2023版高考生物一轮总复习第4章基因的表达课件

这是一份2023版高考生物一轮总复习第4章基因的表达课件，共60页。PPT课件主要包含了考情分析，思维网络，考点一基因的表达，蛋白质，密码子，氨基酸，RNA的种类，核糖体，遗传物质，活化能等内容，欢迎下载使用。
2.遗传信息的转录(以基因为单位进行，在同一个细胞
内的不同基因可以选择性转录)
(1)概念：RNA 是在________中，通过_____________以______________为模板合成的，这一过程叫作转录。(2)场所：主要在________中，在________________中
mRNA 合成方向是________________。
(4)过程(以合成 mRNA 为例)。
第 1 步：DNA 双链解开，碱基暴露出来。当细胞开始合成某种蛋白质时，RNA 聚合酶与编码这个蛋白质的一段DNA 结合，使得 DNA 双链解开，双链的碱基得以暴露。第 2 步：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。第 3 步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的
第 4 步：合成的 mRNA 从DNA 链上释放。而后，DNA
(5)产物：______________________________________
__________________。
信使 RNA(mRNA)、核糖体 RNA(rRNA)、
转运 RNA(tRNA)
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以______为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
①概念：__________上 3 个相邻的碱基决定 1 个氨基酸，每 3 个这样的碱基称为 1 个密码子。②种类：64 种，其中一般情况下决定氨基酸的密码子有______种，终止密码子有 3 种。特殊情况下能编码氨基
(3)密码子与氨基酸的对应关系。
一种密码子一般情况下只能决定________氨基酸，一
种氨基酸可能对应________________密码子。
(1)密码子有 64 种。
①有 2 种起始密码子：在真核生物中 AUG 作为起始密码子；在原核生物中，GUG 也可以作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸。
②有3 种终止密码子：UAA、UAG、UGA。正常情况下，终止密码子不编码氨基酸，仅作为翻译终止的信号，但在特殊情况下，终止密码子 UGA 可以编码硒代半胱氨酸；不同生物共用一套遗传密码子。
(2)一种密码子只能决定一种氨基酸，一种 tRNA 只能
(3)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并
性)，可由一种或几种 tRNA 转运。
(4)tRNA。①结构：呈三叶草的叶形。
②种类：一般情况下______种。
③密码子与反密码子的比较。
(5)翻译的场所或装配机器：核糖体(唯一场所)。
(7)产物：多肽―→(盘曲折叠)蛋白质。
4.基因表达过程中的相关计算方法(1)在不考虑非编码区和内含子的条件下，转录、翻译过程中 DNA(基因)碱基数∶mRNA 碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1，即：(2)若基因中有 n 个碱基，氨基酸的平均相对分子质量
为 a，合成含 m 条多肽链的蛋白质的相对分子质量＝
注：解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA 上的碱基对数还是个数，是 mRNA 上密码子的个数还是碱基个数，是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。
考点二 中心法则及基因与性状的关系
(1)提出者：____________。(2)补充后的内容图解。(3)不同类型生物遗传信息的传递。①能分裂的细胞生物及噬菌体等 DNA 病毒遗传信息的传递。
②具有 RNA 复制功能的 RNA 病毒(如烟草花叶病毒)
③具有逆转录功能的 RNA 病毒(如艾滋病病毒)遗传信
④高度分化的细胞遗传信息的传递。
利用图示分类剖析中心法则
图示中①⑧为转录过程；②⑤⑨为翻译过程；③⑩为DNA 复制过程；④⑥为 RNA 复制过程；⑦为逆转录过程。
2.DNA 复制、转录、翻译、RNA 逆转录和复制的比较
3.基因表达产物与性状的关系(1)直接方式。①机理：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体
②实例：________________的病因。(2)间接方式。①机理：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
②实例：__________、豌豆皱粒的形成。
(1)基因表达的调控。基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及________________都是受到调控的，这种调控会直接影响_______。
①定义：生物体基因的________保持不变，但________和________发生______________________的现象，叫作表
②存在时期：表观遗传现象普遍存在于生物体的_____
______________的整个生命活动过程中。
③实例：同卵双胞胎的微小差异；蜂王与工蜂在形态、
结构、生理和行为上的不同。
【基础测评】1.易错诊断
(1)线粒体和叶绿体中的基因也可以进行表达。(
(2) 所有活细胞均可发 生中心法则中的全部过程。
)(3)DNA 复制只发生在分裂的细胞中，而转录和翻译
可以发生在任何时期。(
(4) 表观遗传是不依赖 DNA 序列变化的遗传现象。
)(5)翻译过程中 mRNA 并不移动，只是核糖体沿 mRNA
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.下列关于图中①②两种核酸分子的叙述，正确的是
)A.①②中的嘌呤碱基数都等于嘧啶碱基数B.遗传基因在①上，密码子位于②上C.②是由①转录而来的D.肺炎链球菌和噬菌体均含①和②答案：C
3.如图所示为某生物的基因表达过程。下列相关叙述
A.该过程发生在真核细胞内，在 RNA 聚合酶的作用下 DNA 双螺旋解开B.若合成一条肽链时脱去了 100 个水分子，则该条肽链中至少含有 102 个氧原子
C.RNA 与 DNA 的杂交区域中既有 A—T 又有 U—A
D.该基因翻译时所需 tRNA 与氨基酸的种类数不一定
4.现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含 190 个肽键(单链)，假设与其对应的 mRNA 序列中有 A 和 U 共 313
个，则合成的生长激素基因中 G 至少有(
B.260 个D.无法确定
A.130 个C.313 个答案：B
5.牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，从图中不能得出的结论
A.花的颜色由多对基因共同控制
B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C.生物性状由基因决定，受环境影响
D.若基因①不表达，则基因②和基因③也不表达答案：D
考向 1 复制、转录和翻译的过程
[典例 1](2021 年广东高考)人体缺乏尿酸氧化酶，导致体内嘌呤分解代谢的终产物是尿酸(存在形式为尿酸盐)。尿酸盐经肾小球滤过后，部分被肾小管细胞膜上具有尿酸盐转运功能的蛋白 URAT1 和 GLUT9 重吸收，最终回到血液。尿酸盐重吸收过量会导致高尿酸血症或痛风。目前，E 是针对上述蛋白治疗高尿酸血症或痛风的常用临床药
物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物 F 的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠，并将其随机分成数量相等的两组，一组设为模型组，另一组灌服F 设为治疗组，一段时间后检测相关指标，结果见图。
(1)与分泌蛋白相似，URAT1 和 GLUT9 在细胞内的合成、加工和转运过程需要__________及线粒体等细胞器(答出两种即可)共同参与。肾小管细胞通过上述蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜具有__________的功能特性。原尿中还有许多物质也需借助载体蛋白通过肾小管的细胞膜，这类跨膜运输的具体方式有__________。
(2)URAT1 分布于肾小管细胞刷状缘(下图示意图)，该结构有利于尿酸盐的重吸收，原因是__________。
(3)与空白对照组( 灌服生理盐水的正常实验大鼠) 相比，模型组的自变量是__________。与其他两组比较，设置模型组的目的是__________。
(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测 F 降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是_____________________________，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价 F 的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为_______________。
解析：(1)分泌蛋白在细胞内的合成、加工和转运过程需要核糖体、内质网、高尔基体及线粒体等细胞器共同参与，由于 URAT1 和GLUT9 与分泌蛋白相似，因此URAT1和 GLUT9 在细胞内的合成、加工和转运过程需要核糖体、内质网、高尔基体及线粒体等细胞器共同参与。肾小管细胞通过 URAT1 和GLUT9 蛋白重吸收尿酸盐，体现了细胞膜的选择透过性。借助载体蛋白的跨膜运输的方式有协助扩散和主动运输。(2)由图可知，肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面积，有利于尿酸盐的重吸收。 (3)模型
组灌服尿酸氧化酶抑制剂，与空白对照组灌服生理盐水的正常实验大鼠(有尿酸氧化酶)相比，模型组的自变量是尿酸氧化酶活性低，与空白对照组和灌服 F 的治疗组比较，设置模型组的目的是排除血清尿酸盐含量降低是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用(确保血清尿酸盐含量降低是 F 作用的结果)。(4)根据尿酸盐转运蛋白检测结果，模型组灌服尿酸氧化酶抑制剂后转运蛋白增加，灌服 F 的治疗组转运蛋白和空白组相同，可推测 F 降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是 F 可能抑制转运蛋白 URAT1 和 GLUT9
基因的表达，减少尿酸盐重吸收。为进一步评价 F 的作用效果，本实验需要增设对照组，将高尿酸血症大鼠灌服 E与 F 进行对比，得出两者降尿酸的作用效果。答案：(1)核糖体、内质网、高尔基体 选择透过性 协助扩散、主动运输 (2)肾小管细胞刷状缘形成很多突起，
(3)尿酸氧化酶活性低
含量降低的原因是由于大鼠体内尿酸氧化酶的作用(确保血清尿酸盐含量降低是 F 作用的结果) (4)F 抑制转运蛋白URAT1 和 GLUT9 基因的表达　 高尿酸血症大鼠灌服 E
【考向集训】1.(2021 年河北高考)关于基因表达的叙述，正确的是
A.所有生物基因表达过程中用到的 RNA 和蛋白质均由 DNA 编码B.DNA 双链解开，RNA 聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录C.翻译过程中，核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性D.多肽链的合成过程中，tRNA 读取 mRNA 上全部碱基序列信息
解析：RNA 病毒的蛋白质由病毒的遗传物质 RNA 编码合成，A 错误。DNA 双链解开，RNA 聚合酶与启动子结合进行转录，移动到终止子时停止转录，B 错误。翻译过程中，核酸之间通过碱基互补配对相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C 正确。没有相应的反密码子与mRNA上的终止密码子配对，故 tRNA 不能读取 mRNA 上全部碱基序列信息，D 错误。
2.(2021 年广东高考)金霉素(一种抗生素)可抑制 tRNA
与 mRNA 的结合，该作用直接影响的过程是(
A.DNA 复制C.翻译
解析：分析题意可知，金霉素可抑制 tRNA 与 mRNA的结合，使 tRNA 不能携带氨基酸进入核糖体，从而直接影响翻译的过程，C 正确。答案：C
3.(2021 年湖南高考)细胞内不同基因的表达效率存在
差异，如图所示。下列叙述不正确的是(
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基
因 A 的表达效率高于基因 B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞
C.人的 mRNA、rRNA 和 tRNA 都是以 DNA 为模板进
D.②过程中，rRNA 中含有与 mRNA 上密码子互补配
解析：基因的表达包括转录和翻译两个过程，图中基因 A 表达的蛋白质分子数量明显多于基因 B 表达的蛋白质分子，说明基因 A 表达的效率高于基因 B，A 正确。核基因的转录是以 DNA 的一条链为模板转录出 RNA 的过程，发生的场所为细胞核，翻译是以 mRNA 为模板翻译出具有氨基酸排列顺序的多肽链，翻译的场所发生在细胞质中的核糖体，B 正确。三种 RNA(mRNA、rRNA、tRNA)都是以 DNA 中的一条链为模板转录而来的，C 正确。反密码子位于 tRNA 上，rRNA 是构成核糖体的成分，不含有反密码子，D 错误。
考向 2 基因表达中碱基配对方式及相关计算[典例 2](2020 年天水第一中学高三开学考试)埃博拉出血热(EBHF)是由 EBV(一种丝状单链 RNA 病毒)引起的，EBV 侵染宿主细胞后，将其核酸—蛋白复合体释放至细胞质，通过图示途径进行增殖。如直接将 EBV 的 RNA 注入
人体细胞，则不会引起 EBHF。下列推断正确的是(
A.过程②的场所是宿主细胞的核糖体
B.过程②合成两种物质时所需的氨基酸和 tRNA 的种
C.EBV 增殖过程需细胞提供四种脱氧核苷酸和 ATPD.过程①所需嘌呤比例与过程③所需嘧啶比例不同
解析：过程②为翻译，场所是宿主细胞的核糖体，A正确。过程②翻译形成两种不同的蛋白质，因此所需的氨基酸和 tRNA 的种类、数量不一定相同，B 错误。EBV 是一种丝状单链 RNA 病毒，其增殖过程需细胞提供四种核糖核苷酸和 ATP，C 错误。根据碱基互补配对原则，EBV的 RNA 中嘧啶比例与 mRNA 中嘌呤比例相同，因此过程①所需嘌呤比例与过程③所需嘧啶比例相同，D 错误。
【考向集训】4.(2019 年江苏泰安质检)一个 mRNA 分子有 m 个碱基，其中 G＋C 有 n 个；由该 mRNA 合成的蛋白质有两条肽链。则其模板 DNA 分子的 A＋T 数、合成蛋白质时脱去
的水分子数分别是(不考虑终止密码子)(
A.m、(m/3)－1C.2(m－n)、(m/3)－1
B.m、(m/3)－2D.2(m－n)、(m/3)－2
解析：mRNA 分子中有 m 个碱基，其中 G＋C 的数目为 n 个，则 A＋U 的数目为(m－n)个，故模板 DNA 中 A＋T 数目为 2(m－n)个。根据 mRNA 碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1 可知，氨基酸数目为 m/3 个。脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
5.(2019 年安徽滁州期末)下列关于核酸中碱基数量的
A.双链 DNA 中嘧啶的数量总是等于嘌呤的数量B.一段双链 DNA 分子含 100 个碱基 T，则该 DNA 第4 次复制需要 800 个碱基 AC.如果某蛋白质含 100 个氨基酸，则控制该蛋白质合成的基因中至少有 300 个碱基D.单链 RNA 中嘧啶数量不一定等于嘌呤数量
解析：双链 DNA 中总是嘌呤和嘧啶配对，所以嘌呤数目等于嘧啶数目，但单链 RNA 中嘧啶数不一定等于嘌呤数，A、D 正确。双链 DNA 中 A＝T，即复制时需要的碱基 A 的数目与碱基 T 的数目相等，该段 DNA 第 4 次复制需要 800 个碱基 T，所以也需要 800 个碱基 A，B 正确。基因中的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目比例大于或等于 6∶1，所以如果某蛋白质含 100 个氨基酸，则控制该蛋白质合成的基因中至少有 600 个碱基，C 错误。
考向 3 中心法则过程分析及模拟实验[典例 3](2021 年浙江高考)某单链 RNA 病毒的遗传物质是正链 RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙
A.＋RNA 复制出的子代 RNA 具有 mRNA 的功能B.病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C.过程①②③的进行需 RNA 聚合酶的催化D.过程④在该病毒的核糖体中进行
解析：结合图示可以看出，以＋RNA 复制出的子代RNA 为模板合成了蛋白质，因此＋RNA 复制出的子代RNA 具有 mRNA 的功能，A 正确。病毒蛋白基因是 RNA，为单链结构，通过两次复制过程将基因传递给子代，而不
是通过半保留复制传递给子代，B 错误。①②过程是 RNA复制，原料是 4 种核糖核苷酸，需要 RNA 聚合酶；而③过程是翻译，原料是氨基酸，不需要 RNA 聚合酶催化，C错误。病毒不具有细胞结构，没有核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体中进行，D 错误。
【考向集训】6.(2021 年辽宁鞍山调研)下图表示中心法则，下列有
A.过程①～⑦都会在人体的遗传信息传递时发生B.人体细胞内的过程③主要发生在细胞核中，产物都是 mRNA
C.过程③存在 A—U、C—G、T—A 三种碱基配对方
D.过程⑤有半保留复制的特点，过程⑥发生在核糖体
解析：过程①为 DNA 的复制，⑦②为逆转录，③为转录，④⑤均为 RNA 的复制，⑥为翻译。会在人体的遗传信息传递时发生的为①③⑥，A 错误。人体细胞内的过程③转录主要发生在细胞核中，产物是 mRNA、rRNA、
tRNA，B 错误。过程③为转录，即 DNA 转录为 RNA，存在 A—U、C—G、T—A 三种碱基配对方式，C 正确。由于 RNA 一般为单链，过程⑤RNA 的复制没有半保留复制的特点，DNA 的复制有半保留复制的特点，过程⑥翻译发生在核糖体上，D 错误。
考向 4 基因表达产物与性状的关系[典例 4](2019 年吉林长春实验中学开学考)某哺乳动物的毛色由位于常染色体上、独立遗传的 3 对等位基因控
制，其控制过程如图所示。下列分析正确的是(
A.图示说明基因与性状之间是一一对应的关系
B.图示说明基因通过控制酶的合成直接控制该生物的
C.基因型为 ddAaBb 的雌雄个体相互交配，子代黄色∶
褐色∶黑色＝3∶4∶9
D.若 A、a 基因所在的同源染色体区段间发生染色体互换，一个基因型为 ddAaBb 的精原细胞可产生 4 种精子
解析：基因和性状之间并不是简单的一一对应关系，本题中哺乳动物的毛色由 3 对基因共同决定，A 错误。基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，图示过程属于后一种情况，B 错误。基因型为 ddAaBb 的雌雄个体相互交配，且 3 对基因独立遗传，则子代黄色∶褐色∶黑色＝4∶3∶9，C 错误。若不发生同源染色体间的互换，一个基因型为 ddAaBb 的精原细胞只能产生 2 种精子，若发生互换可以产生 dAB、dAb、daB、dab 4 种精子，D 正确。
【考向集训】7.(2020年四川仁寿第二中学高三月考)下列关于 DNA、
基因、基因型和表型的叙述，不正确的是(
A.从水毛茛水上椭圆形叶和水下针形叶可知，基因型相同表型不一定相同B.基因是 DNA 上有遗传效应的片段，而 DNA 上的某一片段可能包含若干基因C.用含 32P 的普通培养基培养不含 32P 的病毒，可得到含 32P 的病毒 DNA 分子D.存在等位基因的二倍体为杂合体，能稳定遗传的二倍体一般不含等位基因
解析：从水毛茛水上椭圆形叶和水下针形叶可知，基因型相同表型不一定相同，因为生物的性状还受环境因素的影响，A 正确。基因是 DNA 上有遗传效应的片段，而DNA 上的某一片段可能包含若干基因，B 正确。病毒没有细胞结构，不能在培养基上独立生存，因此用含 32P 的普通培养基培养不含32P 的病毒，不能得到含32P 的病毒DNA分子，C 错误。存在等位基因的二倍体为杂合体，能稳定遗传的二倍体一般不含等位基因，D 正确。
8.(2019 年东北育才学校模拟)下图是基因 M、N、P 对某种生物性状控制关系(三对等位基因分别位于三对同源
染色体上)，下列相关叙述错误的是(
A.表现出性状 3 的个体基因型可能有 4 种B.表现出性状 2 的个体基因型是 ppM_nn
C.图示表明基因对性状的控制可通过控制酶的合成实
D.基因型 PpMmNn 个体测交，后代中表现出性状 1 的
解析：据图分析，性状 3 的个体基因型为 ppM_N_，因此该性状有 4 种基因型，A 正确。表现出性状2 的个体基因型是ppM_nn，B 正确。图示表明基因对性状的控制可
通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物性状，C 正确。表现出性状 1 的基因型是 P_ _ _ _ _(含基因P，共 18种)或 ppmm_ _(不含基因M，共 3 种)，测交后代基因型与 F1 产生的配子种类相同，根据基因的自由组合定律，PpMmNn 个体产生的配子有 8 种，其中含基因 P 的占 4/8，pm_占 2/8，故基因型 PpMmNn 个体测交，后代中表现出性状 1 的个体占 3/4，D 错误。
考向 5 表观遗传[典例 5](2021 年华师一附中调研)下列有关表观遗传
A.表观遗传可以在个体间遗传B.某些 RNA 可干扰基因的表达C.染色体组蛋白的乙酰化能激活基因的转录D.DNA 的甲基化程度与基因的表达无关
解析：表观遗传可以在个体间遗传，A 正确。某些RNA可使 mRNA 发生降解或者翻译阻滞，从而干扰基因的表达，B 正确。乙酰化修饰可以将组蛋白中的正电荷屏蔽掉，使组蛋白与带负电荷的 DNA 缠绕的力量减弱，激活基因的转录，C 正确。DNA 的甲基化程度与基因的表达有关，D 错误。答案：D
【考向集训】9.(2021 年哈师大附中调研)下列关于表观遗传的说法，
A.表观遗传的分子生物学基础是 DNA 的甲基化等B.表观遗传现象中，生物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变C.表观遗传现象与外界环境关系密切D.DNA 甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型
解析：表观遗传是指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。这一现象出现的原因是 DNA 的甲基化，染色体上的组蛋白发生甲基化、乙酰化等，A 正确、B 错误。外界环境会引起细胞中 DNA甲基化水平变化，从而引起表观遗传现象的出现，C 正确。DNA 甲基化的修饰可以通过配子传递给后代，使后代出现同样的表型，D 正确。
10.(2021 年河北选择性考试)DNA 甲基化是指 DNA 中的某些碱基被添加甲基基团，此种变化可影响基因的表达，对细胞分化具有调控作用。基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，如图所示。研究发现，多种类型的癌细胞中发生了抑癌基因的过量甲基化。下列叙述错误的
A.细胞的内外环境因素均可引起 DNA 的甲基化
B.甲基化的启动子区更易暴露转录模板链的碱基序列C.抑癌基因过量甲基化后会导致细胞不正常增殖D.某些 DNA 甲基化抑制剂可作为抗癌药物研发的候
解析：DNA 甲基化是指 DNA 中的某些碱基被添加甲基基团，细胞的内外环境因素均可引起 DNA 的甲基化，从而影响基因的表达，进而调控细胞分化，A 正确。从图中可以看出，基因包括启动子、转录区域、终止子等部分，