专题梳理15 基因控制蛋白质合成、表观遗传-【精英1号】2024年高中生物学考笔记·知识梳理手册

精英12 学考笔记 专题梳理15 基因控制蛋自质合成、表观遗传 知识梳理 2. DNA功能;DNA具有 和 的双重功能。 一、基因控制蛋自质合成 一方面,以自身为模板,半保留地进行复制, (一)基因通常是DNA分子的功能 保持遗传信息的稳定性;另一方面,根据它 片段 所存储的遗传信息决定蛋白质的结构 1.基因:基因是具有 的DNA 3.基因正是通过控制蛋自质的合成来 片段(包括部分病毒的RNA片段),是 控制细胞的生命活动,即 的表现。 结构和功能的基本单位,是DNA 在合成的蛋自质中,有的作为重要的 (部分生物是RNA)分子上含 ;有的控制着生命活动中关键的 的核苷酸序列的总称。 化学反应。 (二)转录与翻译 转录 翻译 以DNA的. 为模板,依据 原则:以 概念 为模板,合成具有 的过程。 的过程。 场所 主要在细胞核 核糖体 原料 4种核糖核苷酸 20种氢基酸 当RNA聚合晦与DNA分子的某一。 相结合时,包核糖体认读。 上决定氢基酸种类的密码, 括一个或者几个基因的DNA片段的双棵旋解开,以其中的 选择相应的氢基酸,由对应的转运,加到 过程 为模板,按照碱基互补配对原则,游离的核苷酸碱延伸中的肤链上。当核糖体到达mRNA的 基与DNA模板链上的破基配对,并通过 时,多监合成结束,核糖体脱离mRNA 键聚合成与该片段DNA相对应的RNA分子。 并进入下一个循环。 pN RNA聚 RNA合移动方面 陵 重 编链 异亮酸 ___DNA仅.斜开 形成。 #### 二r 行 示意图 模 核酸加到RNA 一核酸 #A#mA ) /按怀 结果1个 多肱链(蛋白质) (三)基因控制生物性状(基因--蛋 (2)基因通过控制 来控制生 白质--性状) 物体内的生物化学反应,从而控制生物的 1.基因对性状的控制 性状,如尿黑症。 (1)多对基因共同控制生物的某个性 (3)由基因控制合成的蛋白质决定生 物体 状,基因之间存在复杂的 ,进而影 生物的性状是 共同作用 响其功能,如镰刀形细胞贫血症。 的结果。 56 专题梳理15 基因控制蛋白质合成、表观遗传 (4)生物体的很多性状明显地是由 2.表观遗传修饰种类 基因共同决定的,特别是系列的 (1)组蛋自乙酷化 生化反应,其中各个步骤的晦都是由特定 用乙酷基把氢基上的 屏蔽起 的基因控制合成的,如人的肥胖症。 来,组蛋白的正电荷一旦 ,与带负 2.RNA参与性状的控制 电的DNA分子片段缠绕的力量就会 (1)转运RNA、核糖体RNA ,随之松开,进行转录。 蛋白质的合成。 (2)DNA的甲基化 (2)一些RNA具有 功能,即 启动子中的胞嘹院加上 核晦。 (一CH。),会使染色质高度蝶旋化,凝缩成 (3)一些RNA具有调控基因表达的 团,这个基因就无法被识别,失去 作用。 ,因而不能完成转录。 (四)遗传信息流从DNA→RNA→蛋 3.表观遗传作用:表观遗传机制可以 白质 使生物 缓慢的限制,使后代能迅 1.遗传信息通过复制从 传递到 速获得亲代应对环境因素做出的反应而发 DNA,由DNA通过转录传递到 ,然 生的变化,这对生物种群的生存和繁衍也 后由RNA通过翻译合成 ,部分病毒 许是 的。但是,通过表观遗传传 能够自我复制,也能由 通过逆转录产 递下去的性状并不总是有利的,如亲代经 生 历的不良环境和生活习惯对后代的健康会 2.中心法则 产生 的影响。 概念图构建 蛋白 翻译 复制 主要是细胸:场所。①__ 二、生物体存在表观遗传现象 (一)基因序列不变,表型可能改变 模板:__ 板:②_ 原料:4种__ 原料:20种氛基酸 1.表观遗传现象:父母的生活经历可 能量:AIP 条件;能量:AT" :__等 以通过DNA序列以外的方式遗传给后代 酸:多种醇 工其: 的遗传现象。 越基兀补对原则 遵 2.表观遗传学与传统遗传学 基补对原则 。 .T-A 则 C(GGC Ci.iC A- (1)传统遗传学是指基于 多卷 曲口 所致基因表达水平的变化,如基因 mKNA、 -物 突变等。 (2)表观遗传学则是指基于 典例精练 所致基因表达水平的变化,即环 考点1 转录与翻译 境变化引起的性状改变,影响基因表达,但 不改变DNA序列. 【例题1】 [2021·7浙江学考]高等动物 (二)改变了的表型有些可以遗传 细胞核中某基因的转录过程示意图如 1.表观遗传修饰:不通过 改变 下,其中①表示RNA,②和③分别表示 而影响身体的性状能遗传给后代的变化 DNA分子的2条单链。 57 冒英2 学考笔记 乙 C.皱粒巍豆细胞内淀粉含量低,蘑糖含 量高,味道更甜美 D.图示说明基因可通过控制晦的合成间 一RNA合醉 接控制生物体的性状 【例题4】 有关基因与生物体性状关系的 下列叙述正确的是 ( C 表述正确的是 ) A.①与②的碱基互补配对,①与③的碱 基组成相同 A.生物体的性状不完全由基因决定 B.DNA分子在甲处解开双蝶旋,在乙处 B. 每种性状都由一个特定基因决定 C.基因都是通过控制的合成来控制生 恢复双旋 物性状的 C.转录形成的RNA分子,其长度与 DNA分子相同 D.碱基序列相同的基因决定的性状表现 一定相同 D.通过核孔进入细胞质的mRNA,可相 继结合多个核糖体 考点3中心法则 【例题2】[2021·1浙江学考]下图是遗 【例题5】 [2020·1浙江学考]遗传信息 传信息的翻译过程示意图。某些氛基酸 传递方向可用中心法则表示。下列叙述 的部分密码子是:天冬酷胶AAU、亮氛 正确的是 C ) 酸UUA。下列叙述正确的是 ( ) A.劳氏肉痛病毒的RNA可通过逆转录 合成单链DNA B.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将 A 遗传密码传递给子代 #VA# C.果崛体细胞中核DNA分子通过转录 将遗传信息传递给子代 核糖体 D. 洋葱根尖细胞中DNA聚合晦主要在 A.图中核糖体从左向右移动 G。期通过转录和翻译合成 B.图中①为天冬酷股 【例题6】 下图为中心法则示意图,相关叙 C.分子②的基本单位是脱氧核苷酸 述错误的是 ( D.该过程中没有氢键的形成和断裂 ) 考点2 基因控制生物性状 凸质 【例题3】 科学家从基因控制蛋白质合成 A.①~过程均涉及碱基互补配对原则 的角度阐释豆种子圆粒性状的产生机 制如图所示。据图分析不正确的是 B.劳氏肉痛病毒能进行④过程 ( - C.线粒体中能进行②③过程,不能进行 燕糖__→粒 ①过程 # D. 中心法则也适用于原核生物和病毒 A.a过程形成的三种主要产物最终均可 考点4 生物存在表观遗传现象 以出现在核糖体中 【例题7】[2021·7浙江学考]研究发现 B.完成b过程的条件包括mRNA、核糖 某动物从少量摄取毒品到觅毒成痛的过 核苷酸、核糖体、能量 程中,与神经系统功能相关的某些基因 58 专题梳理15 基因控制蛋白质合成、表观遗传 碱基序列没有改变,但基因甲基化水平 部分氢基酸顺序 678 显著增加,从而引起基因表达发生改变, 氛基酸 谷酸 谷氢酸 赖酸 正常链 造成觅毒成瘾。这种由于基因甲基化修 密码子 GAA GAA AAA 饰引起动物行为改变的现象属于( ) 氢基酸 谷氢酸 赖氢酸 赖氢酸 异常链 A.表观遗传 B.基因突变 密码子 GAA AAA AAA C.染色体变异 D.性状分离 部分氢基酸顺序与正常B链相比,异 【例题8】[2022·7浙江学考]成人的血 常B链发生改变的是第 位氢基 红蛋白由两条a链和两条B链构成,8链 酸,其根本原因是基因中发生了某一 或B链异常均可导致血红蛋白病。回答 碱基对的替换,被替换的碱基对是 下列问题: (1)B链异常导致的某种血红蛋白病的机 (2)a链异常导致的某种血红蛋白病的机 理如下表。 理如下表。 部分氢基酸顺序 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 氢基酸 苏 丝 赖 精 正常。链 密码子 ACC UCC AAA UAC UAA GCU GGA GCC UCG GUA CGU GC.. 氛基酸 苏 露 丙 精 谷复 异常。链 因... 密码子 ACC UCC AAA UAC CGU CAA GCU GGA GCC UCG GUA GC.. 注:氛基酸的名称略去了后2个字,如”苏”表示苏氛酸;CAA.UAG、UGA为终止密码子。 (①表中异常;链的氛基酸数月多于正常 据表观遗传学,我们可知,若环境条件改 a链,原因是碱基对替换导致 变,虽然不涉及遗传物质的改变,但若遗传 分子中的终止密码子后移。 物质的表观修饰发生改变,也会遗传给 ②若第138位氛基酸对应的密码子中的 后代。 1个碱基C缺失,则会导致g链含有 (3)正常细胞分化时存在表观遗传修 个氛基酸。 饰,有些基因在发育早期甲基化,发育晚期 易错提醒 被诱导去甲基化,使基因在不同发育时期 特异性表达,如造而干细胞不表达而红蛋 (1)传统的遗传学是与DNA序列有 白基因,但是当造血于细胞分化为红细胞 关,通过改变基因序列来实现表型的改变; 后,血红蛋白基因表达 而表观遗传学不涉及DNA序列,是遗传物 (4)有些基因是大部分细胞都需要的 质上的修饰,通过影响基因的表达过程,即 如与呼吸相关的基因,一直处于低甲基 是否能正常表达,来实现表型的改变 化状态。 (2)在传统遗传学中,认为环境条件的 (5)在表观遗传中,DNA甲基化和组 改变引起但不涉及遗传物质的改变,只限 蛋白乙酷化都有相关梅的参与。 当代的表型改变,不会遗传给后代,但是根 59精英1号学考笔记生物 代噬菌体释故出来，(3)亲子代噬菌体的性状相 苷酸链时，相邻脱氧核苷酸之间以磷酸和脱氧核 同，是通过亲代的DNA遗传的，从而证明了DNA 糖相连，B错误：制作双链DNA时，两条链之间的 是遗传物质。(4)由于DNA是半保留复制，假定 碱基A与T配对，G与C配对，C正确：组成DNA 一个被”P标记的菌体产生了500个子代噬菌 的脱氧核苷酸有4种，各组DNA模型的碱基序列 体，其中含有P的个体数只有2个，含非放射性 往往不同，反映了DNA分子的多样化，D正确 P元素的个体数是500。 例题5【答案D 例题7【答案C 【解析】实验中所用同位素N为稳定性同位素， 【解析】烟草是植物，其遗传物质是DNA,不能被 没有放射性，故没有涉及放射性检测，D正确。 RNA酶水解，A错误：肺炎双球南的选传物质就 例题书【答案JB 是DNA,对于整个生物界来说，DNA是主要的遗 【解析】由题意“培养大肠杆菌的雕一氨源是 传物质，B错误：劳氏肉病毒的遗传物质是 “NHC或5NH,C”和“条带表示大肠杆菌DNA RNA,且它是逆转录病毒，能以RNA为模板逆转 离心后在离心管中的分布位置”可知：本活动运用 录出单链DNA,C正确：T:噬菌体的遗传物质可 了同位素示踪和密度梯度离心技术，A正确：分析 被水解成4种脱氧核糖核苷酸，D错误。 图示可知，a管中的DNA密度最大，表明该管中 专题梳理14DNA的结构和特点、 的大肠杆菌是在含NHCI的培养液中培养的，B DNA复制 错误：b管中的DNA密度介于a,c管中的之间，表 明该管中的大肠杆菌的DNA都是NN 【知识梳理】 DNA,C正确：b管结果可以排除全保留复制，e管 一、（一）1.胸腺嘧啶胞嘧啶双螺旋2.脱氧核糖核苷 结果可以排除弥散复制，由此说明DNA分子的复 酸胸腺密啶腺嘌呤3.(1)两反向平行磷酸 制是半保留复制，D正确。 基团外内(2)互补配对氢健碱基互补配对 例题7 【答案C (3)卡伽夫法则 【解析】DNA的复制方式为半保留复制，原来2 (二)1.脱氧核糖磷酸碱基2.脱氧核糖碱基 条“N标记的母链会一直保留，进人2个子代 (三)L.碱基排列方式2.碱基排列顺序3.碱基排 DNA分子中，而连续分裂2次，DNA会复制2 列顺序 次，共形成4个子代DNA,故全部子代大肠杆菌 二、（一）1.遗传信息2.DNA的两条链脱氧核苷酸 拟核DNA中含N的DNA分子数占50%，C ATP DNA聚合傅合成互补子链半保留 正确。 (二)1.密度梯度离心 例题8【答案】B 2.UN-UN-DNA HN-HN-DNA 【解析】根据卡伽夫法则，DNA分子中，一条链的 (三)遗传信息遗传信息遗传信息 A+T占40%，则另一条链的A十T也占40%，说 【概念图构建】 明在整个DNA分子中A+T占40%，那么C+G 占60%，C,G各占30%，所以在一个DNA分子中 1.①CH,O、N、P②A.T.G,C③脱氧核苷酸①磷酸 C有60个(200×30%).DNA的复制方式为半 与脱氧核糖交替连接⑤碱基@氧键②A与T,G 保留复制，连续复制2次会净增加3个DNA分 与C 子，共需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数量为180 2.①氢键②磷酸二酯键③双螺旋结构 个(3×60=180)，B正确. 【典例精练】 专题梳理15 基因控制蛋白质合成、 例题1【答案D 表观遗传 【解析】①与A配对，所以①为胸腺嘧啶，A错误： ②与G配对，所以②为胞嘧啶，B错误：③表示脱 【知识梳理】 氧核糖，C错误：④表示氢键，D正确。 一、（一）1.遗传效应遗传物质特定遗传信息 例题2 【答案】B 【解析】根据卡伽夫法则，在DNA分子中，A(腺哪 2.携带遗传信息表达遗传信息3.性状结构蛋白 吟)和T(胸腺嘧啶)的数目相等，G(鸟嘌岭)和C (二)一条链碱基互补配对合成RNA mRNA (胞密啶)的数目相等，B正确。 一定的氨基酸顺序的蛋白质启动部位 一条链（模 例题3【答案】 板链)磷酸二酯nRNA tRNA终止密码子 【解析】制作DNA双螺旋结构模型，应选用脱氧 单链RNA 核糖、腺瞟岭、鸟嘌吟、胞密啶和胸腺嘧啶，图中4 (三)1.(1)相互作用基因与环境(2)酶的合成 个核糖错误，应该换成脱氧核糖，尿密啶应该换 (3)特定的组织或器官的结构(4)多个2.(1)直接 成胸腺嘧啶，腺嘌吟与胸腺嘧啶之间氢键数应该 参与(2)催化 换成2个，胞嘧啶和鸟嘌玲之间氢键数应该换成 (四)1.DNA RNA蛋白质RNA DNA2.①转 3个，故共7处错误，C正确。 录②翻译③逆转录 例题4【答案B 二、（一）2.(1)基因序列改变(2)非基因序列改变 【解析】制作脱氧核苷酸时，酵酸连接5号碳原子 (二)1DNA序列2.(1)正电荷减少减弱(2)甲基 上，碱基连在1号碳原子上，A正确：制作脱氧核 基团转录活性3.打破DNA变化有利不利 82 答案解析 【概念图构建】 例题6【答案】C 【解析】图示为中心法则示意图，其中①为DNA ①核糖体②DNA的一条链③核糖核苷酸①RNA聚 分子的复制，②为转录，③为翻译，①为逆转录， 合mRNA⑤RNA OA一U⑧U一A 为RNA分子的复制，其中逆转录和RNA分子 ⑨tRNA,rRNA 的复制过程只发生在被某些RNA病毒侵染的细 胞中。中心法则的各个过程均涉及碱基互补心 【典创精练】 对原则，A正确：劳氏肉扇病毒是RNA病毒，能 例题1【答案】D 以RNA为模板合成DNA,B正确：线粒体中含有 【解析】①与②DNA的模板链碱基互补配对，但与 少量的DNA能进行②③过程，也能进行①过程， ③编码链碱基组成并不完全相同，③中有T,而① C错误：中心法则适用于生物界的所有生物，D 中有U,A错误：据图可知转录方向为从左到右， 正确。 例题7 【答案】A 所以乙处解开双螺旋，在甲处恢复双螺旋，B错 【解析】表观遗传学是指基于非基因序列改变所致 误：转录不是沿着整条DNA长涟进行的，面是以 基因表达水平的变化，即环境变化引起的性状政 基因为单位进行的，转录形成的RNA分子长度要 变，影响基因表达，但不改变DNA序列，例如 比DNA短很多，C错误：通过核孔进入细胞质的 DNA内存储的信息能否被读取，与DNA甲基化 mRNA,可相继结合多个核糖体，称为多聚核糖 的状况和组蛋白乙酰化的程度有关，A正确 体，可以提高翻译效率，D正确」 例题8 【答案】(1)7G-C(2)①mRNA②146 例题2【答案】A 【解析】(1)根据表格中的信息，部分氢基酸顾序与 【解析】据图，核糖体中左侧tRNA上已有二肽，右 正常B链相比，异常3链发生改变的是第7位氨 侧RNA上只携带1个氨基酸，可见tRNA是从 基酸，由原来的谷氨酸（密码子为GAA)变为赖氨 右侧进入核糖体的，即核糖体从左向右移动，A正 酸（密码子为AAA),其根本原因是基因中原来的 确：①对应的密码子为UUA,是亮氨酸，B错误： 对应位子上的戴基对G一C被替换为A一T 分子②为RNA,基本单位为核糖核苷酸，C错误： (2)①根据表格中的信息，表中异常α链的氨基酸 该过程中既有氢键的形成，又有氢键的断裂，D 数目多于正常α链，原因是基因中的碱基对替换 错误。 导致mRNA分子中的142位原UAA终止密码子 例题3【答案】B 变为CAA谷氨酸密码子，终止密码子后移。②根 【解析】图中表示转录过程，该过程的三种主要 据表格中的信息，若第138位氨基酸对应的密码子 产物是mRNA.rRNA,tRNA,最终都可以出现在 中的1个碱基C缺失，则会导致a链的mRNA142 核糖体中，A正确：图中b表示翻译过程，完成b 位密码子不再是终止密码子，终止密码子后移到 过程的条件包括mRNA,tRNA.氨基酸、核糖体， 147位UAG,故含有146个氨基酸。 能量等，B错误：皱粒豌豆细胞内淀粉分支酶不能 专题梳理16 生物的变异与进化 合成，导致豌豆种子中淀粉的合成受阻，淀粉含量 低，所以碳糖含量高，味道更甜美，C正确：图示说 【知识梳理】 明基因能够通过控制酶的合成，从而间接控制生 物体的性状，D正确 一、（一）1.(1)核苷酸序列替换插人(2)碱基序列 例题4【答案】A 2.(1)碳基序列替换(2)①普遍②多方向 【解析】生物体的性状主要是由基因决定的，另外 ③稀有①④可逆⑤有害3.(1)①物理②化学 受环境影响，A正确：基因与性状之间不是简单的 ③毒素或代谢产物(2)①自发②诱发4.(1)突变 一一对应关系，有些性软可能由多对基因控制，有 或过量表达负调控因子负调控作用(2)累积效 些基因也可能会影响多种性状，B错误：基因对性 应遗传环境(3)病毒癌基因核酸序列 状的控制途径有两种，一种是基因通过控制酶的 5.(2)突变概率较短时间内(3)大量的材料 (二)1.(1)不同遗传性状不同性状的基因(2)有性 合成控制生物的代谢进而间接控制生物的性状， 生殖2，非同源染色体上的非等位基因也自由组合 另一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的 性状，C错误：基因的碱基序列相同，该基因决定 基因型3.同源染色体的非姐妹染色单体之间发生染 色体片段的交换4.(1)基因重组(2)杂交纯合化 的性状不一定相同，还受环境影响，D错误。 5.(2)人工目的基因(3)种间 例题5【答案】A (三)1.(1)数目和结构(3)无法直接直接2.(2)片 【解析】劳氏肉镏病毒是一种逆转录类RNA病毒， 段增加180颜倒非同源3.(1)增加或诚少 其遗传物质RNA能够通过逆转录合成单链 (2)一个配子(3)染色体组4.中间环节杂种F DNA,A正确：烟草花叶病毒的遗传物质是RNA, 花药秋水仙素秋水仙素缩短育种年限 其RNA可通过复制将遗传信息传递给子代，遗传 5.(1)环境条件(2)②自由组合非姐妹染色单体间 密码位于翻译过程中作为模板的mRNA上而不 的片段交换 是位于遗传物质RNA上，B错误：果绳体细胞中 (四)1.(1)遗传物质(2)显性代代相传隐性许 的核DNA通过复制将遗传信息传递给子代，C错 多个基因许多种环境2.(1)病因，遗传方式、表现 误：DNA聚合酶主要在G期通过转录和翻译合 程度、诊治方法、预后情况及再发风险(2)系谱分析 成，以便儅化S期DNA复制，D错误 遗传方式发病率(3)染色体异常单基因病和 83