2027届高三生物人教版一轮复习课件6.3基因的表达

第26讲 基因的表达 大概念五 遗传信息主要编码在DNA分子上 包括遗传信息的转录和翻译两个阶段。 1.概念 基因指导蛋白质的合成的过程。 2.过程 RNA DNA 转录 逆转录 主场所 原料 产物 模板 细胞核 DNA分子的一条链 4种核糖核苷酸 mRNA tRNA rRNA 遗传信息 储存于 rRNA tRNA mRNA 转运 密码子 编码 氨基酸 合成 蛋白质 翻译 核糖体 mRNA 21种氨基酸 具有一定氨基酸顺序的肽链（蛋白质） 酶 蛋白质 间接 直接 性状 主场所 原料 产物 模板 基因控制生物性状 体现 蛋白质 ？ 主要在细胞核 在细胞质合成 基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达。 问题探讨 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 ①RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息； ②一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过 ，从细胞核转移到细胞质中 RNA适合作为信使的原因： 基因直接指导蛋白质的合成吗？ 需RNA作为DNA的信使传递信息 包括转录+翻译两个过程 核孔 基因和蛋白质是什么关系？ 什么是基因的表达？ DNA和核糖体两者在空间上是隔开的，那么DNA怎样指导核糖体上蛋白质的合成？DNA能否直接从细胞核进入细胞质中指导蛋白质合成？ C、H、O、N、P 化学组成： 磷酸、核糖、碱基 A(腺嘌呤） U(尿嘧啶) C(胞嘧啶) G(鸟嘌呤) 元素组成： 基本单位: 脱水缩合 RNA： 4种核糖核苷酸 知识回顾：RNA的结构和功能 1 RNA的结构 RNA一般是单链，而且比DNA短，因此细胞核中转录形成的RNA经核孔进入细胞质，跨膜层数为0。1.请同学们利用类比学习法，回顾DNA的结构，说一说。 考点一：遗传信息的转录 真核生物： 原核生物：拟核、细胞质（质粒） 通过 酶以DNA的 为模板合成 的过程。 1、概念： 2、场所： 细胞核（主要） 叶绿体和线粒体（基质） 3、产物： mRNA、rRNA、tRNA等 RNA聚合 一条链 RNA 种类 mRNA tRNA rRNA 名称 ①信使RNA ②转运RNA ③核糖体RNA 结构 示意图 功能 共同点 单链 单链 单链 ①都是转录产物 种类及功能： 部分碱基配对形成氢键 ②基本单位相同 ③都与翻译过程有关 ④病毒RNA：RNA病毒的遗传物质 ⑤酶：少数酶为RNA，起催化作用 翻译的直接模板 识别密码子、转运氨基酸 组成核糖体 考点一：遗传信息的转录 ，部分碱基配对三叶草型结构 4、过程： 游离的核糖核苷酸 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 1. 解旋 RNA聚合酶使DNA双链解开，碱基暴露出来。 游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下开始mRNA的合成。 2. 配对 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。 3. 连接 合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 4. 释放 考点二：遗传信息的转录 形成磷酸二酯键 形成氢键 碱基互补配对： A-U，T-A，C-G，G-C 与DNA的复制进行对比学习 1.转录成的RNA的碱基序列与DNA的两条单链的碱基序列各有哪些异同？ RNA DNA 2.转录与DNA复制有哪些共同之处？这对保证遗传信息的传递有什么意义？ 转录与DNA复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则。 碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。 模板链 非模板链 互补 配对 相同， T换为U 考点二：遗传信息的转录 3、看图回答下列问题： A T C G A G C G A G T C T T C G T C A A T C G A T G A C A T C G G C DNA U C G C U A G C mRNA mRNA 基因1 基因2 a链 b链 部分解旋 不能，转录只能以基因的一条链为模板 不一定相同,到底以DNA哪条链为模板不是固定不变的 不是，转录是以基因为单位进行 （2） 一个基因的两条链都能转录吗？ （3）不同基因的模板链是否相同？ （1）转录过程是对整个DNA分子进行转录吗？ 考点二：遗传信息的转录 翻译 蛋白质 4种AGCU 21种 ？ （氨基酸） 转录 DNA mRNA 4种AGCT 基因指导蛋白质的合成 4种碱基如何决定21种氨基酸? 一一对应 考点二：遗传信息的翻译 （脱氧核苷酸） （核糖核苷酸） 4种碱基是怎样决定21种氨基酸的呢? 1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 2个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸； 3个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定____种氨基酸。 氨基酸 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 AUCG 4 氨基酸 AUCG 4 AUCG 4 4 64 16 第三种方式能满足组成蛋白质的21种氨基酸的需要 遗传信息的翻译 明显不够，还差一点，绰绰有余 实验证据 1961年克里克实验 课本p70 实验材料：T4噬菌体 实验过程：增加或删除1个/2个/3个碱基，观察是否能正常产生蛋白质。 支持遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸。 实验结果： ①增加或删除1个/2个碱基,无法正常产生蛋白质； ②增加或删除3个碱基，可以正常产生蛋白质。 实验结论： 考点二：遗传信息的翻译 3个碱基是如何与1个氨基酸对应的呢？如UUU对应哪种氨基酸？ 科学家：尼伦伯格、马太 实验过程： 1961年蛋白质的体外合成实验 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 （UUUUUUUUUUUUUUU） 多聚苯丙氨酸的肽链 实验结果： 实验结论： 则说明UUU是苯丙氨酸的密码子。 排除细胞内DNA和mRNA的干扰 酶、核糖体、ATP、tRNA等 思考：1.为什么要除去DNA和mRNA？ 2.细胞提取液为翻译过程提供哪些物质或结构？ 加入苯丙氨酸的试管中出现了肽链 作为翻译的模板，即mRNA 作为翻译的原料 考点二：遗传信息的翻译 细胞提取液喂蛋白质的体外合成提供各种条件和原料，但唯独除去DNA和mRNA，防止利用自身RNA合成蛋白质 1.概念： 2.场所： 以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程 核糖体 3.密码子： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做一个密码子。 考点二：遗传信息的翻译 考点二：遗传信息的翻译 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 共64(43)个密码子 1、密码子的个数： 2、密码子的种类： （1）编码氨基酸的密码子： （2）起始密码子：2个 AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸） （3）终止密码子：3个 (UAA/UAG/UGA) 61或62个 【特别注意】一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种，特殊情况下62种。 考点二：遗传信息的翻译 第一个 碱基 第二个碱基 第三个 碱基 U C A G U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U C A G C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U C A G G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U C A G 3、密码子与氨基酸的关系： ①1种密码子只能决定 氨基酸 1种 ②1种氨基酸可能由 密码子决定 1种或几种 ①专一性 ②简并性 地球上几乎所有生物都共用一套密码子 ③（通用性） (1)密码子的特性 ①（一般）一个密码子只对应一种氨基酸 ②一种氨基酸可对应一个或多个密码子 ③地球上几乎所有生物都共用一套密码子 （专一性） （简并性） （通用性） 增加密码子的容错性、保证翻译的速度 生物有共同的起源、生命的统一性 3个终止密码:（一般不决定氨基酸）UAA、UAG、UGA 2个起始密码: AUG（甲硫氨酸）、GUG（缬氨酸、甲硫氨酸） 43=64种 (2)密码子的种类 【特别注意】一般情况下3个终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸，特殊情况下UGA可以编码硒代半胱氨酸。一般情况下，决定氨基酸的密码子61种，特殊情况下62种。 (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 氨基酸与tRNA是否是一一对应的关系呢？ 每种tRNA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 4.转运工具： tRNA 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？ 氨基酸并不含有碱基，因此不能与mRNA上的密码子直接配对。 5.翻译的过程： 考点三：遗传信息的翻译 (1)定义： mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 (2)认读： mRNA 5' 3' G U G G A A C C U 密码子 密码子 密码子 密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠 决定 缬氨酸 决定 组氨酸 决定 精氨酸 (2)位置： mRNA上 1 密码子： 1.绝大多数氨基酸都有几个密码子，密码子的简并性对生物体的生存发展有什么意义？ 分析密码子的特点 G C G A U U G A U C G A C G A 正常mRNA G C G A U C G A C C G A C G A 错误mRNA 天冬氨酸 天冬氨酸 精氨酸 精氨酸 2.几乎所有的生物体都共用上述密码子，根据这一事实，你能想到什么？ 地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明所有生物可能有共同的祖先 通用性： 增强密码子的容错性。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； 考点二：遗传信息的翻译 3 翻译的过程： mRNA进入细胞质，与核糖体结合； 携带甲硫氨酸的tRNA通过与mRNA上的碱基互补配对进入位点1。 ①起始 核糖体移动方向 E 1 2 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 甲 核糖体 起始密码子 考点三：遗传信息的翻译 3 翻译的过程： E 1 2 ②运输 甲 携带某个氨基酸的tRNA以同样的方法进入位点2。 通过脱水缩合形成肽键，甲硫氨酸被转移到位点2的tRNA上。 组 5’ 3’ A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A E 1 2 ③延伸 核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子 精 色 半 半 甲 组 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 脯 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 核糖体移动方向 A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A 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。 肽链合成后，从核糖体上脱离，最终盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子。 ⑤脱离 直至核糖体读取到mRNA上的终止密码子，合成才告终止。 ④停止 考点三：遗传信息的翻译 3 翻译的过程： 氨基酸： 密码子： 反密码子： 21种 64种 61或62种（终止密码子无对应的反密码子，不编码氨基酸） 产物：多肽链密码子共有64种，由mRNA上每三个相邻的核苷酸组成，其中61种编码氨基酸，3种为终止密码子（UAA、UAG、UGA），不编码氨基酸。反密码子共有61种，位于tRNA上，与mRNA的密码子通过碱基互补配对结合，负责识别密码子并将特定氨基酸运送至核糖体。 考点二：遗传信息的翻译 3 翻译的过程： （1）数量关系： （2）方向： （3）意义： （4）结果： 1个mRNA可相继结合多个核糖体， 同时进行多条肽链的合成，称为多聚核糖体。 少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 这样合成的多条肽链的氨基酸序列有何关系？ 相同。因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。 mRNA 核糖体 考点二：遗传信息的翻译 C G T G C A C A T G C A C T G G T A DNA 谷氨酸 组氨酸 精氨酸 氨基酸 C G U G G A C A U mRNA G C A C U G G U A tRNA 遗传信息 遗传密码 反密码子 氨基酸序列 基因的碱基 ： mRNA的碱基： 氨基酸 = 6  3  1 4 数量关系： 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因： ①由内含子转录而来的RNA片段会被切除。 ②终止密码子不编码氨基酸。 ③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。　 基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系的计算： 【说明】因为基因中存在启动子、内含子等片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。 考点二：遗传信息的翻译 真核生物 先转录，后翻译 （转录和翻译的场所不同） 边转录边翻译 （无核膜，转录和翻译都在细胞质） 原核生物 5 真核细胞和原核细胞转录、翻译的区别 要！默！写！ 好！快！乐！ 返回导航 考点三：中心法则 克里克 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 逆转录 复制 ： 在生物体内的传递方向和规律。 1 提出者： 2 补充后的内容图解 遗传信息 生命是物质、能量和信息的统一体 是信息的载体 是信息的表达产物 为信息的流动提供能量 在遗传信息的流动过程中 ATP DNA、RNA 蛋白质 书P69 随着研究的不断深人，科学家对中心法则作出了补充: 少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA 考点四：中心法则 生物种类 举例 遗传信息的传递过程 DNA病毒 T2噬菌体 RNA病毒（复制） 烟草花叶病毒 RNA病毒 （逆转录） 艾滋病病毒 细胞生物(能分裂) 动物、植物、 细菌、真菌等 细胞生物 神经细胞 （高度分化） 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 复制 RNA 翻译 蛋白质 逆转录 DNA 复制 RNA 转录 RNA 翻译 蛋白质 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 复制 转录 DNA RNA 翻译 蛋白质 2 各种生物遗传信息的传递途径 无复制 例.人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图)，判断下列相关叙述： (1)合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节(　　) (2)通过d形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上(　　) (3)d和e过程需要的原料分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸(　　) (4)HIV侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞(　　) (5)HIV的遗传信息传递中只有A—U的配对，不存在A—T的配对(　　) (6)b和c都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同（ ） √ √ √ × × × 鱼票月半出品，必是精品 练一练 请判断以下图示分别代表什么过程？ 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 DNA复制 转录 翻译 翻译 原核细胞：边转录边翻译 真核细胞：先转录后翻译 原核细胞：边转录边翻译 思考：判断下列各图中的翻译方向？ 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 个体生长发育的整个过程 场所 模板 DNA的 . DNA的 . 原料 能量 都需要ATP 酶 多种酶 产物 特点 碱基配对 ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C 信息传递 DNA→ . .→ . .→ . 默写：真核生物DNA复制、转录和翻译的区别 返回导航 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 个体生长发育的整个过程 场所 模板 DNA的 . DNA的 . 原料 能量 都需要ATP 酶 多种酶 产物 特点 碱基配对 ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C 信息传递 DNA→ . .→ . .→ . 默写：真核生物DNA复制、转录和翻译的区别 返回导航 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 个体生长发育的整个过程 场所 模板 DNA的 . DNA的 . 原料 能量 都需要ATP 酶 多种酶 产物 特点 碱基配对 ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C 信息传递 DNA→ . .→ . .→ . 默写：真核生物DNA复制、转录和翻译的区别 返回导航 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 个体生长发育的整个过程 场所 模板 DNA的 . DNA的 . 原料 能量 都需要ATP 酶 多种酶 产物 特点 碱基配对 ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C ， ，C—G，G—C 信息传递 DNA→ . .→ . .→ . 默写：真核生物DNA复制、转录和翻译的区别 返回导航 DNA复制、转录、翻译的区别与联系 复　制 转  录 翻  译 时间 场所 模板 原料 条件 产物 碱基配对 特点 方向 意义 细胞分裂前的间期 个体生长发育的整个过程 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 两个双链DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA等 多肽（蛋白质） A-T T-A G-C C-G A-U T-A G-C C-G A-U U-A G-C C-G 半保留复制、边解旋边复制、双向复制 边解旋边转录 原核生物可以边转录边翻译；一个mRNA上结合多个核糖体提高翻译效率 新链从5’端-3’端延伸 从起始密码子到终止密码子 酶(解旋酶、DNA聚合酶)、ATP 酶(RNA聚合酶)、ATP 酶(多种)、ATP、tRNA 使遗传信息从亲代传递给子代，从而保持了遗传信息的连续性 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 新链从5’端-3’端延伸 【命题探究·释疑解惑】 【典例】图甲、乙、丙分别表示某真核细胞内与某一DNA分子相关的三种生理过程,请回答问题。 (1)甲、乙、丙三种生理过程中,发生在细胞核中的生理过程有________,代表遗传信息表达的是________过程。图中a,b,c,d,e,f,m,n所示的长链中,________是核糖核苷酸长链。  甲、乙　　 乙、丙 e、f (2)已知乙过程的e链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,e链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占30%、20%,则与e链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。  (3)甲过程所需要的酶主要有_________________________等;乙过程中,e是以__________________为模板合成的;丙过程中能发生碱基互补配对的两种物质是______________________,与f链结合的细胞器在f链上移动的方向是__________(填“A端→B端”或“B端→A端”)。  聚焦考查点:转录和翻译。 25%　　　 解旋酶和DNA聚合酶 DNA的一条链 mRNA与tRNA A端→B端 返回 【扣点专练·通法悟道】 1.劳氏肉瘤病毒是一种单链RNA病毒,属于逆转录病毒。该病毒首先以自身RNA为模板,经逆转录形成双链DNA并整合到宿主细胞的DNA上,进而指导子代病毒RNA和蛋白质的合成。下列关于劳氏肉瘤病毒的说法正确的是(　　) A.逆转录和转录过程中需要的原料相同 B.遗传信息蕴藏在RNA的四种脱氧核苷酸的排列顺序中 C.遗传信息的复制和表达分别发生在病毒和宿主细胞中 D.遗传信息的传递过程中存在T-A、A-U的配对 √ 返回 【解析】选D。逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,需要的原料为脱氧核苷酸,转录的过程是以DNA为模板合成RNA的过程,需要的原料是核糖核苷酸,A错误;劳氏肉瘤病毒是一种单链RNA病毒,遗传信息蕴藏在RNA的四种核糖核苷酸的排列顺序中,B错误;病毒没有细胞结构,不能进行独立的代谢,遗传信息的复制和表达都发生在宿主细胞中,C错误;遗传信息的传递过程如转录的过程中存在T-A、A-U的配对,D正确。 返回 2.(2026·梅州模拟)研究发现,当细胞缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(没有携带氨基酸的tRNA),进而调控相关基因的表达,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.过程②中终止密码子与a距离最近,d结合 过的tRNA最多 B.tRNA、rRNA和mRNA均通过转录产生 C.细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既能抑制 转录也能抑制翻译 D.空载tRNA的3'端结合特定氨基酸后转变为负载tRNA √ 返回 【解析】选A。根据肽链的长度可知,翻译的方向是从右向左,因此终止密码子与a距离最近,d上的肽链最短,其结合过的tRNA最少,A错误;①为转录过程,该过程可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNA,B正确;由题图可知,细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既抑制细胞核中的转录过程,又通过激活蛋白激酶来抑制翻译过程,C正确;空载tRNA的3'端与特定氨基酸的羧基反应,特定氨基酸就与tRNA结合了,从而使空载tRNA转变为负载tRNA,D正确。 返回 3.转录是DNA的遗传信息被拷贝成RNA的遗传信息的过程,如图表示真核生物转录过程模式图。下列叙述正确的是(　　) A.RNA聚合酶在模板DNA链上的移动方向为 5'→3' B.RNA聚合酶识别并结合的DNA片段可转录为RNA C.转录过程中游离的核糖核苷酸有序地与模板DNA链上的碱基碰撞并配对 D.转录产物的碱基顺序与非模板链DNA的碱基序列一致(不考虑碱基种类) √ 返回 考点三：基因表达产物与性状的关系 基因 酶 细胞代谢 生物性状 结构蛋白 生物性状 蛋白质 间接作用 直接作用 1.基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的性状。 酶的合成 代谢过程 2.基因通过控制 来 控制生物体的性状。 蛋白质的结构 直接 实例：豌豆种子圆粒与皱粒的原因\白化病的成因 实例：囊性纤维化病的发病原因、镰刀型贫血症的发病原因 书P71 基因如何控制性状？有哪些途径呢？蛋白质与性状有什么关系？ 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病 多基因效应 如:人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。 基因的多效性 如研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要的作用。 1 一个基因 一种性状 控制 2 多个基因 一种性状 控制 3 一个基因 多种性状 控制 关系 考点四：基因与性状间的关系 生物的表型＝基因型＋环境 书P74 注意：基因与性状并不是简单的一一对应的关系 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。 1.定义 2.存在时期 3.类型 表观 遗传 象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 4.实例 ②非编码RNA干扰（例如miRNA） ①DNA甲基化修饰 ③组蛋白甲基化、乙酰化等 柳穿鱼花形的遗传、某种小鼠毛色的遗传、蜂王和工蜂。 属于可遗传变异 考点五：表观遗传 书P73 5.表观遗传常见的调控机制： ①DNA甲基化修饰 (主要抑制转录) 5` 3` 3` 5` C G G C 5` 3` 3` 5` C G G C CH3 CH3 胞嘧啶甲基化 ②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰 （影响基因表达） DNA 组蛋白 甲基化 组蛋白甲基化示意图 书P74 ③非编码RNA 非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA) DNA DNA mRNA 非编码RNA 蛋白质 阻止翻译(抑制基因表达) 互补配对 如下图所示的一种非编码RNA （主要抑制翻译） 注意：表观遗传可以通过有丝分裂和____________传递被修饰的基因。 表观遗传_________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。 减数分裂 不遵循 有研究表明：吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。 环境 DNA甲基化 诱发 与社会的联系 表观遗传调控机制对我们的生活有什么启示？ 养成良好的饮食习惯、健康的生活方式 营养因素 孕期营养：母亲孕期蛋白质摄入不足可导致胎儿IGF2基因（参与生长）高甲基化，增加成年后肥胖和2型糖尿病风险。 叶酸缺乏：与神经管缺陷相关，可能通过干扰DNA甲基化导致基因表达异常。 高脂饮食：通过组蛋白修饰激活炎症基因（如TNF-α），促进胰岛素抵抗。 化学物质 内分泌干扰物：双酚A（BPA）可模拟雌激素，通过DNA甲基化改变生殖相关基因（如ERα）表达，影响生殖发育。 农药：有机磷农药通过组蛋白乙酰化修饰激活神经毒性通路，导致神经发育障碍。 药物：化疗药物（如5-氮杂胞苷）通过抑制DNA甲基转移酶（DNMT），重新激活沉默的抑癌基因。 物理因素 辐射：电离辐射可诱导DNA双链断裂，同时改变组蛋白修饰模式（如H2AX磷酸化），影响DNA修复基因表达。 温度：高温暴露通过组蛋白甲基化修饰激活热休克蛋白（HSP）基因，增强细胞应激耐受。 心理与社会因素 慢性应激：通过糖皮质激素信号通路，增加组蛋白去乙酰化酶（HDAC）表达，抑制海马体神经发生相关基因，导致认知功能下降。 社会地位：低社会地位个体全基因组DNA甲基化水平升高，与炎症基因（如IL-6）表达增加相关，增加心血管疾病风险。 基因的表达 基因指导蛋白质的合成 基因与性状的关系 知识网络构建 RNA 遗传信息的转录 遗传信息的翻译 基因表达产物与性状的关系 细胞分化 表观遗传 组成元素：C、H、O、N、P 基本单位：核糖核苷酸 种类：mRNA、tRNA、rRNA 场所 酶：RNA聚合酶 原料：4种核糖核苷酸 真核细胞：主要在细胞核 原核细胞：细胞质 场所：核糖体 原料：21 种氨基酸 模板：mRNA 产物：多肽链 基因对性状的直接控制 基因对性状的间接控制 实质 基因的选择性表达 特点 不变性 可遗传性 可逆性 【命题探究·释疑解惑】 【典例】(2024·贵州高考)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型,仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同,但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后,再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是(　　) A.甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录 B.氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化 C.处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素 D.该基因甲基化不能用于细胞类型的区分 聚焦考查点:甲基化对性状的影响。 √ 返回 【解析】选D。本题考查表观遗传。由题意可知,细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同,但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化,导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素,说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录,A正确;细胞Ⅱ经氮胞苷处理后,再培养可合成催乳素,说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化,B正确;甲基化可以遗传,同理,细胞Ⅱ经氮胞苷处理后,再培养可合成催乳素,这一特性也可遗传,所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素,C正确;题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的,D错误。 返回 【扣点专练·通法悟道】 1.(2026·江门联考)研究表明,吸烟使人体内细胞DNA的甲基化水平升高。CASP3蛋白(一种酶)基因的启动子(驱动该基因表达)甲基化会导致男性出现少精子和弱精子症。下列叙述错误的是(　　) A.CASP3基因启动子甲基化不会改变碱基序列 B.CASP3基因启动子甲基化会驱动该基因表达 C.CASP3基因通过控制酶的合成影响精子活性 D.男性吸烟可能会使精子数量减少、活性降低 √ 返回 【解析】选B。DNA甲基化属于表观遗传修饰,不改变基因的碱基序列,但影响基因表达,A正确;启动子甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合,抑制基因表达,而非驱动表达,B错误;CASP3基因编码的酶参与精子形成,基因通过控制酶的合成间接影响精子活性,C正确;吸烟使CASP3基因启动子甲基化水平升高,抑制其表达,进而减少精子数量、降低活性,D正确。 返回 2.某植物花色的遗传受两对等位基因控制,且遵循基因自由组合定律,只有两个显性基因(A和B)同时存在才能合成紫色素,否则均为白色。下列叙述正确的是(　　) A.性状与基因是一一对应的关系 B.每种性状都由两个基因控制 C.基因与基因之间可以相互作用 D.基因在控制生物性状时互不影响 √ 返回 【解析】选C。某植物花色的遗传受两对等位基因控制,说明性状与基因不是一一对应的关系,A错误;某植物花色的遗传受两对等位基因控制,但不能确定每种性状都由两个基因控制,B错误;某植物花色的遗传受两对等位基因控制,只有两个显性基因同时存在才能合成紫色素,说明基因与基因之间可以相互作用,C正确;某植物花色的遗传受两对等位基因控制,只有两个显性基因同时存在才能合成紫色素,说明基因在控制生物性状时可以相互影响,D错误。 返回 从教材走向高考 3.(必修2 P75思维训练改编)已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状,且长翅(V)对残翅(v)为显性,但遗传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫,得到不同的结果,如下表。 实验材料 实验处理 结果 长翅果蝇幼虫A 25 ℃条件培养 长翅果蝇 长翅果蝇幼虫B 35~37 ℃处理 6~24 h后培养 残翅果蝇 返回 请结合所学知识回答问题。 (1)这个实验说明基因与性状是什么关系? _________________________ _____________________________________________________________。  (2)某实验小组将长翅(VV)红眼(Dd)灰体(Hh)雌雄果蝇交配产生的幼虫放在35~ 37 ℃的环境中处理6~24 h后,得到了一些残翅的果蝇,这些残翅果蝇在正常温度下产生的后代仍然是长翅,请推测这些残翅果蝇的基因型有______(考虑三对性状)种,其后代仍表现为长翅的原因是_______________________________________ _________________________________________________________________ _______________________________________________________。 这些果蝇的残翅性状能否遗传?____________。  基因控制生物的性状,且性状的形成同时还受环境的影响　 9 环境变化引起的性状改变,基因型未变(或基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制果蝇翅形,温度过高影响相关酶的活性从而影响翅的形成,但并不影响其基因型) 不能遗传 返回 【解析】(1)由于两果蝇均为长翅果蝇幼虫,而所处的温度不同,导致表型不同,这个实验说明基因与性状的关系为基因控制生物的性状,且性状的形成同时还受环境的影响。 (2)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制果蝇翅形,温度过高影响相关酶的活性从而影响翅的形成,但并不影响其基因型,属于不可遗传变异,因此长翅红眼灰体VVDdHh雌雄果蝇交配产生的基因型有1×3×3=9种。 返回 (3)人们将果蝇B的残翅性状称为表型模拟,若现有一残翅果蝇,如何判断它是否为表型模拟?请设计鉴定方案。 ①方法步骤: _________________________________________________ __________________________________________________________。  ②结果分析: A.___________________________________________________________。  B.___________________________________________________________。  让这只残翅果蝇与在正常温度条件下(25 ℃)发育成的异性残翅果蝇(基因型为vv)交配;让其后代在25 ℃条件下发育 若后代均为残翅果蝇,则该果蝇基因型为vv 若后代有长翅果蝇出现,则说明该果蝇属于表型模拟 返回 【解析】(3)这只残翅果蝇的基因型有两种可能:表型模拟的V_和隐性纯合的vv。用该未知基因型的残翅果蝇与正常温度条件下(25 ℃)发育成的异性残翅果蝇vv正常交配,并将孵化出的幼虫放在25 ℃条件下培养,如果后代出现长翅果蝇,则该残翅果蝇的基因型为V_,属于表型模拟;如果后代全为残翅果蝇,则该残翅果蝇的基因型为vv。 返回 体验高考·淬炼考能 1.(2025·广东高考)VHL基因的一个碱基发生突变,使其编码区中某CCA(编码脯氨酸)变成CCG(编码脯氨酸),导致合成的mRNA变短,引发VHL综合征。该突变(　　) A.改变了DNA序列中嘧啶的数目 B.没有体现密码子的简并性 C.影响了VHL基因的转录起始 D.改变了VHL基因表达的蛋白序列 √ 返回 【解析】选D。该突变将CCA变为CCG,原互补链GGT变为GGC,嘧啶数目未改变,仅种类发生变化(T→C),A错误;突变后CCA(脯氨酸)变为CCG(脯氨酸),不同密码子编码同一氨基酸,体现了密码子的简并性,B错误;转录起始由启动子调控,突变发生在编码区(外显子),不影响转录起始,C错误;突变导致mRNA变短(如提前出现终止密码子),使翻译提前终止,蛋白序列缩短,D正确。 返回 2.(2025·黑吉辽内蒙古高考)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 √ 返回 【解析】选D。转录过程的碱基配对是A-U、T-A、C-G、G-C,翻译过程的碱基配对是A-U、U-A、C-G、G-C,配对方式不完全相同,A正确;转录时,RNA聚合酶结合启动子并解开DNA双链,以其中一条链为模板合成RNA,B正确;DNA甲基化是表观遗传的一种,甲基化可阻碍DNA与转录因子结合,从而抑制基因转录,影响蛋白质合成及生物表型,C正确;一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA的结合位点,D错误。 返回 3.(2024·福建高考)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.5'-ATT-3' C.5'-GTT-3' D.5'-TTA-3' √ 返回 【解析】选A。根据题意,该终止密码子UAA中的碱基U是由碱基C转变而来的,则该位置原本mRNA上对应的密码子应为CAA,又知mRNA序列与对应的DNA模板链序列是反向配对的,根据碱基互补配对原则,与5'-CAA-3'密码子配对的DNA模板链序列为3'-GTT-5',即5'-TTG-3',A正确,B、C、D错误。 返回 4.(2024·天津高考)环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是(　　) A.①可引起DNA的碱基序列改变 B.②可调节③水平的高低 C.②引起的变异不能为生物进化提供原材料 D.④可引起蛋白质结构或功能的改变 √ 返回 【解析】选C。物理、化学等环境因素可诱发DNA发生碱基对增添、缺失、替换等结构上的改变,导致DNA碱基序列发生改变,故A正确。DNA的甲基化修饰可影响相关基因的转录水平,进而影响基因的表达程度,故B正确。DNA的甲基化修饰引起的变异属于可遗传的变异,可遗传的变异能为进化提供原材料,故C错误。环境因素可改变蛋白质的结构或功能,如过酸、过碱、高温等,故D正确。 返回 5.(2023·海南高考)噬菌体ΦX174的遗传物质 为单链环状DNA分子,部分序列如图。 下列有关叙述正确的是(　　) A.D基因包含456个碱基,编码152个氨基酸 B.E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱 基序列,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3' C.噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸 D.E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,且重叠序列编码的氨基酸序列相同 √ 返回 【解析】选B。根据图示信息,D基因编码152个氨基酸,但D基因上包含终止密码子对应序列,应该包含152×3+3=459个碱基,A错误;E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5'-GTACGC-3',根据DNA分子两条链反向平行,其互补DNA序列是5'-GCGTAC-3',B正确;DNA的基本单位是脱氧核糖核苷酸,噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸,C错误;由图可知E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠,但重叠序列编码的氨基酸序列不相同,D错误。 返回 瞭望高考·探悟动态 锁定新情境: 运动和咖啡因也会改变你的DNA 　　一般人可能会认为,不管做什么事情,自己的遗传物质DNA是不会改变的,但有科学研究发现,在身体处于健康状态时,平时不怎么运动的人在锻炼几分钟后,他们体内的DNA分子会瞬间出现变化。更令人惊奇的是,早晨喝的咖啡中的咖啡因也可能会以相同的方式影响肌肉细胞中的DNA。这里所说的DNA变化事实上就是表观遗传修饰,它主要涉及DNA分子中CpG岛上 返回 的C所发生的甲基化修饰,进而影响到修饰位点附近的基因表达。涉及的基因主要是编码参与调节机体能量代谢有关的酶或蛋白质,如PGC-1α、PDK4,既然甲基化修饰一般抑制基因的表达,这就意味着肌肉中DNA的这些变化参与了肌肉适应运动所需要基因的“开启”过程。 返回 基于核心素养的新考向: 1.(批判性思维)本文提到的运动不会改变DNA分子的_________________ _______________,而是对DNA分子特定位置碱基进行化学修饰,这种改变______(填“能”或“不能”)遗传给后代。  碱基排列顺序　 (遗传信息) 能 返回 2.(分析与综合)下列哪些现象能够作为证据支持文中画线句子的结论____________(不定项)。  A.刺激小鼠的骨骼肌,检测到PGC-1α基因甲基化减少 B.刺激小鼠的骨骼肌,检测到PGC-1α基因甲基化增多 C.刺激小鼠的骨骼肌,检测到PDK4的mRNA水平上升 D.刺激小鼠的骨骼肌,检测到 PGC-1α、PDK4的基因数量增加 E.将咖啡因滴到分离出的肌肉组织上,也有与运动类似的现象 A、C、E 返回 3.(批判性思维)有种观点认为“获得的变异可以遗传给后代”。 结合上文和教材知识,判断这种观点是否有科学依据__________,并阐述理由___________________________________________________________。  有 环境变化可引起基因的表观修饰,而这种变异有可能遗传 返回 【解析】1.运动后骨骼肌细胞中的DNA甲基化修饰程度改变,但不改变DNA分子的碱基序列。修饰后的DNA分子会随着细胞分裂遗传给后代。 2.经过运动后骨骼肌细胞中的DNA甲基化修饰程度会发生改变,涉及的基因主要是编码参与调节机体能量代谢有关的酶或蛋白质,如PGC-1α、PDK4,甲基化修饰一般抑制基因的表达,刺激小鼠的骨骼肌,检测到PGC-1α基因甲基化减少,从而促进PGC-1α基因表达,A符合题意,B不符合题意;PDK4基因表达增强,转录出的mRNA水平上升,C符合题意;表观遗传修饰不改变基因序列,也不改变基因数量,D不符合题意;咖啡因可能会和运动以相同的方式影响肌肉细胞中的DNA,E符合题意。 3.该观点有科学依据,如表观修饰后的基因可以随细胞分裂传递到配子,从而遗传给后代。 返回 1．（2025·广东·高考真题）VHL基因的一个碱基发生突变，使其编码区中某CCA（编码脯氨酸）变成CCG（编码脯氨酸），导致合成的mRNA变短，引发VHL综合征。该突变（    ） A．改变了DNA序列中嘧啶的数目 B．没有体现密码子的简并性 C．影响了VHL基因的转录起始 D．改变了VHL基因表达的蛋白序列 D 该突变将DNA中的CCA变为CCG，原互补链GGT变为GGC，嘧啶数目（T→C）未改变，仅种类变化. 突变后CCA（脯氨酸）变为CCG（脯氨酸），不同密码子编码同一氨基酸，体现密码子简并性 转录起始由启动子调控，突变发生在编码区（外显子），不影响转录起始 真题必刷 2．（2023·广东·高考真题）放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的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，调控机制见图。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。 回答下列问题： (1)放射刺激心肌细胞产生的          会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。 (2)前体mRNA是通过           酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对          的竞争性结合，调节基因表达。 (3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是      。 (4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路：。 自由基 RNA聚合 miRNA P蛋白能抑制细胞凋亡，miRNA表达量升高，与P基因的mRNA结合并将其降解的概率上升，导致合成的P蛋白减少，无法抑制细胞凋亡 可通过增大细胞内circRNA的含量，靶向结合miRNA使其不能与P基因的mRNA结合，从而提高P基因的表达量，抑制细胞凋亡 比较项目 实质 联系 遗传信息 DNA中脱氧核苷酸的排列顺序   遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序。通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上； 密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子可识别密码子 密码子 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 反密码子 位于tRNA上的能与mRNA上对应密码子互补配对的三个相邻碱基 【重难点突破】转录后加工 ARC基因刚刚转录出的mRNA能直接用于翻译吗？ 资料：科学家发现ARC基因刚转录出来的RNA全长有4500个碱基，而翻译成的凋亡抑制因子仅由167个氨基酸组成。 ①获取该基因的双链DNA片段及其转录形成的mRNA； ②加热DNA双链使其成为单链，并与细胞质中提取的mRNA按照碱基配对原则形成双链分子； ③染色、制片，电镜观察，可观察到右图中结果。 1.据资料分析图中1、2分别是什么物质？ 2.分析图中现象出现的原因？ 3.推测真核生物的基因结构有什么特点呢？ 1 2 DNA mRNA 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？ 实验思路： 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。 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。 思考3：如何设计实验追踪RNA的产生和转移？ 用放射性同位素标记变形虫RNA的原料（3H-尿嘧啶），观察放射性同位素出现的位置 1．DNA复制、转录和翻译的区别 项目 DNA复制 转录 翻译 作用 传递遗传信息 表达遗传信息 时间 分裂间期 个体生长发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 能量 都需要ATP 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 多种酶 产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链(或蛋白质) 特点 边解旋边复制，半保留复制 真核：先转录后翻译 原核：边转录边翻译 碱基配对 A—T，T—A， C—G，G—C A—U，T—A， C—G，G—C A—U，U—A， C—G，G—C 信息传递 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白质 $