高三一輪復(fù)習(xí)生物：基因的表達課件

2025年·高考生物·一輪復(fù)習(xí)第六單元

遺傳的分子基礎(chǔ)

基因的表達

【資料】蟲害每年會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的危害。據(jù)統(tǒng)計，蟲害每年給農(nóng)業(yè)造成的損失高達13%。棉鈴蟲是導(dǎo)致棉花減產(chǎn)的主要害蟲，為了使普通棉花自身具有抗蟲的特性，達到生物防治的目的，科學(xué)家通過現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的Bt抗蟲蛋白基因，轉(zhuǎn)入普通棉花染色體DNA上，培育出的棉花植株會產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)。為什么會這樣呢？基因的表達：基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀。考情分析新舊教材對比增：①mRNA和tRNA的3′端和5′端；改：①密碼子表；②密碼子的破譯由選學(xué)變?yōu)椤翱茖W(xué)史話”?？键c由高考知核心知識點預(yù)測基因的表達考點一：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯（3年44考，全國卷3年4考）（2024

安徽、2024

湖北）基因表達（2024河北）基因表達、RNA（2024甘肅）基因與性狀的關(guān)系（2024浙江）甲基化（2023

廣東、2023

湖南）基因表達（2023

浙江、2023

湖南）基因表達（2023

湖南、2023

山東）RNA（2023

海南、2023

天津）甲基化（2023海南、2023山東）基因與性狀的關(guān)系（2023全國、2023浙江）基因與性狀的關(guān)系（2022

廣東、2022福建）RNA題型：選擇題、解答題內(nèi)容：分析近三年的高考試題，可以發(fā)現(xiàn)高考試題均考查遺傳信息的本質(zhì)；復(fù)制機轉(zhuǎn)錄和翻譯過程；生物的變異內(nèi)容。2025年高考很可能在呈現(xiàn)現(xiàn)實中的問題情景，讓學(xué)生運用相關(guān)基礎(chǔ)知識，分析轉(zhuǎn)錄翻譯過程及變異類型發(fā)生的原因及結(jié)果的推測。課標要求概述DNA上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成DNA（基因）蛋白質(zhì)場所模板原料酶方向堿基配對方式產(chǎn)物RNA轉(zhuǎn)錄翻譯“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”概念圖細胞核、葉綠體、線粒體、擬核DNA的一條鏈4鐘游離核糖核苷酸RNA聚合酶子鏈5'端3'端A-UT-AC-GG-CmRNA、rRNA、tRNA核糖體mRNA21種氨基酸多種酶核糖體沿mRNA移動A-UU-AC-GG-C多肽鏈Bt抗蟲蛋白基因?qū)朊藁毎笫侨绾沃笇?dǎo)Bt抗蟲蛋白合成的？（一）核基因（Bt抗蟲蛋白基因)攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的？基因（Bt抗蟲蛋白基因)

蛋白質(zhì)(Bt抗蟲蛋白)

信使物質(zhì)克里克提出了RNA是信使物質(zhì)的假設(shè)【資料1】1955年布拉謝特用洋蔥根尖和變形蟲進行了實驗；發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。

信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)基因（Bt抗蟲蛋白基因)

RNA

蛋白質(zhì)(Bt抗蟲蛋白)問題1：為什么RNA適于作DNA的信使？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成①RNA也是由核苷酸組成，含氮堿基有A、G、C、U，具備準確傳遞遺傳信息的可能。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補配對原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細胞質(zhì)中。④RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動的有序進行。RNA為什么可以作為DNA的信使傳遞信息？3.密碼子共

種，起始密碼子有____種（原核生物中GUG也可作為起始密碼子），終止密碼子有____種,終止密碼子無對應(yīng)氨基酸。能決定氨基酸的密碼子，正常情況下有

種，特殊情況下有_____種。信使RNA（mRNA）翻譯的模板1.結(jié)構(gòu)：①單鏈；②從左至右，依次每相鄰的三個堿基為一個遺傳密碼（密碼子）。2.功能：5’3’基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成43=64密碼子認讀是從mRNA的5'→3'，相鄰的密碼子無間隔、不重疊。642361624.密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系：①一種密碼子決定一種氨基酸.②一種氨基酸可以由一種或多種不同的密碼子決定。（1）簡并性：絕大多數(shù)氨基酸有幾個密碼子決定的情況。（2）通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子。5.密碼子的特點：生物都具有相同的遺傳密碼，所有生物可能有共同的起源，生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的等。①增強密碼子的容錯性。②可以保證翻譯的速度。

（1）信使RNA（mRNA)，作用：合成蛋白質(zhì)的直接模板（2）轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)，作用：識別密碼子，轉(zhuǎn)運氨基酸（3）核糖體RNA(rRNA），作用：與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體（4）核酶（RNA）：作用：催化作用，可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（5）基因組RNA，指一些病毒以RNA為遺傳物質(zhì)。（6）小RNA（miRNA），調(diào)節(jié)基因表達。（7）小核RNA(snRNA)，是剪接體的組分。（8）長鏈非編碼RNA（lncRNA)，主要參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控、介導(dǎo)染色體修飾等。（9）核內(nèi)小RNA，在hnRNA轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒靘RNA的過程中，參與RNA的剪接加工，及將mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)運到核外的過程。(10)

核仁小RNA（snoRNA），參與rRNA的加工。(11)

雙鏈RNA（dsRNA），可被Dicer酶切割行成siRNA(12)短干擾RNA（siRNA），是siRISC的主要成員，激發(fā)與之互補的目標mRNA的沉默。(13)

反義RNA，可通過與靶位序列互補而與之結(jié)合的RNA,或直接阻止靶序列功能，或改變靶部位構(gòu)象而影響其功能。另外，在DNA復(fù)制過程中的引物也是RNA，因其不單獨存在并很快降解，未將其作為一類。

拓展：RNA種類（約14種）mRNAtRNA蛋白質(zhì)rRNA知識鏈接：核仁與rRNA和核糖體的形成有關(guān)Bt抗蟲蛋白基因中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程(結(jié)合選擇性選修3的知識）修正轉(zhuǎn)錄模型DNA雙螺旋打開DNA雙螺旋重新形成RNA聚合酶左→右游離的核苷酸DNA-RNA雜交區(qū)域RNA轉(zhuǎn)錄的過程：RNA聚合酶識別并結(jié)合啟動子一條鏈4種核糖核苷酸RNA分子DNA鏈連接磷酸二酯鍵注意：不需要解旋酶5’（mRNA、tRNA、rRNA）結(jié)合轉(zhuǎn)錄過程，歸納RNA聚合酶的功能：【教材隱性知識】3’5’3’3’5’轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：___________________________________

為轉(zhuǎn)錄的起始方向。已合成的mRNA釋放的一端(5′端)（mRNA從5′→3′延伸）1、識別啟動部位、終止部位2、解開雙螺旋結(jié)構(gòu)(破壞氫鍵)3、合成RNA鏈(形成磷酸二酯鍵)問題2：①轉(zhuǎn)錄起始和終止的位置分別在哪里？相同DNA在不同組織細胞中進行轉(zhuǎn)錄過程時啟用的起始點______________（填“都相同”“都不同”或“不完全相同”），其原因是_____________________________。②轉(zhuǎn)錄單位是基因，一個DNA分子上有多個基因，多個基因的模板鏈都相同？一個基因可被多次轉(zhuǎn)錄？③Bt抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)錄的mRNA可以直接作為翻譯模板？提醒：每次轉(zhuǎn)錄的只是DNA分子特定的片段（并非一整個DNA），RNA聚合酶沒有解開DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的功能。而是與DNA分子結(jié)合使1個或少數(shù)幾個基因的DNA片段的雙螺旋解開，遺傳信息傳遞的方向：DNA→RNA

一個基因轉(zhuǎn)錄時以基因的1條鏈為模板，一個DNA分子上的所有基因的模板鏈

不一定相同不同組織細胞內(nèi)基因選擇性表達不完全相同有義鏈或編碼鏈:反義鏈或模板鏈:基因中具有轉(zhuǎn)錄功能的鏈,

即與有義鏈互補的鏈?；蛑袩o轉(zhuǎn)錄功能的鏈,與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA堿基序列相同的那條鏈(除用T代替U外)。在一個含有若干基因的DNA分子中,各個基因的有義鏈,并不一定都在同條鏈上,也就是說,DNA雙鏈中的一條鏈對某些基因來說是有義鏈,而對另一些基因來說則是反義鏈(如下圖)?！咀⒁狻哭D(zhuǎn)錄是以基因為單位進行，在同一個細胞內(nèi)的不同基因可以選擇性轉(zhuǎn)錄?！就卣寡由臁坑辛x鏈（編碼鏈）和反義鏈（模板鏈）ATTCAGCACTTAAGTCGTGA3′5′5′3′AUUCAGCACU3′5′轉(zhuǎn)錄有義鏈或編碼鏈反義鏈或模板鏈原核細胞的基因結(jié)構(gòu)真核細胞的基因結(jié)構(gòu)【拓展延伸】原核細胞與真核細胞的基因結(jié)構(gòu)（二）Bt抗蟲基因的遺傳信息到達細胞質(zhì)后，細胞又是怎樣解讀的？【資料1P70】克里克以T4噬菌體為實驗材料研究其中某個基因的堿基的增加或減少對其所編碼的蛋白質(zhì)的影響實驗，在相關(guān)堿基序列中增加或刪除1個或2個堿基，無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，但是當增加或刪除3個堿基時，卻合成了正常功能的蛋白質(zhì)。3個堿基決定一個氨基酸結(jié)論：【資料2P70】1961年尼倫伯格和馬太采用了蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每個試管中分別加入1種氨基酸，如圖在1號試管中加入的是酪氨酸，2號試管中加入的是絲氨酸，3號試管中加入的是苯丙氨酸等等。然后再加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，以及去除了DNA和mRNA的細胞提取液，結(jié)果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子應(yīng)該是UUU密碼子、氨基酸與反密碼子及的關(guān)系結(jié)論：【資料2】1961年尼倫伯格和馬太采用了蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每個試管中分別加入1種氨基酸，如圖在1號試管中加入的是酪氨酸，2號試管中加入的是絲氨酸，3號試管中加入的是苯丙氨酸等等。然后再加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，以及去除了DNA和mRNA的細胞提取液，結(jié)果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。（1）細胞中原有的mRNA會作為合成蛋白質(zhì)的模板干擾實驗結(jié)果，細胞中原有的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會干擾實驗結(jié)果，因此需要除去細胞提取液中的DNA和mRNA。思考：（1）為什么要去除細胞提取液中的DNA和mRNA？（2）如果你是尼倫伯格或馬太，你將如何設(shè)計對照組的實驗，確保你的重大發(fā)現(xiàn)得到同行的認可？（2）作為對照實驗的試管中，所有成分都與實驗組的試管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。1.當密碼子中的一個堿基改變時，由于密碼子的簡并性，可能不會改變其對應(yīng)的氨基酸，減少了轉(zhuǎn)錄過程中的差錯等造成的堿基改變對生物的影響，保證了物種的穩(wěn)定性。除此之外，也可以從密碼子的使用頻率來考慮，當某種氨基酸使用頻率高時幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度2.當今生物有著共同的起源，同時也說明生物本質(zhì)上是統(tǒng)一的。

【特別注意】①一般情況下3個終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不決定氨基酸，特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸。一般情況下，決定氨基酸的密碼子61種，特殊情況下62種②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。③每種氨基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子(簡并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。苯丙氨酸密碼子:UUC

反密碼子:AAG

tRNA作為轉(zhuǎn)運氨基酸的工具，必須能識別兩種信息，即密碼子信息和氨基酸信息。翻譯的過程tRNAmRNAmRNAtRNA脫離終止密碼子進位轉(zhuǎn)位成肽起始修正翻譯模型轉(zhuǎn)運氨基酸反密碼子翻譯模板密碼子64種核糖體認讀各種密碼子選擇氨基酸(tRNA轉(zhuǎn)運)催化氨基酸脫水縮合注意：1：每個核糖體和mRNA的結(jié)合部位能形成２個tRNA結(jié)合位點2：翻譯過程中mRNA并不移動，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。3：堿基配對方式為A-U,G-C,不存在A-T配對。4：翻譯的起點是起始密碼，終點是終止密碼。5：一個mRNA上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時合成多條多肽鏈，因此，少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)6.加工：核糖體合成的僅是多肽鏈，要形成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)還需要運送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進一步加工。肽鍵翻譯過程的三種模型圖解讀A.模型甲中一個核糖體與mRNA的結(jié)合位點形成

個tRNA結(jié)合位點，核糖體沿著mRNA移動的方向是

。真核細胞是先轉(zhuǎn)錄后翻譯。2由左往右B.模型乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關(guān)系_____________________________.

圖中核糖體移動的方向是_________；結(jié)果：_________________________________多聚核糖體形成的意義是____________________________________。一個mRNA分子上可以相繼結(jié)合個核糖體由右向左少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)C.模型丙是原核細胞內(nèi)發(fā)生的_________過程，特點是_____________，與真核細胞不同的原因是_________________________________，原核細胞的基因中無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的模板。轉(zhuǎn)錄和翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核細胞無以核膜為界限的細胞核合成多個氨基酸序列完全相同的多肽。甲拓展：真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄、翻譯比較：真核生物先轉(zhuǎn)錄，后翻譯DNAmRNARNA聚合酶邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物注:真核細胞中線粒體DNA和葉綠體DNA也是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯生命活動不僅需要能量和物質(zhì)某，也需要信息，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)