2026届高三生物一轮复习课件 27讲基因的表达

1.将含有15N的DNA分子放在含有14N的培养液中连续复制n次，则： ①子代DNA共2n个 含15N的DNA分子： 个 只含15N的DNA分子： 个 含14N的DNA分子： 个 只含14N的DNA分子： 个 ②脱氧核苷酸链共2n＋1条 含15N的脱氧核苷酸链： 条 含14N的脱氧核苷酸链： 条 2 0 2n (2n－2) 2 (2n＋1－2) 三、DNA复制的相关计算 p174 2.DNA分子复制过程中消耗的脱氧核苷酸数 ①若亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 ____________。 ②第n次复制需要消耗该种脱氧核苷酸数为 。 m·(2n－1) m·2n－1 “DNA复制了n次”PK“第n次复制” 碱基是“对”PK“个” “DNA分子数”PK“链数”， “含”PK“只含” 易错点拔 相对于2n-1次复制 C (1)一条染色体上有一个或两个DNA分子。 (2)复制特点：半保留，DNA分子总有一条链来自亲代DNA，另一条链是新链。 (3)2个子DNA位置：当一个DNA分子复制形成两个新DNA分子后，这两个子DNA恰位于两姐妹染色单体上。 (4)子DNA去向：在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，当着丝点分裂时，两姐妹染色单体分开，分别移向细胞两极，此时子DNA随染色单体分开而分开。 延伸：DNA复制联系细胞分裂（有丝、减数） 细胞分裂过程中的同位素标记问题 (1)减数分裂图像及解读 第一次分裂 第二次分裂 个细胞都有标记，每个细胞中 DNA都有标记，只是每个DNA的 条链有标记 4 所有 1 细胞分裂过程中的同位素标记问题 (2)有丝分裂图像及解读 第一次分裂 第二次分裂 有标记的细胞是 个，每个细胞中含有标记的DNA是 个 0---2n 2----4 N同源染色体对 第27讲 基因的表达 一轮复习 即基因控制蛋白质的合成，包括转录和翻译两个过程 考情分析 考点 由高考知核心知识点 预测 基因的表达、基因与性状的关系 考点一：遗传信息的转录和翻译 （2024 安徽、2024 湖北）基因表达 （2024河北）基因表达、RNA （2024甘肃）基因与性状的关系 （2024浙江）甲基化 （2023 广东、2023 湖南）基因表达 （2023 浙江、2023 湖南）基因表达 （2023 湖南、2023 山东）RNA （2023 海南、2023 天津）甲基化 （2023 广东）中心法则 （2023海南、2023山东）基因与性状的关系 （2023全国、2023浙江）基因与性状的关系 （2022 广东、2022 福建）RNA （2022 浙江、2022 河北）中心法则 题型：选择题、解答题 内容：分析近三年的高考试题，可以发现高考试题均考查遗传信息的本质；复制机转录和翻译过程；生物的变异内容。2025年高考很可能在呈现现实中的问题情景，让学生运用相关基础知识，分析转录翻译过程及变异类型发生的原因及结果的推测。 考点二：中心法则 考点三：基因表达与生物性状的关系 ——基因 指导 蛋白质的合成 来控制性状的过程 主要在细胞核 媒介：RNA（原因？） 在细胞质中的核糖体上进行 思考1：作为信使需要具备什么条件？ P64：RNA由核糖核苷酸连接而成(分子组成与DNA相似)，可以（准确传递）携带遗传信息； 一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中 思考2：如何设计一个实验说明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？ 1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验；若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。 实验思路：加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况，再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况。 实验结果及结论： 加入RNA酶降解细胞中的RNA后，蛋白质合成停止，再加入细胞中提取的RNA后，细胞又可重新合成蛋白质。 减法原理 世纪金榜版权所有 【精梳·攻教材】 名师点睛　RNA其他的功能 除以上种类及功能外,RNA还是RNA病毒的遗传物质;部分酶的化学本质也是RNA。 一 、RNA的结构与功能 tRNA是单链，但有部分双链，因此碱基间也有氢键 P67 只有mRNA作为翻译模板 【特别注意】 反密码子的读法应从结合氨基酸端读起（3’—5’，长—短） 14.（2025年贵港二模）成纤维细胞中的基因A第401位碱基发生突变后使mRNA对应位点出现终止密码子,导致肽链合成提前终止。某种人工合成的tRNA(sup-tRNA)能帮助该细胞表达出完整的A蛋白，作用机制如图所示。下列叙述正确的是（ ） A.图中基因A模板链上色氨酸对应的位点由ACC突变为AUC B.人工合成的sup-tRNA能帮助密码子AUC恢复读取反密码子UAG C.该sup-tRNA在修复基因A的过程中出现了新的碱基互补方式 D.该突变为碱基发生替换所引起的肽链或蛋自质长度变短 D 5' 3' ACC 3' 5' ATC 反密码子AUC(3'-5') 读取密码子UAG(5'-3') 在翻译过程中恢复读取，未产生 二、遗传信息的转录 【活动1】 观看视频，总结转录过程 1. 概念: 在细胞核中，通过RNA聚合酶以______________为模板，合成RNA的过程。RNA包括_________________________ 2. 场所: DNA的一条链 细胞核（主要场所） 叶绿体 线粒体 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 二 、遗传信息的转录 3 mRNA，tRNA，rRNA 二、转录: 解旋（RNA聚合酶） 不需要解旋酶 配对 原则： 模板： 原料： 碱基互补配对原则 （A-U,T-A,G-C,C-G) 解开的DNA双链中的一条链 游离的4种核糖核苷酸 连接 酶： 结果： RNA聚合酶（作用磷酸二酯键） 形成一个RNA 释放 过程: 场所： 模板： 原料： 酶（作用，移动方向）： 原则： 产物： 特点： 主要细胞核（线、叶、拟核） (DNA上)基因的一条链 不同基因的模板链可能不同 边解旋边转录 如何判断该图是转录？ 转录方向（mRNA方向）： 5'→3' 模板链的方向： 3'→5' 补充： 1、转录的基本单位是基因，一个DNA可以转录出很多个mRNA 2、一个DNA上的不同基因，转录的模板链不一定相同。 编码链: 模板链: 基因中具有转录功能的链 基因中无转录功能的链 RNA聚合酶作用： 解旋；识别并结合启动子,启动转录，把核糖核苷酸依次连接,形成RNA分子 21.(12分)神经祖细胞(NPCs)在临床上应用潜力巨大,传统的神经诱导法分化效率不高，限制了NPCs的应用。Pax6基因在神经系统发育中起到关键作用,但表达量较低。科研人员用 CRISPR/Cas9技术对小鼠NPCs进行基因敲除,将强启动子和绿色荧光蛋白(GFP)基因插入内源性Pax6基因的上游,形成携带Pax6-GFP报告系统的NPCs细胞系。快速获得 NPCs的技术路线如图所示。回答下列问题: (1)在基因表达的过程中,启动子发挥着 的作用。将GFP基因插入内源性Pax6基因的上游,使GFP基因和Pax6基因共享启动子。结合图中信息分析,共享启动子的目的是 。 作为RNA聚合酶的识别位点， 驱动基因转录出mRNA 让两个基因同时大量表达；通过检测荧光强度反映Pax6基因的表达量 21(2025年贵港三模)(13 分)ttn.2蛋白在肌小节组装和心脏发育中有着关键作用。科学家把斑马鱼tn.2基因上游启动子序列和绿色荧光蛋白基因(EGFP基因)相连，构建出重组表达载体1。载体2则插入了转座酶基因。在转座酶的作用下，载体1质粒上两个TIR序列及二者之间的基因片段会一起随机插入到染色体 DNA 中。回答下列问题: (1)通常可利用 法把构建好的载体1和2同时导入斑马鱼的受精卵中，之后选得到发出绿色荧光的斑马鱼胚胎(如下图16，箭头所指的位置会发出绿色荧光)，此实验构建的转基因斑马鱼的作用是 显微注射 探究ttn.2 基因在斑马鱼发育过程中转录（或表达）部位和表达量 tn.2基因启动子 EGFP基因 启动子： RNA聚合酶识别和结合位点 能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质 终止子： 结束转录 启动子VS起始密码子 终止子VS终止密码子 非编码区 编码区 非编码区 补充 基因的结构 1. 原核基因 1.原核基因 编码区(连续) 非编码区 (不编码蛋白质但有调控转录的调控序列) DNA RNA聚合酶识别并结合的DNA片段可转录为RNA( ) 外显子：编码区内能编码蛋白质的序列。 内含子：编码区不能编码蛋白质的序列，转录后被剪切掉。 编码区 能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质 加工 成熟mRNA 前体mRNA 转录 翻译 有效的蛋白质 非编码区 编码区 非编码区 考点1 基因的结构 cDNA 2. 真核基因 外显子比内含子多1个 外显子 内含子 外显子 外显子 内含子 真核细胞的基因 ①在细胞核内转录 RNA ②内含子剪切系统把内含子切除，外显子彼此连接 反转录酶 cDNA不含内含子 mRNA 原核细胞的基因 3. 基因工程中，如果将真核基因导入原核细胞使其表达， 需将真核基因内含子切除（因为原核没有内含子剪切系统），或者直接取用cDNA导入原核受体细胞。 4. 而且若基因表达产物是分泌蛋白， 则还需对蛋白进行加工（因为原核没有内质网等细胞器） 真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制.已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题: (1)某同学从人的基因组中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是________________________。 从人的基因组中获得的基因A含有内含子，而大肠杆菌中的基因没有内含子,没有转录后的RNA的切除机制，所以基因A转入大肠杆菌,转录后不能正常翻译，得不到蛋白A。 9.真核细胞中有多种类型的RNA，其中mRNA的3'端有一段富含腺嘌呤的核苷酸序列，称为 poly(A)尾，其有利于维持mRNA的稳定。相关叙述正确的是 A. RNA都是由细胞核中的DNA转录形成 B. mRNA 的 poly(A)尾中包含终止密码子 C. mRNA 与对应基因的模板链序列完全互补 D.可利用 poly(A)尾从RNA中分离 mRNA D 5， 3， mRNA poly(A)尾 一个完整的mRNA包括5'端帽、5'非翻译区、编码区、3'非翻译区和poly(A)尾链。 mRNA的寿命相对较短，它们在完成遗传信息的传递任务后，就会被降解 启动子 终止子 启动子 终止子 5.反义RNA是一种本身缺乏编码能力，但能与特异靶RNA(主要是mRNA)互补的RNA分子，它可与靶 RNA 的特定互补区域结合形成双链复合物，抑制靶RNA的功能，从而调控基因的正常表达。反义 RNA技术在癌症的基因治疗等方面取得了瞩目成就。下列说法正确的是( ) A.若反义RNA能与抑癌基因转录成的mRNA互补配对，则对癌症会产生一定疗效 B.若将某mRNA对应的基因插入表达载体以得到反义RNA，要将基因正向插入启动子之后 C.若将反义RNA插入表达载体再导入细胞，可利用逆转录病毒作为载体 D.若影响的是翻译过程，则反义RNA结合的靶RNA部位位于起始密码子之前 c 5 1.遗传密码子的破译 实验结论： 与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。 在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。 1961年8月，尼伦伯格和马太 无细胞蛋白质合成体系破译遗传密码 三 .遗传信息的翻译 课本P70 除去DNA和mRNA的细胞提取液、人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸（模板）、不同氨基酸 结果 肽链 提供能量、酶、核糖体、tRNA （3)密码子的特点 （2）密码子(64种）：决定氨基酸的密码子（62种） 2个起始密码:AUG /GUG 翻译起点 3个终止密码:UAA/UAG/UGA 2.密码子的概念和特点 （在特殊情况下可编码第21种氨基酸: 硒代半胱氨酸） (1)概念：mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基 称为1个密码子 终止密码一定不编码氨基酸（ ） 简并性： 专一性： 通用性： 一种氨基酸对应一种或几种密码子 一种密码子只能决定一种氨基酸（除终止密码子外） 自然界中的生物都共用一套密码子 (色氨酸） ⑤某些AA可有多个密码子，∴基因突变不一定改变生物性状 反密码子62钟 亮氨酸 异亮氨酸 每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸 一种氨基酸有可能被 种tRNA转运 3.启动子、终止子、密码子和反密码子辨析 反密码子位于tRNA上 信使RNA前体转录时，RNA聚合酶与基因的起始密码相结合（ ） 2024年湖北卷 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是（ ） A A.5'-CAU-3' B.5'-UAC-3' C.5'-TAC-3' D.5'-AUG-3' 2024年全国甲卷节选 38.（4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列(与模板链互补)是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码从GGG开始，部分密码子见表。若第一个核苷酸G缺失，则突变后相应肽链的 序列是_________________________。 mRNA合成以后，通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 (1)概念： (2)实质： mRNA 核糖体 多肽链 反密码子 三、翻译 穿过 层膜？是否需要能量？ 4.翻译的过程 核糖体移动方向： 5'→3' 翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。 密码子读取方向： 反密码子读取方向： 5'→3' 3'→5' 1.翻译的场所： 2.翻译时的模板： 3.翻译的原料： 4.翻译时的碱基配对： 5.肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。 6.翻译的条件： 肽键 A U C G mRNA ─┴─┴─┴─┴─ t RNA ─┴─┴─┴─┴─ U A G C 细胞质的核糖体 mRNA 合成蛋白质的21种氨基酸 酶，ATP、模板、原料、tRNA 翻译小结 7.产物：____________ 8.遗传信息传递方向：__________________ 具有一定氨基酸顺序的蛋白质 mRNA 蛋白质 转录、复制时？ 将mRNA的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。 9.实质： 补充：1.多聚核糖体（概念、意义、结果） 一个mRNA可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链. ①概念： ②意义： 少量mRNA就可以迅速合成出大量的肽链,满足生命活动需要 ③结果： 合成多个氨基酸序列完全相同的多肽，因为模板mRNA相同。 思考：核糖体移动的方向？判断依据是？ 多肽链的长短，长的翻译在前 A.根据肽链的长度，长的翻译在前，从左到右 B.从mRNA的5'—3' C.根据过程 原核：同时转录翻译 真核：先转录，后翻译； 补充2： 翻译过程的三种模型图解读 ①模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成 个tRNA结合位点， 核糖体沿着mRNA移动的方向是 。 2 由左往右 ②模型丙是 细胞内发生的 过程，特点是 转录和翻译 转录翻译同时进行 原核 原核细胞、线粒体、叶绿体的转录和翻译同时进行，真核细胞先在细胞核转录，然后在细胞质翻译，不同时进行。 13.(13分）新冠病毒侵入人体细胞后，以RNA(+）为模板合成RNA聚合酶，该酶可以使病毒的核酸在宿主细胞内大量复制，相关过程如图1所示，图2是人体细胞中进行的某过程示意图，据图回答下列问题： (1）新冠病毒侵入人体细胞后，最先进行的过程是 （填"复制"或"转录"或"翻译"),RNA（一）通过过程 （填"复制"或"转录"或"翻译"）合成新病毒的遗传物质。 （2）与转录相比，该图中特有的碱基配对方式是 翻译 复制 U-A (3）科学家研究得知新冠病毒侵人人体细胞的方式是胞吞。据此分析，能否利用噬菌体侵染细菌实验的原理和方法来探究新冠病毒的遗传物质是RNA 还是蛋白质？ （填"能"或"不能")，其原因是 (4）图2中①所示的氨基酸为 （相关密码子：丝氨酸 UCU；亮氨酸UUA、CUA；异亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。）结构②的移动方向是 （填"从左到右"或"从右到左")。 (5）若合成某蛋白质的基因含有600个碱基对，则该蛋白质最多由 个氨基酸组成（不考虑终止密码子）。 不能 新冠病毒侵入人体细胞时，病毒蛋白质和RNA一起进入人体细胞，无法确定放射性来源 异亮氨酸 从右到左 200 基因表达过程中相关数量的计算 2.蛋白质中氨基酸数与mRNA、DNA中碱基数的关系： C T A C C A C T G G A T G G T G A C G A U G G U G A C DNA的遗传信息 mRNA的遗传信息 蛋白质的氨基酸排列顺序 转录 翻译 氨基酸 n 3n 6n 氨基酸:mRNA碱基数:DNA碱基数＝1:3:6 氨基酸数目＝tRNA数目 注意：无特别说明，不考虑终止密码 ② 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因: A. 基因中的内含子转录后被剪切。 B. 在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。 C. 合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 D. 转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。 说明：因为基因中存在不编码蛋白质的片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n，而mRNA中也存在终止密码子等片段，所以实际上mRNA中所含有的碱基数也要大于3n。因此一般题目中带有“至少”字样才能使用这个比例关系。 考向三 基因表达中的有关计算与异常表达 D A. 600个 B. 700个 C. 800个 D. 900个 B A A. 74 B. 75 C. 77 D. 76 活页 四、中心法则 及基因与性状的关系 1.提出者： 克里克 2.中心法则及其发展的内容： 转录 DNA 翻译 蛋白质 RNA 逆转录 遗传信息的传递规律 在遗传信息的流动过程中， 是信息的载体，蛋白质是信息的 ，而ATP为信息的流动提供能量，可见，生命是 的统一体 DNA和RNA 表达产物 物质、能量和信息 中心法则包括五个过程： ①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤逆转录, 每一个过程都需要模板、原料、酶、能量，也都遵循碱基互补配对原则。 不同生物遗传信息的传递过程 其他 RNA病毒 DNA生物 原核生物 真核生物 DNA病毒 能分裂细胞 高度分化的细胞 RNA病毒 烟草花叶病毒、冠状病毒、 HIV等 逆转录病毒（HIV） 根尖分生区/叶肉细胞/人的肌肉细胞/烟草花叶病毒/HIV病毒 题：在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、细胞毒性T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是 浆细胞 1.中心法则体现了DNA的两大基本功能： 遗传信息的传递和表达功能 2.艾滋病病毒侵染辅助性T细胞后能发生图中所用过程（ ） × 3.遵循碱基互补配对原则的过程 4.细胞生物体内遗传信息的传递过程不包括 5.成熟叶肉细胞的遗传信息传递过程是 6.哺乳动物成熟的红细胞内 （有无）遗传信息传递 ①②③④⑤ ④⑤ ②③ 无 ① ② ③ ④ ⑤ 素养评价·达标演练 考向 遗传信息传递过程的分析 A C 21 均结合在DNA上 抗生素类的药物主要抑制细菌（原核生物）繁殖，不能抑制病毒的增殖 A.环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程 B.青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程 C.结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中 D.①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中 B 1.如图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是 抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化) 红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 课本拓展应用 Lavf57.62.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com $