【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题04 基因的表达-讲义

这是一份【知识梳理】2024年高中生物学业水平考试（新教材专用）专题04 基因的表达-讲义，共8页。试卷主要包含了RNA的结构，遗传信息的转录和翻译，中心法则，基因和性状的关系等内容，欢迎下载使用。

考点01 基因指导蛋白质的合成
考点02 基因表达与性状的关系
考点01 基因指导蛋白质的合成
一、RNA的结构、种类和功能
1.DNA与RNA的比较
2.RNA作为DNA的信使传递信息的原因：
（1）RNA也是由核苷酸组成，含氮碱基有A、G、C、U，具备准确传递遗传信息的可能。
（2）RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
（3）RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”；因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
（4）RNA为单链结构，不稳定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保证生命活动的有序进行。
3.RNA的结构与功能
二、遗传信息的转录和翻译
（一）转录
1.概念：以DNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。
2.场所：主要是细胞核在叶绿体线粒体中也能发生转录过程。
3.条件：
（1）模板：DNA的一条链（模板链）；
（2）原料：4种核糖核苷酸；
（3）能量：ATP（由细胞呼吸提供）；
（4）酶：RNA聚合酶。
4.过程：
5.产物：信使RNA、核糖体RNA、转运RNA。
6.DNA复制与DNA转录的比较
（二）遗传信息的翻译
1.概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2.场所或装配机器：核糖体。
3.条件：模版：mRNA 原料：氨基酸 酶：多种酶 能量：ATP 搬运工具：tRNA
4.易混淆的遗传信息、密码子与反密码子
密码子
（1）种类：密码子共有64种，负责21种氨基酸的编码，其中3种终止密码子（UAA、UAG、UGA）通常不编码氨基酸，但UGA在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
（2）特点
①简并性：一种氨基酸可能由多个密码子决定。
通常一种密码子决定1种氨基酸，一种tRNA只能转运1种氨基酸。
B.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通用性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。
过程
起始→mRNA与核糖体结合
运输→tRNA携带氨基酸进入特定位置
延伸→核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸添加到延伸中的肽链上（一个mRNA可以结合多个核糖体）
停止→当核糖体遇到mRNA上的终止密码子时，合成终止
脱离→肽链合成后从核糖体与mRNA的复合物上脱离
7.翻译过程的三种模型图解读

（1）模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成2个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是由左往右。
（2）在细胞质中翻译是一个快速高效的过程。通常一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
（3）模型丙是原核细胞内发生的转录和翻译过程，特点是边转录边翻译，与真核细胞不同的原因是原核细胞无以核膜为界限的细胞核，原核细胞的基因中无内含子，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。
三、中心法则
1.提出者:克里克。
2.过程
3.各种生物遗传信息的传递途径
（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
高度分化的细胞遗传信息的传递
4.生命是物质、能量和信息的统一体
（1）DNA、RNA是信息的载体。
（2）蛋白质是信息的表达产物。
（3）ATP为信息的流动提供能量。
考点02 基因表达与性状的关系
一、 基因表达产物与性状的关系
1.直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
例子：镰刀型细胞贫血症
编码血红蛋白的基因中一个碱基变化→血红蛋白结构发生变化→红细胞形态呈镰刀状→红细胞容易破裂，患溶血性贫

间接控制：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。
例子：白化病
酪氨酸酶基因异常→酪氨酸酶不能合成→酪氨酸不能转为黑色素→白化病
二、 基因的选择性表达与细胞分化
1.细胞中表达的基因分类：
（1）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的。如：ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因等。
（2）奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。如：胰岛素基因、血红蛋白基因等。
2.细胞分化的实质：
（1）细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。
（2）细胞分化的“不变”与“变”
①不变：DNA、tRNA、rRNA；细胞的数目；
② 变：mRNA、蛋白质的种类；细胞的形态、结构和功能。
3.基因的选择性表达的结果
（1）细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。
（2）细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。
（3）细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。
（4）特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。
三、表观遗传
1.概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达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.常见的调控机制
（1） DNA甲基化修饰（主要抑制转录）
①启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点；
②DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表达。
（2）染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达（乙酰化主要是激活转录）
（3）非编码RNA（主要抑制翻译）
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)
【注意】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，进而影响蛋白质的合成。
四、基因和性状的关系
1.基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响
性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境）相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
2.环境因素可使生物体的性状发生改变
环境因素可以通过表观遗传使生物体的性状发生改变，也可以通过改变遗传物质，使生物体的性状发生改变。
3.多数情况下，基因与性状不是简单的一一对应关系
（1）一个性状可以受到多个基因的影响。
例如，人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
（2）一个基因也可以影响多个性状。
例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
（3）生物体的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要的影响。
例如，后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
A T C G
A U C G
结 构
通常呈双螺旋结构
多为单链结构
主要存在部位
细胞核
细胞质
mRNA(信使RNA）蛋白质合成的模板
rRNA (核糖体RNA）核糖体的组成部分
tRNA (转运RNA）氨基酸的运载工具
比较项目
DNA复制
DNA转录
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
原料
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
碱基互补配对原则
A-T；G-C
A-U；T-A；G-C
酶
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
产物
DNA
RNA
比较项目
实质
联系
遗传信息
DNA中脱氧核苷酸的排列顺序
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；
密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子可识别密码子
密码子
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
反密码子
位于tRNA上的能与mRNA上对应密码子互补配对的三个相邻碱基