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2025届高考生物一轮总复习必修2第六单元遗传的物质基础第29讲基因的表达课件
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这是一份2025届高考生物一轮总复习必修2第六单元遗传的物质基础第29讲基因的表达课件，共60页。PPT课件主要包含了蛋白质，识别并转运氨基酸，核糖体，遗传物质，DNA，RNA，DNA的一条链，细胞核，细胞质，一条链等内容，欢迎下载使用。
【课标要求】 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
考点一 遗传信息的转录和翻译 1．RNA的种类和功能(1)基本单位：核糖核苷酸。(2)种类和功能。
(3)RNA与DNA的区别。
[易错提醒] 用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在发生DNA的合成；若大量消耗U，可推断正在发生RNA的合成。
2．遗传信息的转录(1)概念：在细胞核中，通过RNA聚合酶以______________为模板，合成RNA的过程。[易错提醒] 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。不同的基因转录使用的模板不一定在DNA的同一条链上。
(2)场所：主要在__________中，在__________中也能发生转录过程。(3)过程。
(4)产物：__________________。
mRNA、rRNA、tRNA
[易错提醒] 真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。
3．遗传信息的翻译(1)密码子与反密码子的比较。
[教材命题点思考]1．组成蛋白质的21种氨基酸共对应多少种密码子？由此推知1种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？______________________________________________________________
提示：组成蛋白质的21种氨基酸在正常情况下共对应61种密码子，在特殊情况下共对应62种密码子。其意义主要表现为以下两方面：①增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸的？从核糖体上脱离下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？______________________________________________________________提示：翻译生成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才终止。刚从核糖体上脱离下来的产物只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
[模型命题点思考]3.右图表示翻译过程，据图回答下列问题：(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义是什么？______________________________________提示：a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。题图表示一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
(2)图中翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？______________________________________________________________提示：A→B。由三条肽链长度可看出，越靠近B侧的肽链越长，可确认翻译方向是A→B。
1．常考示意图解读(1)tRNA。
(2)DNA的复制与转录。
①图甲分析：a.一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。b．翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。c．翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)，则翻译停止。d．翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
②图乙分析：a.数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。b．意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。c．方向：从左向右，判断的依据是肽链的长短，长的肽链翻译在前。d．结果：合成多条氨基酸序列完全相同的肽链，因为模板mRNA相同。
2．“二看法”判断真核细胞和原核细胞
3．基因表达中的相关数量关系(1)DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
(2)关注计算中的“最多”和“最少”问题。①mRNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。②DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还多。③不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
考向1 遗传信息的转录和翻译1．下图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，请据图分析，下列叙述错误的是( )
A．X为RNA聚合酶B．图中最多含5种碱基、8种核苷酸C．过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行D．b部位发生的碱基互补配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C解析：由题图可知，该细胞内能同时进行转录和翻译，说明该细胞是原核细胞，过程Ⅰ(转录)和过程Ⅱ(翻译)均在细胞质内进行，C项错误。
2．(2023·湖南选择考)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glg mRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如下图所示。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glg 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
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项正确；翻译过程中，核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动，B项正确；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，故抑制CsrB基因的转录会抑制细菌糖原合成，C项错误；由题图及C项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行转录，有利于细菌糖原的合成，D项正确。
考向2 遗传信息、密码子、反密码子辨析3．(2020·高考全国卷Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)，含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在下图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
解析：根据题图可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子遵循碱基互补配对原则，配对的碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。
4．(2023·高考全国卷乙)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲—tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因A．②⑤⑥ B．①②⑤C．③④⑥ D．②④⑤
解析：据题意可知，若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，需要加入特殊的氨基酸——甲作为合成肽链的原料，加入tRNA甲的基因，该基因经转录后可产生转运甲的tRNA，还需要加入酶E的基因，酶E的基因经表达后可产生酶E，酶E可催化甲与tRNA甲结合生成甲—tRNA甲，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，A项符合题意。
考点二 中心法则及基因表达与性状的关系 1．中心法则(1)总表达式。
①DNA的复制；②______________；③翻译；④____________；⑤____________。
(2)不同生物遗传信息的传递过程。
[易错提醒] 高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。
(3)基因控制性状的实例。[连一连]
3．基因的选择性表达与细胞分化(1)基因表达的调控直接影响性状。
(2)表达的基因分类。
(3)细胞分化的本质：______________________。(4)基因的选择性表达：与基因表达的__________有关。
4．表观遗传(1)概念：生物体基因的碱基序列__________，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。(2)特征。①不发生DNA序列的变化。如同卵双胞胎具有完全相同的基因，但在长大后性格、健康方面等会出现差异。②可遗传。如遗传物质完全相同的小鼠，其体毛具有不同颜色，这与基因的______________程度有关。③受环境影响。
(3)机制：DNA的甲基化，构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。(4)实例：柳穿鱼花形的遗传、某种小鼠毛色的遗传。
5．基因与性状间的对应关系(1)大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
(2)基因与基因、基因与______________、基因与________之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
[教材命题点思考]1．为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：受精时，精子的头部进入卵细胞中，受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。
[情境命题点思考]2．周期性共济失调是一种由常染色体上的基因(用A或a表示)控制的遗传病，致病基因导致细胞膜上正常钙离子通道蛋白结构异常，从而使正常钙离子通道的数量不足，造成细胞功能异常。该致病基因纯合导致胚胎致死，患者发病的分子机理如下图所示。请回答下列问题。
(1)图中①②分别表示什么生理过程？______________________________________________________________(2)结构C的形成与什么结构有关？______________________________________________________________(3)若不发生基因突变，是否可能产生异常钙离子通道蛋白？______________________________________________________________提示：(1)图中①过程表示转录，②过程表示翻译。(2)结构C为核糖体，核糖体的形成与核仁有关。(3)可能，如表观遗传。
考向1 中心法则过程分析1．(2022·河北选择考)关于中心法则相关酶的叙述，错误的是( )A．RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C．在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析：RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，均遵循碱基互补配对原则，且存在DNA与RNA之间的氢键形成，A项正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，B项正确；以单链DNA为模板合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C项错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，从而起催化作用，在适宜条件下，酶在体内、外均可发挥作用，D项正确。
2．(2021·河北选择考改编)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是( )
A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
解析：DNA复制的原料是脱氧核糖核苷酸，DNA转录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核糖核苷酸的合成，故羟基脲处理后会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A项错误；DNA 复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA 复制和转录过程都会受到抑制，B项正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使DNA复制过程中子链无法正常延伸，C 项正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D项正确。
考向2 基因的选择性表达和表观遗传3．(2024·广州高三月考)用鸡卵清蛋白成熟的mRNA与鸡卵清蛋白基因的DNA单链杂交，结果如下图所示。对于造成此结果的原因，下列分析最合理的是( )
A．图中的DNA单链内部存在碱基互补配对B．图中的DNA单链不是鸡卵清蛋白mRNA的模板链C．鸡卵清蛋白基因的转录过程是不连续、跳跃式的D．鸡卵清蛋白mRNA成熟前需要经过剪切加工
解析：题图中表示的是mRNA与DNA单链进行碱基互补配对。真核细胞基因的序列中，转录区中编码氨基酸的序列叫作外显子，非编码序列叫作内含子，转录出来的mRNA剪切掉了内含子，留下了外显子，形成成熟的mRNA，长度较模板链DNA短，D项合理。
4．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，如下图所示。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。下列叙述错误的是( )
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选对象
解析：从题图中可以看出，该基因包括启动子、转录区域、终止子，启动子和转录区域为基因中不同的区段，基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列，B项错误。
考向3 基因对性状的控制5．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图。
从图中不能得出的是( )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，也受环境影响D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达
解析：基因具有独立性，基因①不表达，基因②和基因③仍然能表达，D项符合题意。
6．(2024·肇庆高三一模)PEP为油菜细胞中的一种中间代谢产物，在两对独立遗传的等位基因A/a、B/b的控制下，可转化为油脂或蛋白质。某科研组研究出产油率更高的油菜品种，基本原理如下图所示。下列分析错误的是( )
A．图中过程①③所需酶的种类不同B．基因B和物质C在物质组成上的差别是碱基种类不同C．该过程中体现了基因可以通过控制酶的合成间接控制性状D．图中过程④是通过诱导b链的转录提高油菜出油率
解析：过程①为转录，需要RNA聚合酶，过程③为DNA复制，需要解旋酶和DNA聚合酶等，A项正确；基因B为DNA，物质C为双链RNA，在物质组成上的差别是五碳糖和碱基种类不同，B项错误；基因A控制酶a的合成，基因B控制酶b的合成，从而间接控制PEP的转化，进而控制油菜的产油率，C项正确；过程④通过诱导b链转录形成的单链与基因B的a链转录形成的 mRNA 互补配对形成物质C，从而抑制经过程②形成酶b的过程，最终使PEP更多地形成油脂，D项正确。
创设情境 长句特训[事实概述类]1．密码子具有简并性，你认为这对生物的生存有何意义？试分析。________________________________________________________________________________________________________________________。提示：在一定程度上能防止由于碱基改变而导致的蛋白质的改变，有利于保持蛋白质(或生物性状)的稳定性
2．研究发现，细胞中正常的mRNA的寿命从几秒到几天不等，不同种类的mRNA的寿命不同的意义是_________________________________________________。提示：使细胞能够快速改变蛋白质的合成以响应其不断变化的生理需求(合理即可)
3．某植物花色由三对独立遗传的基因共同决定，若下图是花中相关色素的合成途径，其体现了基因对生物体的性状的控制途径为________________________________________________。
提示：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
[原因分析类]4．真核细胞的线粒体和叶绿体内也能进行基因表达的原因：_______________________________________________。提示：线粒体和叶绿体内都含有DNA和核糖体，能进行DNA复制和基因表达
5．人体不同组织细胞的相同DNA分子，进行转录过程时启用的起始点________________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是___________________________________________。提示：不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
6．若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_______________。提示：目的基因的转录或翻译异常
7．核糖体和mRNA的结合部位会形成________个tRNA的结合位点，携带多肽的tRNA________(填“会”或“不会”)先后占据核糖体的不同的tRNA结合位点。一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，这些核糖体形成的肽链是相同的，原因是_____________________________________。提示：2 会 这些肽链都是以同一个mRNA分子为模板翻译合成的
8．下图为某生物遗传信息传递过程：
图中A表示________。某同学判断该图表示的遗传信息传递过程发生在原核细胞中，他判断的依据是_________________________________。提示：RNA聚合酶 转录和翻译同时进行
高考真题体验1．(2021·重庆选择考)基因编辑技术可以通过在特定位置加入或减少部分基因序列，实现对基因的定点编辑。对月季色素合成酶基因进行编辑后，其表达的酶氨基酸数量减少，月季细胞内可发生改变的是( )A．基因的结构与功能B．遗传物质的类型C．DNA复制的方式D．遗传信息的流动方向
解析：对月季色素合成酶基因进行编辑后，其表达的酶氨基酸数量减少，说明该技术改变了月季色素合成酶基因的结构(使终止密码子提前出现)，进而改变了其功能，A项符合题意；基因编辑不会改变月季细胞的遗传物质的类型，DNA复制仍为半保留复制，B项、C项不符合题意；月季细胞内遗传信息的流动仍遵循中心法则，仍为DNA→RNA→蛋白质，D项不符合题意。
2．(2021·浙江6月选考)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下图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是( )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：＋RNA通过复制最终得到的＋RNA(子代RNA)可进行过程④，具有mRNA的功能，A项正确；该病毒的遗传物质是单链RNA，其不以半保留的方式进行复制，B项错误；过程③为翻译过程，RNA聚合酶不能催化该过程，C项错误；病毒无核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体上进行，D项错误。
3．(2023·海南选择考)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如下图所示。
下列有关叙述正确的是( )A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
解析：题图中的噬菌体DNA上，D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列，还包含终止密码子的编码序列，故D基因的碱基数为152×3＋3＝459(个)，A项错误；据题图可知，E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5′—GTACGC—3′，根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′，B项正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C项错误；D基因和E基因编码区存在部分重叠但密码子的读取起点不一致，所以编码的氨基酸序列不相同，D项错误。
4．(2023·广东选择考)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，调控机制见下图。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，导致放射性心脏损伤。(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。
【课标要求】 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现。2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
考点一 遗传信息的转录和翻译 1．RNA的种类和功能(1)基本单位：核糖核苷酸。(2)种类和功能。
(3)RNA与DNA的区别。
[易错提醒] 用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正在发生DNA的合成；若大量消耗U，可推断正在发生RNA的合成。
2．遗传信息的转录(1)概念：在细胞核中，通过RNA聚合酶以______________为模板，合成RNA的过程。[易错提醒] 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。不同的基因转录使用的模板不一定在DNA的同一条链上。
(2)场所：主要在__________中，在__________中也能发生转录过程。(3)过程。
(4)产物：__________________。
mRNA、rRNA、tRNA
[易错提醒] 真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。
3．遗传信息的翻译(1)密码子与反密码子的比较。
[教材命题点思考]1．组成蛋白质的21种氨基酸共对应多少种密码子？由此推知1种氨基酸可能对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？______________________________________________________________
提示：组成蛋白质的21种氨基酸在正常情况下共对应61种密码子，在特殊情况下共对应62种密码子。其意义主要表现为以下两方面：①增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。②保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
2．起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？翻译过程中，核糖体是如何使肽链延伸的？从核糖体上脱离下来的是有特定功能的成熟蛋白质吗？______________________________________________________________提示：翻译生成的多肽链往往需要进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。翻译过程中，核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子，进行肽链的合成，直到读取到mRNA上的终止密码子，合成才终止。刚从核糖体上脱离下来的产物只能称之为多肽，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
[模型命题点思考]3.右图表示翻译过程，据图回答下列问题：(1)图中a、b、c依次为何种物质或结构？图中显示a、b间存在何种数量关系？其意义是什么？______________________________________提示：a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。题图表示一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
(2)图中翻译方向是A→B还是B→A，判断依据是什么？______________________________________________________________提示：A→B。由三条肽链长度可看出，越靠近B侧的肽链越长，可确认翻译方向是A→B。
1．常考示意图解读(1)tRNA。
(2)DNA的复制与转录。
①图甲分析：a.一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。b．翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。c．翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)，则翻译停止。d．翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
②图乙分析：a.数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体。b．意义：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质。c．方向：从左向右，判断的依据是肽链的长短，长的肽链翻译在前。d．结果：合成多条氨基酸序列完全相同的肽链，因为模板mRNA相同。
2．“二看法”判断真核细胞和原核细胞
3．基因表达中的相关数量关系(1)DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。
(2)关注计算中的“最多”和“最少”问题。①mRNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。②DNA上的碱基数目与蛋白质中的氨基酸的数目关系：基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还多。③不能忽略“最多”或“最少”等字：如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
考向1 遗传信息的转录和翻译1．下图表示某生物细胞内发生的一系列生理变化，X表示某种酶，请据图分析，下列叙述错误的是( )
A．X为RNA聚合酶B．图中最多含5种碱基、8种核苷酸C．过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行D．b部位发生的碱基互补配对方式可有T—A、A—U、C—G、G—C解析：由题图可知，该细胞内能同时进行转录和翻译，说明该细胞是原核细胞，过程Ⅰ(转录)和过程Ⅱ(翻译)均在细胞质内进行，C项错误。
2．(2023·湖南选择考)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glg mRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB，如下图所示。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glg 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
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项正确；翻译过程中，核糖体沿着mRNA的5′端向3′端移动，B项正确；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，故抑制CsrB基因的转录会抑制细菌糖原合成，C项错误；由题图及C项分析可知，若CsrA都结合到CsrB上，则CsrA没有与glg mRNA结合，从而使glg mRNA不被降解而正常进行转录，有利于细菌糖原的合成，D项正确。
考向2 遗传信息、密码子、反密码子辨析3．(2020·高考全国卷Ⅲ)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)，含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在下图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是( )
A．一种反密码子可以识别不同的密码子B．密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C．tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成D．mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
解析：根据题图可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A项正确；密码子与反密码子遵循碱基互补配对原则，配对的碱基之间通过氢键结合，B项正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C项错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D项正确。
4．(2023·高考全国卷乙)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲(表示为甲—tRNA甲)，进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是( )
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体 ⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因A．②⑤⑥ B．①②⑤C．③④⑥ D．②④⑤
解析：据题意可知，若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，需要加入特殊的氨基酸——甲作为合成肽链的原料，加入tRNA甲的基因，该基因经转录后可产生转运甲的tRNA，还需要加入酶E的基因，酶E的基因经表达后可产生酶E，酶E可催化甲与tRNA甲结合生成甲—tRNA甲，进而将甲带入核糖体参与肽链合成，A项符合题意。
考点二 中心法则及基因表达与性状的关系 1．中心法则(1)总表达式。
①DNA的复制；②______________；③翻译；④____________；⑤____________。
(2)不同生物遗传信息的传递过程。
[易错提醒] 高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。
(3)基因控制性状的实例。[连一连]
3．基因的选择性表达与细胞分化(1)基因表达的调控直接影响性状。
(2)表达的基因分类。
(3)细胞分化的本质：______________________。(4)基因的选择性表达：与基因表达的__________有关。
4．表观遗传(1)概念：生物体基因的碱基序列__________，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。(2)特征。①不发生DNA序列的变化。如同卵双胞胎具有完全相同的基因，但在长大后性格、健康方面等会出现差异。②可遗传。如遗传物质完全相同的小鼠，其体毛具有不同颜色，这与基因的______________程度有关。③受环境影响。
(3)机制：DNA的甲基化，构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。(4)实例：柳穿鱼花形的遗传、某种小鼠毛色的遗传。
5．基因与性状间的对应关系(1)大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
(2)基因与基因、基因与______________、基因与________之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
[教材命题点思考]1．为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代？____________________________________________________________________________________________________________________________提示：受精时，精子的头部进入卵细胞中，受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。
[情境命题点思考]2．周期性共济失调是一种由常染色体上的基因(用A或a表示)控制的遗传病，致病基因导致细胞膜上正常钙离子通道蛋白结构异常，从而使正常钙离子通道的数量不足，造成细胞功能异常。该致病基因纯合导致胚胎致死，患者发病的分子机理如下图所示。请回答下列问题。
(1)图中①②分别表示什么生理过程？______________________________________________________________(2)结构C的形成与什么结构有关？______________________________________________________________(3)若不发生基因突变，是否可能产生异常钙离子通道蛋白？______________________________________________________________提示：(1)图中①过程表示转录，②过程表示翻译。(2)结构C为核糖体，核糖体的形成与核仁有关。(3)可能，如表观遗传。
考向1 中心法则过程分析1．(2022·河北选择考)关于中心法则相关酶的叙述，错误的是( )A．RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键B．DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成C．在解旋酶协助下，RNA聚合酶以单链DNA为模板转录合成多种RNAD．DNA聚合酶和RNA聚合酶均可在体外发挥催化作用
解析：RNA聚合酶催化DNA→RNA的转录过程，逆转录酶催化RNA→DNA的逆转录过程，均遵循碱基互补配对原则，且存在DNA与RNA之间的氢键形成，A项正确；DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶的本质都是蛋白质，蛋白质是由核酸控制合成的，其合成场所是核糖体，B项正确；以单链DNA为模板合成多种RNA是转录过程，该过程不需要解旋酶，C项错误；酶的作用机理是降低化学反应的活化能，从而起催化作用，在适宜条件下，酶在体内、外均可发挥作用，D项正确。
2．(2021·河北选择考改编)许多抗肿瘤药物通过干扰DNA合成及功能抑制肿瘤细胞增殖。下表为三种抗肿瘤药物的主要作用机理。下列叙述错误的是( )
A.羟基脲处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都出现原料匮乏B．放线菌素D处理后，肿瘤细胞中DNA复制和转录过程都受到抑制C．阿糖胞苷处理后，肿瘤细胞DNA复制过程中子链无法正常延伸D．将三种药物精准导入肿瘤细胞的技术可减弱它们对正常细胞的不利影响
解析：DNA复制的原料是脱氧核糖核苷酸，DNA转录的原料是核糖核苷酸，羟基脲会阻止脱氧核糖核苷酸的合成，故羟基脲处理后会抑制DNA复制，但不会影响DNA转录，A项错误；DNA 复制和转录都需要DNA作为模板，故放线菌素D处理后，DNA 复制和转录过程都会受到抑制，B项正确；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，会使DNA复制过程中子链无法正常延伸，C 项正确；将三种药物精准导入肿瘤细胞会使药物只杀伤肿瘤细胞，从而减弱对正常细胞的不利影响，D项正确。
考向2 基因的选择性表达和表观遗传3．(2024·广州高三月考)用鸡卵清蛋白成熟的mRNA与鸡卵清蛋白基因的DNA单链杂交，结果如下图所示。对于造成此结果的原因，下列分析最合理的是( )
A．图中的DNA单链内部存在碱基互补配对B．图中的DNA单链不是鸡卵清蛋白mRNA的模板链C．鸡卵清蛋白基因的转录过程是不连续、跳跃式的D．鸡卵清蛋白mRNA成熟前需要经过剪切加工
解析：题图中表示的是mRNA与DNA单链进行碱基互补配对。真核细胞基因的序列中，转录区中编码氨基酸的序列叫作外显子，非编码序列叫作内含子，转录出来的mRNA剪切掉了内含子，留下了外显子，形成成熟的mRNA，长度较模板链DNA短，D项合理。
4．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，如下图所示。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。下列叙述错误的是( )
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选对象
解析：从题图中可以看出，该基因包括启动子、转录区域、终止子，启动子和转录区域为基因中不同的区段，基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列，B项错误。
考向3 基因对性状的控制5．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，下图为花青素的合成与颜色变化途径示意图。
从图中不能得出的是( )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，也受环境影响D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达
解析：基因具有独立性，基因①不表达，基因②和基因③仍然能表达，D项符合题意。
6．(2024·肇庆高三一模)PEP为油菜细胞中的一种中间代谢产物，在两对独立遗传的等位基因A/a、B/b的控制下，可转化为油脂或蛋白质。某科研组研究出产油率更高的油菜品种，基本原理如下图所示。下列分析错误的是( )
A．图中过程①③所需酶的种类不同B．基因B和物质C在物质组成上的差别是碱基种类不同C．该过程中体现了基因可以通过控制酶的合成间接控制性状D．图中过程④是通过诱导b链的转录提高油菜出油率
解析：过程①为转录，需要RNA聚合酶，过程③为DNA复制，需要解旋酶和DNA聚合酶等，A项正确；基因B为DNA，物质C为双链RNA，在物质组成上的差别是五碳糖和碱基种类不同，B项错误；基因A控制酶a的合成，基因B控制酶b的合成，从而间接控制PEP的转化，进而控制油菜的产油率，C项正确；过程④通过诱导b链转录形成的单链与基因B的a链转录形成的 mRNA 互补配对形成物质C，从而抑制经过程②形成酶b的过程，最终使PEP更多地形成油脂，D项正确。
创设情境 长句特训[事实概述类]1．密码子具有简并性，你认为这对生物的生存有何意义？试分析。________________________________________________________________________________________________________________________。提示：在一定程度上能防止由于碱基改变而导致的蛋白质的改变，有利于保持蛋白质(或生物性状)的稳定性
2．研究发现，细胞中正常的mRNA的寿命从几秒到几天不等，不同种类的mRNA的寿命不同的意义是_________________________________________________。提示：使细胞能够快速改变蛋白质的合成以响应其不断变化的生理需求(合理即可)
3．某植物花色由三对独立遗传的基因共同决定，若下图是花中相关色素的合成途径，其体现了基因对生物体的性状的控制途径为________________________________________________。
提示：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
[原因分析类]4．真核细胞的线粒体和叶绿体内也能进行基因表达的原因：_______________________________________________。提示：线粒体和叶绿体内都含有DNA和核糖体，能进行DNA复制和基因表达
5．人体不同组织细胞的相同DNA分子，进行转录过程时启用的起始点________________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是___________________________________________。提示：不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达
6．若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_______________。提示：目的基因的转录或翻译异常
7．核糖体和mRNA的结合部位会形成________个tRNA的结合位点，携带多肽的tRNA________(填“会”或“不会”)先后占据核糖体的不同的tRNA结合位点。一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，这些核糖体形成的肽链是相同的，原因是_____________________________________。提示：2 会 这些肽链都是以同一个mRNA分子为模板翻译合成的
8．下图为某生物遗传信息传递过程：
图中A表示________。某同学判断该图表示的遗传信息传递过程发生在原核细胞中，他判断的依据是_________________________________。提示：RNA聚合酶 转录和翻译同时进行
高考真题体验1．(2021·重庆选择考)基因编辑技术可以通过在特定位置加入或减少部分基因序列，实现对基因的定点编辑。对月季色素合成酶基因进行编辑后，其表达的酶氨基酸数量减少，月季细胞内可发生改变的是( )A．基因的结构与功能B．遗传物质的类型C．DNA复制的方式D．遗传信息的流动方向
解析：对月季色素合成酶基因进行编辑后，其表达的酶氨基酸数量减少，说明该技术改变了月季色素合成酶基因的结构(使终止密码子提前出现)，进而改变了其功能，A项符合题意；基因编辑不会改变月季细胞的遗传物质的类型，DNA复制仍为半保留复制，B项、C项不符合题意；月季细胞内遗传信息的流动仍遵循中心法则，仍为DNA→RNA→蛋白质，D项不符合题意。
2．(2021·浙江6月选考)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下图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是( )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：＋RNA通过复制最终得到的＋RNA(子代RNA)可进行过程④，具有mRNA的功能，A项正确；该病毒的遗传物质是单链RNA，其不以半保留的方式进行复制，B项错误；过程③为翻译过程，RNA聚合酶不能催化该过程，C项错误；病毒无核糖体，过程④在宿主细胞的核糖体上进行，D项错误。
3．(2023·海南选择考)噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如下图所示。
下列有关叙述正确的是( )A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
解析：题图中的噬菌体DNA上，D基因起始区至终止区除了含有152个氨基酸的编码序列，还包含终止密码子的编码序列，故D基因的碱基数为152×3＋3＝459(个)，A项错误；据题图可知，E基因编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列为5′—GTACGC—3′，根据互补DNA与原DNA反向平行及碱基互补配对原则可知，其互补DNA序列是5′—GCGTAC—3′，B项正确；DNA复制的原料是4种脱氧核糖核苷酸，C项错误；D基因和E基因编码区存在部分重叠但密码子的读取起点不一致，所以编码的氨基酸序列不相同，D项错误。
4．(2023·广东选择考)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，调控机制见下图。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，导致放射性心脏损伤。(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。
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