第10章 基因的表达 第15课时-【高考零起点】2025年新高考生物总复习教用课件（艺考）

必修2　遗传与进化 第十章　基因的表达 第15课时 生物学 一、基因指导蛋白质的合成 1．转录 (1)转录的概念 在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成RNA的过程叫作转录。 (2)RNA的种类、结构及功能 种类 mRNA tRNA rRNA 名称 信使RNA 转运RNA 核糖体RNA 功能 传递遗传信息 识别并转运特定氨基酸 组成核糖体 必修2　遗传与进化 种类 mRNA tRNA rRNA 结构 单链 单链，部分碱基配对形成三叶草型结构 单链 示意图 共同点 基本构成单位相同；都与翻译过程有关；都由核DNA转录而来 必修2　遗传与进化 【注意】m、t和r分别是messenger(信使)、transfer(转移)和ribosomal(核蛋白)的首字母。 (3)mRNA转录的过程 当细胞开始合成目标蛋白质时，RNA聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA结合，使DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。细胞中游离的核糖核苷酸与DNA模版链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，然后形成一个mRNA分子。 【注意】(1)本书第二章讲过，RNA与DNA的碱基略有不同，二者碱基配对方式为A—U，C—G。 必修2　遗传与进化 (2)合成的mRNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复。 必修2　遗传与进化 2．遗传信息的翻译 (1)相关概念 项目 概念 备注 翻译 mRNA合成后，通过核孔进入细胞质中。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序列的蛋白质的过程 ①4种碱基能生成43＝64个密码子，确定64种氨基酸，但组成蛋白质的氨基酸只有21种，所以必然会导致简并的出现； ②简并能增强生物生存发展的容错性，如当mRNA上的某个密码子出错时，其对应的氨基酸可能不变 密码子 mRNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，每三个这样的碱基叫作一个密码子 简并 多种氨基酸被同一种密码子决定的现象 必修2　遗传与进化 (2)密码子表 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 U 苯丙氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 C 亮氨酸 丝氨酸 终止 终止、硒代半胱氨酸 A 亮氨酸 丝氨酸 终止 色氨酸 G C 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 U 亮氨酸 脯氨酸 组氨酸 精氨酸 C 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 A 亮氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 精氨酸 G 必修2　遗传与进化 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G A 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 U 异亮氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 丝氨酸 C 异亮氨酸 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 A 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 赖氨酸 精氨酸 G G 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 U 缬氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 甘氨酸 C 缬氨酸 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 A 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 谷氨酸 甘氨酸 G 必修2　遗传与进化 【注意】①正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA也可编码硒代半胱氨酸。 ②在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。 (3)tRNA的工作 ①tRNA的概念 tRNA是由一条RNA链折叠形成的，像三叶草的叶形，比mRNA小得多。结构示意图如下： 必修2　遗传与进化 tRNA的一端有三个相邻的碱基，可以与mRNA上的碱基互补配对，叫作反密码子。反密码子决定了3′端所要转运的氨基酸，每种tRNA只能转运一种氨基酸。 ②tRNA的翻译过程如图所示。 必修2　遗传与进化 必修2　遗传与进化 【注意】(1)核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合点。 (2)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，如下图所示： 必修2　遗传与进化 3．相关计算 DNA上的基因都为双链，此时基因中的碱基数∶mRNA中的碱基数∶蛋白质中氨基酸数＝6∶3∶1。并且在蛋白质的合成中，肽键数＝氨基酸数－肽链的条数。 4．中心法则 (1)遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译(基因表达)。 (2)少数生物的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。 ①DNA复制，②转录，③RNA复制，④翻译，⑤逆转录。 (3)在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP为信息的流动提供能量，故生命是物质、能量和信息的统一体。 必修2　遗传与进化 二、基因表达与性状的关系 1．基因控制性状的途径 (1)基因间接控制性状：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)基因直接控制性状：基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状。 2．基因的选择性表达与细胞分化 (1)同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。 (2)在不同类型的细胞中，表达的基因可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因。 必修2　遗传与进化 (3)细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 (4)细胞分化的表现 ①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。 ②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。 ③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。 3．表观遗传：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，叫作表观遗传。 必修2　遗传与进化 4．基因与性状的关系 (1)基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到多个基因的影响。 (2)一个基因可以影响多个性状。 (3)生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要的影响。 (4)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。 必修2　遗传与进化 一、选择 1．下列关于转录的叙述，正确的是(　 　) A．基因的两条链都作为转录的模板 B．遇到终止密码子时转录过程就停止 C．转录过程只可能发生在细胞核中 D．转录过程所需原料是核糖核苷酸 2．已知一段mRNA含有90个碱基，其中A和G有42个，转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数至少有(　 　) A．84 B．116 C．90 D．120 答案 D C 必修2　遗传与进化 答案 3．下图表示细胞核中所完成的mRNA的形成过程示意图，有关叙述正确的是(　 　) A．图中RNA聚合酶的移动方向是从左向右 B．图中RNA与a链碱基互补 C．图示RNA－DNA杂交区域中DNA上的A与RNA上的T配对 D．DNA双螺旋解开需要解旋酶的参与，同时消耗能量 A 必修2　遗传与进化 答案 4．一个DNA分子上的某个基因有300个碱基对，则它控制合成的一条多肽链中含有肽键的个数最多为(不考虑终止密码子)(　 　) A．99个 B．100个 C．49个 D．50个 5．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条多肽链。则其模板链所在DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子) (　 　) A．m，m/3－1 B．m，m/3－2 C．2(m－n)，m/3－1 D．2(m－n)，m/3－2 A D 必修2　遗传与进化 答案 6．某基因中含有1 200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是(　 　) A．198个 B．199个 C．200个 D．201个 B 必修2　遗传与进化 答案 7．下图甲是真核生物细胞某生理过程示意图，乙图是甲图的局部放大，下列有关说法错误的是(　 　) A．甲图中③是RNA聚合酶 B．乙图中共有8种核苷酸组成 C．图中所示过程发生的场所主要是细胞核 D．②中含有的密码子共有61种 D 必修2　遗传与进化 答案 8．某DNA分子共有1 200个碱基对，其中A＋T占46%，其中一条链中G和T分别占22%和28%，则由该链转录的mRNA中G所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别是(　 　) A．32%、400 B．32%、200 C．18%、200 D．22%、400 9．下列关于遗传信息表达过程的叙述，正确的是(　 　) A．一个DNA分子转录一次，可形成一个或多个合成多肽链的模板 B．转录过程中，RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能 C．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链 D．编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成 A A 必修2　遗传与进化 答案 10．下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 D 必修2　遗传与进化 据此分析，下列叙述正确的是(　 　) A．一种氨基酸可以由多种密码子编码，但只能由一种tRNA转运 B．控制该三肽合成的基因只有9对脱氧核苷酸 C．合成该三肽过程中需要mRNA、tRNA和rRNA参与 D．mRNA上编码该三肽的核苷酸序列可能为AAGGGAUUC 答案 11．某研究人员利用酵母菌成功合成了氨基酸序列为Phe—Pro—Lys的三肽。三种氨基酸的密码子见表： C 氨基酸 密码子 苯丙氨酸(Phe) UUU、UUC 脯氨酸(Pro) CCU、CCC、CCA、CCG 赖氨酸(Lys) AAA、AAG 必修2　遗传与进化 12．下图表示某细胞内发生的一系列生理变化，X 表示某种酶。据图分析，下列有关叙述错误的是(　 　) A．X为RNA聚合酶，该酶主要在细胞核中发挥作用 B．该图中最多含5 种碱基、8种核苷酸 C．过程Ⅰ仅在细胞核内进行，过程Ⅱ仅在细胞质内进行，图中X 和核糖体的移动方向相同 D．b部位发生的碱基配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C 答案 C 必修2　遗传与进化 答案 13．已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下，A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A— G—A—U—C—U，此信使RNA控制合成的一条多肽链合成过程中失去的水分子的个数为(　 　) A．20个 B．15个 C．16个 D．18个 B 必修2　遗传与进化 答案 14．人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内(　 　) A．tRNA不同 B．rRNA不同 C．mRNA不同 D．DNA上的遗传信息不同 C 必修2　遗传与进化 答案 15．图甲所示为细胞中遗传信息的表达过程，图乙表示遗传信息的传递途径。下列相关叙述错误的是(　 　) A．图甲所示的过程可用图乙中的②③表示 B．病毒遗传信息的传递过程包含了④⑤ C．能发生图甲所示过程的细胞的遗传物质是DNA D．大肠杆菌遗传信息传递的途径有①②③ B 必修2　遗传与进化 答案 16．HIV入侵人体后，主要攻击人体的T细胞，使人体免疫能力下降。如图为HIV在人体细胞内增殖的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　 　) A．①过程需要的原料是四种核糖核苷酸 B．④过程需遵循碱基互补配对原则 C．②③过程均需要RNA聚合酶 D．⑤过程产生的蛋白质中氨基酸的排列顺序是由rRNA决定的 B 必修2　遗传与进化 答案 17．下图是甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图。下列叙述正确的是(　 　) A．图中只含有tRNA和mRNA B．甲硫氨酸处于图中a的位置 C．tRNA含有氢键 D．该过程需要RNA聚合酶 C 必修2　遗传与进化 答案 18．下列属于表观遗传现象的是(　 　) A．基因突变使小麦获得抗病能力 B．染色体片段位置颠倒使果蝇形成卷翅 C．碱基替换导致人患镰状细胞贫血 D．柳穿鱼Lcyc基因高度甲基化影响其表达 D 必修2　遗传与进化 答案 19．如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 D 必修2　遗传与进化 (1)图1中mRNA与DNA相比，其特有的组成成分是__________________。 (2)图2中翻译方向为___________，图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义是_________________________________________________。 答案 二、填空 20．请完成遗传信息传递过程中的相关问题： 核糖、尿嘧啶 从左向右 少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质 必修2　遗传与进化 答案 (3)若图3中基因中位点a的碱基对变为T/A，位点b的碱基对变为G/C，位点c的碱基对变为A/T，则位点___的变化对相应密码子编码的氨基酸无影响，其原因是______________________________________________________。 (4)细胞中RNA的功能可能有_________。 A．作为遗传物质 B．传递遗传信息 C．转运氨基酸 D．构成核糖体 E．催化化学反应 c 一种氨基酸可以对应多种密码子(或密码子具有简并性) BCDE 必修2　遗传与进化 21．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构，a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题(可能用到的密码子：AUG甲硫氨酸、GCU丙氨酸、AAG赖氨酸、UUC苯丙氨酸、UCU丝氨酸、UAC酪氨酸)： 必修2　遗传与进化 答案 (2)图中含有核糖的是_________ (填数字)。由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是________________________________________。 (3)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明___________________________________。 ②③⑤ 甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸 一个密码子由三个相邻的碱基组成 (1)完成遗传信息表达的是_________________(填字母)过程，a过程所需的酶有___________________________。 b、c 解旋酶和DNA聚合酶 必修2　遗传与进化 22．铁是组成细胞的重要元素，但细胞内过量的Fe3＋会诱发自由基反应，对细胞产生损伤。转铁蛋白受体(TfR)参与细胞对Fe3＋的吸收。如图是细胞中Fe3＋含量对转铁蛋白受体mRNA(TfR-mRNA)稳定性的调节过程(图中铁反应元件是TfR-mRNA上一段富含碱基A、U的序列)，当细胞中Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而不能与铁反应元件结合，导致TfR-mRNA易水解，反之，TfR-mRNA难水解。回答下列问题： (注：TfR-mRNA上AUG为起始密码子，UAA为终止密码子。) 必修2　遗传与进化 答案 (1)人体肝脏细胞中TfR-mRNA是由TfR基因经______过程合成的，这一过程需要____________酶催化。 (2)据图可知，TfR-mRNA中铁反应元件能形成茎环结构的原因是____________ ___________________________________________________。这种茎环结构________ (填“能”或“不能”)影响TfR的氨基酸序列，理由是__________________________ _______________。 (3)若TfR基因中某碱基发生缺失，导致合成的肽链变短，其原因是___________ _______________________________________。 (4)据图可知，当细胞中Fe3＋不足时，TfR-mRNA将________________________ _______________，其生理意义是____________________________________________ ________________。 转录 RNA聚合 该片段含有 丰富的碱基A和U，能够互补配对形成局部双链结构 不能 这些结构位于mRNA终止 密码子之后 某碱基发生 缺失导致mRNA上终止密码子提前出现 难被水解，指导合成更多 转铁蛋白受体 有利于细胞从外界吸收更多的Fe3＋，以满足生命 活动的需要 必修2　遗传与进化 感谢聆听 $$