高考生物一轮复习必修2第4章基因的表达课件

这是一份高考生物一轮复习必修2第4章基因的表达课件，共60页。PPT课件主要包含了蛋白质，密码子，氨基酸，核糖体，遗传物质，活化能，细胞核，RNA聚合酶，DNA一条链，线粒体等内容，欢迎下载使用。
DNA 和 RNA 的区别
(1)正确判断 DNA 和 RNA。
①含有碱基 T 或脱氧核糖⇒DNA；②含有碱基 U 或核糖⇒RNA。
(2)DNA 和 RNA 合成的判断：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，可推断正在进行 DNA的合成；若大量消耗 U，可推断正在进行 RNA 的合成。
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______________________中也能发生转录过程。
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，___________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_______________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 mRNA 分子
第 4 步：合成的 mRNA 从 DNA 链上释放。而后，DNA 双螺
(5)产物：____________________________________________
______________。
信使 RNA(mRNA)、核糖体 RNA(rRNA)、转运
(1)一个 DNA 分子上有许多个基因，其中某个基因进行转录时，其他基因可能转录也可能不转录，它们之间互不影响。(2)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)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酸的有 62 种。
(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。
(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。
(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 只能转运一
(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。
(5)翻译的场所或装配机器：核糖体(唯一场所)。
(7)产物：________
4.基因表达过程中的相关计算方法：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＝____________，即：
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.中心法则。
(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)遗传信
息的传递：_________________。
③具有逆转录功能的 RNA 病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传
递：__________________________________。
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.生命是物质、能量和信息的统一体。(1)DNA、RNA 是________的载体。(2)蛋白质是信息的_____________。(3)________为信息的流动提供能量。
3.DNA 复制、转录、翻译、RNA 逆转录和复制的比较。
考点三 基因表达产物与性状的关系1.基因表达产物与性状的关系。(1)直接控制途径(用文字和箭头表示)。
_______________
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)。
____________
2.基因的选择性表达与细胞分化。(2)细胞分化的本质：____________________。(3)细胞分化的结果：由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中_________和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具
(1)概念：生物体基因的__________保持不变，但__________和表型发生可遗传变化的现象。(2)特点。①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。②不变性：基因的碱基序列保持不变。③可逆性：DNA 的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的 DNA 可能发生去甲基化。
(3)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到基因的转录过程，进而影响
(4)机制：DNA 的________；组蛋白的甲基化和乙酰化等。(5)实例：a.柳穿鱼花形的遗传；b.某种小鼠毛色的遗传；c.蜂
4.基因与性状间的对应关系。
另外，生物体的性状还受______________的影响。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，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调
控着生物体的________。
【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)在解旋酶协助下，RNA 聚合酶以单链 DNA 为模板转录合
(3)rRNA 是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合
(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 移动。
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2.小鼠 Avy 基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的
改变。有关叙述正确的是(
A.Avy 基因的碱基序列保持不变B.甲基化促进 Avy 基因的转录C.甲基化导致 Avy 基因编码的蛋白质结构改变D.甲基化修饰不可遗传答案：A
3.(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.翻译答案：C
4.如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，下列相关分析正确的
A.基因 2 和基因 4 在不同细胞中表达，所以存在于人体内的
B.基因 3 不正常导致缺乏酶 3，可能引起苯丙酮尿症C.酶 2 活性降低，会使老年人的头发变白
D.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状答案：C
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
散、主动运输(2)肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面积
(3)尿酸氧化酶活性低
排除血清尿酸盐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
(4)F 抑制转运蛋白 URAT1 和 GLUT9 基因的表达 高尿酸血症
【考向集训】1.(2023 年江苏高考)翻译过程如图所示，其中反密码子第 1 位碱基常为次黄嘌呤(Ⅰ)，与密码子第 3 位碱基 A、U、C 皆可配对。
下列相关叙述正确的是(
A.tRNA 分子内部不发生碱基互补配对
B.反密码子为 5′-CAU-3′的 tRNA 可转运多种氨基酸C.mRNA 的每个密码子都能结合相应的 tRNA
D.碱基Ⅰ与密码子中碱基配对的特点，有利于保持物种遗传
解析：单链 tRNA 分子内部存在局部双链区，双链区存在碱基互补配对，A 错误。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，B错误。mRNA 是翻译的模板，其上的终止密码子不能结合相应的tRNA，C 错误。反密码子第 1 位碱基常为次黄嘌呤(Ⅰ)，与密码子第 3 位碱基 A、U、C 皆可配对，这种特点是密码子的简并性，而遗传密码的简并性可减少变异，有利于保持遗传信息的稳定性，D 正确。答案：D
考向 2 中心法则过程分析及模拟实验[典例 2](2021 年浙江 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：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】2.(2022 年河北高考)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 聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则，在转录和逆转录的过程中会与模板链形成氢键，A 正确。DNA 聚合酶、RNA 聚合酶和逆转录酶的本质是蛋白质，蛋白质以核酸编码并在核糖体上合成，B 正确。在解旋酶协助下，RNA 聚合酶以单链 DNA 为模板转录合成一种 RNA，C 错误。DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶在生物体内和体外均能发挥催化作用，D 正确。
考向 3 基因表达产物与性状的关系[典例 3](2022 年浙江月考)羊瘙痒病是感染性蛋白粒子 PrPSc引起的。某些羊体内存在蛋白质PrPc，但不发病。当羊感染了PrPSc后，PrPSc 将 PrPc 不断地转变为 PrPSc，导致 PrPSc 积累，从而发病。把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后，小鼠也会发病。下列分
A.动物体内的 PrPSc 可全部被蛋白酶水解B.患病羊体内存在指导 PrPSc 合成的基因C.产物 PrPSc 对 PrPc 转变为 PrPSc 具有反馈抑制作用D.给 PrPc 基因敲除小鼠接种 PrPSc，小鼠不会发病
解析：动物体内的PrPSc不可能全部被蛋白酶水解，否则不会引起瘙痒病，A 错误。患病羊体内不存在指导 PrPSc 合成的基因，但一定存在 PrPc 合成基因，B错误。产物PrPSc 对PrPc 转变为PrPSc具有促进作用，C错误。给PrPc 基因敲除小鼠接种PrPSc，由于小鼠不能合成 PrPc 蛋白，因此不会引起PrPc不断地转变为PrPSc，导致 PrPSc 积累而发病，D 正确。
【考向集训】3.(2022 年广东联考)如图为人体内基因对性状的控制过程，下
A.①过程需要解旋酶和 RNA 聚合酶B.①②过程碱基互补配对方式一样
C.镰状细胞贫血可通过光学显微镜观察初步诊断
D.白化病体现基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的
解析：①为转录过程，该过程不需要解旋酶的参与，A 错误。①为转录过程，其碱基配对方式为 A—U、T—A、C—G、G—C，②为翻译过程，其碱基配对方式为 A—U、U—A、C—G、G—C，B 错误。镰状细胞贫血可通过光学显微镜观察红细胞形态初步诊断，C 正确。白化病体现基因通过控制酶的合成，来控制代谢过程进而控制生物性状，体现了基因对性状的间接控制过程，D 错误。
考向 4 细胞分化与表观遗传[典例 4](2023 年广东三模)在肿瘤细胞中，许多抑癌基因通过表观遗传机制被关闭，CDK9 的特异性小分子抑制剂 MC18 可以重新激活这些基因的表达。研究人员在人结肠癌细胞系 YB-5 中引入了绿色荧光蛋白(GFP)报告系统，如图 1 所示。利用小分子药物MC18 处理 YB-5 细胞系后，得到的结果如图 2(DMSO 为小分子药物的溶剂)。MC18 对小鼠(已诱导形成肿瘤)体内肿瘤生长的影响如
图 3。下列说法错误的是(
A.启动子甲基化可导致抑癌基因不能转录B.MC18 可能干扰了肿瘤细胞的细胞周期C.MC18 可能能去除启动子上的表观遗传标记D.CDK9 是打开抑癌基因的关键物质
解析：启动子 CMV 被甲基化，影响了绿色荧光蛋白(GFP)的转录，绿色荧光蛋白(GFP)无法表达，因此启动子甲基化可导致抑癌基因不能转录，A 正确。据图 3 可知，在使用 MC18 后，肿瘤的体积增长速度减缓，可能是由于 MC18 干扰了肿瘤细胞周期，使肿瘤细胞的增殖速度变缓，B 正确。许多抑癌基因被肿瘤细胞通过启动子上的表观遗传标记机制关闭，用小分子药物 MC18 处理该 YB-5 细胞系后，绿色荧光蛋白(GFP)的表达量增大，可推测，MC18 能去除 CMV 启动子上的甲基化标记，C 正确。肿瘤细胞的抑癌基因被关闭，CDK9 的特异性小分子抑制剂 MC18 可以重新激活这些基因的表达，CDK9 没被抑制而发挥作用，会发生肿瘤，说明 CDK9 可能与抑癌基因的关闭有关，D 错误。答案：D
4.(2023 年广东高考)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。
(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：____________________________________________________________________________________。
解析：(1)磷脂双分子层参与构成生物膜的基本支架，分析题意可知，电离辐射会诱导大量心肌细胞凋亡，该过程中放射刺激心肌细胞会产生大量自由基，自由基攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)转录是以 DNA 的一条链为模板合成 RNA的过程，该过程需要 RNA 聚合酶的催化；据图可知，miRNA 既能与 P 基因的 mRNA 结合，又能与 circRNA 结合，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)据图可知，P 蛋白能抑制细胞凋亡，而当 miRNA 表达量升高时，与 P 基因的 mRNA 结合增多，P 基因 mRNA 指导 P 蛋白合成的翻译过程被抑制，导致 P 蛋白减少，无法抑制细胞凋亡。(4)除了减少 miRNA 的表达外，还可通过增加细胞内 circRNA 的含量，使之与 miRNA 的结合增多，减少 miRNA 与 P 基因的 mRNA 结合，从而提高 P 基因的表达量，P 蛋白合成增多，抑制细胞凋亡。