2027届高三生物人教版一轮复习课件第25讲 基因的表达

课标要求 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成。 考情分析 1.遗传信息的转录和翻译 2026•河北卷T4；2026•湖北卷T8；2026.北京；2026.山东2025·广东卷，9；2025·贵州卷，5；2025·黑吉辽蒙卷，14；2025·江苏卷，20；2025·四川卷，7；2025·山东卷，5；2025·湖南卷，11；2025·河北卷，6；2024·湖北卷，16；2024·贵州卷，7、16；2024·湖南卷，16；2024·安徽卷，11；2023·广东卷，17；2023·辽宁卷，8；2023·江苏卷，6；2023·海南卷，13；2023·湖南卷，12；2023·浙江6月选考，4；2023·全国乙卷，5 2.中心法则的提出及其发展 2026.贵州；2023·广东，5；2025·贵州，5；2023·天津，11； 2022·河北卷，9；2022·浙江6月选考，16 第25讲 基因的表达 1.为什么RNA适合做信使？3种RNA的作用分别是什么？与DNA相比RNA特有的化学组成？P64-65 2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子的位置及作用分别是什么？ 3.转录的场所、条件、特点分别是什么？翻译的场所、条件、特点分别是什么？多聚核糖体有什么意义？ P65-68 4.转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？ 5.密码子的概念和特点？密码子简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 6.写出完整的中心法则，并说明体现了基因的哪两大功能？ 7.基因与性状的关系是怎样的？ 自主梳理课本必修2《遗传与进化细胞》P63-70 基因控制生物性状 指导 合成 蛋白质 体现者 基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。 基因是怎样指导蛋白质的合成呢？ DNA 核糖体 遗传信息储存在细胞核的DNA中，蛋白质的合成发生在核糖体。 DNA能否直接从细胞核进入细胞质中指导蛋白质合成？ 一、基因指导蛋白质合成 ①能储存遗传信息。 ②RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。 为什么RNA适合做信使？ 核糖 核苷酸 蛋白质 氨基酸 密码子 核糖体 遗传物质 氢键 1.RNA的结构与功能 4 提出问题 实验思路 加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况（减法原理）； 再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况（自身对照）。 预期结果 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。 实验证据 ①1955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。 ②1955Goldstein和Plaut用放射性同位素标记变形虫RNA的原料，发现放射性都在核内，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现放射性已在细胞质中。 实验结论 RNA就是基因与蛋白质之间的信使。 如何设计实验证明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？ 一、基因指导蛋白质合成 1.RNA的结构与功能 思考：1.转录过程中DNA的解旋是否需要解旋酶？ RNA聚合酶的结合部位？ 不需要，RNA聚合酶具有解旋功能 启动子 启动子的功能和种类 基因上RNA聚合酶结合位点；按表达模式分为组成型、诱导型、组织特异性启动子，决定了基因什么时候、在哪里、表达多少。 一、基因指导蛋白质合成 2.遗传信息的转录 ①RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来 ②游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对 ③在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上 ④合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复 RNA与模板链是互补的 mRNA、rRNA和tRNA都是转录而来的 模板链：沿启动子3’-5’ RNA：从5’-3’延伸 一、基因指导蛋白质合成 2.遗传信息的转录 转录 （mRNA释放，DNA双链恢复） DNA分子 碱基互补配对 主要在细胞核 四种核糖核苷酸 DNA的一条链（供转录的那一条） ATP、RNA聚合酶 A-U、T-A、G-C、C-G DNA→mRNA 场所： 原则： 模板： 条件： 遗传信息流动： 时间： 活细胞新陈代谢过程中 mRNA 转 录 通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程叫做转录。 （线粒体、叶绿体） 一、基因指导蛋白质合成 2.遗传信息的转录 8 （2025·河北卷）M和N是同一染色体上两个基因的部分序列，其转录方向如图所示。表中对M和N转录产物的碱基序列分析正确的是（ ） 编号 M的转录产物 编号 N的转录产物 ① 5'-UCUACA-3' ③ 5'-AGCUGU-3' ② 5'-UGUAGA-3' ④ 5'-ACAGCU-3' A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ C 组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸 碱基和氨基酸间的对应关系可能 最多编码的氨基酸种类 1个碱基→1个氨基酸 2个碱基→1个氨基酸 3个碱基→1个氨基酸 4个碱基→1个氨基酸 …… …… 4 16 64 256 资料：碱基序列如何转化为氨基酸序列？ 每个密码子对应的氨基酸是什么呢？ 遗传密码子的破译 （必2课本P70） 一、基因指导蛋白质合成 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 肽链 实验结论：与苯丙氨酸对应的密码子是 （第一个被破译的密码子）。 在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部密码子（64个），并编制出密码子表。 (UUUUUU...) 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 保证翻译的模板是外源多聚尿嘧啶核苷酸(UUUUUU...) UUU 提供翻译所需的核糖体、酶、ATP、tRNA等 提供翻译的模板 思考：细胞提取液为什么要除去DNA和mRNA？ 遗传密码子的破译 （必2课本P70） 一、基因指导蛋白质合成 2019课标全国Ⅰ 用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是( ) ①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液 A.①②④ B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤ C 对位练习 12 密码子（共64个） 种类 起始密码子 普通密码子 终止密码子 3种，UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸 2种，AUG、GUG，也编码氨基酸 59种,只编码氨基酸 ①正常情况下UGA是不编码氨基酸，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。 ②真核生物用AUG作为起始密码子，原核生物还可用GUG作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸 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 密码子的概念和特点 一、基因指导蛋白质合成 13 绝大多数氨基酸都有几个密码子 1)密码子简并性 几乎所有的生物都共用一套密码子 2)密码子通用性 3)相邻的密码子无间隔、不重叠 ①由于密码子的简并性，当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸; ②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。 说明当今生物可能有着共同的起源。说明生命在本质上是统一的。 密码子的概念和特点 一、基因指导蛋白质合成 ①形态： RNA单链经折叠（形成氢键），形成三叶草结构 ②功能： 识别并转运特定的氨基酸 3' 5' 结合氨基酸的部位 U G A 反密码子 mRNA 5' 3' A C U 密码子 氨基酸转运工具 ——tRNA（转运RNA） 氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？ 每种tRNA一般只能识别并转运____种氨基酸； 而一种氨基酸可由__________种tRNA转运； 一 一或多 A C A 一、基因指导蛋白质合成 tRNA为什么不是常见的单链结构？而是折叠成三叶草结构？虚线部分代表什么？ 15 遗传信息、密码子和反密码子 一、基因指导蛋白质合成 翻译 mRNA分子 碱基互补配对 细胞质的核糖体（含有rRNA） mRNA A－U、U－A G－C、C－G mRNA→蛋白质 场所： 原则： 模板： 条件： 遗传信息流动： 蛋白质 转 录 翻译 21种游离氨基酸、 ATP、酶 tRNA 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 翻译的概念 一、基因指导蛋白质合成 17 ①mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。 ②携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。 ③甲硫氨酸与该氨基酸形成肽键，转移到位点2的tRNA上。 ④核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成 随着核糖体的移动直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止 2个tRNA的结合位点 翻译的过程 一、基因指导蛋白质合成 翻译过程的三种模型图解读 ①甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成几个tRNA结合位点？核糖体沿着mRNA移动的方向是？ ②乙反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是？图中核糖体移动的方向是？多聚核糖体形成的意义是？ ③丙是哪一类细胞内内发生的什么过程？特点是？与真核细胞不同的原因是？ 一、基因指导蛋白质合成 19 列表比较复制、转录和翻译   复制 转录 翻译 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质(核糖体) 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核糖核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 原则 A－T、G－C T－A、A－U、G－C A－U、G－C 结果 两个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质 信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 意义 传递遗传信息 表达遗传信息 一、基因指导蛋白质合成 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。 关注计算中“最多”和“最少”问题 一、基因指导蛋白质合成 （多选）下列关于转录和翻译的叙述正确的是（ ） A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.转录和翻译需要的原料都是核苷酸 C.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来 D.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 E.基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNA F.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA G.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程 H.一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链 I.多个核糖体共同完成一条肽链的合成 ACEH 对位练习 线粒体、叶绿体 22 （2022·湖南卷，T14）大肠杆菌核糖体蛋白与 分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的 分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身 分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是( ) A.一个核糖体蛋白的 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 B.细胞中有足够的 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身 分子 C.核糖体蛋白对自身翻译的抑制维持了 和核糖体蛋白数量上的平衡 D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后， 才能与核糖体结合进行翻译 D （2024·安徽卷，T11）真核生物细胞中主要有3类 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 聚合酶。下列叙述错误的是( ) 种类 细胞内定位 转录产物 聚合酶Ⅰ 核仁 、 、 聚合酶Ⅱ 核质 聚合酶Ⅲ 核质 、 注：各类 均为核糖体的组成成分。 A.线粒体和叶绿体中都有，两者的基因转录时使用各自的 聚合酶 B.基因的发生甲基化修饰，抑制 聚合酶的结合，可影响基因表达 C.聚合酶Ⅰ和Ⅲ的转录产物都有 ，两种酶识别的启动子序列相同 D.编码 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 C （2023·山东卷，T1）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞 的核仁中，由核转录形成的 与相关蛋白组装成核糖体亚基。 下列说法正确的是( ) A.原核细胞无核仁，不能合成 B.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成 C. 上3个相邻的碱基构成一个密码子 D.细胞在有丝分裂各时期都进行核 的转录 B （2025·黑吉辽蒙卷）下列关于基因表达及其调控的叙述错误的是（ ） A. 转录和翻译过程中，碱基互补配对的方式不同 B. 转录时通过RNA聚合酶打开DNA双链 C. 某些DNA甲基化可通过抑制基因转录影响生物表型 D. 核糖体与mRNA的结合部位形成1个tRNA结合位点 D （2022·湖南）大肠杆菌核糖体蛋白与rRNA分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身mRNA分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述错误的是 A.一个核糖体蛋白的mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链 B.细胞中有足够的rRNA分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身mRNA分子 C.核糖体蛋白对自身mRNA翻译的抑制维持了RNA和核糖体蛋白数量上的平衡 D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译 D S z L w h 1957年 克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；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 少数生物遗传信息可以从RNA流向RNA或RNA流向DNA 生命是物质、能量和信息的统一体 逆转录和RNA复制通常发生在RNA病毒中,一般认为正常细胞不发生逆转录和RNA复制。 二、中心法则 生物种类 遗传信息的传递过程 能分裂的细胞生物 高度分化的细胞 DNA病毒 RNA复制病毒 逆转录病毒 各类生物遗传信息传递过程 四、中心法则 一些抗生素的抗菌机制 抗菌药物 抗菌机制 红霉素 能与核糖体结合，抑制肽链的延伸 环丙沙星 抑制细菌 的复制 利福平 抑制细菌 聚合酶的活性 抑制细菌细胞壁(肽聚糖)的合成 青霉素 (影响细菌的翻译过程) (影响细菌的复制过程) (影响细菌的转录过程) 二、中心法则 （2022·河北卷，T9）关于中心法则相关酶的叙述，错误的是 A. 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 B.聚合酶、 聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成 C.在解旋酶协助下，聚合酶以单链为模板转录合成多种 D.聚合酶和 聚合酶均可在体外发挥催化作用 A （2022·浙江卷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。下列叙述正确的是( ) A.催化该过程的酶为 聚合酶 B. 链上任意3个碱基组成一个密码子 C. 链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连 D.该过程中遗传信息从向 传递 C （2021·广东卷，T7）金霉素（一种抗生素）可抑制与 的结合，该作用直接影响的过程是( ) A. 复制 B.转录 C.翻译 D.逆转录 C （2021·河北卷，T16）许多抗肿瘤药物通过干扰 合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是( ) 药物名称 作用机理 羟基脲 阻止脱氧核糖核苷酸的合成 放线菌素D 抑制 的模板功能 阿糖胞苷 抑制 聚合酶活性 A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中 复制和转录过程都出现原料匮乏 B.放线菌素D处理后，肿瘤细胞中 复制和转录过程都受到抑制 C.阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞 复制过程中子链无法正常延伸 D.将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响 A $