高考生物一輪復(fù)習(xí) 第22講 基因的表達(dá)、基因與性狀的關(guān)系（講義）（學(xué)生版）

第22講基因表達(dá)、基因與性狀的關(guān)系1.了解基因控制貨白質(zhì)合威的過程和原理。通過基因控制蛋白質(zhì)的合成的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力，理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生物學(xué)原理。2.概述基因控制生物體性狀的兩種方式，進(jìn)一步理解基因、蛋白質(zhì)與性狀關(guān)系。3.概述基因選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系。4.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯2023，山東，湖南、全國海南、浙江2題（選擇）2023，廣東（2）2022，浙江、廣東，（選擇）2022，重慶，填空本專題知識難度較低、基礎(chǔ)性強(qiáng)?？疾閷W(xué)生對基因與性狀整體性的認(rèn)識,或結(jié)合一些情景信息或表格信息設(shè)置題目，考查學(xué)生的應(yīng)變能力、獲取信息和綜合分析能力。中心法則基因與性狀的關(guān)系2023，海南，（選擇）2022，天津，重慶、遼寧、河北、湖南，（選擇）2022，北京（4）填空考點(diǎn)一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯1.基因的結(jié)構(gòu)RNA聚合酶是由多個(gè)肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，能識別并與調(diào)控序列中的啟動(dòng)子結(jié)合,催化轉(zhuǎn)錄形成RNA。2.信使的發(fā)現(xiàn)思考1：如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)說明RNA可能就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使？實(shí)驗(yàn)思路：加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，觀察蛋白質(zhì)合成情況，再加入從細(xì)胞提取的RNA，觀察蛋白質(zhì)的合成情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA后，蛋白質(zhì)合成停止，再加入細(xì)胞中提取的RNA后，細(xì)胞又可重新合成蛋白質(zhì)。說明RNA就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使。思考2：作為信使需要具備什么條件？①能在細(xì)胞核中產(chǎn)生并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。②能儲存（或攜帶）攜帶遺傳信息。它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似，也是由基本單位——核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。思考3：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)追蹤RNA的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移？1955Goldstein和Plaut用放射性同位素標(biāo)記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內(nèi)，然后將細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到未標(biāo)記的變形蟲中。經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)放射性已在細(xì)胞質(zhì)中。放射性標(biāo)記的RNA原料最可能是：3H-尿嘧啶。3.RNA的結(jié)構(gòu)及組成①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一般是_單鏈_，不穩(wěn)定，變異頻率高。②少數(shù)RNA還有催化功能。【歸納總結(jié)】1.DNA與RNA的判斷方法①若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為DNA；有核糖一定為RNA。②若含“T”，一定為DNA或其單位；若含“U”，一定為RNA或其單位。因而用放射性同位素標(biāo)記“T”或“U”可探知DNA或RNA。若細(xì)胞中大量利用“T”，可認(rèn)為進(jìn)行DNA的復(fù)制；若大量利用“U”，可認(rèn)為進(jìn)行RNA_的合成。③若有T但T≠A或嘌呤≠嘧啶，則為單鏈DNA，因雙鏈DNA分子中A=T、G=C、嘌呤(A+G)=嘧啶(T+C)。④若發(fā)現(xiàn)嘌呤≠嘧啶，則肯定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA，也可能為RNA)。2.遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較：密碼子的特點(diǎn)：A.專一性：一種密碼子只決定一種氨基酸B.簡并性：一種氨基酸可以由幾種密碼子決定C.通用性：生物界共用一套遺傳密碼3.密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系4.基因的表達(dá)（1）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程中也有DNA的解旋過程,該過程不需要解旋酶。（2）遺傳信息的翻譯①概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。②場所或裝配機(jī)器:核糖體。

③過程④產(chǎn)物：多肽→蛋白質(zhì)【教材拾遺】教材隱性知識：(1)源于必修2P65“圖4－4”：①遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程中也有DNA的解旋過程，該過程不需要(填“需要”或“不需要”)解旋酶。②一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)以基因的1條鏈為模板，一個(gè)DNA分子上的所有基因的模板鏈不一定(填“一定”或“不一定”)相同。③轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：已合成的mRNA釋放的一端(5′－端)為轉(zhuǎn)錄的起始方向。(2)必修2P67“思考·討論”：從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。你認(rèn)為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示當(dāng)一個(gè)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸，增強(qiáng)了密碼子的容錯(cuò)性；當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，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。(3)幾乎所有的生物體都共用一套密碼子，這體現(xiàn)了密碼子的什么特點(diǎn)？提示這體現(xiàn)了密碼子的通用性，說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。①源于必修2P67“圖4－6”：tRNA含(填“含有”或“不含有”)氫鍵，一個(gè)tRNA分子中不是(填“是”或“不是”)只有三個(gè)堿基。②源于必修2P68～P69圖片：翻譯過程的三種模型圖解讀A.模型甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成2個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)，核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是由左往右。B.模型乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關(guān)系是一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體。圖中核糖體移動(dòng)的方向是由右向左；多聚核糖體形成的意義是少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。C.模型丙是原核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，特點(diǎn)是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，與真核細(xì)胞不同的原因是原核細(xì)胞無以核膜為界限的細(xì)胞核，原核細(xì)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。【教材拾遺】實(shí)際基因表達(dá)過程中的數(shù)量關(guān)系不符合6∶3∶1的原因(1)基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄后被剪切。(2)在基因中，有的片段(非編碼區(qū))起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。(3)合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。(4)轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸?！練w納總結(jié)】“列表法”比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯①轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物不只是mRNA，還有tRNA、rRNA，但只有mRNA攜帶遺傳信息，3種RNA都參與翻譯過程，只是作用不同②轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中A不是與T配對，而是與U配對。③翻譯過程中mRNA并不移動(dòng)，而是核糖體沿著mRNA移動(dòng)，進(jìn)而讀取下一個(gè)密碼子。④真核生物首先在細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄，然后在細(xì)胞質(zhì)中翻譯，異地、先后進(jìn)行；原核細(xì)胞是邊轉(zhuǎn)錄、邊翻譯，同地、同時(shí)進(jìn)行。DNA上含有的一段能被RNA聚合酶識別、結(jié)合并驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的序列稱為啟動(dòng)子，如果啟動(dòng)子序列的某些堿基被甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團(tuán))，其將不能被RNA聚合酶識別。擬南芥種子的萌發(fā)依賴于NIC基因的表達(dá)，該基因啟動(dòng)子中的甲基基團(tuán)能夠被R基因編碼的D酶切除。如圖表示NIC基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程，下列敘述不正確的是A.種子萌發(fā)受R基因和NIC基因共同控制B.R基因缺失突變體細(xì)胞中的NIC基因不能發(fā)生圖示過程C.圖甲中合成C鏈的原料是核糖核苷酸，另外還需能量供應(yīng)D.若圖乙中tRNA上的反密碼子堿基發(fā)生替換，則導(dǎo)致肽鏈中氨基酸種類發(fā)生改變5.中心法則(1)提出者：克里克。(2)補(bǔ)充后的內(nèi)容圖解:(3)不同類型生物遺傳信息的傳遞①能分裂的細(xì)胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞②具有RNA復(fù)制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)遺傳信息的傳遞③具有逆轉(zhuǎn)錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遺傳信息的傳遞④高度分化的細(xì)胞遺傳信息的傳遞6.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是信息的載體。

(2)蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。

(3)ATP為信息的流動(dòng)提供能量。【教材拾遺】旁欄邊角(必修2P69“拓展應(yīng)用”)抗生素通過與結(jié)合,抑制肽鏈的延伸;或抑制細(xì)菌DNA的復(fù)制;或抑制細(xì)菌的活性來抑制轉(zhuǎn)錄,從而抑制細(xì)菌的生長。

提示:核糖體RNA聚合酶易錯(cuò)辨析(1)由逆轉(zhuǎn)錄酶催化的是RNA→DNA。(必修2P69正文)()(2)生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。(必修2P69正文)()(3)線粒體中遺傳信息的傳遞也遵循中心法則。(必修2P69正文)()(4)模板相同,其產(chǎn)物可能不同;產(chǎn)物相同,其模板一定相同。(必修2P69正文)()圖1所示為某種生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的部分生理活動(dòng)，圖2表示中心法則，圖中字母代表具體過程。下列敘述錯(cuò)誤的是A.圖1所示過程可在原核細(xì)胞中進(jìn)行，其轉(zhuǎn)錄和翻譯過程可同時(shí)進(jìn)行B.圖2中過程c和d的產(chǎn)物不同，但涉及的堿基配對方式完全相同C.圖1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯鍵，而酶丙則催化磷酸二酯鍵的水解D.圖1體現(xiàn)了圖2中的a、b、c三個(gè)生理過程考點(diǎn)二基因與性狀的關(guān)系1.基因控制性狀的途徑(1)直接控制途徑(用文字和箭頭表示)(2)間接控制途徑(用文字和箭頭表示)②豌豆的圓粒和皺粒的形成機(jī)理圖解2.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化①基因的類型：在所有細(xì)胞中都能表達(dá)的基因只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因②細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)。③細(xì)胞分化的結(jié)果由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致來自同一個(gè)體的體細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)不完全相同，從而導(dǎo)致細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能。④細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。3.表觀遺傳①概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。②特點(diǎn)A.可遺傳：基因表達(dá)和表型可以遺傳給后代。B.不變性：基因的堿基序列保持不變。C.可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的DNA可能發(fā)生去甲基化。D.受環(huán)境影響③理解表觀遺傳應(yīng)注意的三個(gè)問題A.表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。B.表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因。C.表觀遺傳一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成。④機(jī)制：DNA的甲基化；組蛋白的甲基化和乙?；?。⑤實(shí)例：a.柳穿魚花形的遺傳；b.某種小鼠毛色的遺傳；c.蜂王和工蜂?！窘滩氖斑z】旁欄邊角(必修2P73“思考·討論”)某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制,Avy為顯性基因,表現(xiàn)為黃色體毛,a為隱性基因,表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交,子一代小鼠的基因型都是Avya,卻表現(xiàn)出不同的毛色:介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。請分析可能的原因。提示:在Avy基因的前端(或稱“上游”)有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達(dá)水平,這段堿基序列具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)。當(dāng)這些位點(diǎn)沒有甲基化時(shí),Avy基因正常表達(dá),小鼠表現(xiàn)為黃色;當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后,Avy基因的表達(dá)就受到抑制。這段堿基序列的甲基化程度越高,Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯,小鼠體毛的顏色就越深。(必修2P71正文拓展)下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程,根據(jù)對基因與性狀關(guān)系的理解,判斷如下分析是否正確。(1)基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個(gè)細(xì)胞中。()(2)圖中①過程需RNA聚合酶的催化,②過程需tRNA的協(xié)助。()(3)④⑤過程的結(jié)果存在差異的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同。()(4)圖中①②過程發(fā)生的主要場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體。()(5)人體衰老引起白發(fā)的原因是上圖中酪氨酸酶不能合成。()(6)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同。()4.基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系另外，生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響?；蚺c基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。(2023臨沂模擬)位于X染色體上的SXL基因在雌雄果蠅某些細(xì)胞中的表達(dá)情況不同,決定了這些細(xì)胞分化為卵原細(xì)胞還是精原細(xì)胞,從而影響了果蠅的性別發(fā)育(如圖所示)。下列敘述錯(cuò)誤的()A.SXL蛋白參與了自身mRNA的剪切、加工,會使細(xì)胞中SXL蛋白有一定量積累B.外顯子可能含有編碼終止密碼子序列,導(dǎo)致翻譯提前終止C.充足的SXL蛋白質(zhì)可以促進(jìn)原始生殖細(xì)胞分化為卵原細(xì)胞,若缺乏SXL蛋白,則分化為精原細(xì)胞D.可通過觀察細(xì)胞中是否含有Y染色體判定果蠅性別1．1.（2023·山東·高考真題）細(xì)胞中的核糖體由大、小2個(gè)亞基組成。在真核細(xì)胞的核仁中，由核rDNA轉(zhuǎn)錄形成的rRNA與相關(guān)蛋白組裝成核糖體亞基。下列說法正確的是（

）A．原核細(xì)胞無核仁，不能合成rRNA B．真核細(xì)胞的核糖體蛋白在核糖體上合成C．rRNA上3個(gè)相鄰的堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子 D．細(xì)胞在有絲分裂各時(shí)期都進(jìn)行核DNA的轉(zhuǎn)錄2．（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）細(xì)菌glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關(guān)鍵作用。細(xì)菌糖原合成的平衡受到CsrAB系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。CsrA蛋白可以結(jié)合glgmRNA分子，也可結(jié)合非編碼RNA分子CsrB,如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．細(xì)菌glg基因轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶識別和結(jié)合glg基因的啟動(dòng)子并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄B．細(xì)菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽鏈時(shí)，核糖體沿glgmRNA從5'端向3'端移動(dòng)C．抑制CsrB基因的轉(zhuǎn)錄能促進(jìn)細(xì)菌糖原合成D．CsrA蛋白都結(jié)合到CsrB上，有利于細(xì)菌糖原合成3．（2023·海南·高考真題）噬菌體ΦX174的遺傳物質(zhì)為單鏈環(huán)狀DNA分子，部分序列如圖。下列有關(guān)敘述正確的是（

）A．D基因包含456個(gè)堿基，編碼152個(gè)氨基酸B．E基因中編碼第2個(gè)和第3個(gè)氨基酸的堿基序列，其互補(bǔ)D