18讲基因的表达课件——2026-2027学年新高三上学期生物必修2一轮复习（人教版高中生物2019）

18讲　基因的表达 与性状的关系 2027年高考一轮复习 考情解码·考点定标 考点二 中心法则及基因表达与性状的关系 知识点1 中心法则 知识点2 基因控制性状的途径 知识点3 表观遗传 知识点4 基因与性状间的对应关系 考向1 中心法则过程分析 考向2 基因表达的调控和表观遗传 考向3 基因对性状的控制 考点一 基因指导蛋白质的合成 知识点1 RNA 的种类和功能 知识点2 遗传信息的转录 知识点3 遗传信息的翻译 考向1 遗传信息的转录和翻译 考向2 遗传信息、密码子、反密码子辨析 基因表达：2025·广东卷 2024·广东卷 2023·广东卷 2022·广东卷 2021·广东卷 基因的表达、基因与性状的关系专题是广东生物高考试题近几年的高频考点，选择题和非选择均有出现，考查遗传信息的转录和翻译过程，也会在非选择题中结合基因工程一起考查基因表达的调控。 生物多样性的根本原因： ，直接原因： 。 基因的多样性 蛋白质的多样性 考点一：基因指导蛋白质的合成 的过程，叫基因的表达；包括 、 两个过程。 作为DNA与蛋白质之间传递信息的信使。 基因指导蛋白质合成 转录 翻译 RNA RNA作为信使的原因： ①能够储存遗传信息：它的分子结构与DNA相似，也是由基本单位—核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。 ②容易转移到细胞质：RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。 考点一：基因指导蛋白质的合成 1.RNA的结构、种类和功能 C、H、O、N、P 核糖 鸟嘌呤(G) 尿嘧啶(U) 核糖核苷酸 蛋白质 直接模板 密码子 氨基酸 核糖体 遗传物质 催化 核孔 U A A A U U C G C A G C G U G C G C T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ RNA聚合酶 模板链 2.遗传信息的转录 ⑴解旋： 催化氢键断开。 ⑵配对：以 为模板，____________为原料, 遵循碱基互补配对原则（ ），能量一般由 提供。 ⑶连接：由 催化核苷酸之间形成磷酸二酯键，形成单链。 ⑷脱离：mRNA释放，DNA双链恢复。 RNA聚合酶 A-U，T-A，C-G，G-C DNA双链中的一条链的片段 4种核糖核苷酸 ATP RNA聚合酶 子链RNA U A A A U U C G C A G C G U G C G C T T T G C G T C C 3’ 5’ 5’ 3’ 5’ 3’ RNA聚合酶 模板链 2.遗传信息的转录 编码链 转录方向 合成方向： 。 转录的特点：____________ 场所：主要在______，在______中也可发生。 产物：3种RNA 遗传信息的流动：___________ 【延伸】子链RNA与模板链（反义链）互补，与编码链 。 子链的5’端→3’端 边解旋边转录 细胞核 细胞质 子链RNA 基本相同（T换成U） DNA→RNA AUGCAU……CCAUAA 转 录 mRNA1 GGUCUAC……GUA 转 录 mRNA2 分析：下图是心肌细胞中的一段DNA序列 【小结】 1.转录以 为单位。 2.同一个DNA分子中，不同基因转录时的模板链 。 3.同一个基因转录的模板链是 的。 4.人的心肌细胞和胰岛B细胞中相同的DNA分子进行转录时，产生的mRNA是否相同？→说明： 基因 不一定相同 固定不变 一个DNA分子中某个基因转录时，其他基因不一定也在进行转录。 考点二：遗传信息的翻译 1.密码子：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。 mRNA 密码子 决定 缬氨酸 3' 5' 氨基酸 U G A 反密码子 mRNA 5' 3' A C U 密码子 tRNA 2.反密码子：tRNA一端与密码子互补配对的3个相邻碱基。 ①密码子的认读方向：mRNA的5'→3' ②密码子共64种，起始密码子2种：AUG（真核、原核）GUG（原核）。 终止密码子3种：UAA/UAG/UGA（一般不编码氨基酸，特殊情况下，UGA可编码硒代半胱氨酸） 因此，编码氨基酸的密码子有61或62种。 3' 5' 氨基酸 U G A 反密码子 mRNA 5' 3' A C U 密码子 tRNA 3.密码子的特点： ①1种密码子决定一种氨基酸。（专一性） ②每种氨基酸对应一种或几种密码子。（简并性） ③不同生物共用一套遗传密码。（通用性） 4.tRNA的特点： ①1种tRNA只能转运一种氨基酸。 ②每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。 必修2 P67： tRNA (“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中 (“是”或“不是”)只有3个碱基。 含有 不是 3.遗传信息的翻译 5' 3' 核糖体 氨基酸 mRNA ①mRNA（模板）与 （场所）结合，tRNA携带_______（原料）进入特定位点。 ②氨基酸之间 。 ③ 沿 移动，读取下一个 ______。 ④当核糖体读取到 时，翻译停止，肽链脱离下来。 核糖体 氨基酸 脱水缩合 核糖体 mRNA 密码子 终止密码子 翻译的过程也需要多种酶的参与和ATP。 翻译方向：沿着mRNA的5'端→3'端。 遗传信息的流动： mRNA→蛋白质 4.遗传信息、密码子与反密码子之间的联系 【讲义P133】3.生命是物质、能量和信息的统一体 (1)DNA、RNA是 的载体。(2)蛋白质是信息的 。 (3) 为信息的流动提供能量。 信息 表达产物 ATP (3)核糖体移动的方向为 。 5.模型解读——多聚核糖体 核糖体 mRNA 肽链 (1)图中c所指的3条链最终的氨基酸序列相同， 因为 。 这3条肽链的模板mRNA相同 少量的mRNA分子就可以迅速 合成大量的蛋白质 由左向右（短链→长链） (2)图中显示，一条mRNA上可相继结合多个核糖体，其意义是__________________________ 。 2.(2025·黑吉辽蒙，14)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 拓展延伸 1.原核、真核生物基因的表达的对比： 2.“两看法”判断真、原核生物的基因表达： （真核）细胞核： 先转录，后翻译 原核+真核的线粒体、叶绿体中： 边转录边翻译 2.如图为真核细胞内某基因的表达过程，其中b链为该基因转录时的模板链，请标出图中各条核苷酸链的方向以及肽链的方向。 自我诊断 (1)tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成(　　) (2)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码(　　) (3)DNA双链解开，RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录(　　) (4)DNA复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开(　　) (5)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(　　) (6)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链(　　) √ × × × × × n个氨基酸 【拓展】基因表达中的数量关系 至少n个密码子=3n个碱基 至少3n个碱基对=6n个碱基 注1：翻译时，mRNA上终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上碱基数是氨基酸数目的3倍还多一些。 2.基因上非编码区的碱基不编码氨基酸，因此基因的实际碱基数比mRNA碱基数的2倍更多，也比氨基酸数目的6倍还要多。 3.若一个DNA分子某基因共含有N个碱基，其中胸腺嘧啶占模板链上所有碱基的比例为a(a＜1/2)，占该基因中所有碱基的比例为b(b＜1/2)。下列相关叙述错误的是 A.该基因所含氢键数一定大于N个 B.该基因含有2N个脱氧核糖 C.该基因转录出的mRNA中，尿嘧啶最多占2b－a D.该基因转录、翻译出的蛋白质中氨基酸数少于N/6 B 4.(2025·湛江部分学校联考)大肠杆菌通常直接利用葡萄糖，当培养基中无葡萄糖只有乳糖时，大肠杆菌会合成半乳糖苷酶分解乳糖并加以利用。如图为大肠杆菌中半乳糖苷酶在不同营养条件下的合成机理，图中①～⑤为不同过程。操纵基因(O)结合调节蛋白后会阻止酶X对半乳糖苷酶基因的正常转录。下列叙述错误的是 A.图中酶X为RNA聚合酶，能催化磷酸 二酯键的形成 B.当培养基中有葡萄糖无乳糖时，调节蛋 白会通过过程③以阻止Z基因的表达 C.过程⑤中多个核糖体同时翻译一条mRNA， 可缩短合成一条多肽链所需的时间 D.半乳糖苷酶合成时核糖体结合到mRNA 5′端从起始密码子开始进行翻译 C 5.(2023·湖南，12)细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如图所示。下列叙述错误的是 A.细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结 合glg基因的启动子并驱动转录 B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核 糖体沿glg mRNA从5′端向3′端移动 C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成 D.CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于细菌糖原合成 C 考点三：中心法则的提出及其发展 1.遗传信息的传递过程 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 场所 主要在细胞核 主要细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 RNA RNA 产物 多肽 原料 4种脱氧核苷酸 酶 解旋酶、 DNA聚合酶 缩合反应的酶 RNA聚合酶 能量 ATP提供 碱基配对 G－C、C－G A－T、T－A 信息传递 DNA→DNA 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 逆转录酶 RNA聚合酶 DNA RNA RNA DNA A－U、T－A DNA→RNA mRNA A－U、U－A mRNA→蛋白质 A－T、U－A A－U、U－A RNA→DNA RNA→RNA 解题能力 形成 某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图： (1)图中过程③④⑤发生在哪里？图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的？ 过程③④⑤（翻译）发生在宿主细胞的核糖体上。先合成相关酶，再合成RNA聚合酶，因为RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。 (2)图中过程①所需的嘌呤类核苷酸数目与过程②所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？ 过程①所需的嘌呤类核苷酸数与过程②所需的嘧啶类核苷酸数相等。 (3)图中＋RNA的作用有哪些？ ①作为遗传物质，指导－RNA的合成； ②作为翻译的模板。 (4)某人感染这种病毒并痊愈后，在短时间内再次接触该病毒时，可能会再次感染该病毒。请说明原因。 因为RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)。 7.(2025·湖南，11)被噬菌体侵染时，某细菌以一特定RNA片段为重复单元，逆转录成串联重复DNA，再指导合成含多个串联重复肽段的蛋白Neo，如图所示。该蛋白能抑制细菌生长，从而阻止噬菌体利用细胞资源。下列叙述错误的是 A.噬菌体侵染细菌时，会将核酸注入细菌内 B.蛋白Neo在细菌的核糖体中合成 C.串联重复的双链DNA的两条链均可作为模板 　指导蛋白Neo合成 D.串联重复DNA中单个重复单元转录产生的 　mRNA无终止密码子 C 考点四：基因表达产物与性状的关系 1.基因对性状的控制途径 (1)基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的性状。（间接） 酶的合成 代谢过程 ①豌豆种子圆粒与皱粒 ②白化病致病机理 (2)基因通过控制蛋白质的 直接控制生物体的性状。（直接） 实例：囊性纤维化 结构 2.细胞分化的实质：________________ 基因的选择性表达 mRNA 细胞基本生命活动 某类细胞 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。 【特征】(1)可遗传：基因表达和表型可遗传给后代。 (2)不可变：基因的碱基序列保持不变。 (3)可逆性：被甲基化修饰的DNA可发生去甲基化。 【类型】 (1) DNA甲基化：指在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰。 例：碱基甲基化程度较高导致基因不表达的原因可能是其与 酶的结合受阻。在胰岛B细胞中，呼吸酶基因、胰岛素基因处于____(“甲基化”或“非甲基化”)的状态。 RNA聚合 √ (2) 基因(组)印记：指因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化就是基因组印记的重要方式之一。在印记基因中，来自亲本的“印记”在子一代体细胞的有丝分裂中保持终生；但在子一代的原始生殖细胞中，甲基化都会被清除，然后形成配子时，甲基化模式都会重新设定。 例：鼠的灰色(A)对褐色(a)是一对相对性状，被甲基化修饰的基因不能表达。图中雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型及比例是灰色∶褐色＝ 。 1∶1 (3) 构成染色体的组蛋白发生乙酰化、甲基化等 组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。 组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与转录激活相关，这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度，以及甲基转移酶的性质。 (4)RNA干扰： 主要靠直接结合特异的靶标mRNA，从而阻止该mRNA进行翻译或者导致靶标mRNA的稳定性下降。 (2023·广东)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制如图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。 circRNA是细胞内一种闭合环状 RNA，可靶向结合miRNA使其 不能与mRNA结合，从而提高 mRNA的翻译水平。 (4)X染色体失活： 不管有多少条X染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的X染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X染色体。 例：雌性小鼠在胚胎发育至4～6天时，细胞中两条X染色体会有一条随机失活，经细胞分裂形成子细胞，子细胞中此条染色体仍是失活的。雄性小鼠不存在X染色体失活现象。现有两只转荧光蛋白基因的小鼠，甲为发红色荧光的雄鼠(基因型为XRY)，乙为发绿色荧光的雌鼠(基因型为XGX)。甲、乙杂交产生F1，F1雌雄个体随机交配，产生F2。若不发生突变，下列有关叙述错误的是（ ） A.F1中发红色荧光的个体均为雌性 B.F1中同时发出红绿荧光的个体所占的比例为1/4 C.F1中只发红色荧光的个体，发光细胞在身体中分布情况相同 D.F2中只发一种荧光的个体出现的概率是11/16 C 考向三　表观遗传 5.(2025·河南，14)构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是（ ） A.组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型 B.具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程 C.编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度 　和效率 D.组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因 　的表达 C 6.(2025·江苏)甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列叙述正确的是 A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达 B.图中甲基化的碱基位于脱氧核糖核苷酸链上 C.蛋白Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达 D.若图中DNA的碱基甲基化也可引起表观 遗传效应 D 4.基因与性状间的关系 (1)在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。 ①一个基因 ____(多数性状受单基因控制)； ②一个基因 _____ (如基因间相互作用)； ③________ _ ____ (如身高、体重等)。 (2)生物体的性状也不完全由基因决定， 对性状也有着重要影响。 一种性状 多种性状 一种性状 多个基因 环境 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.46.101 $