43 第五单元第31讲基因的表达-【创新教程】2026年高考生物总复习大一轮课件PPT

2025-09-15

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第31讲基因的表达第五单元遗传的物质基础下一页上一页返回导航第五单元遗传的物质基础高考总复习生物学构建体系素养建模研析考点层级突破 01 02 课时作业 05 真题考法素养演练 04 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[必备知识·复盘] 1．RNA的结构与功能　DNA和RNA的区别 (1)正确判断DNA和RNA ①含特有碱基T或脱氧核糖⇒DNA； ②含特有碱基U或核糖⇒RNA。 (2)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在进行DNA的合成；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。 2．遗传信息的转录　①转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端(5′端)为转录的起始方向。 ②一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上不同基因的模板链不一定相同。 ③转录是以基因为单位进行的，一个基因可被多次转录，形成一种多个mRNA。 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)条件场所模板原料能量搬运工具酶核糖体 mRNA 氨基酸 ATP tRNA 多种酶 (3)过程 (4)产物：多肽eq \o(――→,\s\up16(盘曲折叠),\s\do5(　))蛋白质。 4．遗传信息、密码子与反密码子辨析　(1)密码子有64种，不同生物共用一套遗传密码子。 ①有2种起始密码子：在真核生物中AUG作为起始密码子；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。 ②有3种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子UGA可以编码硒代半胱氨酸。 (2)通常一种密码子决定一种氨基酸，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)，可由一种或几种tRNA转运。 1．复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开。(2024·河北卷，4C)(×) 2．mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA。(2023·江苏卷，6C)(×) 3．多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(×) 1．(必修2 P66“相关信息”)在蛋白质的翻译过程中遗传信息是由tRNA和rRNA流向蛋白质的吗？答案：tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质。 2．(必修2 P67“思考与讨论”)密码子的简并对生物的生存发展有什么意义？答案：可以从增强密码容错性的角度来解释，当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；也可以从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。 3．(情景探究)多肽链合成时，在一个mRNA分子上往往结合多个核糖体。 (1)图中一条mRNA可结合多个核糖的意义是什么？答案：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。 (2)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？答案：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。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过基因的表达考查信息提取能力和读图能力 1．如图1、2是两种细胞中遗传信息的主要表达过程。据图分析，下列叙述中错误的是(　　) A．图1细胞中没有核膜围成的细胞核，可以边转录边翻译 B．两细胞中基因表达过程均由线粒体提供能量 C．真核生物细胞核中转录出的mRNA必须通过核孔后才能翻译 D．图中所示的遗传信息的流动方向都是DNA→mRNA→蛋白质解析：B　[题图1细胞没有以核膜为界限的细胞核，属于原核细胞，可以边转录边翻译，A正确；图1 细胞是原核细胞，没有线粒体，B错误；真核生物细胞核DNA中的遗传信息通过转录传递到mRNA中，mRNA必须通过核孔到细胞质中的核糖体上才能作为翻译的模板，C正确；图示表示遗传信息的转录和翻译过程，遗传信息的流动方向为DNA→mRNA→蛋白质，D正确。] 2．(不定项)科学家通过化学方法处理萌动的拟南芥种子可获得大量突变体，探明了野生型拟南芥中乙烯的作用途径，其简图如下。据图分析，以下叙述正确的是(　　) A．R蛋白分布于内质网膜上，是乙烯的受体，同时调节酶T的活性 B．E蛋白被剪切后的产物可进入细胞核影响基因的表达 C．无乙烯与R蛋白结合时，酶T有活性，使E蛋白磷酸化 D．酶T活性丧失的纯合突变体也能出现无乙烯生理反应解析：ABC　[从题图中可以看出，R蛋白可以和乙烯结合，也可以和酶结合，R蛋白分布于内质网膜上，是乙烯的受体，同时调节酶T的活性，A正确；在有乙烯的存在下，E蛋白被剪切后的产物可进入细胞核影响基因的表达，有乙烯生理反应，B正确；从题图中可以看出，无乙烯与R蛋白结合时，酶T有活性，使E蛋白磷酸化，C正确；无乙烯条件下，酶T与R蛋白结合，使得E蛋白磷酸化，出现无乙烯生理反应，酶T活性丧失的纯合突变体不会出现无乙烯生理反应，D错误。] 几种常考图示解读 ◆[提升点2]　通过DNA、RNA和蛋白质的关系考查综合分析问题和科学思维能力 3. 科研人员做了如下实验：将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料，其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记，一起培育一段时间后，加入肝素(可以与RNA聚合酶结合)，然后再加入蛋白S，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．RNA聚合酶能识别DNA模板上的某一启动部位并与之结合 B．肝素与RNA聚合酶结合后能破坏RNA聚合酶的空间结构并使之失去活性 C．对照组应加入不含蛋白S的缓冲液，实验组加入肝素后基本没有新的mRNA合成 D．曲线反映的是DNA转录的过程，蛋白S能解除肝素抑制转录的作用解析：B　[RNA聚合酶能识别DNA模板上特定的位点即启动子，并与之结合，催化RNA的合成，A正确；肝素与RNA聚合酶结合后能改变RNA聚合酶的空间结构，但不会使之失去活性，B错误；自变量为是否加入蛋白S，故对照组应加入不含蛋白S的缓冲液，由于肝素能与RNA聚合酶结合，使RNA聚合酶不能与启动子结合，所以加入肝素后mRNA的合成受到抑制，因而没有新的mRNA合成，C正确；根据两曲线的比较可知，加入蛋白S的实验组产物中放射性明显增多，说明蛋白S能解除肝素对转录的抑制作用，D正确。] 4．(不定项)某蛋白质的A、B两条肽链是由一个基因编码的，其中A链中的氨基酸有m个，B链中的氨基酸有n个。下列有关叙述中不正确的是(　　) A．该蛋白质的肽键数为m＋n－1个 B．编码该蛋白质合成的mRNA至少有m＋n个密码子 C．控制该蛋白质合成的DNA上至少有6(m＋n)个碱基 D．基因的两条DNA单链分别编码该蛋白质的两条肽链解析：AD　[因为肽键数＝氨基酸数－肽链数，则该蛋白质的肽键数为m＋n－2个，A错误；该蛋白质中有m＋n个氨基酸，则合成蛋白质的mRNA中至少含有的密码子为(m＋n)个，B正确；DNA(或基因)中碱基数∶mRNA上碱基数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，蛋白质中有m＋n个氨基酸，则蛋白质基因中至少有碱基数是6(m＋n)，C正确；基因的两条DNA单链中只有一条能作为模板转录形成mRNA，再以mRNA为模板翻译形成蛋白质，A、B两条肽链是由蛋白质基因的不同区段来编码的，不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链，D错误。] 考点2　中心法则 [必备知识·复盘] 1．中心法则 (1)提出者　克里克　。 (2)补充后的内容图解： ①DNA的复制；②　转录　；③翻译；④　RNA的复制　；⑤　逆转录　。 (3)不同生物遗传信息的传递过程　高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。 2．生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是遗传信息的载体。 (2)蛋白质是信息的表达产物。 (3)ATP为信息的流动提供能量。 1．RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。 (2022·河北卷，9A)(√) 2．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质。(√) 3．某复合物中的某蛋白参与DNA复制，则该蛋白可能是DNA聚合酶。(√) [关键能力·提升] ◆[提升点]　通过中心法则的过程，考查分析判断能力 1．(2023·全国乙卷，5)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。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。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 A．②⑤⑥　　　 B．②⑤ C．③④⑥ D．②④⑤ 解析：A　[翻译的条件：①模板：mRNA；②原料：氨基酸；③酶：核糖体；④运输工具：tRNA；⑤能量：ATP。要加入新的氨基酸甲进行合成，需要有运输甲的tRNA甲，要有将甲和tRNA结合的酶E和原料甲，所以需要②甲、⑤酶E的基因、⑥tRNA甲的基因，A正确。] 2．(2025·山东青岛模拟)不同核酸类型的病毒完成遗传信息传递的具体方式不同。如图为某“双链±RNA病毒”基因表达示意图。这类病毒携带有RNA复制酶，在该酶的作用下，－RNA作为模板复制出新的＋RNA。合成的＋RNA既可以翻译出病毒的蛋白质，又可以作为模板合成－RNA，最终形成“±RNA”。已知逆转录病毒的核酸为“＋RNA”。下列说法正确的是(　　) A．合成病毒蛋白的原料来源于宿主，酶来源于病毒本身 B．与DNA的复制不同，“±RNA”的双链可能都是新合成的 C．该病毒与逆转录病毒基因表达时都存在A—T、A—U的配对 D．逆转录病毒与该病毒繁殖时均有＋RNA到－RNA的过程解析：B　[双链±RNA病毒合成该病毒所需的原料和部分酶(如RNA聚合酶)来源于宿主，A错误；DNA的复制方式为半保留复制，据题可知，在双链±RNA复制过程中，－RNA(作为模板)→复制＋RNA(作为模板)→复制“±RNA”。故“±RNA”的双链可能都是新合成的，B正确；该病毒的基因表达主要发生在RNA与RNA、RNA与蛋白质之间，不存在A—T的配对，而逆转录病毒存在A—T、A—U的配对，C错误；逆转录病毒的核酸为＋RNA，其繁殖时不存在＋RNA到－RNA的过程，D错误。] [真题研析]——浸润素养 [例]　(2024·福建卷)人肠道细胞中载脂蛋白B基因转录后，其mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下转变为碱基U，造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA，该终止密码子对应的DNA模板链序列为(　　) A．5′－TTG－3′　　　 B．′－ATT－3′ C．5′－GTT－3′ D．5′－TTA－3′ [关键信息点] ① mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下变为碱基U ② 终止密码子对应的DNA模板链序列解析：A　[人肠道细胞中载脂蛋白B基因转录后，其mRNA上特定位置的碱基C在相关酶的作用下转变为碱基U，造成该位置相应的密码子变为终止密码子UAA，说明该终止密码子这里原来是5′－CAA－3′，那么其对应的DNA模板链序列为5′－TTG－3′，BCD错误，A正确。] [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　基因的转录 1．(2024·重庆卷)某种海鱼鳃细胞的NKA酶是一种载体蛋白，负责将细胞内的Na＋转运到血液中，为研究NKA与Na＋浓度的关系，研究小组将若干海鱼放在低于海水盐度的盐水中，按时间点分组取样检测，部分结果见下表。结合数据分析，下列叙述错误的是(　　) 时间(h) Na＋浓度 (单位略) NKA表达 (相对值) NKA酶的相对活性血液鳃细胞 mRNA 蛋白质 0 320 15 1.0 1.0 1.0 0.5 290 15 1.5 1.0 0.8 3 220 15 0.6 1.0 0.6 6 180 15 0.4 0.4 0.4 12 180 15 0.2 0.2 0.4 A．NKA mRNA和蛋白质表达趋势不一致是NKA基因中甲基化导致的 B．本实验中时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素 C．NKA酶在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATP D．与0 h组相比，表中其他时间点的海鱼红细胞体积会增大解析：A　[NKA mRNA和蛋白质表达趋势之所以不一致，可能与NKA基因的转录和翻译不是同步的有关，而不是由NKA基因中甲基化导致的，A错误；NKA酶是一种载体蛋白，负责将海鱼鳃细胞内的Na＋转运到血液中，将海鱼放在低于海水盐度的盐水中，随着时间的延长，血液中的Na＋浓度逐渐降低，说明NKA酶参与向外转运的Na＋减少，由此可推知，时间变化不是影响NKA基因转录变化的直接因素，B正确；NKA酶介导的运输是一种主动运输，在维持海鱼鳃细胞内渗透压平衡时需要直接消耗ATP，C正确；与0 h组相比，其他时间点的血液Na＋浓度降低，与红细胞内的渗透压相比较，浓度差减小，细胞会吸水，体积会增大，D正确。] 2．(2024·湖南卷)非酒精性脂肪性肝病是以肝细胞的脂肪变性和异常贮积为病理特征的慢性肝病。葡萄糖在肝脏中以糖原和甘油三酯两种方式储存。蛋白R1在高尔基体膜上先后经S1和S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因(核基因)的转录。糖原合成的中间代谢产物UDPG能够通过膜转运蛋白F5进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，调控机制如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成 B．敲除F5蛋白的编码基因会增加非酒精性脂肪肝的发生率 C．降低高尔基体内UDPG量或S2蛋白失活会诱发非酒精性脂肪性肝病 D．激活后的R1通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录解析：C　[由题干信息可知，糖原合成的中间代谢产物UDPG抑制S1蛋白水解酶的活性，蛋白R1需要经过S1和S2蛋白水解酶酶切后才被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，据此可知糖原合成的中间代谢产物UDPG可抑制脂肪酸的合成，因此体内多余的葡萄糖在肝细胞中优先转化为糖原，糖原饱和后转向脂肪酸合成，A正确；由题干信息可知，中间代谢产物UDPG通过F5膜转运蛋白进入高尔基体内，抑制S1蛋白水解酶的活性，进而抑制脂肪酸的合成，因此敲除F5蛋白的编码基因有利于脂肪酸的合成，会增加非酒精性脂肪肝的发生率，B正确；由题干信息可知，中间代谢产物UDPG进入高尔基体不利于脂肪酸的合成，降低高尔基体中UDPG量有利于脂肪酸的合成，从而会诱发非酒精性脂肪性肝病；蛋白R1经S1、S2蛋白水解酶酶切后被激活，进而启动脂肪酸合成基因的转录，S2蛋白失活不利于脂肪酸的合成，不会诱发非酒精性脂肪性肝病，C错误；转录发生在细胞核中，因此R1可通过核孔进入细胞核，启动脂肪酸合成基因的转录，D正确。] [考向2]　基因的翻译 3．(2024·贵州卷)如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为：甲硫氨酸－组氨酸－脯氨酸－赖氨酸……下列叙述正确的是(　　) 注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸　　CAU、CAC：组氨酸　　CCU：脯氨酸　　AAG：赖氨酸　　 UCC：丝氨酸　　UAA(终止密码子) A．①链是转录的模板链，其左侧是5′端，右侧是3′端 B．若在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长 C．若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变 D．碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同解析：C　[转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，由于起始密码子是AUG，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是3′→5′，即左侧是3′端，右侧是5′端，A错误；在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，将会导致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，B错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间的序列，故合成的肽链不变，C正确；由于mRNA是翻译模板，但由于密码子的简并性，故碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同，D错误。] $$

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