专题五 遗传的分子基础-【高效备考】备战2025年高考生物二轮复习精品课件

遗传的分子基础 专 题 五 核心考点 考试频次 考题统计 探索遗传物质的相关实验 3年6次 （2024 甘肃卷）噬菌体侵染细菌实验 （2023 天津卷）科学探究方法综合 （2022 海南卷）噬菌体侵染细菌实验 DNA的分子结构与复制 3年16次 （2024 北京卷）DNA的分子结构和特点 （2024 河北卷）DNA分子中的碱基计算 （2024 浙江卷）有丝分裂与DNA复制 （2024 辽宁卷）DNA分子复制的过程 遗传信息的表达与调控 3年45次 （2024 安徽卷）遗传信息的转录 （2024 广东卷）基因表达综合 （2024 河北卷）DNA的复制和转录 （2024 湖北卷）转录和翻译 （2024 吉林卷）表观遗传 （2024 浙江卷）表观遗传 考情 分析 该部分内容选择题和非选择题形式都可能出现，常以遗传物质探究历程来分析实验结果，此部分的重点是中心法则，考察内容涉及DNA的结构、DNA作为遗传物质的证据、DNA复制、转录和翻译的过程及其特点。 本专题内容着重考查DNA分子的结构。复制和基因表达的过程，结合选择性必修3基因工程部分考查较多。表观遗传是考查热点，不可忽视。 情境设计 借助基因转录水平和翻译水平的调控，考查基因表达的过程及具体调控方式，体现了科学思维的核心素养。 备考要点 人类探索遗传物质历程 DNA的结构与复制综合 基因的表达与调控 重点一：基因的本质和结构 【任务1】 总结格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯实验的结论？ 人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的过程，实验技术在证明DNA是遗传物质的过程中发挥了重要作用。图为动物细胞中蛋白质的生物合成示意图，请回答下列问题： (1)艾弗里通过肺炎双球菌体外转化实验最终得出的结论是：_________________________________________________。 (2)与肺炎双球菌转化实验相比，噬菌体侵染细菌实验更具有说服力，请说出理由：___________________________________________________________。 DNA是遗传物质，蛋白质等其他物质不是遗传物质 用同位素标记法将蛋白质和DNA彻底分开，只有DNA进入细菌细胞 (3)艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中，通过分别向不同实验组加入各类酶来确认“转化因子”的化学本质，利用了自变量控制的_________。 减法原理 【任务2】 总结探索“遗传物质”的方法有哪些？ （1）遗传物质发现的三个实验结论 格里菲思的体内转化实验的结论： 艾弗里的体外转化实验的结论： 噬菌体侵染细菌实验的结论： 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 加热致死的S型细菌中存在“转化因子”。 DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 DNA是噬菌体的遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质。 (2)探索“遗传物质”的三种方法 减法原理 同位素标记技术 病毒重 组技术 在艾弗里及其同事所做的肺炎链球菌的转化实验中，每个实验组特异性地去除了某种物质 确认是DNA 还是RNA 标记DNA、RNA特定碱基，依据其是否被消耗确定该病毒的遗传物质⟹消耗“T”为DNA，消耗“U”为RNA 确认病毒中哪类分子起遗传作用 分别标记病毒组成物质⟹核酸、蛋白质中的特有元素 将一种病毒的核酸与另一种病毒的蛋白质外壳重新组合，得到杂种病毒，再用杂种病毒感染宿主细胞 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 酶解法 利用酶的专一性，如加入DNA酶，将DNA水解，观察起控制作用的物质是否还有控制作用，若“有”，其遗传物质不是DNA，若“没有”，遗传物质可能是DNA (3)噬菌体侵染细菌实验中的两次标记的目的不同 第一次 第二次 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 （4）明确噬菌体侵染细菌实验放射性分布误差产生的两个原因 ①32P标记DNA 保温时间过短： 保温时间过长： ② 35S标记蛋白质外壳 搅拌不充分： 部分噬菌体未侵染大肠杆菌 离心后均会使上清液、沉淀物中有放射性 少量35S标记的噬菌体的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌表面 离心后均会使上清液、沉淀物中有放射性 分别用含35S和32P的培养基培养大肠杆菌，目的是获得带有标记的大肠杆菌 分别用含35S和32P的大肠杆菌培养T2噬菌体，目的是使噬菌体带上放射性标记 部分大肠杆菌裂解，释放子代噬菌体 8 易错提醒 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 不能用35S和32P标记同一T2噬菌体，因为放射性检测时只能检测到放射性的存在部位，不能确定是何种元素。 不能用普通培养基直接培养T2噬菌体。 转化的实质是基因重组且概率低。 加热杀死S型菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复正常结构而具有活性。 9 【典例1】(2024·湖南大联考高三模拟)根据S型肺炎链球菌荚膜多糖的差异，将其分为SⅠ、SⅡ、SⅢ等类型，不同类型的S型细菌发生基因突变后失去荚膜，成为相应类型的R型细菌(RⅠ、RⅡ、RⅢ)，R型细菌也可回复突变为相应类型的S型细菌(SⅠ、SⅡ、SⅢ)。S型细菌的荚膜能阻止外源DNA进入细胞。为探究S型细菌的形成机制，科研人员将加热杀死的甲菌破碎后获得提取物，冷却后加入乙菌培养液中混合均匀，再接种到平板上，经培养后检测子代细菌的类型。下列相关叙述正确的是(　　) A．肺炎链球菌的拟核DNA有2个游离的磷酸基团 B．若甲菌为RⅡ，乙菌为SⅢ,子代细菌为SⅢ和RⅡ,则能说明RⅡ是转化而来的 C．若甲菌为SⅢ，乙菌为RⅡ,子代细菌为SⅢ和RⅡ,则能说明SⅢ是转化而来的 D．若甲菌为SⅢ,乙菌为RⅢ，子代细菌为SⅢ和RⅢ，则能排除基因突变的可能 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 √ 解析：肺炎链球菌的拟核DNA为环状DNA分子,无游离的磷酸基团，A错误； 该实验的目的是探究S型细菌的形成机制，则R型细菌为实验对象，S型细菌的成分为自变量，且根据题意分析，RⅡ的DNA不能进入S Ⅲ中，不会导致SⅢ转化为RⅡ，B错误； 若甲菌为S Ⅲ，乙菌为RⅡ，RⅡ接受加热杀死的S Ⅲ的DNA，经转化得到S Ⅲ，繁殖所得子代细菌为S Ⅲ和RⅡ，RⅡ经回复突变得到SⅡ，繁殖所得子代细菌为SⅡ和RⅡ，则能说明S Ⅲ是转化而来的，C正确； 若甲菌为S Ⅲ，乙菌为R Ⅲ，R Ⅲ经转化得到S Ⅲ，R Ⅲ经回复突变得到的也是S Ⅲ，繁殖后形成的子代细菌都为S Ⅲ和R Ⅲ，不能排除基因突变的可能，D错误。 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 【典例2】((2024·湖南张家界高三二模)K1荚膜大肠杆菌可引发脑膜炎。某研究小组用荧光染料SYBR Gold标记的PNJ1809－36噬菌体(DNA病毒)分别对K1荚膜大肠杆菌、若干种非K1荚膜大肠杆菌、若干种非大肠杆菌细菌进行检测。结果如下表所示： 菌种 K1荚膜大肠杆菌 非K1荚膜大肠杆菌 非大肠杆菌细菌 5 min 细菌表面形成清晰的环状荧光 无荧光 无荧光 10 min 细菌表面环状荧光模糊，但内部出现荧光 无荧光 无荧光 15 min 细菌表面的环状荧光不完整 无荧光 无荧光 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 1.遗传物质的探索实验 重点一：基因的本质和结构 下列有关叙述中，错误的是(　　) A．荧光染料SYBR Gold标记的是PNJ1809－36噬菌体的DNA B．子代PNJ1809－36噬菌体中均会出现荧光染料SYBR Gold C．PNJ1809－36噬菌体能特异性识别K1荚膜大肠杆菌 D．用P标记的PNJ1809－36噬菌体进行实验会出现相似现象 √ 解析：噬菌体侵染细菌时，蛋白质外壳不进入细菌细胞内。由细菌内部出现荧光可知，荧光染料SYBR Gold标记的是PNJ1809－36噬菌体的DNA，A正确； 噬菌体在细菌内增殖多代，由于DNA进行半保留复制，荧光染料SYBR Gold标记的DNA只在部分子代PNJ1809－36噬菌体中出现，B错误； PNJ1809－36噬菌体不能侵染非K1荚膜大肠杆菌和非大肠杆菌细菌，说明其可特异性识别K1荚膜大肠杆菌，C正确； DNA含P，若用P(如32P)标记的PNJ1809－36噬菌体进行题述实验，也可出现相似的实验现象，D正确。 【任务3】 (5)若DNA分子的一条链中(A+G)︰(T+C)=2.5，则DNA双链中(A+G)︰(T+C)的比值是 。 人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的过程，实验技术在证明DNA是遗传物质的过程中发挥了重要作用。图为动物细胞中蛋白质的生物合成示意图，请回答下列问题： 1 (4)据图可知DNA能准确复制的原因？ 双螺旋结构为复制提供精确的模板，碱基之间严格遵循碱基互补配对原则 请从DNA的结构找出各成分之间的数量关系、位置关系、相关化学键的作用 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 (1)理清DNA结构的两种关系和两种化学键 数量关系 每个DNA分子片段中，游离的磷酸基团有____个 A—T之间有两个氢键，G—C之间有三个氢键 脱氧核糖数＝磷酸数＝含氮碱基数 位置关系 单链中相邻碱基：通过_____________________________连接 互补链中相邻碱基：通过______相连 化学键 氢键：连接互补链中相邻碱基的化学键 磷酸二酯键：连接单链中相邻两个____________的化学键 2 —脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖— 氢键 脱氧核苷酸 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 三步解决DNA分子中有关碱基比例计算 第一步: 搞清题中已知的和所求的碱基比例是占整个DNA分子碱基的比例，还是占DNA分子一条链上碱基的比例。 第二步: 画一个DNA分子模式图，并在图中标出已知的和所求的碱基。 第三步: 根据碱基互补配对原则及其规律进行计算。 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 (2)双链DNA的碱基之间的关系 A＋G＝______＝______＝______＝__________________。 T＋C A＋C T＋G 1/2(A＋G＋T＋C) ①双链DNA分子中嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数， ②互补碱基之和所占比例在任意一条链及整个DNA分子中都相等，简记为“补则等”。 (2)双链DNA的碱基之间的关系 A1 T2 T1 A2 G1 C2 C1 G2 DNA双链 1链 2链 = A1+T1 A2+T2 = A+T C1+G1 C2+G2 C+G T1+G1 = m A1+C1 T2+G2 A2+C2 m 1 ③非互补碱基之和的比值在两条互补链中互为倒数。 = 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 【典例2】(((2024·山东聊城高三一模)亚硝酸盐可使DNA的某些碱基脱去氨基而发生变化：C转变为U(U与A配对)，A转变为I(I为次黄嘌呤，与C配对)。已知某双链DNA的两条链分别是①链和②链，①链的一段碱基序列为5′—AGTCG —3′，此DNA片段经亚硝酸盐作用后，其中一条链中的A、C发生了脱氨基作用，经过两轮复制后，子代DNA片段之一是—GGTTG—/—CCAAC—。下列说法错误的是(　　) A．该DNA片段在未经亚硝酸盐作用时，核苷酸之间含有8个磷酸二酯键、13个氢键 B．经亚硝酸盐作用后，②链中碱基A和碱基C发生了脱氨基作用 C．经亚硝酸盐作用后，DNA片段经两轮复制产生的异常DNA片段有2个 D．经过两轮复制共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸10个 √ 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 解析：DNA片段①链的碱基序列为5′—AGTCG—3′，则②链的碱基序列为5′—CGACT—3′，A和T之间有2个氢键，C和G之间有3个氢键，该DNA片段含有8个磷酸二酯键、13个氢键，A正确； 结合碱基互补配对原则，对比亲子代DNA碱基序列可知，经亚硝酸盐作用后，①链中碱基A、C发生了脱氨基作用，B错误； ①链中碱基A、C发生了脱氨基作用，该链经过两轮复制产生的两个DNA片段都是异常的，②链中碱基没有发生脱氨基作用，该链复制得到的DNA片段都是正常的，C正确； 碱基A、C发生了脱氨基作用的①链经两轮复制需消耗6个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，没有发生脱氨基作用的②链经两轮复制需消耗4个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸，经过两轮复制共消耗游离的胞嘧啶脱氧核苷酸10个，D正确。 重点一：基因的本质和结构 2.DNA分子的结构 人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的过程，实验技术在证明DNA是遗传物质的过程中发挥了重要作用。图为动物细胞中蛋白质的生物合成示意图，请回答下列问题： (6)完成①过程需要的酶有________________________________，完成②需要_____________________等物质(至少答出两种)从细胞质进入到细胞核。②过程得到的mRNA先要在细胞核中进行加工后才用于翻译，翻译时一条mRNA会与多个核糖体结合，最后得到的多肽链上氨基酸序列____________(填“相同”或“不相同”)。 (7)图中所示生理过程的完成需要遵循碱基互补配对原则的有___________(填序号)。 解旋酶、DNA聚合酶 ATP、酶、核糖核苷酸 相同 ①②④⑥⑦⑧ 重点二：遗传信息的传递与表达 【任务4】 人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的过程，实验技术在证明DNA是遗传物质的过程中发挥了重要作用。图为动物细胞中蛋白质的生物合成示意图，请回答下列问题： (7)用某种生物碱处理细胞后发现，细胞质中的RNA含量显著减少，由此推测某种生物碱抑制的过程最可能是________(填序号)。 总结遗传信息传递和表达(以真核细胞为例)过程的时期、场所、原 料、酶、特点等内容分别是什么？ ②⑦ 重点二：遗传信息的传递与表达 (1)归纳概括DNA复制的五个问题 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 复制的场所 外界条件对DNA复制的影响 复制方式 过程特点 DNA复制的准确性 主要场所是细胞核，但在拟核、线粒体、叶绿体、细胞质基质(如质粒)中也可进行DNA复制。 在DNA复制的过程中，需要酶的催化和ATP供能，凡是影响酶活性的因素和影响细胞呼吸的因素，都会影响DNA的复制。 半保留复制。新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链(模板链)。 边解旋边复制；多起点解旋和复制。 ①一般情况下，DNA分子能准确地进行复制。原因是DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供精确的模板；通过碱基互补配对，保证了复制能够准确地进行。 ②特殊情况下，在外界因素和生物内部因素的作用下，可能造成碱基配对发生差错，引发基因突变 亲 代 15N 15N 15N 15N 14N 14N 14N 14N 14N 14N 复制1次 复制2次 复制3次 2 4 8 =21 =22 =23 请画出一个被15N标记的DNA分子在含14N的培养基中培养3代的DNA复制过程。 （2）“图解法”分析DNA复制相关计算 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 ①子代DNA分子数 ： ②只含15N的DNA数 ： ③含15N的DNA数 ： ④只含14N的DNA数 ： ⑤含14N的DNA数 ： (2)脱氧核苷酸链数：2×2n=2n+1 ①含15N的链数 ： ②含14N的链数 ： ③子代DNA中被标记的DNA所占的比例 ： ④子代中被标记的链占总链数的比例 ： 一个被15N标记的DNA转移到14N的培养基中培养，复制了n次： (1)子代DNA共2n个 2n个 0个 2个 2n-2个 2n个 2条 2n+1-2条 2/2n=1/2n-1 2/2n+1=1/2n （2）“图解法”分析DNA复制相关计算 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 将普通的大肠杆菌（DNA种含14N ）放在含15N的培养液培养，若亲代DNA分子中含有腺嘌呤脱氧核苷酸m个。 1次 复制 2次 复制 n次 复制 第1次、第2次...n次 3m m (2n－1) m 1次、2次...n次 第1次 复制 第2次 复制 第n次 复制 2m m·2n－1 m 例：一个DNA分子中有碱基A20个，占全部碱基的20％，若DNA连续复制2次，需要碱基C________个,第2次复制需要碱基C________个, 90 60 （2）“图解法”分析DNA复制相关计算 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 易错提醒 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 DNA中氢键可由解旋酶催化断裂，同时需要ATP供能，也可加热断裂(体外)；而氢键是自动形成的，不需要酶和能量。 注意“DNA复制了n次”和“第n次复制”的区别，前者包括所有的复制，后者只包括第n次的复制。 DNA复制计算时看清题中所给出的碱基的单位是“对”还是“个”；所问的是“DNA分子数”还是“链数”，是“含”还是“只含”。 在真核生物中，DNA复制一般是多起点复制；在原核生物中，DNA复制一般是一个起点。无论是真核生物还是原核生物，DNA复制大多数都是双向进行的。 26 【典例1】 1.DNA分子复制 重点二：遗传信息的传递与表达 用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次。其结果不可能是(　　) A. 含有15N的DNA分子占1/8 B. 含有14N的DNA分子占7/8 C. 消耗游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个 D. 产生了16个DNA分子 m·(2n-1) m·2n-1 √ 27 重点二：遗传信息的传递与表达 2.基因的表达过程 (1)转录： ①b与c的差异： ②a表示的是： 该图表示的是什么过程？ ③该过程需要解旋酶吗？理由？ ④该过程进行的场所： ⑤该过程所需原料： ⑥该过程范围： 五碳糖不同 RNA聚合酶 RNA聚合酶有解旋的作用 主要在细胞核，其他有DNA的场所都可 四种游离的核糖核苷酸 几乎所有活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外） ⑦RNA合成的方向： 从5'→3' 重点二：遗传信息的传递与表达 2.基因的表达过程 (2)翻译： 该图表示的是什么过程？ ①进行的场所： ②特殊工具： ③原料： ④范围： ⑤产物： ⑥反密码子读取方向： ⑦核糖体移动的方向： 核糖体 tRNA 21种氨基酸 几乎所有活细胞 肽链或蛋白质 从连接氨基酸的一端长臂端向短臂端读取即：3' → 5' 从模板链的5'→3' (3)原核细胞与真核细胞中的基因表达 易错提醒 ①多聚核糖体现象：在真、原核细胞中都存在，少量mRNA就可以合成大量蛋白质，但不能缩短每条多肽链的合成时间。 ②起点问题：核DNA复制一次；每个复制起点只起始一次；而在一个细胞周期中，基因可多次转录，因此转录起点可多次起始。 重点二：遗传信息的传递与表达 2.基因的表达过程 【典例2】下图为翻译过程中搬运原料的工具tRNA，其反密码子的读取方向为“3’端→5’端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子的表格。相关叙述正确的是( ) 密码子 UGG GGU GGA GGG GGC ACU ACA ACG ACC CCU CCA CCG CCC 氨基酸 色氨酸 甘氨酸 苏氨酸 脯氨酸 A. 转录过程中也需要搬运原料的工具 B. 该tRNA中含有氢键，由一条链构成 C. 该tRNA在翻译过程中可搬运脯氨酸 D. 氨基酸与反密码子都是一一对应的 (苏氨酸) 一种氨基酸可对应几种密码子,也可对应几种反密码子 反密码子的读取方向为“3’端→5’端” 密码子的读取方向为“5’端→3’端” 【任务5】 根据中心法则，总结不同生物遗传信息的传递过程 人类对遗传物质的认识是不断深化和完善的过程，实验技术在证明DNA是遗传物质的过程中发挥了重要作用。图为动物细胞中蛋白质的生物合成示意图，请回答下列问题： (8)由上图可知，基因控制生物体的性状是通过_______________________来实现的。 (9)若该细胞为神经细胞则遗传信息的流动方向图解：___(用箭头和文字表示) 指导蛋白质的合成 重点二：遗传信息的传递与表达 3.遗传信息的传递过程 中心法则 病毒 DNA病毒，如T2噬菌体 复制型RNA 病毒，如烟 草花叶病毒 逆转录病毒，如艾滋病病毒 细胞生物 分裂细胞 不分裂细胞 重点二：遗传信息的传递与表达 【典例3】下图是劳氏肉瘤病毒(逆转录病毒，携带病毒癌基因)的增殖和致癌过程，其中原病毒是病毒的遗传信息转移到DNA后插入宿主的核DNA中形成的“病毒”。相关叙述正确的是（    ） A．劳氏肉瘤病毒在宿主细胞内形成子代的过程体现了中心法则的全过程 B．①过程中所需要的嘌呤碱基个数与③过程所需要的嘌呤碱基个数相等 C．劳氏肉瘤病毒引发的癌症可能传染，用逆转录酶抑制剂可以辅助预防 D．原病毒形成后不立即形成子代病毒颗粒、这种现象不利于病毒的生存 C 没有体现RNA 复制过程 RNA 中的碱基比例与 DNA 中的碱基比例不一定相同 有利 3.遗传信息的传递过程 重点二：遗传信息的传递与表达 34 基因 　　　　　　 生物体的性状 (1)直接控制途径 蛋白质的结构 (2)间接控制途径 基因 　　　　　　　　　　　　　　　 生物体的性状 酶的合成 代谢过程 (3)细胞分化 易错提醒 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。 重点二：遗传信息的传递与表达 4.基因对性状的控制 (1)管家基因: 在所有细胞中都表达的基因, 指导合成的蛋白质是________________________________, 如ATP合成酶基因。 (2)奢侈基因: 只在某类细胞中特异性表达的基因, 如胰岛素基因。 维持细胞基本生命活动所必需的 基因的选择性表达 与基因表达的调控有关。 35 【典例4】DNA中心法则概括了自然界生物的遗传信息的流动途径，该途径如下图所示。对它的相关说法，正确的是(　　) A. 1957年，克里克提出的中心法则内容只包括图中的过程①②③ B. 图中过程③④均有碱基互补配对，且配对方式不完全相同 C. 图中过程①和⑤中用到的酶分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶 D. 在人体胚胎干细胞和心肌细胞中均存在图中的过程①②③ D项: 心肌细胞属于高度分化的细胞, 不会进行DNA复制过程 B项: ③tRNA和mRNA之间的碱基互补配对， ④RNA和RNA之间的碱基互补配对，两个过程的配对方式完全相同 C项: 图中①和⑤过程中用到的酶分别是解旋酶、DNA聚合酶和逆转录酶 DNA修饰 DNA甲基化是目前研究较充分 的表观遗传修饰形式(如图)。 DNA甲基化可在空间上阻碍 RNA聚合酶与DNA的结合  组蛋白修饰 常见的表观遗传修饰包括甲基化、 乙酰化、磷酸化、泛素化、糖基 化等。组蛋白的表观遗传修饰会 导致染色体结构改变，导致基因 不能表达(基因沉默)或高表达(如图)。 重点三：基因表达的调控与表观遗传 1.基因表达的调控与表观遗传 (1)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。 (2)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。 (3)可遗传变异一般是指会引起遗传信息发生改变的变异，如基因突变、基因重组和染色体变异，但DNA甲基化等表观遗传，遗传信息不变也能遗传给后代，也属于可遗传变异。 重点三：基因表达的调控与表观遗传 1.基因表达的调控与表观遗传 易错提醒 【典例1】吸烟是导致呼吸道疾病——特发性肺纤维化（IPF）发生的因素之一。吸烟可使Wnt7a基因启动子的甲基化程度改变，导致调节因子Thy—1的合成受阻，DNMTs抑制剂（抑制甲基转移酶活性）可抑制这一过程。下列叙述错误的是（    ） A．Wnt7a基因启动子甲基化不会改变该基因的碱基序列 B．Wnt7a基因启动子发生去甲基化可使Thy—1基因转录受阻 C．Wnt7a基因启动子的甲基化属于表观遗传，可遗传给下一代 D．适宜剂量的DNMTs抑制剂可在一定程度上缓解IPF的发生 Wnt7a基因启动子发生去甲基化，调节因子Thy-1的合成不会受阻，即Thy-1基因转录不会受阻 B 重点三：基因表达的调控与表观遗传 1.基因表达的调控与表观遗传 39 真题研析 【最新考情】 1．(2024·河北选择考)下列关于DNA复制和转录的叙述，正确的是(　　) A．DNA复制时，脱氧核苷酸通过氢键连接成子链 B．复制时，解旋酶使DNA双链由5′端向3′端解旋 C．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开 D．DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5′端向3′端 √ 通过磷酸二酯键连接成子链 一条链为由5′端向3′端解旋，另一条链为由3′端向5′端解旋 RNA聚合酶将DNA双链解开， 真题研析 2．(2024·安徽选择考)真核生物细胞中主要有3类RNA聚合酶，它们在细胞内定位和转录产物见下表。此外，在线粒体和叶绿体中也发现了分子量小的RNA聚合酶。下列叙述错误的是(　　) 种类 细胞内定位 转录产物 RNA聚合酶Ⅰ 核仁 5.8SrRNA、18SrRNA 、28SrRNA RNA聚合酶Ⅱ 核质 mRNA RNA聚合酶Ⅲ 核质 tRNA、5SrRNA 注：各类RNA均为核糖体的组成成分。 真题研析 A．线粒体和叶绿体中都有DNA，两者的基因转录时使用各自的RNA聚合酶 B．基因的 DNA 发生甲基化修饰，抑制RNA聚合酶的结合，可影响基因表达 C．RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有rRNA，两种酶识别的启动子序列相同 D．编码 RNA 聚合酶Ⅰ的基因在核内转录、细胞质中翻译，产物最终定位在核仁 √ 由表可知RNA聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物中都有rRNA，但种类不同，说明两种酶识别的启动子序列不同   (1)(2024·湖北T16)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5′－ATG－3′，则该序列所对应的反密码子是5′—CAU—3′。(　　) (2)(2023·山东T1)rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子。(　　) (3)(2023·广东T5)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(　　) √　 ×　 √　 真题研析 (4)(2022·浙江6月T16)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下。则催化该过程的酶为RNA聚合酶，a链上任意3个碱基组成一个密码子。(　　) (5)(2020·全国ⅢT1)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子。(　　) (6)(2020·全国ⅢT3)mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变。(　　) ×　 √　 √　 真题研析 (7)(2020·浙江7月T3改编)某DNA片段的结构如图所示，则①为T(胸腺嘧啶)，②为C(胞嘧啶)，③为脱氧核糖，④为氢键。(　　) √　 真题研析 (8)(经典高考题)甲、乙两图所示为真核细胞内两种物质的合成过程，一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次。(　　) √　 真题研析 真题研析 (9)(2022·湖南T19节选)某野生型水稻叶片绿色由基因C控制，突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。测序结果表明，突变基因C1转录产物编码序列第727位碱基改变，由5′—GAGAG—3′变为5′—GACAG—3′，导致第________位氨基酸突变为________，从基因控制性状的角度解释突变体叶片变黄的机理______________________________ ______________________________。 (部分密码子及对应氨基酸：GAG谷氨酸；AGA精氨酸；GAC天冬氨酸；ACA苏氨酸；CAG谷氨酰胺) 243　 谷氨酰胺　 基因突变影响与色素形成有关的酶的合成，导致叶片变黄　 √ 1．miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA，长度为19～25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，来特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是(　　) A．miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸 B．miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与 C．miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程 D．不同miRNA在个体发育不同阶段产生，与细胞分化有关 ‹#› 二 轮 专 题 复 习 真题研析 (10)(2020·全国ⅡT29节选)部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编码序列为UACGAACAUUGG，则该小肽的氨基酸序列是_______________________________。若该小肽对应的DNA序列有3处碱基发生了替换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的RNA序列为_______________________。 酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸　 UAUGAGCACUGG 氨基酸 色氨酸 谷氨酸 酪氨酸 组氨酸 密码子 UGG GAA、 GAG UAC、 UAU CAU、 CAC 拓展应用·情境推理 1．转录水平的调控——操纵子 (1)操纵子：原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。操纵子通常由2个以上的编码蛋白质的结构基因与启动子、操纵基因以及其他调节基因成簇串联组成。 (2)调节过程(以乳糖操纵子为例) 拓展应用·情境推理 ①无诱导物存在时(如图一)，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。 ②诱导物(乳糖)存在时(如图二)，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。 拓展应用·情境推理 (2)RNAi具有的特征 ①是转录后(翻译)水平的基因沉默机制。②具有很高的特异性，只降解与之序列相应的单个内源基因的mRNA。③RNAi抑制基因表达具有很高的效率，而且相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于内源 mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达。④RNAi抑制基因表达的效应可以穿过细胞界限，在不同细胞间长距离传递和维持信号甚至传播至整个有机体，且可遗传。⑤dsRNA不得短于21个碱基，并且长链dsRNA也在细胞内被Dicer酶切割为21 bp左右的siRNA，并由siRNA来介导mRNA切割。 拓展应用·情境推理 3．翻译后水平的调控——分子伴侣 (1)分子伴侣：是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质，又称为伴侣蛋白。目前主要发现有热休克蛋白和伴侣蛋白两大类。 (2)分子伴侣的主要作用 ①参与新生肽链的折叠与装配。 ②参与蛋白运送。③修复热变性蛋白。 拓展应用·情境推理 1．miRNA是一类在人体内广泛分布的内源性非编码RNA，长度为19～25个核苷酸。不同miRNA在个体发育的不同阶段产生。miRNA通过与靶mRNA结合或引起靶mRNA的降解，来特异性影响相应基因的表达。请根据材料判断下列相关说法正确的是(　　) A．miRNA指导合成的肽链最多含有8个氨基酸 B．miRNA的合成不需要RNA聚合酶的参与 C．miRNA在转录阶段特异性影响基因的表达过程 D．不同miRNA在个体发育不同阶段产生，与细胞分化有关 √ 不能作为模板指导合成肽链 RNA是通过转录合成的miRNA的合成需要RNA聚合酶的参与 其影响的是翻译阶段 拓展应用·情境推理 2．CHD1L基因在肝癌细胞中的表达远高于在正常细胞中的。研究发现CHD1L基因的转录产物LINC00624能与CHD1L基因的转录阻遏复合体结合，加速转录阻遏复合体的降解，具体过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．核糖体直接参与了LINC00624产生的过程 B．α链右端是5′端 C．β链与LINC00624结合部位中存在的碱基互补配对方式为A—T、T—A、C—G、G—C D．过量表达产生LINC00624会促进肝癌的进展 √ 核糖体不参与转录 β链的右侧是5′端，DNA的两条链反向平行，故α链右端是3′端 A—U、T—A、C—G、G—C 拓展应用·情境推理 √ 3．操纵子是原核细胞基因表达调控的一种结构形式，它由启动子、结构基因(编码蛋白质的基因)、终止子等组成。下图表示大肠杆菌细胞中核糖体蛋白(RP)的合成及调控过程，其中序号表示相关生理过程，mRNA上的RBS是核糖体结合位点。下列有关说法错误的是(　　) A．图中的基因进行①转录时，只能以β链为模板 B．过程①中RNA聚合酶与启动子 结合后相继驱动多个基因的转录 C．细胞中缺乏rRNA时,RP1与 mRNA上的RBS位点结合，阻止 翻译的起始 D．过程①与②的碱基配对方式 不完全相同 不同基因转录时模板链不相同 $$