2023版高考生物一轮总复习第6单元基因的本质基因的表达第3讲基因的表达课件

第3讲　基因的表达自 主 学 习 · 巩 固 基 础[自主学习]知识点一　RNA的结构和种类【答案】核糖核苷酸　A、U、C、G　单链　细胞核　细胞质　密码子　氨基酸　核糖体 [自主检测]1．思考判断(1)细胞中的核酸有DNA和RNA，但只有DNA才是遗传物质。 (　　)(2)只有DNA中才有碱基对及氢键。 (　　)(3)RNA均合成于细胞核中。 (　　)(4)线粒体、叶绿体及核糖体中都含有RNA。 (　　)【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)√2．热图导析(1)图中表示的是哪种RNA？该RNA是通过什么过程产生的？__________________________。(2)该RNA的功能是什么？在什么过程参与？_________________________________ 。(3)该RNA中是否含有碱基对和氢键，其他两种RNA呢？____________________。【答案】(1)提示：tRNA，是通过转录产生的(2)提示：运输氨基酸，在翻译过程参与(3)提示：含有，其他两种RNA(mRNA和rRNA)不含有[自主学习]知识点二　遗传信息的转录与翻译1．过程【答案】①DNA的一条链　②核糖核苷酸　③RNA聚合酶　④A－U　⑤tRNA、rRNA　⑥核糖体　⑦mRNA　⑧tRNA　⑨U－A2．辨析密码子与反密码子mRNA　tRNA　64　62　终止密码子　62　密码子　[自主检测]1．思考判断(1)转录和翻译过程都存在T－A、A－U、G－C的碱基配对方式。 (　　)(2)蛋白质合成旺盛的细胞中，DNA分子较多，转录成的mRNA分子也较多。 (　　)(3)细菌的一个基因转录时只有一条DNA链作为模板。 (　　)(4)细胞中的mRNA在核糖体上移动，指导蛋白质的合成。 (　　)(5)如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，则①是β链，完成此过程的场所是细胞核。 (　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×2．深挖教材(1)真核细胞中控制某种蛋白质合成的基因刚转录出来的mRNA含有900个碱基，而翻译后从核糖体上脱离下来的多肽链只由76个氨基酸组成，这说明了__________________________。(2)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，而蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸，原因是__________________________。(3)原核生物的拟核基因表达速度往往比真核生物的核基因表达的速度要快很多，原因是__________________________。【答案】(1)提示：刚转录出来的mRNA需要加工　(2)提示：翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰，甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉　(3)提示：原核生物没有核膜，基因表达时转录和翻译可以同步进行，真核生物有核膜，基因表达时先完成转录，再完成翻译3．热图导析仔细观察下面两图，并分析回答下列问题。(1)两图显示的是何种生理过程？它们有何差异？__________________________________________________。(2)大肠杆菌可进行上述哪个过程，图1还是图2？判断依据是什么？_______________________________________________。(3)两图中a～f分别是什么物质或结构？____________________________________________________【答案】(1)提示：图示过程为转录和翻译；两图的区别在于图1所示的转录、翻译过程有“时空”差异，即转录在细胞核，时间在前；翻译在核糖体，时间在后。图2所示的转录、翻译过程同时进行　(2)提示：图2；大肠杆菌为原核生物，其转录与翻译是同时进行的，只能进行图2过程不能进行图1过程(图1在细胞核中转录，在细胞质中翻译)　(3)提示：a～f依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶。[自主学习]知识点三　基因对性状的控制1．用字母表示下列生物的遗传信息传递过程(1)噬菌体：__________。(2)烟草花叶病毒：__________。(3)烟草：____________。(4)艾滋病病毒：______________。a、b、c　d、c　a、b、c　e、a、b、c 　2．基因对性状的控制途径[连一连]3．表观遗传(1)概念。生物体基因的碱基序列__________，但__________和__________发生__________变化的现象，叫作表观遗传。(2)现象。除了DNA甲基化，构成染色体的__________发生甲基化、__________等修饰也会影响基因的表达。保持不变　基因表达　表型　可遗传　组蛋白　乙酰化　[自主检测]1．思考判断(1)依据中心法则(下图)，判断下列相关叙述：①生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中。 (　　)②核苷酸序列不同的基因可能表达出相同的蛋白质。 (　　)③HIV侵入人体后，合成子代HIV蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节。 (　　)【答案】(1)①√　②√　③√(2)下图为人体内基因对性状的控制过程，判断如下分析：①基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中。 (　　)②基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同。 (　　)③d、e过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同。 (　　)④图中a、b过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体。 (　　)【答案】(1)①√　②√　③√　(2)①×　②√　③√　④√2．深挖教材在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因：_____________________。【答案】提示：蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王重 难 探 究 · 素 养 达 标DNA的复制、转录和翻译1．常考图示解读[深度讲解]2．DNA复制、转录和翻译的比较3．相关数量关系(1)DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数＝6∶3∶1。(2)计算中“最多”和“最少”的分析。①mRNA上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(UAA、UAG)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倍还要多一些。③注意“最多”或“最少”：在回答有关问题时，应加上“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。油菜植物体内的中间代谢产物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)运向种子后有两条转变途径，如图甲所示，其中酶a和酶b分别由基因A和基因B控制合成。(1)据图甲分析，写出提高油菜产油量的基本思路：__________________________________________________。(2)图乙表示基因B，α链是转录链，经诱导β链也能转录，诱导基因B的β链转录后，提高了产油量，请解析原因：____________________________________________________。【答案】提示：(1)抑制酶b合成(活性)，促进酶a合成(活性)　(2)基因B的β链转录的mRNA与α链转录的mRNA互补配对成双链RNA，双链RNA不能与核糖体结合，不能翻译成酶b，而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多 　密码子、tRNA和氨基酸的对应关系①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。②一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。③密码子有64种(3种终止密码子，62种决定氨基酸的密码子)。(一)DNA与RNA的比较(素养目标：科学思维)1．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。[考向预测]下列相关叙述中错误的是 (　　)A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水D．乙或丙彻底水解的产物是甲【答案】D　【解析】由题图可知，乙为规则的DNA双螺旋结构，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，A正确；T是DNA特有的碱基，所以如果m为T，则b为乙的基本单位，B正确；b聚合成乙或丙的过程中，在核苷酸的磷酸基团和相邻核苷酸的五碳糖的羟基之间脱水缩合形成磷酸二酯键，因此都会产生水，C正确；核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。(二)密码子、反密码子、氨基酸间的关系 (素养目标：科学思维)2．如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。下列说法中正确的是 (　　)A．由图分析可知①链应为DNA的α链B．DNA形成②的过程发生的场所是细胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是AUG，CUAD．图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行【答案】D　【解析】根据碱基互补配对原则，可知①链是β链，A错误；蓝细菌属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核，B错误；tRNA的一端的三个相邻的碱基是反密码子，密码子在mRNA上，C错误；图中②与③配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D正确。(三)考查细胞中DNA复制、转录和翻译的区别与联系(素养目标：科学思维)3．下列有关图示生理过程的描述，错误的是 (　　)A．甲、丙两个过程均有氢键的破坏也有氢键的形成B．甲、乙、丙三个过程均能在胰岛B细胞核内进行C．图乙表示翻译，多个核糖体最后合成出的多肽链相同D．图甲中若复制起始点增多，细胞可在短时间内完成DNA分子的复制【答案】B　【解析】图中甲为DNA分子的复制、乙为翻译过程、丙表示转录过程。DNA双链解旋破坏氢键，DNA双链形成及转录时形成DNA－RNA区域有氢键形成，故DNA复制和转录过程都存在氢键的破坏和氢键的形成，A正确；细胞核内进行的是DNA复制和转录过程，胰岛B细胞是高度分化的细胞，不能进行DNA复制过程，B错误；一条mRNA可以结合多个核糖体，合成多条氨基酸序列相同的肽链，C正确；若DNA复制时有多个起点，则可以在短时间内完成DNA分子的复制，D正确。(四)原核细胞和真核细胞中基因表达过程的区别(素养目标：科学思维)4．如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述不正确的是 (　　)A．图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译同时发生B．图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的C．两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料D．图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同，翻译的方向是由5′到3′端【答案】C　【解析】图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录还没有完成翻译过程就已经开始，两个过程能同时发生。图甲、乙细胞都表示转录和翻译过程，所以遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的。原核生物没有线粒体，能量只能由细胞质基质提供；真、原核细胞遗传信息表达过程所需的原料都是由细胞质提供的。多聚核糖体翻译过程的模板链相同，所以每个核糖体合成的多肽链相同，翻译的方向是由5′到3′端。(五)基因表达中的相关计算(素养目标：科学思维)5．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为 (　　)A．33　11　66 B．36　12　72C．12　36　72 D．11　36　66【答案】B　【解析】一条含有11个肽键的多肽，含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸需要一个tRNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，至少需要12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。 　三种翻译模型的分析判断(1)图甲翻译模型分析：①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链；②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点；③翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸；④翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)，翻译停止；⑤翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。(2)图乙表示真核细胞的翻译过程，其中a是mRNA，f是核糖体，b、c、d、e表示正在合成的4条多肽链，一个mRNA可同时结合多个核糖体，形成多聚核糖体，迅速合成大量的蛋白质。(3)图丙表示原核细胞的转录和翻译过程，图中①是DNA模板链，②③④⑤表示正在合成的4条mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。中心法则的内容与各种生物的信息传递1．中心法则的图解[深度讲解]2．基因控制性状的途径3．表观遗传的实例分析(1)柳穿鱼花的形态结构的遗传。(2)小鼠毛色的遗传(将纯种黄色体毛小鼠与纯种黑色体毛小鼠杂交)。根据上述两个实例分析，DNA的甲基化将会抑制该基因的表达，从而影响生物的性状；DNA的甲基化是可以遗传给下一代的。 病毒遗传信息的传递过程(1)图1为新型冠状病毒侵染人体细胞的过程示意图，请结合中心法则写出新型冠状病毒遗传信息的传递过程。图1 (2)图2为HIV侵染T淋巴细胞的过程示意图，请结合中心法则写出HIV遗传信息的传递过程。图2 (3)HIV的遗传信息传递过程与新型冠状病毒有何不同？(4)以下是一些抗菌药物的抗菌原理，哪些可能是治疗新型冠状病毒感染的潜在药物？环丙沙星：抑制DNA解旋酶的活性阿比多尔：广谱抗病毒药物，其作用部位是病毒与宿主细胞膜融合部位，阻止病毒融合青霉素：抑制细菌细胞壁的合成瑞德西韦：具有抑制RNA聚合酶的作用(4)新型冠状病毒是RNA病毒(无逆转录酶)，瑞德西韦具有抑制RNA聚合酶的作用，阿比多尔能阻止病毒与细胞融合，两者可能是治疗新型冠状病毒感染的潜在药物；新型冠状病毒没有细胞壁和逆转录过程，青霉素和环丙沙星对新型冠状病毒没有作用。 　基因与性状关系的四个易混点(1)一般而言，一个基因决定一种性状。(2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。(3)有些基因可影响多种性状，如 ，基因1可影响B和C性状。(4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。(一)考查中心法则的内容及补充(素养目标：生命观念)[考向预测]1．右图表示生物界完整的中心法则，下列有关叙述，不正确的是 (　　)A．①②③过程都需要模板、原料、酶和能量且均可在乳酸菌、酵母菌、线粒体、叶绿体中进行B．若将果蝇一个体细胞核中的8个DNA分子用32P标记，然后放入含31P的培养基中培养，分裂两次后一个细胞核中含放射性的DNA的数目可能是0C．在蓝细菌中，②③过程可在细胞同一区域同时发生D．④⑤过程发生在某些病毒体内【答案】D　【解析】①②③过程分别是DNA的复制、转录和翻译，这三个过程都需要模板、原料、酶和能量，且含有基因的结构中都会发生这三个过程，例如乳酸菌、酵母菌、线粒体、叶绿体，A正确。由于DNA复制具有半保留复制的特点，且在第二次有丝分裂后期姐妹染色单体变成染色体之后的分配是随机的，所以将果蝇一个体细胞核中的8个DNA分子用32P标记，然后放入含31P的培养基中培养，分裂两次后一个细胞核中含放射性的DNA的数目可能是0，B正确。原核细胞中转录和翻译同时在细胞质中进行，C正确。④是逆转录过程，⑤是RNA分子复制过程，只能发生在被某些病毒侵染的细胞中，而不能发生在病毒内，D错误。(二)考查基因与性状的关系(素养目标：生命观念)2．(高考改编题)下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述，不正确的是 (　　)A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体B．镰状细胞贫血致病的根本原因是基因突变C．人体衰老引起白发的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来进行的【答案】D　【解析】图中的①②过程分别是转录和翻译，分别发生于细胞核和核糖体中，A正确。镰状细胞贫血是血红蛋白基因发生基因突变的结果，B正确。人体衰老引起白发是因为酪氨酸酶活性下降，导致黑色素合成不足，C正确。图示基因1反映了通过控制蛋白质的合成直接控制性状，图示基因2反映了通过控制酶的合成进而控制代谢活动来间接控制生物性状，D错误。3．(2021年吉林延边二中月考)下列关于表观遗传的描述，错误的是 (　　)A．染色体组蛋白发生甲基化会影响基因的表达B．基因的碱基发生甲基化会影响基因的表达C．吸烟者精子活力下降与精子DNA甲基化有关D．表观遗传现象只发生在真核生物的生命过程中【答案】D　【解析】构成染色体的组蛋白发生甲基化等修饰可能会影响与其结合的DNA的进一步解旋等，也会影响基因的表达，A正确；基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，B正确；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，C正确；表观遗传现象普遍存在于各种生物体的生长、发育等生命活动中，D错误。 　“三看法”判断中心法则各过程典 题 演 练 · 破 解 高 考1．(2021年广东卷)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 B．转录C．翻译 D．逆转录【答案】C　【解析】tRNA上的反密码子和mRNA上的密码子通过碱基互补配对结合，从而将tRNA携带的氨基酸运输到相应的位置，即翻译过程。因此，金霉素抑制tRNA与mRNA的结合，直接影响了翻译过程。易错探因不清楚tRNA与mRNA的结合发生于什么过程。翻译过程要发生密码子和反密码子之间的碱基互补配对，密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。2．(2021年河北卷)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【答案】C　【解析】RNA病毒的基因表达用到的RNA和蛋白质由RNA编码，A错误；转录时，RNA聚合酶移动到终止子时停止转录，而终止密码子在mRNA上，B错误；翻译过程中，tRNA和mRNA相互识别保证了遗传信息传递的准确性，C正确；tRNA不读取mRNA上的终止密码子，D错误。易错探因(1)忽略了RNA病毒的RNA和蛋白质的合成过程；(2)对终止密码子的位置不清楚，终止密码子不是位于DNA上，而是位于mRNA上。3．(2020年全国Ⅲ卷)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是 (　　)A．遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质B．细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽C．细胞中DNA分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等D．染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的 RNA分子【答案】B　【解析】遗传信息的表达过程包括DNA转录成mRNA，mRNA进行翻译合成蛋白质，A正确；以DNA的一条单链为模板可以转录出mRNA、tRNA、rRNA等，mRNA可以编码多肽，而tRNA的功能是转运氨基酸，rRNA是构成核糖体的组成物质，B错误；基因是有遗传效应的DNA片段，而DNA分子上还含有不具遗传效应的片段，因此DNA分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C正确；染色体DNA分子上含有多个基因，由于基因的选择性表达，一条单链可以转录出不同的RNA分子，D正确。4．(2020年全国Ⅲ卷)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，存在如图所示的配对方式(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【答案】C　【解析】由图示分析可知，I与U、C、A均能配对，因此含I的反密码子可以识别多种不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的配对遵循碱基互补配对原则，碱基对之间通过氢键结合，B正确；由图示可知，tRNA分子由单链RNA经过折叠后形成三叶草的叶形，C错误；由于密码子的简并性，mRNA中碱基的改变不一定造成所编码氨基酸的改变，从图示三种密码子均编码甘氨酸也可以看出，D正确。5．(2020年海南卷)下列关于人胃蛋白酶基因在细胞中表达的叙述，正确的是 (　　)A．转录时基因的两条链可同时作为模板B．转录时会形成DNA－RNA杂合双链区C．RNA聚合酶结合起始密码子启动翻译过程D．翻译产生的新生多肽链具有胃蛋白酶的生物学活性【答案】B　【解析】转录是以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程，主要发生在细胞核中，以核糖核苷酸为原料，A错误；转录过程中会形成DNA—RNA杂合双链区，因为RNA合成的模板是DNA的一条链，B正确；RNA聚合酶结合启动子启动转录过程，C错误；翻译是以mRNA为模板，以氨基酸为原料合成蛋白质的过程，发生在核糖体上，翻译产生的新生多肽链还需要经过加工才能成为具有生物学活性的胃蛋白酶，D错误。6．(2020年天津卷)对于基因如何指导蛋白质合成，克里克认为要实现碱基序列向氨基酸序列的转换，一定存在一种既能识别碱基序列，又能运载特定氨基酸的分子。该种分子后来被发现是 (　　)A．DNA B．mRNAC．tRNA D．rRNA【答案】C　【解析】基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的，DNA是转录的模板，控制蛋白质的合成，不能转运氨基酸，A错误。mRNA是翻译的模板，B错误。在翻译过程中，tRNA识别并转运氨基酸，C正确。rRNA是组成核糖体的成分，D错误。