2025届高考 一轮复习 人教版 中心法则及基因表达的调控 学案

这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 中心法则及基因表达的调控 学案，共10页。
1.提出者。
2.中心法则包括五个过程:①;②;③;④;⑤,每一个过程都需要模板、原料、酶、能量,也都遵循。
3.在遗传信息的流动过程中,DNA、RNA是信息的,蛋白质是信息的,而为信息的流动提供能量,可见,生命是、能量和的统一体。
4.归纳不同类型生物遗传信息的传递
[提醒]病毒的中心法则过程发生在宿主细胞中。
5.中心法则与基因表达关系
遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。mRNA直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到翻译的作用。
考点易错·明辨析
(1)遗传信息的传递都发生在生物大分子之间。( )
(2)遗传信息从DNA流向DNA、从RNA流向RNA,保持了遗传信息的连续性。( )
(3)模板相同,其产物可能不同;产物相同,其模板一定相同。( )
(4)正常人体细胞中会存在中心法则中的每个过程。( )
(5)存在于叶绿体和线粒体中的DNA能进行复制、转录,进而翻译出蛋白质。( )
1.研究表明,tau蛋白在神经细胞中异常聚合是造成阿尔茨海默病的重要原因,结合中心法则示意图,对tau蛋白的相关分析不正确的是( )
A.tau蛋白的合成与细胞质中的b、c过程密切相关
B.神经细胞中一般不会发生a、d、e过程
C.c过程中一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体
D.tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能
2.新型冠状病毒是一种单股正链RNA病毒,其在宿主细胞内增殖“装配”过程如图所示,下列叙述正确的是( )
A.新型冠状病毒侵入人体后,首先进行的是RNA的复制
B.+RNA中嘌呤与嘧啶的比值与-RNA中的相等
C.过程①②④均需要宿主细胞提供原料、能量
D.新型冠状病毒在宿主细胞内形成子代的过程体现了中心法则的全过程
“三看法”判断中心法则各过程(都遵循碱基互补配对原则)
考点二基因表达与性状的关系
1.基因表达产物与性状的关系
(1)间接途径:基因生物体的性状。
①白化病致病机理图解
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
(2)直接途径:基因通过控制直接控制生物体的性状。
2.基因的选择性表达与细胞分化
(1)细胞分化的本质:。
(2)表达的基因的类型
①在所有细胞中都能表达的基因,指导合成的蛋白质是,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
②只在某类细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
(3)基因的选择性表达与基因表达的有关。
3.表观遗传
(1)[必修2P74“与社会的联系”]吸烟会使人的体细胞内水平升高,对染色体上的组蛋白也会产生影响。男性吸烟者
的精子活力下降,精子中DNA的甲基化水平明显升高。
(2)[必修2P74“相关信息”]除了DNA甲基化,构成染色体的发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
4.基因与性状的关系
(1)基因与性状的数量对应关系:在大多数情况下,基因与性状的关系并不都是简单的的关系。
①一对基因控制一种性状。
②一个基因影响。
③控制一种性状,如人的身高。
(2)生物的性状是共同作用的结果。基因型相同,表型可能不同,如同一水毛茛,裸露在空气中的叶和浸在水中的叶,表现出了两种不同的形态;基因型不同,表型也可能相同,如基因型为DD和Dd的豌豆均表现为高茎。
(3)基因与基因、基因与基因表达产物、之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
考点易错·明辨析
(1)基因型不同,即使环境条件相同,表型也不相同。( )
(2)同一蜂群中的蜂王和工蜂在形态结构、生理和行为等方面的不同与表观遗传有关。( )
(3)人类白化病体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。( )
情境长句·练思维
(1)玉米株高与两对等位基因A、a和B、b有关。基因A能编码一种催化油菜素内酯合成的关键酶,基因a不能;基因B能控制油菜素内酯受体的合成,基因b不能。油菜素内酯缺乏或无法发挥作用时均表现为植株变矮。根据以上信息,从基因与性状的关系分析,能得出的结论是①;②。
(2)研究发现,某基因常因其上游一段特殊的碱基序列甲基化而失去作用,进而引起植物性状的改变,这种变化不属于基因突变,原因是。
命题角度一基因表达与性状的关系
1.周期性共济失调症是一种因基因突变导致的遗传病,该突变基因转录成的mRNA长度不变,但合成的肽链缩短,从而使细胞膜上钙离子通道蛋白结构异常。下列有关该病的叙述,正确的是( )
A.翻译的肽链缩短说明编码该肽链的基因一定发生了碱基的缺失
B.突变导致基因转录和翻译过程中碱基互补配对原则发生改变
C.该病例说明了基因能通过控制酶的合成来控制生物的性状
D.该病可能是由于碱基的替换而导致终止密码子提前出现
2.如图表示野生型链孢霉细胞内发生的部分生理过程,据图分析,下列推断错误的是( )
A.染色体不是链孢霉基因的唯一载体
B.遗传信息的复制和表达都是以基因为单位进行的
C.生物体的性状不完全由基因决定,环境也有着重要影响
D.生物体性状与基因之间不都是一一对应的关系
基因与性状的联系
命题角度二基因表达的调控及表观遗传
3.[2023·天津南开区一模]促生长的A基因和无此功能的a基因是常染色体上的两种基因。DNA甲基化修饰通常会抑制基因表达。如图是两只小鼠产生配子过程中甲基化修饰对基因传递的影响。下列相关叙述正确的是( )
A.雄鼠的A基因和雌鼠的a基因遗传信息均发生改变
B.雄配子A基因甲基化被去除,说明甲基化不能遗传
C.图中的雌、雄鼠的基因型均为Aa,且均能正常生长
D.图中雌雄配子随机结合产生的子代表型比例为1∶1
4.miRNA是真核细胞中参与基因转录后调控的小分子RNA,在生长发育过程中发挥重要作用。研究发现水稻细胞内的miRNA393直接作用于生长素受体基因OsTIR1和OsAFB2的mRNA,抑制它们的表达。进一步研究发现,miRNA393增多时水稻的生长素运输基因OsAUX1和分蘖抑制基因OsTB1的表达也显著降低,导致水稻分蘖数增加和抽穗提前。以下结论正确的是( )
A.miRNA是具有调控作用的非编码RNA
B.miRNA393直接抑制转录过程,让OsTIR1基因和OsAFB2基因沉默
C.miRNA393和mRNA结合形成的双链RNA区段中,嘌呤数不等于嘧啶数
D.miRNA393增多可导致水稻对生长素的敏感程度增强
理解表观遗传应注意的三个问题
(1)表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
(2)表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。
(3)表观遗传一般是影响基因的转录过程,进而影响蛋白质的合成。
经典真题·明考向
1.[2023·山东卷]细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是( )
A.原核细胞无核仁,不能合成rRNA
B.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
2.[2023·辽宁卷]CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程,将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起(如图),使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去( )
A.CD163基因中编码起始密码子的序列
B.CD163基因中编码终止密码子的序列
C.RFP基因中编码起始密码子的序列
D.RFP基因中编码终止密码子的序列
3.[2023·湖南卷]细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glgmRNA分子,也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细菌glg基因转录时,RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录
B.细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时,核糖体沿mRNA从5'端向3'端移动
C.抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖原合成
D.CsrA蛋白都结合到CsrB上,有利于细菌糖原合成
4.[2023·浙江1月选考]核糖体是蛋白质合成的场所。某细菌进行蛋白质合成时,多个核糖体串联在一条mRNA上形成念珠状结构——多聚核糖体(如图所示)。多聚核糖体上合成同种肽链的每个核糖体都从mRNA同一位置开始翻译,移动至相同的位置结束翻译。多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定。下列叙述正确的是( )
A.图示翻译过程中,各核糖体从mRNA的3'端向5'端移动
B.该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子互补配对
C.图中5个核糖体同时结合到mRNA上开始翻译,同时结束翻译
D.若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目不会发生变化
5.[2023·广东卷]放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明,circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡,调控机制如图所示。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA,可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平。
回答下列问题:
(1)放射刺激心肌细胞产生的会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。
(2)前体mRNA是通过酶以DNA的一条链为模板合成的,可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对的竞争性结合,调节基因表达。
(3)据图分析,miRNA表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是
。
(4)根据以上信息,除了减少miRNA的表达之外,试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路:
。
第2课时 中心法则及基因表达的调控
考点一
● 必备知识
1.克里克
2.DNA的复制 转录 翻译 RNA的复制 逆转录 碱基互补配对原则
3.载体 表达产物 ATP 物质 信息
4.
【考点易错】
(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√
[解析] (3)产物相同,其模板不一定相同,如密码子具有简并性,形成相同蛋白质的模板(mRNA)可能不同。(4)由于逆转录过程和RNA的复制过程只发生在被相应病毒侵染的细胞中,因此正常人体细胞中不会存在中心法则中的每个过程。
● 典型例题
1.A [解析] 图中a为DNA分子的复制过程,b为转录过程,c为翻译过程,d为逆转录过程,e为RNA的复制过程。tau蛋白的合成与细胞核中的转录和发生在细胞质中的翻译过程密切相关;神经细胞是高度分化的细胞,一般不会发生a过程,而d、e过程是发生在病毒侵染后的细胞中;tau蛋白的异常聚合可能导致其不易被降解而影响神经细胞的功能,进而引发阿尔茨海默病。故选A。
2.C [解析] 根据图示,新型冠状病毒进行RNA复制的时候需要用到RNA复制酶,RNA复制酶是由新型冠状病毒RNA翻译得到的,故新型冠状病毒侵入人体后,首先进行的是RNA与核糖体结合,进行翻译过程产生RNA复制酶,A错误;+RNA中嘌呤与嘧啶的比值与-RNA中嘧啶与嘌呤的比值相等,B错误;新型冠状病毒是一种单股正链RNA病毒,其正常生命活动和繁殖的进行所需要的原料和能量均来自宿主细胞,过程①②④均需要宿主细胞提供原料、能量(ATP),C正确;新型冠状病毒在宿主细胞内形成子代的过程只体现了RNA的复制、翻译过程,其余过程均未体现,D错误。
考点二
● 必备知识
1.(1)酶的合成 代谢过程
①酪氨酸酶 黑色素 不能将酪氨酸转化为黑色素
②淀粉分支酶 淀粉含量 皱粒 淀粉分支酶 圆粒
(2)蛋白质的结构 缺失3个 CFTR蛋白结构
2.(1)基因的选择性表达
(2)维持细胞基本生命活动所必需的 (3)调控
3.保持不变 基因表达和表型 甲基化修饰 遗传
【教材拾遗】
(1)DNA的甲基化 (2)组蛋白
4.(1)一一对应 ②多种性状 ③多个基因
(2)基因和环境 (3)基因与环境
【考点易错】
(1)× (2)√ (3)×
[解析] (1)基因型不同,表型可能相同,如豌豆的DD和Dd都表现为高茎。(3)人类白化病体现了基因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。
【情境长句】
(1)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体性状 基因与性状之间不是一一对应关系
(2)基因内部的碱基序列未发生变化(或遗传物质未发生改变)
● 典型例题
1.D [解析] 由题干信息“转录成的mRNA长度不变”可知,相应基因发生了碱基的替换,A错误;基因突变不会导致基因转录和翻译过程中碱基互补配对原则发生改变,B错误;该病例说明了基因能通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状,C错误;该病可能是由于碱基的替换而导致终止密码子提前出现,D正确。
2.B [解析] 真核细胞的基因主要位于染色体上,少数存在于细胞质中,A正确;遗传信息的表达是以基因为单位进行的,但遗传信息的复制不是以基因为单位进行的,B错误;生物体的性状受基因和环境条件共同影响,如光照影响叶绿素的合成,C正确;从图中可知,生物体性状与基因之间并不是简单的一一对应关系,如精氨酸的合成受多个基因的控制,D正确。
3.D [解析] 据图可知,雄鼠产生的雄配子中A基因去甲基化,a基因没有甲基化,雌鼠产生的雌配子中无论A还是a基因都会发生甲基化,说明甲基化可以遗传。DNA甲基化修饰通常会抑制基因表达,但是不改变基因的遗传信息。图中雌雄配子随机结合产生的子代基因型是AA(甲基化)、Aa(甲基化)、A(甲基化)a、aa(甲基化),前两种基因型表现为能正常生长,后两种基因型不能正常生长,因此表型比例为1∶1,综上所述,D正确。
4.A [解析] 依据题干信息可知,miRNA本身不表达,而是调控其他基因的表达,所以miRNA是具有调控作用的非编码RNA,它能和转录出的相应的mRNA进行碱基互补配对,抑制翻译的过程,并非直接抑制基因的转录过程,A正确,B错误;根据碱基互补配对原则,miRNA393和mRNA结合形成的双链RNA区段中,A和U配对,G和C配对,所以嘌呤数等于嘧啶数,C错误;miRNA393直接作用于生长素受体基因的mRNA,抑制其表达,因此生长素的受体减少,导致水稻对生长素的敏感程度减弱,D错误。
经典真题·明考向
1.B [解析] 原核细胞无核仁,有核糖体,核糖体由rRNA和蛋白质组成,因此原核细胞能合成rRNA,A错误;核糖体是蛋白质合成的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B正确;mRNA上编码一个氨基酸的3个相邻的碱基构成一个密码子,C错误;细胞在进行有丝分裂时核仁消失,核rDNA无法转录,D错误。
2.B [解析] 为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程,则拼接在一起的红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因都得转录和翻译,使其表达成一条多肽,因此拼接在一起的CD163基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子,否则红色荧光蛋白RFP基因转录形成的mRNA不能进行翻译,无法合成红色荧光蛋白,因此该拼接过程的关键步骤是除去CD163基因中编码终止密码子的序列,B符合题意,A、C、D不符合题意。
3.C [解析] 基因转录时,RNA聚合酶识别并结合到基因的启动子区域从而启动转录,A正确;基因表达中的翻译是核糖体沿着mRNA从5'端向3'端移动,B正确;由题图可知,抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA减少,使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象,最终核糖核酸酶会降解glg mRNA,而glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用,故抑制CsrB基因的转录能抑制细菌糖原合成,C错误;由题图及C选项分析可知,若CsrA都结合到CsrB上,则CsrA无法与glg mRNA结合,从而使glg mRNA不被降解而正常进行翻译过程合成UDPG焦磷酸化酶,有利于细菌糖原的合成,D正确。
4.B [解析] 图示靠近3'端的多肽链最长,而靠近5'端的多肽链最短,故翻译过程中,各核糖体从mRNA的5'端向3'端移动,该过程中,mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子进行碱基互补配对,A错误,B正确;靠近3'端的核糖体可能最早结合到mRNA上开始翻译,最早结束翻译,靠近5'端的核糖体可能最晚结合到mRNA上开始翻译,最晚结束翻译,C错误;根据题干信息“多聚核糖体所包含的核糖体数量由mRNA的长度决定”,若将细菌的某基因截短,相应的多聚核糖体上所串联的核糖体数目会减少,D错误。
5.(1)自由基 (2)RNA聚合 miRNA
(3)P蛋白能抑制细胞凋亡,miRNA表达量升高,与P基因mRNA结合并将其降解的概率上升,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡
(4)可通过增大细胞内circRNA的含量,circRNA靶向结合miRNA使其不能与P基因mRNA结合,从而提高P基因的表达量,抑制细胞凋亡
[解析] (1)放射刺激心肌细胞,可产生大量自由基,自由基会攻击生物膜的磷脂分子,导致放射性心肌损伤。(2)RNA聚合酶能催化转录过程,以DNA的一条链为模板,通过碱基互补配对合成前体mRNA。由图可知,miRNA既能与mRNA结合使其降解,又能与circRNA结合,使miRNA不能与P基因的mRNA结合,从而提高mRNA的翻译水平,故circRNA和mRNA在细胞质中通过对miRNA的竞争性结合,调节基因表达。(3)P蛋白能抑制细胞凋亡,当miRNA表达量升高时,大量miRNA与P基因的mRNA结合,并将P基因的mRNA降解,导致合成的P蛋白减少,无法抑制细胞凋亡。(4)根据以上信息,治疗放射性心脏损伤除了减少miRNA的表达之外,还可增大细胞内circRNA的含量,circRNA可靶向结合miRNA,使其不能与P基因的mRNA结合,从而提高P基因的表达量,抑制细胞凋亡。
生物
种类
举例
遗传信息的传递过程
DNA
病毒
T2噬菌体
RNA
病毒
烟草花
叶病毒
艾滋病
病毒
(逆转录
病毒)
细胞
生物
动物、植
物、细菌、
真菌等