2026届高三生物二轮专题试题解析复习第21讲基因的表达、基因与性状的关系（Word版附解析）

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考点1 遗传信息的转录★★★☆☆
1.RNA充当信使
DNA指导蛋白质的合成过程中充当信使的是 ，它是核酸（化学本质），基本单位是 ，由一分子 、一分子 、一分子 组成。组成RNA的碱基有4种，与DNA相同的碱基为 ，独有的是 。组成RNA的是 而不是脱氧核糖。RNA一般是 链，比DNA短，因此能够通过 ，从细胞核到达细胞质中。
RNA有三种：分别是 。
2.遗传信息的转录
（1）概念：RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的 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。
（3）转录的条件：
①模板：DNA的一条链的某片段。
②酶：RNA聚合酶。
③原料：4种游离的核糖核苷酸。
④能量：由ATP提供。
（4）过程：
①解旋：DNA双链解开（ 的催化），碱基暴露出来；
②mRNA开始合成：在RNA聚合酶的作用下，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基 。
③mRNA的延伸：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上（方向：从5′-端到3′-端）。
④转录的结束和mRNA的释放：合成的mRNA从DNA上释放，而后DNA恢复 结构（先合成的先释放）。
特别提醒
1.一个基因转录时以基因的一条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链不一定相同。
2.转录方向的判定方法：已合成的mRNA释放的一端（5′端）为转录的起始方向。
3.遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程不需要解旋酶。
4.转录是以基因为单位进行的，一个基因在细胞内可被多次转录。
考点2 遗传信息的翻译★★★☆☆
1.翻译概念解读
（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
（2）条件
2.密码子
（1）概念： 上决定一个氨基酸的 个相邻的碱基为 个密码子。
（2）起始密码子：即在翻译时作为第一个密码子。AUG作为起始密码子编码甲硫氨酸；在原核生物中，GUG也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
（3）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。
（4）密码子和反密码子的比较
（5）特点
①不同生物共用一套遗传密码。
②每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并），可由一种或几种tRNA转运。
3.tRNA：tRNA可以将 运输到核糖体上。1种tRNA只能识别并转运 种氨基酸。tRNA分子经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带 的部位，另一端有3个相邻的可以与 上的密码子互补配对的碱基，叫作 。
4.过程
起始：mRNA与核糖体结合。
↓
运输：tRNA携带氨基酸置于特定位置。
↓
延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上。
↓
停止：当核糖体遇到mRNA上的 时，合成停止。
↓
脱离：肽链合成后从核糖体与 的复合物上脱离。
5.翻译过程中mRNA与核糖体数量关系
（1）数量关系：一个mRNA分子上可相继结合 核糖体，同时进行多条肽链（氨基酸序列完全相同）的合成。
（2）方向： （见上图），判断依据是多肽链的长短， 翻译在前。
（3）意义： 。
【教材拾遗】
1.（必修2P69插图）图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，其意义是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，A端是mRNA的5′端。
2.核糖体沿mRNA移动的方向为5′→3′，即从上图左侧向右侧移动。也可根据肽链长短判断核糖体移动方向，从肽链短的一侧向肽链长的方向移动。
6.遗传信息、密码子、反密码子及与氨基酸的关系
（1）相关概念及联系
特别提醒
启动子和终止子均为DNA片段，起始密码子和终止密码子均为mRNA上三个相邻的碱基。
（2）数量关系
①密码子有64种，不同生物共用一套 。
②有2种起始密码子：在真核生物中 作为起始密码子；在原核生物中， 也可以作为起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。
③有3种终止密码子： 。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 。
④通常一种密码子决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。
⑤每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并），可由一种或几种tRNA转运。
【教材隐性知识】必修2P67“思考·讨论”：几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。
7.DNA复制、转录和翻译的比较
考点3 中心法则的提出及其发展★★★☆☆
1.提出人： 。
2.中心法则图解
虚线表示少数生物的遗传信息的流向
①DNA的复制；② ；③翻译；④ ；⑤ 。
3.不同生物遗传信息的传递过程
（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递（DNA病毒及细胞生物）
（2）具有RNA复制功能的RNA病毒（如烟草花叶病毒）
（3）具有逆转录功能的RNA病毒（如HIV）
（4）高度分化的细胞遗传信息的传递
DNAeq \(――→,\s\up7(转录))RNAeq \(――→,\s\up7(翻译))蛋白质
4.生命是物质、能量和信息的统一体
在遗传信息的流动过程中， 是信息的载体， 是信息的表达产物，而 为信息的流动提供能量。
5.中心法则功能
（1）信息传递功能： 过程体现了遗传信息的传递功能，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中； 是以RNA作为遗传物质的生物亲代与子代之间遗传信息的传递功能。
（2）信息表达功能： 过程共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育过程中；逆转录过程表示了部分以 作为遗传物质的病毒（如HIV）以RNA为模板合成DNA的过程，是RNA中遗传信息表达的首要步骤。此类生物营寄生生活，必须在宿主细胞中完成其遗传物质的信息表达，所以需先通过 过程形成 ，整合在宿主DNA中，再进行 和 过程。 伴随着病毒的RNA一起侵染宿主细胞。
特别提醒
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。
6.DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
考点4 基因表达与性状的关系★★★☆☆
1.基因表达产物与性状的关系
（1）直接方式
①机理：基因通过控制 直接控制生物体的性状。
②实例：囊性纤维化是一种遗传病，病因是 蛋白——CFTR蛋白基因 3个碱基，导致CFTR蛋白第508位缺少苯丙氨酸，使得该 变化，导致Cl－转运异常，从而使患者支气管黏液增多、堵塞。
（2）间接方式
①机理：基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的性状。
②实例：白化病的致病机理是编码酪氨酸酶的基因异常，导致缺乏 ，不能合成黑色素；豌豆皱粒性状的形成是因为编码淀粉分支酶的基因被一段 插入打乱，淀粉酶异常，导致具有保水作用的淀粉含量降低。
2.基因的选择性表达与细胞分化
（1）表达的基因类型
①在所有细胞中都能表达的基因，即管家基因；
②只在某类细胞中特异性表达的基因，即奢侈基因。
（2）细胞分化的本质： 。 与基因表达的调控有关。
（3）细胞分化的标志
①分子水平：合成了某种细胞特有的 ，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平：形成不同种类的 。
3.表观遗传
（1）概念：生物体基因的碱基序列保持 ，但基因表达和表型发生 变化的现象。
（2）特征：
①不发生 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、健康方面会出现差异。
②可遗传：如遗传物质完全相同的小鼠，部分碱基发生甲基化修饰，其体毛具有不同颜色，这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代。
③受环境影响。
（3）机制：①DNA的 ；②构成染色体的组蛋白的 、 等修饰。
（4）注意：
①表观遗传不遵循 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基因的 过程，进而影响 的合成。
（5）实例：① 花形的遗传；② 和 的差异。
特别提醒
1.表观遗传普遍存在于生物的生长、发育和衰老的整个生命过程中。
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。表观遗传不遵循（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔遗传规律。
3.表观遗传属于变异，但是可逆转的，如甲基化←→去甲基化，乙酰化与去乙酰化。
4.表观遗传一般是影响基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。
5.与表型模拟的比较
（1）相同点：都是由环境改变引起的性状改变，遗传信息都没有改变。
（2）不同点：表观遗传的表型是可遗传的，表型模拟引起的性状改变是不可遗传的。
4.基因与性状的关系
（1）基因和性状之间不是简单的一一对应关系
①由图示看出，基因在染色体上呈 排列。
②基因与性状的数量关系
1）由图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号基因分别控制性状A、B、C可判断，多数情况下，一个基因控制一种性状。
2）由图中Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号基因共同控制性状D看出，一种性状可受到 基因影响。
3）由图中基因Ⅷ控制性状E、F、G、H可知，一个基因可控制 性状。
③生物的性状是 共同作用的结果。基因型相同，表型可能不同；基因型不同，表型可能相同。
（2）基因表达与性状关系的复杂性
基因与基因、基因与 、基因与环境之间存在着复杂的 ，精细地调控着生物体的性状。
陷阱1 遗传信息转录的几点易错点
陷阱2 遗传信息翻译的几点易错点
陷阱3 中心法则的两点易错点
陷阱4 中基因表达产物与性状的关系的几点易错点
表观遗传的几种类型
1.DNA甲基化：指在DNA碱基上增加甲基基团的化学修饰。
2.基因（组）印记：指因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化就是基因组印记的重要方式之一。在印记基因中，来自亲本的“印记”在子一代体细胞的有丝分裂中保持终生；但在子一代的原始生殖细胞中，甲基化都会被清除，然后形成配子时，甲基化模式都会重新设定。
3.组蛋白修饰
（1）组蛋白乙酰化修饰一般与基因转录激活相关，而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。
（2）组蛋白甲基化修饰既与基因的转录抑制相关，又与转录激活相关，这取决于被修饰的氨基酸残基所处的位置、被修饰的程度，以及甲基转移酶的性质。
4.RNA干扰
主要靠直接结合特异的靶标mRNA，从而阻止该mRNA进行翻译或者导致靶标mRNA的稳定性下降。
5.X染色体失活
是“强制性的男女平等”。雌性动物体细胞中X染色体的失活遵循n－1规律：不管有多少条X染色体，除了一条以外其余的都失活。染色体失活是一个与基因沉默相关的过程。这些变化使失活的X染色体形成巴氏小体。虽然在体细胞中失活的X染色体非常稳定，但在正常发育过程中的一些情况下，整条染色体还可以再被激活。例如，在发育中的原始生殖细胞内，可以激活失活的X染色体。
考点预测：
1.核心机制类
（1）DNA甲基化：启动子区高甲基化→基因沉默（如抑癌基因失活）；去甲基化药物（氮胞苷）可逆转。
（2）组蛋白修饰：乙酰化激活转录，甲基化双向调控（如H3K4me3激活，H3K27me3抑制）。
（3）非编码RNA：miRNA（降解mRNA或抑制翻译）、lncRNA（染色质重塑）。
2.性状与环境的交互
（1）表型可塑性：同基因型个体因环境差异产生不同表型（如蜜蜂的蜂王与工蜂由饮食调控）。
（2）跨代遗传：环境压力（如饥荒）通过表观标记影响子代代谢表型。
3.技术热点（新情境题）
（1）表观遗传时钟：通过DNA甲基化位点预测生物年龄，用于衰老干预和健康管理。
（2）液体活检：血液cfDNA甲基化检测癌症（如结直肠癌SEPT9基因甲基化）。
4.伦理与前沿
（1）职业表观遗传检测：企业可能通过甲基化标记评估员工环境暴露风险（如化工厂工人），涉及隐私争议。
（2）药物开发：表观遗传药物（如组蛋白去乙酰化酶抑制剂）联合免疫疗法治疗癌症。
1．（2025·重庆·高考真题）细胞中F蛋白和M蛋白均可进入细胞核。X蛋白选择性地结合F蛋白或乙酰化修饰的M蛋白，从而阻止被结合的蛋白进入细胞核，具体机制如图。下列说法合理的是（ ）
A．M基因和F基因都属于原癌基因
B．M蛋白和F蛋白都是DNA聚合酶
C．在癌细胞中过量表达X可能会减缓癌细胞增殖
D．在正常细胞中去除F蛋白，可能会抑制正常细胞凋亡
2．（2025·广东·高考真题）VHL基因的一个碱基发生突变，使其编码区中某CCA（编码脯氨酸）变成CCG（编码脯氨酸），导致合成的mRNA变短，引发VHL综合征。该突变（ ）
A．改变了DNA序列中嘧啶的数目
B．没有体现密码子的简并性
C．影响了VHL基因的转录起始
D．改变了VHL基因表达的蛋白序列
3．（2025·湖南·高考真题）基因W编码的蛋白W能直接抑制核基因P和M转录起始。P和M可分别提高水稻抗虫性和产量。下列叙述错误的是（ ）
A．蛋白W在细胞核中发挥调控功能
B．敲除基因W有助于提高水稻抗虫性和产量
C．在基因P缺失突变体水稻中，增加基因W的表达量能提高其抗虫性
D．蛋白W可能通过抑制RNA聚合酶识别基因P和M的启动子而发挥作用
4．（2025·河南·高考真题）构成染色体的组蛋白可发生乙酰化。由组蛋白基因表达到产生乙酰化的组蛋白，需经历转录、转录后加工、翻译、翻译后加工与修饰等过程。下列叙述错误的是（ ）
A．组蛋白乙酰化不改变自身的氨基酸序列但可影响个体表型
B．具有生物活性的tRNA的形成涉及转录和转录后加工过程
C．编码组蛋白的mRNA上结合的核糖体数量不同，可影响翻译的准确度和效率
D．组蛋白乙酰化发生在翻译后，是基因表达调控的结果，也会影响基因的表达
5．（2025·云南·高考真题）RNA干扰原理是指mRNA形成局部互补结构后阻断mRNA翻译。X菌是兼性厌氧菌，能杀伤正常细胞和处于缺氧微环境的肿瘤细胞。我国科学家基于RNA干扰原理改造X菌获得Y菌时，将厌氧启动子PT置于X菌生存必需基因asd上游，启动基因asd转录，PT启动转录效率与氧浓度成反比；同时将好氧启动子PA置于基因asd下游，启动互补链转录，PA启动转录效率与氧浓度成正比。下列说法正确的是（ ）
A．Y菌存在asd基因DNA双链同时启动转录的状态
B．PT和PA分别启动转录得到的mRNA相同
C．PA的作用是防止有氧环境下Y菌死亡
D．改造X菌目的是增强无氧环境下杀伤肿瘤细胞的能力
6．（2025·湖北·高考真题）大数据时代，全球每天产生海量数据，预计2040年需一百万吨硅基芯片才能储存全球一年产生的数据。为解决这一难题，科学家尝试运用DNA来储存数据。我国科学家已经将汉代拓片、熊猫照片等文化数据写入DNA，实现数据长期保存。下列叙述中，DNA可以作为存储介质的优点不包括（ ）
A．DNA具有可复制性，有利于数据的传播
B．可通过DNA转录和翻译传递相应数据信息
C．DNA长链中碱基排列的多样化，为大量数据的存储提供可能
D．DNA作为存储介质体积小，为数据携带和保存节约了大量空间
学习导航站
知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1遗传信息的转录★★★☆☆
考点2遗传信息的翻译★★★☆☆
考点3中心法则的提出及其发展★★★☆☆
考点4基因表达与性状的关系★★★☆☆
陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（大陷阱规避）
素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析
真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
场所
细胞质的核糖体上
模板

原料
21种
产物
具有一定 的蛋白质
项目
密码子
反密码子
位置
mRNA上 的碱基
上的3个相邻碱基（一个tRNA一般含70～90个核苷酸）
作用
直接决定蛋白质中氨基酸的序列
识别密码子，转运
种类
64种，其中一般有3种终止密码子（UAA、UAG、UGA）不决定氨基酸
由于密码子的第3位碱基与反密码子的第1位碱基之间的配对有一定的摆动性，故tRNA种类小于61种，且具有物种差异性
特点
与DNA模板链互补，具有简并性、通用性、专一性
与mRNA中密码子互补
项目
遗传信息的传递
遗传信息的表达
复制（DNA→DNA）
转录（DNA→RNA）
翻译（mRNA→蛋白质）
范围/
时间
只有 才在分裂间期进行核DNA分子的复制，如分生区细胞
几乎所有活细胞中（主要发生在分裂间期）
场所
主要是细胞核，叶绿体、线粒体、拟核也会发生
细胞质（核糖体）
模板
亲代DNA的 分别作模板
DNA（基因）的
mRNA
模板去向
子代DNA分子中
DNA链恢复双螺旋
降解成核糖核苷酸
原料
4种游离的 核苷酸
4种游离的 核苷酸
氨基酸
产物
子代DNA分子
3大类RNA
蛋白质（多肽）和水
酶
解旋酶、DNA聚合酶等
RNA聚合酶
特定的酶
过程
DNA解旋，以 为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应模板链螺旋化
DNA解旋，以其中一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成RNA
mRNA与核糖体结合，以mRNA为模板，以tRNA为搬运相应氨基酸的工具，合成有一定氨基酸序列的蛋白质
关键调控
序列
复制原点
启动子（不转录）、终止子
起始密码子、终止密码子（一般不翻译）
碱基
配对
A—T、T—A、C—G、G—C
A—U、T—A、C—G、G—C
A—U、U—A、C—G、G—C
特点
复制；边解旋边复制等
边转录
一条mRNA上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的多肽链
意义
复制遗传信息，使遗传信息由亲代传给子代
表达遗传信息，使生物体表现出各种
DNA复制
转录
翻译
逆转录
RNA
复制
场所
主要在
细胞核
主要在
细胞核
核糖体
宿主
细胞
宿主
细胞
模板





原料
4种脱氧
核苷酸
4种核糖
核苷酸
21种
氨基酸
4种脱氧
核苷酸
4种核
糖核苷
酸
酶
解旋酶、DNA聚合酶等

催化缩合
反应的酶


能量
ATP
碱基互补配对原则
G—C，C—G
A—T，T—A
A—U，T—A
A—U，U—A
A—T，U—A
A—U，U—A
产物
两个子代DNA
RNA
多肽链
DNA
RNA
信息传递





意义
前后代之间传递遗传信息
表达遗传信息，使生物表现出各种遗传性状
通过宿主细胞传递遗传信息，合成蛋白质
前后代之间传递遗传信息
易错表现
正确理解
认为一个DNA转录只能转录出1条、1种mRNA
转录的单位是基因，一个DNA上可有许多个基因，不同基因转录出的RNA不同
认为DNA复制和转录过程中都需要经过解旋，因此都需要解旋酶
DNA复制和转录过程中都需要解旋，但DNA复制过程需要解旋酶，转录过程不需要解旋酶
认为细胞内基因在转录时两条链均作模板
基因在转录时只以其中一条链作模板
认为细胞内只有mRNA是转录的产物，tRNA不是转录产物
细胞内RNA都是转录的产物
易错表现
正确理解
认为密码子的简并有利于提高转录的速率
遗传密码子的简并使得一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运，进而可以提高翻译的速率
认为翻译时，每种氨基酸仅由一种密码子决定
一般一种密码子决定一种氨基酸，而一种氨基酸可由一种或多种密码子决定
认为与终止密码子UAG配对的反密码子是AUC
终止密码子UAG不对应氨基酸，无对应的反密码子，且密码子为5′－UAG－3′，配对的碱基顺序应为5′－CUA－3′。未标注时默认左侧为5′，右侧为3′
易错表现
正确理解
认为中心法则涉及的全部过程均可发生在正常人体细胞内
正常细胞中往往不会发生逆转录和RNA复制过程
认为线粒体中遗传信息的传递不遵循中心法则
线粒体中遗传信息的传递也遵循中心法则
易错表现
正确理解
认为基因表达的产物不可以参与基因的表达
如RNA聚合酶就是基因表达的产物，其参与基因的转录过程
认为基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质
基因指导合成的终产物不一定都是蛋白质，也可能是RNA或肽链等
认为若某细胞中发生了基因的选择性表达，则该细胞一定发生了细胞分化
细胞凋亡过程中也有新蛋白质合成，也体现了基因的选择性表达
认为生物体中，一个基因决定一种性状，一种性状由一个基因决定
基因与性状间存在一对一、一对多、多对一等关系
基因碱基甲基化程度较高导致基因不表达的原因可能是其与RNA聚合酶的结合受阻。在胰岛B细胞中，呼吸酶基因、胰岛素基因处于非甲基化（填“甲基化”或“非甲基化”）的状态。
鼠的灰色（A）对褐色（a）是一对相对性状，被甲基化修饰的基因不能表达。图中雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表型及比例是灰色：褐色＝1：1。
已知基因A的表达产物可在一定程度上抑制RNA病毒在宿主细胞中的增殖。在研究基因A的功能时，研究人员发现宿主细胞染色质的组蛋白乙酰化导致染色质结构松散、开放程度变大，最终能激活基因A的表达。试分析染色体的组蛋白乙酰化有利于基因A表达的原理：宿主细胞中染色质结构松散有利于基因解旋，从而有利于基因A的转录过程，最终有利于基因A的表达。