第22講基因的表達基因與性狀的關系（課件）-高考生物一輪復習（新教材新高考）

YOURLOGO第二十二講

基因表達、基因與性狀的關系1.了解基因控制貨白質合威的過程和原理。通過基因控制蛋白質的合成的學習培養(yǎng)學生分析綜合能力，理解結構與功能相適應的生物學原理。2.概述基因控制生物體性狀的兩種方式，進一步理解基因、蛋白質與性狀關系。3.概述基因選擇性表達與細胞分化的關系。4.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析遺傳信息的轉錄和翻譯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、較高的兩級分化，要求基礎要扎實。考查學生對基因與性狀的整體性的認識,或結合一些情景信息或表格信息設置題目，考查學生的應變能力、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）填空遺傳信息的轉錄和翻譯基因與性狀的關系遺傳信息的轉錄和翻譯考點一真、原核細胞基因的結構和表達1.基因的結構RNA聚合酶是由多個肽鏈構成的蛋白質，能識別并與調控序列中的啟動子結合,催化轉錄形成RNA。一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】真、原核細胞基因的結構和表達1.基因的結構一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】真、原核細胞基因的結構和表達1.基因的結構一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】思考1：如何設計一個實驗說明RNA可能就是基因與蛋白質之間的信使？實驗思路：

加入RNA酶降解細胞中的RNA后，蛋白質合成停止，再加入細胞中提取的RNA后，細胞又可重新合成蛋白質。說明RNA就是基因與蛋白質之間的信使。實驗結果及結論：

加入RNA酶降解細胞中的RNA，觀察蛋白質合成情況，再加入從細胞提取的RNA，觀察蛋白質的合成情況。2.信使的發(fā)現(xiàn)一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】思考2：作為信使需要具備什么條件？參考答案：①能在細胞核中產生并轉移到細胞質中。RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔轉移到細胞質中。②能儲存（或攜帶）攜帶遺傳信息。它的分子結構與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。2.信使的發(fā)現(xiàn)一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】思考3：如何設計實驗追蹤RNA的產生和轉移？1955Goldstein和Plaut用放射性同位素標記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內，然后將細胞核轉移到未標記的變形蟲中。經過一段時間發(fā)現(xiàn)放射性已在細胞質中。放射性標記的RNA原料最可能是：_____________。3H-尿嘧啶2.信使的發(fā)現(xiàn)一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】3.RNA的結構及組成C、H、O、N、P核糖核苷酸A、U、C、G單鏈mRNAtRNA反密碼子核糖體①結構特點：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。一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】①若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為__；有核糖一定為__。②若含“T”，一定為__或其單位；若含“U”，一定為__或其單位。因而用放射性同位素標記“T”或“U”可探知DNA或RNA。若細胞中大量利用“T”，可認為進行DNA的__；若大量利用“U”，可認為進行__的合成。

DNA與RNA的判斷方法RNA復制RNADNADNARNA③若有T但T≠A或嘌呤≠嘧啶，則為__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__鏈DNA(可能為單鏈__，也可能為__)。雙DNARNA單密碼子的特點：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遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較：密碼子：64(43)種3種終止密碼61種編碼20種氨基酸UAAUAGUGA→在特殊情況下可編碼第21種氨基酸：硒代半胱氨酸UAG編碼甲硫氨酸同時作為起始密碼GUG編碼纈氨酸，在原核生物中作為起始密碼時編碼甲酰甲硫氨酸甲硫氨酸、色氨酸和硒代半胱氨酸只有1個密碼子。遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較：密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應關系（1）遺傳信息的轉錄

一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】4.基因的表達（1）遺傳信息的轉錄：以mRNA為例

一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】4.基因的表達遺傳信息的轉錄過程中也有DNA的解旋過程,該過程不需要解旋酶。①概念：游離在細胞質中的各種氨基酸，以

為模板合成__________________________________的過程。②場所或裝配機器:核糖體。

mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】4.基因的表達（2）遺傳信息的翻譯④產物：多肽

蛋白質盤曲折疊③過程mRNAtRNAmRNAtRNA終止密碼脫離一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】教材隱性知識：(1)源于必修2P65“圖4－4”：①遺傳信息的轉錄過程中也有DNA的解旋過程，該過程

(填“需要”或“不需要”)解旋酶。②一個基因轉錄時以基因的

條鏈為模板，一個DNA分子上的所有基因的模板鏈

(填“一定”或“不一定”)相同。③轉錄方向的判定方法：

為轉錄的起始方向。不需要一不一定已合成的mRNA釋放的一端(5′－端)教材隱性知識：(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)氨基酸都有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡并。你認為密碼子的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？提示當一個密碼子中有一個堿基改變時，可能并不會改變其對應的氨基酸，增強了密碼子的容錯性；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。(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？提示這體現(xiàn)了密碼子的通用性，說明當今生物可能有著共同的起源。①源于必修2P67“圖4－6”：tRNA

(填“含有”或“不含有”)氫鍵，一個tRNA分子中

(填“是”或“不是”)只有三個堿基。不是含有②源于必修2P68～P69圖片：翻譯過程的三種模型圖解讀A.模型甲中一個核糖體與mRNA的結合位點形成

個tRNA結合位點，核糖體沿著mRNA移動的方向是

。2由左往右B.模型乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關系是_________________________________。

圖中核糖體移動的方向是

；多聚核糖體形成的意義是____________________________________。一個mRNA分子上可以相繼結合多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教材隱性知識：C.模型丙是原核細胞內發(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含子，轉錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的模板。轉錄和翻譯邊轉錄邊翻譯原核細胞無以核膜為界限的細胞核教材隱性知識：實際基因表達過程中的數(shù)量關系不符合6∶3∶1的原因(1)基因中的內含子轉錄后被剪切。(2)在基因中，有的片段(非編碼區(qū))起調控作用，不轉錄。(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)轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸?！傲斜矸ā北容^復制、轉錄和翻譯

復制轉錄翻譯場所主要在細胞核主要在細胞核細胞質(核糖體)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核糖核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸原則A－T、G－CT－A、A－U、G－CA－U、G－C結果兩個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA蛋白質信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質意義傳遞遺傳信息表達遺傳信息①轉錄的產物不只是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，而是核糖體沿著mRNA移動，進而讀取下一個密碼子。④真核生物首先在細胞核轉錄，然后在細胞質中翻譯，異地、先后進行；原核細胞是邊轉錄、邊翻譯，同地、同時進行?！傲斜矸ā北容^復制、轉錄和翻譯DNA上含有的一段能被RNA聚合酶識別、結合并驅動基因轉錄的序列稱為啟動子，如果啟動子序列的某些堿基被甲基化修飾(DNA分子上連入甲基基團)，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，該基因啟動子中的甲基基團能夠被R基因編碼的D酶切除。如圖表示NIC基因轉錄和翻譯的過程，下列敘述不正確的是A.種子萌發(fā)受R基因和NIC基因共同控制基因缺失突變體細胞中的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D.若圖乙中tRNA上的反密碼子堿基發(fā)生替換，則導致肽鏈中氨基酸種類發(fā)生改變D解析：分析題意可知，R基因的表達產物可以解除NIC基因的甲基化，使NIC基因表達，從而影響種子萌發(fā)，即種子萌發(fā)受R基因和NIC基因共同控制，A正確；圖甲為轉錄，圖乙為翻譯，R基因缺失突變體細胞中的NIC基因被甲基化，不能發(fā)生轉錄和翻譯，即不能發(fā)生圖示過程，B正確；圖甲中C鏈是RNA鏈，故合成C鏈的原料是核糖核苷酸，另外還需能量供應，C正確；決定氨基酸的是mRNA上的密碼子，若圖乙中tRNA上的反密碼子堿基發(fā)生替換，肽鏈中氨基酸種類不發(fā)生改變，D錯誤。(1)提出者：

。(2)補充后的內容圖解:克里克(3)不同類型生物遺傳信息的傳遞①能分裂的細胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞5.中心法則一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】②具有RNA復制功能的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高度分化的細胞遺傳信息的傳遞(3)不同類型生物遺傳信息的傳遞5.中心法則一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】(1)DNA、RNA是信息的載體。

(2)蛋白質是信息的表達產物。

(3)

ATP

為信息的流動提供能量。

6.生命是物質、能量和信息的統(tǒng)一體一.遺傳信息的轉錄和翻譯【考點講解】旁欄邊角(必修2P69“拓展應用”)抗生素通過與

結合,抑制肽鏈的延伸;或抑制細菌DNA的復制;或抑制細菌

的活性來抑制轉錄,從而抑制細菌的生長。

提示:核糖體RNA聚合酶易錯辨析(1)由逆轉錄酶催化的是RNA→DNA。(必修2P69正文)(

√

)(2)生命是物質、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,其產物可能不同;產物相同,其模板一定相同。(必修2P69正文)(

×

)圖1所示為某種生物細胞內進行的部分生理活動，圖2表示中心法則，圖中字母代表具體過程。下列敘述錯誤的是A.圖1所示過程可在原核細胞中進行，其轉錄和翻譯過程可同時進行B.圖2中過程c和d的產物不同，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三個生理過程C解析：圖1所示過程中轉錄和翻譯同時進行，可在原核細胞中進行，A正確；圖2中c為翻譯，d為RNA的復制，都涉及A－U、G－C配對，B正確；酶甲和酶乙分別是DNA聚合酶與RNA聚合酶，催化形成的都是磷酸二酯鍵，但酶丙是解旋酶，催化的是氫鍵的水解，C錯誤；圖1體現(xiàn)了圖2中的aDNA復制、b轉錄、c翻譯三個生理過程，D正確?；蚺c性狀的關系考點二基因

生物體的性狀(1)直接控制途徑(用文字和箭頭表示)蛋白質的結構缺失3個A∥TT∥ACFTR蛋白結構纈氨酸鐮刀狀溶血性貧血1.基因控制性狀的途徑二.基因與性狀的關系【考點講解】(2)間接控制途徑(用文字和箭頭表示)①白化病致病機理圖解酶的合成代謝過程酪氨酸酶黑色素酪氨酸酶不能將酪氨酸酶轉化為黑色素基因

生物體的性狀1.基因控制性狀的途徑二.基因與性狀的關系【考點講解】②豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解DNA序列淀粉分支酶淀粉分支酶淀粉合成受阻，淀粉含量降低蔗糖皺粒圓粒(2)間接控制途徑(用文字和箭頭表示)1.基因控制性狀的途徑二.基因與性狀的關系【考點講解】2.基因的選擇性表達與細胞分化②細胞分化的本質：

。③細胞分化的結果由于基因的選擇性表達，導致來自同一個體的體細胞中

和______不完全相同，從而導致細胞具有不同的形態(tài)和功能。④細胞分化的本質就是

。基因的選擇性表達mRNA蛋白質基因的選擇性表達①基因的類型：

在所有細胞中都能表達的基因

只在某類細胞中特異性表達的基因二.基因與性狀的關系【考點講解】3.表觀遺傳①概念：生物體基因的

保持不變，但

和

發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。②特點A.可遺傳：基因表達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)境影響堿基序列基因表達表型二.基因與性狀的關系【考點講解】③理解表觀遺傳應注意的三個問題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錄過程，進而影響蛋白質的合成。④機制：DNA的

；

的甲基化和乙?；?。⑤實例：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。甲基化組蛋白3.表觀遺傳二.基因與性狀的關系【考點講解】旁欄邊角(必修2P73“思考·討論”)某種實驗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水平,這段堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點。當這些位點沒有甲基化時,Avy基因正常表達,小鼠表現(xiàn)為黃色;當這些位點甲基化后,Avy基因的表達就受到抑制。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)下圖為人體內基因對性狀的控制過程,根據對基因與性狀關系的理解,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)在人體內的同一個細胞中。(

×

)(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過程的結果存在差異的直接原因是血紅蛋白結構的不同。(

√

)(必修2P71正文拓展)下圖為人體內基因對性狀的控制過程,根據對基因與性狀關系的理解,判斷如下分析是否正確。(4)圖中①②過程發(fā)生的主要場所分別是細胞核、細胞質中的核糖體。(

√

)(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關系另外，生物體的性狀還受

的影響?；蚺c基因、基因與基因表達產物、

之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的

。環(huán)境條件基因與環(huán)境性狀二.基因與性狀的關系【考點講解】(2023臨沂模擬)位于X染色體上的SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同,決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞,從而影響了果蠅的性別發(fā)育(如圖所示)。下列敘述錯誤的(

)蛋白參與了自身mRNA的剪切、加工,會使細胞中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,導致翻譯提前終止C.充足的SXL蛋白質可以促進原始生殖細胞分化為卵原細胞,若缺乏SXL蛋白,則分化為精原細胞D.可通過觀察細胞中是否含有Y染色體判定果蠅性別答案:D解析：①XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了部分序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短；②XX胚胎細胞中含有較多SXL蛋白，XY胚胎細胞中SXL蛋白缺乏，且無功能；③SXL基因在雌雄果蠅某些細胞中的表達情況不同，決定了這些細胞分化為卵原細胞還是精原細胞近三年（2021-2023）真題：勤學如春起之苗，不見其長日有多增1.（2023·山東·高考真題）細胞中的核糖體由大、小2個亞基組成。在真核細胞的核仁中，由核rDNA轉錄形成的rRNA與相關蛋白組裝成核糖體亞基。下列說法正確的是（

）A．原核細胞無核仁，不能合成rRNA B．真核細胞的核糖體蛋白在核糖體上合成C．rRNA上3個相鄰的堿基構成一個密碼子 D．細胞在有絲分裂各時期都進行核DNA的轉錄B解析：A、原核細胞無核仁，有核糖體，核糖體由rRNA和蛋白質組成，因此原核細胞能合成rRNA，A錯誤；B、核糖體是蛋白質合成的場所，真核細胞的核糖體蛋白在核糖體上合成，B正確；C、mRNA上3個相鄰的堿基構成一個密碼子，C錯誤；D、細胞在有絲分裂分裂期染色質變成染色體，核DNA無法解旋，無法轉錄，D錯誤。故選B。2.（2023·湖南·統(tǒng)考高考真題）細菌glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用。細菌糖原合成的平衡受到CsrAB系統(tǒng)的調節(jié)。CsrA蛋白可以結合glgmRNA分子，也可結合非編碼RNA分子CsrB,如圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A．細菌glg基因轉錄時，RNA聚合酶識別和結合glg基因的啟動子并驅動轉錄B．細菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽鏈時，核糖體沿glgmRNA從5'端向3'端移動C．抑制CsrB基因的轉錄能促進細菌糖原合成D．CsrA蛋白都結合到CsrB上，有利于細菌糖原合成C解析：A、基因轉錄時，RNA聚合酶識別并結合到基因的啟動子區(qū)域從而啟動轉錄，A正確；B、基因表達中的翻譯是核糖體沿著mRNA的5'端向3'端移動，B正確；C、由題圖可知，抑制CsrB基因轉錄會使CsrB的RNA減少，使CsrA更多地與glgmRNA結合形成不穩(wěn)定構象，最終核糖核酸酶會降解glgmRNA，而glg基因編碼的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起關鍵作用，故抑制CxrB基因的轉錄能抑制細菌糖原合成，C錯誤；D、由題圖及C選項分析可知，若CsrA都結合到CsrB上，則CsrA沒有與glgmRNA結合，從而使glgmRNA不被降解而正常進行，有利于細菌糖原的合成，D正確。故選C。3.（2023·海南·高考真題）噬菌體ΦX174的遺傳物質為單鏈環(huán)狀DNA分子，部分序列如圖。下列有關敘述正確的是（

）A．D基因包含456個堿基，編碼152個氨基酸B．E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列，其互補DNA序列是5′-GCGTAC-3′C．噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種核糖核苷酸D．E基因和D基因的編碼區(qū)序列存在部分重疊，且重疊序列編碼的氨基酸序列相同B解析：A、根據圖示信息，D基因編碼152個氨基酸，但D基因上包含終止密碼子對應序列，故應包含459個堿基，A錯誤；B、分析圖示信息，E基因中編碼第2個和第3個氨基酸的堿基序列5′-GTACGC-3′，根據DNA分子兩條鏈反向平行，其互補DNA序列是5′-GCGTAC-3′，B正確；C、DNA的基本單位是脫氧核糖核酸，噬菌體ΦX174的DNA復制需要DNA聚合酶和4種脫氧核糖核苷酸，C錯誤；D、E基因和D基因的編碼區(qū)序列存在部分重疊，但重疊序列編碼的氨基酸序列不相同，D錯誤。4.（2023·全國