2024年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2024年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课件主要包含了考情分析，考点一基因的表达，RNA的种类，蛋白质，密码子，氨基酸，核糖体，遗传物质，活化能，细胞核等内容，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
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 mRNA 分子上。
第 4 步：合成的 mRNA 从 DNA 链上释放。而后，DNA 双螺
(5)产物：____________________________________________。
(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。
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。(2)密码子。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。
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)。(6)翻译过程。
(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，
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)遗传信
③具有逆转录功能的 RNA 病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传
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)。
_______________
生物体的性状(完善实例
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)。
_____________
_________过程
的性状(完善实例分析如下)。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.基因的选择性表达与细胞分化。
在所有细胞中都能表达的基因只在某类细胞中特异性表达的基因
(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，进而影响蛋白质
(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
【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)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.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.(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，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，
这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是(
A. 酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶③的缺乏会导致患尿黑
B.由图可推知同种底物经不同种酶的催化得到的产物不同C.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性
状之间并不都是简单的一一对应关系
D.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过
控制酶的合成直接控制生物体的性状
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
(2)肾小管细胞刷状缘形成很多突起，增大吸收面
(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
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.(2022 年湖南高考)大肠杆菌核糖体蛋白与 rRNA 分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的 rRNA 分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身 mRNA 分子上的核糖体结合位点而
产生翻译抑制。下列叙述错误的是(
A.一个核糖体蛋白的 mRNA 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链B.细胞中有足够的 rRNA 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身 mRNA 分子
C.核糖体蛋白对自身 mRNA 翻译的抑制维持了 RNA 和核糖
D.编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA 才能与核糖
解析：一个核糖体蛋白的 mRNA 分子上可相继结合多个核糖体，形成多聚核糖体，同时合成多条相同肽链，可以大大提高翻译的速度，A 正确。根据题干信息，当细胞中缺乏足够的 rRNA分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身 mRNA 分子上的核糖体结
合位点而产生翻译抑制，细胞中有足够的 rRNA 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身 mRNA 分子，B 正确。核糖体蛋白对自身mRNA 翻译的抑制维持了 RNA和核糖体蛋白数量上的平衡，减少了物质和能量的浪费，C 正确。大肠杆菌是原核生物，原核生物由于没有核膜，所以转录和翻译可以同时进行，D 错误。
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】3.(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 1 月选考)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。
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】4.(2022 年广东六校联考)如图为人体内基因对性状的控制过
程，下列叙述正确的是(
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。
5.(2022 年湖南模拟)CFTR 为氯离子通道，在人正常的上皮细胞中，CFTR 通道开放，氯离子从细胞顶膜处离开细胞，随后钠离子从细胞侧面的紧密连接通路离开细胞，水分子也从此路出细胞。囊性纤维化患者的 CFTR 蛋白转运氯离子的功能异常，支气管管腔黏液多而被堵塞，细菌大量繁殖，常于幼年时期死于肺炎。下
A.CFTR 蛋白对所运输的物质存在特异性B.CFTR 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状C.CFTR 基因的碱基缺失，从而使 CFTR 蛋白的空间结构发生变化D.CFTR 是由人上皮细胞中的 CFTR 基因通过转录直接形成的
解析：通道蛋白具有特异性，因此，CFTR 蛋白对所运输的物质存在特异性，A 正确。囊性纤维化是由 CFTR 基因缺失 3 个碱基导致 CFTR 蛋白的空间结构发生变化引起的，这体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，B 正确。囊性纤维化是由 CFTR 基因缺失 3 个碱基导致 CFTR 蛋白的氨基酸种类和数目发生改变，即空间结构发生变化，C 正确。CFTR 为氯离子通道，属于蛋白质，是由人上皮细胞中的相关基因通过转录和翻译形成的，D 错误。
考向 4 细胞分化与表观遗传[典例 4](2021 年华师一附中调研)下列有关表观遗传的说法，
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。
【考向集训】6.(2022 年广东六校联考)DNA 甲基化是指 DNA 分子胞嘧啶上共价连接一个甲基。基因组中转录沉默区常常发生甲基化。将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因的重组质粒分别导入培养的
肌细胞后，发现二者转录水平相同。下列推测不合理的是(
A.构成染色体的组蛋白发生甲基化可能也会影响基因的表达B.甲基化通过影响细胞分裂的过程从而影响细胞的结构和功能C.基因启动子甲基化后，可能会影响 RNA 聚合酶的结合D.肌细胞可能通过相关的酶移除甲基基团从而去甲基化
解析：基因组中转录沉默区常常发生甲基化，据此可推测，构成染色体的组蛋白发生甲基化可能也会影响基因的表达，A 正确。甲基化通过影响基因的表达过程从而影响细胞的结构和功能，B 错误。基因启动子甲基化后，可能会影响 RNA 聚合酶的结合，进而影响基因的表达过程，C 正确。将携带甲基化和非甲基化肌动蛋白基因的重组质粒分别导入培养的肌细胞后，发现二者转录水平相同，说明肌细胞可能通过相关的酶移除甲基基团，完成去甲基化，D 正确。
7.(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：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，启动子和转录区域为基因中不