动物打破DNA序列变化缓慢的限制，使后代能迅速获得上一代生物对环境因素作出反应而发生的变化。 ②表观遗传机制对生物种群的生存和繁衍可能是有利的，也可能是有害的。 ③表观遗传并不是进化。在外因消失后，表观遗传现象会逐渐淡化消失，DNA会回到原先的调控状态。 ③表观遗传状况的改变是可逆的。如人的不良生活习惯(吸烟、吸毒等)会改变有关基因的表观遗传状态，但一旦这些不良习惯被消除。这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 【例3】下列有关表观遗传的说法不正确的是(　　) A．表观遗传可以在个体间遗传 B．某些RNA可干扰基因的表达 C．染色体组蛋白的乙酰化能激活基因的转录 D．DNA的甲基化程度与基因的表达无关 【答案】D 【解析】表观遗传可以在个体间遗传，A正确。某些RNA可使mRNA发生降解或者翻译阻滞，从而干扰基因的表达，B正确。乙酰化修饰可以将组蛋白中的正电荷屏蔽掉，使组蛋白与带负电荷的DNA缠绕的力量减弱，激活基因的转录，C正确。DNA的甲基化程度与基因的表达有关，D错误。 方法技巧：表观遗传改变的是基因表达和表型，没有改变的是基因的碱基序列。 考点4 基因与性状不是简单的一一对应关系 ①基因和性状存在三种对应关系：一是一对等位基因对应一对相对性状；二是多对等位基因对应一对相对性状；三是一对等位基因对应多对相对性状。 ②同种生物基因型相同表型不一定相同。生物表型是基因型和环境共同作用的结果。 【例4】蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜，对形成这种现象的最好解释是(　　) A．环境因素限制了有关基因的表达 B．两种均为基因碱基序列的改变 C．叶子中缺乏形成叶绿素的基因 D．黑暗中植物不进行光合作用 【答案】A 【解析】蒜黄与韭黄的形成是由于缺乏光照，叶绿素不能合成，不是遗传物质发生改变引起的。问题分析：同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶表现出了两种不同的形态。这两种不同形状的叶片中基因是相同的。叶片形状不同是由生活环境引起的。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$