高中生物第六單元 遺傳的物質基礎學案-基因的表達

基因的表達

【課標要求】

1.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質的合成，細胞分化的本質是基因選擇

性表達的結果，生物的性狀主要通過蛋白質表現(xiàn)。

2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象(生命觀念)。

【核心素養(yǎng)】

1.結合DNA雙螺旋結構模型，闡明DNA分子轉錄、翻譯的過程。

2.運用中心法則，闡明DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質合成的過程(科學思維)

3.結合實例分析基因表達的異常情況(社會責任)。

【必備知識梳理】

考點一遺傳信息的轉錄和翻譯

1.RNA的結構和種類

(1)基本單位：。

(2)組成成分：

(腺嗓吟(A)

(3)結構：一般是一鏈，長度比DNA短；能通過從細胞核轉移到細胞質中。

⑷種類及功能：

,信使RNA(mRNA)：蛋白質合成的模板

＜轉運RNA(tRNA)：識別并轉運氨基酸

、核糖體RNA(rRNA)：核糖體的組成成分

(5)DNA與RNA的區(qū)別：

物質組成

結構特點

\五碳糖特有堿基

DNA脫氧核糖—一般是雙鏈

RNA—U(尿喀陡)通常是—

2.遺傳信息的轉錄

(1)概念：以為模板，按堿基互補配對原則合成RNA的過程。

⑵轉錄過程(見圖)：

與DNA分子的某一啟動

部位結合

-解旋：雙鏈解開，暴露

(■原則：堿基互補配對原則

也對《模板：解開的DNA雙鏈中的

.原料：游離的

I連接［醉：RNA聚合酶

結果：形成一個

合成的mRNA從

DNA雙鏈恢復成雙螺旋結構

3.遺傳信息的翻譯

(1)概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白

質的過程。

(2)密碼子

①概念：_______上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱為1個密碼子。

②種類：M種，其中決定氨基酸的密碼子有種，終止密碼子有種。

③密碼子的統(tǒng)一性：。密碼子的統(tǒng)一性說明了

④密碼子的簡并性：o密碼子簡并性的意義:

一方面，另一方面?

(3)翻譯過程

反密

碼子

(核糖體在mRNA上的移動方向)

起始一核糖體與mRNA結合

tRNA識別mRNA上的密碼子，并將攜帶的

氨基酸置于特定位置

___核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子,

區(qū)畫一由對應tRNA運輸相應的氨基酸加到延伸中

的肽鏈上（一個mRNA可以結合多個核糖體）

停止一當核糖體到達mRNA上的終止密碼時，合成停止

脫離肽鏈合成后從核糖體與mRNA的復合物上脫離

總結：翻譯需要的6個條件：模板（）、原料（20種氨基酸）、能量（ATP）、酶、tRNA、

［重難突破］

1.DNA復制、轉錄、翻譯的比較

（1）區(qū)別

DNA復制轉錄翻譯

有絲分裂間期和減數(shù)第

時間個體生長發(fā)育的整個過程

一次分裂前的間期

場所主要在細胞核主要在細胞核核糖體

模板DNA的兩條鏈DNA（或基因）的一條鏈mRNA

原料4種脫氧核甘酸4種核糖核甘酸20種氨基酸

模板（DNA兩條鏈）、原料模板（mRNA）、原料（20

模板（DNA或基因的一條

（脫氧核糖核甘酸）、酶（解種氨基酸）、能量

條件鏈）、原料（核糖核甘酸）、酶

旋酶、DNA聚合酶）、能（ATP）、酶、tRNA、核

（RNA聚合酶）、能量（ATP）

量（ATP）糖體

產物2個雙鏈DNA1個單鏈RNA多肽鏈

產物去傳遞到兩個子細胞或子組成細胞結構蛋白或

通過核孔進入細胞質

向代功能蛋白

一條mRNA上可相繼

①半保留復制邊解旋邊轉錄，DNA雙鏈

特點結合多個核糖體，同時

②邊解旋邊復制全保留

合成多條肽鏈

堿基配A—T,T—A,G—C,C一A—U,T-A,G-C,C-A—U,U—A,G—C,

對方式GGC-G

信息傳

DNA-DNADNA—RNAmRNA一蛋白質

遞

意義傳遞遺傳信息表達遺傳信息，使生!例表現(xiàn)出各種性狀

⑵聯(lián)系：

I———_>|mRNA|------———，蛋白質

脫氧核昔酸序列——?核糖核甘酸序列——?氨基酸序列

遺傳信息----------?遺傳密碼-----------遺傳性狀

2.轉錄和翻譯過程中相關數(shù)量的計算

(1)相關數(shù)量關系：基因堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：氨基酸數(shù)=6:3：1(忽略終止密碼子)。

DNA(SH)mRNA蛋白質

￡，A

■■--------?------?精氨酸

CGT

DNA堿彝mRNA堿覲氨基酸數(shù)

6:3：1

(2)關注計算中“最多”和“最少”問題。

①mRNA上堿基數(shù)目與蛋白質中氨基酸的數(shù)目關系：翻譯時，mRNA上的終止密碼子不決

定氨基酸，因此準確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。

②DNA上的堿基數(shù)目與蛋白質中氨基酸的數(shù)目關系：基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應的

蛋白質中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。

③不能忽略“最多”或“最少”等字(忽略終止密碼子)：如mRNA上有n個堿基，轉錄產

生它的基因中至少有2〃個堿基，該mRNA指導合成的蛋白質中最多有M3個氨基酸。

［素養(yǎng)提升］

1.油菜植物體內的中間代謝產物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)運向種子后有兩條轉變途徑，如圖

甲所示，其中酶a和酶b分別由基因A和基因B控制合成。

甲乙

(1)據(jù)圖甲分析，寫出提高油菜產油量的基本思路。

⑵圖乙表示基因B,a鏈是轉錄鏈，經誘導0鏈也能轉錄，誘導基因B的P鏈轉錄后，提

高了產油量，請解析原因。

2.為了研究線粒體內RNA聚合酶的合成，科學家采用澳化乙咤(能專一性抑制線粒體DNA

的轉錄)完成了下表實驗。

分組實驗處理實驗結果

鏈抱霉線粒體RNA聚合酶含量很

實驗組用含澳化乙院的培養(yǎng)基培養(yǎng)鏈施霉

高

鏈抱霉線粒體RNA聚合酶含量正

對照組用不含澳化乙咤的培養(yǎng)基培養(yǎng)鏈抱霉

常

從實驗結果來看鏈抱霉線粒體內的RNA聚合酶是由細胞核DNA控制合成的還是線粒體

DNA控制合成？線粒體基因表達的產物對細胞核基因的表達有沒有影響？

考點二中心法則及基因對性狀的控制

1.中心法則

⑴提出者：o

⑵補充后的內容圖解：

②、③

?DNA<-----A；@RNA——-蛋白質

O⑤,、、」

①DNA的復制；②；③翻譯；④；⑤,

⑶請寫出洋蔥表皮細胞內遺傳信息傳遞式：

(4)請寫出洋蔥根尖分生區(qū)細胞內的遺傳信息傳遞式:

2.基因控制性狀的途徑

(1)直接控制途徑

①方式：基因通過控制.直接控制生物體的性狀。

②實例：鐮刀型細胞貧血癥、囊性纖維病等

囊性纖維一般過程鐮刀型細胞貧

病的痢因血癥的病因

(2)間接控制途徑

①方式：基因通過控制，進而控制生物體的性狀

②實例：

a.白化病致病機理圖解

酪氨酸?；颉?酪氨酸醉基因異常

控制1缺乏

—IW

酪氨酸------.黑色索

(膚色正常)(白化病)

b.豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解

編

碼

淀

粉

分

支

酶

的編碼

基

因

3.基因與性狀的關系

控制

(1)一個基因一＞一種性狀(多數(shù)性狀受單基因控制)

控制

(2)一個基因一?多種性狀(如基因間相互作用)

控制

(3)多個基因一?一種性狀(如身高、體重等)

(4)生物的性狀是—和—共同作用的結果?；蛐拖嗤?，表現(xiàn)型可能不同；基因型不同,

表現(xiàn)型也可能相同。

［重難突破］

不同細胞或生物的中心法則

(1)能分裂的細胞及噬菌體等DNA病毒的中心法則：

IIQA鯉-RNA頻-蛋白質

(2)煙草花葉病毒等大部分RNA病毒的中心法則：

著(*A翻譯.蛋白質

(3)HIV等逆轉錄病毒的中心法則：

RNA出晌人史RNA&t蛋白質

⑷不能分裂的細胞的中心法則:

轉錄翻譯

DNA——*RNA——>蛋白質

［素養(yǎng)提升］

在一個蜂群中，少數(shù)幼蟲一直取食蜂王漿而發(fā)育成蜂王，而大多數(shù)幼蟲以花粉和花蜜為食將

發(fā)育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，能使DNA某些

區(qū)域添加甲基基團（如圖所示），DNA被甲基化后會干擾RNA聚合酶的識別。敲除DNMT3

基因后，蜜蜂幼蟲將發(fā)育成蜂王，這與取食蜂王漿有相同的效果。據(jù)此研究解釋蜜蜂幼蟲因

食物不同而發(fā)育不同的原因。

AGTCCGCGTTACGTAGC

TCAGGCGCAATGCATCG

于

部分被甲基化的DNA片段

考能檢測

1.（2020.莆田市檢測）下列關于真核細胞中轉錄的敘述，正確的是（）

A.轉錄產生的mRNA堿基序列與非模板鏈相同

B.細胞內所有的RNA都在細胞核內合成

C.轉錄時RNA聚合酶能識別DNA中特定堿基序列

D.一個DNA分子只能轉錄產生一種RNA分子

2.（2020.西安中學模擬）如圖是蛋白質合成過程示意圖，合成過程由5,端開始，到3,端結束。

下列相關敘述錯誤的是（）

A.⑤是蛋白質的徹底水解產物之一

B.合成過程中，“肽鏈一tRNA”由P位進入A位

C.②與③之間可能發(fā)生堿基互補配對

D.唾液腺細胞中的①多于心肌細胞中的①

3.（2020?湖北部分重點中學模擬）某生物細胞中基因表達過程如圖所示，下列相關敘述正確

的是（）

A.該過程可表示毛霉合成蛋白酶的過程

B.過程②四個核糖體合成的蛋白質不同

C.過程①中的酶能使DNA堿基對間的氫鍵斷裂

D.與過程②相比，過程①中特有“A—U”配對

4.（2020?吉林調研）下列關于遺傳信息、密碼子、反密碼子的敘述，正確的是（）

A.mRNA上三個相鄰的堿基，決定一個氨基酸，稱為密碼子

B.每一種密碼子都與一種反密碼子相互對應

C.DNA上核糖核甘酸的排列順序代表遺傳信息

D.每個氨基酸都對應一種密碼子

5.（2020?北京101中學檢測）如圖表示藍藻DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對應關

系。下列說法正確的是（）

AU

TJA

酪氨酸

AHPT以①鏈為C

COHkGG

kc模板”

A

A1hT

rAU天冬氨酸

Ta1B

（DNA）（②）（③）

A.分析題圖可知①鏈應為DNA中的a鏈

B.DNA形成②的過程發(fā)生的場所是細胞核

C.酪氨酸和天冬氨酸的密碼子分別是AUG、CUA

D.圖中②與③配對的過程在核糖體上進行

6.（2020?成都診斷檢測）真核生物基因中編碼蛋白質的序列（外顯子）被一些不編碼蛋白質的

序列（內含子）隔開?；虻哪０彐溤谵D錄過程中會將外顯子與內含子都轉錄在一條前體

mRNA中，前體mRNA中由內含子轉錄的片段被剪切后，再重新將其余片段拼接起來成為

成熟的mRNA。下列敘述錯誤的是（）

A.前體mRNA的合成過程需要RNA聚合酶參與

B.基因的內含子中含有轉錄成終止密碼子的片段

C.內含子發(fā)生堿基對的缺失可能不會導致性狀改變

D.將模板鏈與成熟mRNA結合可檢測內含子的位置

7.（2020?章丘四中月考）如圖是科研人員利用乙烯合成酶的反義基因，通過轉基因技術獲得

耐儲存的轉基因番茄的過程。下列相關敘述不正確的是（）

e乙烯合成酶基因乙烯合成酶基因基因的反義拷貝

a...i11II?H---1111HIII11II?H---1111II?II!???P

0…山山ii-uuuuu…。[③]④

I①

mRNAIIIIIIH…IIIIIIIIIIIUIIIH…iiiiuiiii反義mRNA

mRNAIIIIIIH…iiiiiiiu、⑤/

I②

山UII|?：，II山IUI

乙烯t4

青番茄------成熟番茄轉基因番茄無乙烯合成》青番茄

A.該轉基因技術所用的目的基因是乙烯合成酶基因

B.乙烯合成酶的反義基因與乙烯合成酶基因的區(qū)別是轉錄mRNA的模板鏈不同

C.由圖可知過程⑤依據(jù)的原理是堿基互補配對原則

D.轉基因番茄中乙烯含量低的原因可能是乙烯合成酶基因的翻譯過程受阻

8.（2020?青島模擬）新型冠狀病毒為單股正鏈RNA病毒，用（+）RNA表示。如圖表示冠狀病

毒的增殖過程。下列說法不正確的是（）

名一病毒蛋白

（+）RNA（-）RNA（+）RNA

A.冠狀病毒屬于RNA病毒，病毒自身含有逆轉錄酶

B.病毒RNA復制時需要的酶在宿主細胞的核糖體上合成

C.病毒RNA可直接作為翻譯的模板

D.RNA上結合多個核糖體的意義是可以迅速合成大量病毒所需的蛋白質

9.（2020?云南名校統(tǒng)測）研究發(fā)現(xiàn)，人類免疫缺陷病毒（HIV）的RNA在宿主細胞內不能直接

作為合成蛋白質的模板。依據(jù)中心法則（如圖），下列相關敘述錯誤的是（）

A.合成子代病毒蛋白質外殼的完整過程至少要經過④②③過程

B.HIV攻擊人體細胞時，人體細胞不能產生HIV的抗體

C.通過④過程形成的DNA可以整合到宿主細胞的染色體DNA上

D.科學家可以研發(fā)特異性抑制逆轉錄酶的藥物來治療艾滋病

10.（2020河北衡水冀州中學期中）如圖所示為人體內基因對性狀的控制過程，下列敘述正確

的是（）

①太基因1基因2

⑦

X,X2

[②]⑥

L切血紅蛋白酪氨酸酹

[④]⑤

正常紅細胞酪氨酸—?黑色素

A.①②和⑦⑥都表示基因的表達過程，但發(fā)生在不同細胞中

B.由題中信息判斷基因1和基因2的遺傳一定遵循基因的自由組合定律

C.生物體中一個基因只能決定一種性狀

D.⑦一⑥一⑤過程說明基因可通過控制酶的合成，直接控制生物的性狀

11.（2020?廣東六校聯(lián)考）長翅果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)溫度為25℃,將孵化后4?7天的長翅果

蠅幼蟲放在35?37℃的環(huán)境中處理6?24小時后，得到了一些殘翅果蠅，這些殘翅果蠅在

25℃下產生的后代仍是長翅果蠅。下列相關敘述錯誤的是（）

A.環(huán)境條件的改變可以引起生物性狀的改變

B.控制果蠅翅型基因的表達受溫度影響

C.果蠅翅的發(fā)育可能與某種酶有關

D.本實驗中殘翅果蠅的產生是基因突變的結果

參考答案

考點一遺傳信息的轉錄和翻譯

1.(1)核糖核昔酸

(2)

腺噤吟(A)

鳥噤吟(G)

胞喀喔(C)

核糖

L尿喀咤⑼

(3)>皿

(5)

物質組成

結構特點

\五碳糖特有堿基

DNA脫氧核糖T(胸腺喀咤)一般是雙鏈

RNA核糖U(尿喘咤)通常是單鏈

2.(1)DNA的一條鏈

(2)

:RNA聚合酶與DNA分子的某一啟動

部位結合

雙鏈解開，暴露堿基

'原則：堿基互補配對原則

■模板：解開的DNA雙鏈中的一條鏈

原料：游離的核糖核昔酸

(酶：RNA聚合酶

［結果：形成一個mRNA

|合成的mRNA從DNA鏈上釋放,

〔DNA雙鏈恢復成雙螺旋結構

3.(l)mRNA

⑵①mRNA

②皿3

③地球上幾乎所有的生物體共用一套遺傳密碼各種生物都有一定的親緣關系。

④密碼子的簡并性：多種密碼子編碼同一種氨基酸的現(xiàn)象增強了容錯性，減少蛋白質或

性狀的差錯有利于提高翻譯的效率

(3)mRNA核糖體

［素養(yǎng)提升］

1.提示：(1)抑制酶b合成(活性)，促進酶a合成(活性)。

(2)基因B的0鏈轉錄的mRNA與a鏈轉錄的mRNA互補配對成雙鏈RNA,雙鏈RNA不

能與核糖體結合，不能翻譯成酶b,而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多。

2.提示：由實驗結果看出鏈匏霉線粒體內的RNA聚合酶由細胞核DNA控制合成，因為線

粒體DNA的轉錄被抑制后，鏈抱霉線粒體RNA聚合酶含量很高。線粒體基因表達的產物

對細胞核基因的表達有反饋作用，線粒體DNA轉錄不被抑制時，鏈施霉線粒體RNA聚合

酶含量正常。

考點二中心法則及基因對性狀的控制

1.(1)克里克

(2)②轉錄;③翻譯；⑷RNA復制;⑤逆轉錄

轉錄翻譯

(3)DNA=^RNA蛋白質。

復質"RNA衛(wèi)蛋白質

(4)制

2.(1)①蛋白質的結構

②

囊性纖維一般過程鐮刀型細胞貧

病的病因血癥的病因

(2)①酶的合成來控制代謝過程

②a.

酪氨酸酶基因———酪氨酸酶基因異常

|缺乏

控制

酪氨酸醐

酪氨酸酶

酪氨酸-黑色素不能將酪氨酸轉化為黑色素

(膚色正常)(白化病)

b.

編

碼

淀

、

降低

含量

粉淀粉

豆

分皺粒豌

高

量升

支蔗糖含

酶

的

豌豆

基|圓粒

因

境

因環(huán)

(4)基

］

提升

［素養(yǎng)

造成

酶，

轉移

基化

A甲

種DN

的一

表達

基因

MT3

，DN

為食

花蜜

粉和

以花

幼蟲

蜂的

：蜜

提示

因不

T3基

DNM

，使

為食

王漿

以蜂

幼蟲

蜂的

；蜜

工蜂

育成

達，發(fā)

能表

而不

基化

被甲

基因

一些

。

蜂王

育成

而發(fā)

表達

正常

基因

，一些

表達

檢測

考能

體