新课标2023版高考生物一轮总复习第六单元基因的本质和表达第3讲基因的表达课件

这是一份新课标2023版高考生物一轮总复习第六单元基因的本质和表达第3讲基因的表达课件，共53页。PPT课件主要包含了核苷酸，蛋白质，密码子，核糖体，遗传物质，DNA的一条链，细胞核，氨基酸，tRNA，密码子与反密码子等内容，欢迎下载使用。
1．构成RNA的核苷酸含有A、G、C、T四种碱基，可以储存遗传信息。 ( )2．RNA是在细胞核中以DNA的两条链为模板合成的。 ( )3．地球上几乎所有的生物体都共用一套密码子。 ( )4．通常,一个mRNA分子可以相继结合多个核糖体，同时进行一条肽链的合成。 ( )5．基因通过控制酶的合成直接控制生物性状。 ( )6．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叫作表观遗传。 ( )
系统学习(一)　遗传信息的转录和翻译(释疑点)　　　　　　基础知识·全面掌握1．RNA的结构与功能
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______________为模板合成的，这一过程叫作转录。(2)场所：主要是_______，在叶绿体、线粒体中也能发生转录过程。(3)过程(4)产物：______________________。
mRNA、rRNA、tRNA
3．翻译(1)场所或装配机器：________。(2)条件(3)过程
————————■链教材资料·发展科学思维■———————1．(必修2 P65图4­-4拓展)一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗？一个DNA分子上所有基因的模板链都相同吗？提示：转录时只能以基因的某一条链为模板；不同的基因模板链不一定是同一条链。2．(必修2 P66“相关信息”拓展)在蛋白质的翻译过程中，遗传信息是由tRNA和rRNA流向蛋白质的吗？提示：tRNA和rRNA参与蛋白质的合成过程，但是这两种RNA本身不会翻译为蛋白质。
　　　　　　重难盲点·讲练疏通———————微点释解(一) 转录和翻译过程的比较—————————1．比较复制、转录和翻译
2.翻译过程的三种模型图分析
[典例]　(2022·襄阳模拟)图中甲、乙、丙分别表示人体细胞中遗传信息的传递和表达过程。有关叙述正确的是(　 )A．甲过程中通常有多个核糖体共同参与一条肽链的合成，从而提高效率B．乙过程的特点是边解旋边复制，且多起点同时开始进行C．丙过程进行的场所包括细胞核、线粒体、叶绿体D．甲、乙、丙三过程均有氢键的破坏和形成，都遵循碱基互补配对的原则[解析]　一个核糖体只参与一条多肽链的合成，A错误；乙过程多起点不是同时开始进行的，B错误；人体细胞中无叶绿体，C错误；甲为翻译，乙为DNA复制，丙为转录，三过程均有氢键的破坏和形成，都遵循碱基互补配对的原则，D正确。
[规律方法] “三步”判断真、原核细胞的DNA复制、转录及翻译
[对点练习]1．如图是人体某细胞中遗传信息的传递及表达过程示意图。据图分析，以下描述正确的是 (　 )A．①②过程中两种酶的结合位点分别位于DNA和RNA分子上B．②过程生成的mRNA长度与DNA分子的每一条链都不同C．b中具有tRNA的结合位点，翻译时mRNA从右往左移动D．该图可表示胰岛B细胞中胰岛素基因指导胰岛素的合成过程
解析：①过程是DNA复制，②过程是转录，③过程是翻译，a是mRNA，b是核糖体，c是肽链。图中①DNA复制和②转录两个过程中两种酶分别是DNA聚合酶和RNA聚合酶，两种酶的结合位点都位于DNA分子上，A错误；②转录是以基因为单位进行的，而基因是具有遗传效应的DNA片段，因此转录生成的mRNA长度应小于DNA分子的一条链的长度，B正确；b为核糖体，含有两个tRNA结合位点，翻译过程中核糖体沿着mRNA移动，C错误；胰岛B细胞已经高度分化，不再分裂，DNA不再复制，D错误。答案：B　
2．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′端到3′端
解析：分析题图可知，图甲、图乙均表示转录和翻译过程。原核生物没有线粒体，能量只能由细胞质提供；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，C错误；图乙细胞中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，翻译是由核糖体中肽链短的那一端向另一端进行的，D正确。答案：C　
————微点释解(二) 遗传信息、密码子、反密码子的分析————
[对点练习]3．(2020·全国卷Ⅲ)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
解析：根据题图可知，反密码子CCI可与mRNA中的GGU、GGC、GGA互补配对，说明一种反密码子可以识别不同的密码子，A正确；密码子与反密码子的碱基互补配对，二者的碱基之间通过氢键结合，B正确；tRNA分子和mRNA分子都是单链结构，C错误；由于某些氨基酸可对应多种密码子，故mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变，D正确。答案：C　
4．如图中甲表示酵母丙氨酸tRNA的结构示意图。乙和丙是甲相应部分的放大图，其中I表示次黄嘌呤，能够与A、U或C配对。下列有关叙述正确的是 (　 )A．图中tRNA的p端是结合氨基酸的部位B．丙氨酸的密码子与反密码子是一一对应的C．单链tRNA分子内部不存在碱基互补配对D．转录丙所示序列的双链DNA片段含有3个腺嘌呤解析：图中tRNA的3′­-OH端是结合氨基酸的部位，A错误；据题意可知，丙氨酸的反密码子是IGC，则丙氨酸的密码子可能是ACG、UCG、CCG，B错误；tRNA分子的双链部位存在碱基互补配对，单链部位不存在碱基互补配对，C错误；转录过程遵循碱基互补配对原则，转录丙的双链DNA片段为TGGACGAG/ACCTGCTC，含3个腺嘌呤，D正确。
[易错点拨] 明确氨基酸与密码子、反密码子的数量关系(1)一种氨基酸可对应一种或几种密码子(即密码子具有简并性)，可由一种或几种tRNA转运。(2)除终止密码子外，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。　　
———————微点释解(三) 基因表达中的相关计算—————1．DNA模板链中A＋T(或C＋G)与mRNA中A＋U(或C＋G)相等，则(A＋T)总%＝(A＋U)mRNA%。2．DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如图所示：可见，蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA(或基因)碱基数目。
[对点练习]5．(2022·亳州期末)假设大肠杆菌细胞中某个基因控制合成的蛋白质中有30个氨基酸，基因中C占碱基总数的20%，不考虑终止密码。下列叙述正确的是 (　 )A．该基因复制一次，至少需要27个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸B．基因转录生成的mRNA中，鸟嘌呤的数目占碱基总数的20%C．翻译合成该蛋白质的过程中，可能需要21种tRNA参与D．该基因复制n次，含有亲代DNA链的DNA分子所占比例为1/2n
解析：大肠杆菌细胞中某个基因控制合成的蛋白质中有30个氨基酸，不考虑终止密码，因此mRNA上共有90个碱基，控制该蛋白质的基因碱基数至少为180个，基因中C占碱基总数的20%，故C＝180×20%＝36(个)，G＝C＝36个，A＝T＝(180－36×2)÷2＝54(个)。该基因中腺嘌呤脱氧核苷酸个数为54个，该基因复制一次，需要(21－1)×54＝54(个)游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，A错误；转录以基因的一条链为模板合成mRNA，mRNA中鸟嘌呤G的数目等于基因转录时模板链上胞嘧啶C的数目，但基因转录时模板链上胞嘧啶C的数量不知道，鸟嘌呤G的数目占该mRNA中碱基总数的比例无法计算，B错误；一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运，所以30个氨基酸可能由21种tRNA参与，C正确；该基因复制n次，产生2n个DNA分子，有2个DNA分子含亲代DNA链，占DNA分子总数的比例为2/2n，D错误。答案：C　
6．一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子) (　 )A．m、(m/3)－1 　B．m、(m/3)－2C．2(m－n)、(m/3)－1 　D．2(m－n)、(m/3)－2解析：mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C的数目为n个，则A＋U的数目为(m－n)个，故模板DNA中A＋T数目为2(m－n)个。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3个。合成蛋白质时，脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。答案：D　
系统学习(二)　中心法则及基因表达与性状的关系(释疑点)　　　　　　基础知识·全面掌握1．中心法则(1)提出者：________。(2)补充后的内容图解图中序号依次表示①______，②_______，③______，④______。(3)生命是物质、能量和信息的统一体①DNA、RNA是_____的载体。②蛋白质是信息的__________。③______为信息的流动提供能量。
2．基因控制性状的途径(1)直接控制途径①方式：基因通过控制______________直接控制生物体的性状。②实例：镰状细胞贫血、囊性纤维化等。(2)间接控制途径①方式：基因通过控制__________来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
3.基因的选择性表达与细胞分化(1)基因类型①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______的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。②只在某类细胞中________表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。(2)细胞分化的本质：_________________。4．表观遗传(1)概念：生物体基因的_________保持不变，但基因表达和_____发生可遗传变化的现象。(2)类型：DNA甲基化，_______的甲基化和乙酰化等。
5．基因与性状间的对应关系(1)基因控制生物体的性状(2)生物体的性状还受_________的影响。(3)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性状。
———————■链教材资料·发展科学思维■———————— 1．(必修2 P72“思考·讨论”)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？提示：这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。2．(必修2 P74“批判性思维”)你如何客观评价基因决定生物体的性状这一观点？提示：生物性状的形成往往是内因(基因)与外因(环境因素等)相互作用的结果。
　　　　　　重难盲点·讲练疏通微点释解(一) 根据中心法则过程分析生物遗传信息的传递 [典例]　(2022·东莞高三一诊)下图所示为遗传信息传递的“中心法则”。研究发现四环素具有与细菌核糖体结合能力强的特点。下列有关说法错误的是(　 )A．四环素通过抑制蛋白质的合成起到抗菌效果B．图中涉及碱基A与U配对的过程为②③④⑤C．细菌体内②和③过程可在同一区域同时发生D．艾滋病病毒侵染T细胞后能发生图中所有过程
[解析]　图中①过程为DNA复制，②过程为转录，③过程为翻译，④过程为RNA复制，⑤过程为逆转录。艾滋病病毒是逆转录病毒，不会发生④过程，D错误。[答案]　D
[规律方法]　“三看法”判断中心法则各过程
[对点练习]1．克里克提出了中心法则，随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充(如图)，下列有关叙述错误的是(　 )A．中心法则描述了生物界遗传信息的传递过程B．碱基互补配对保证了遗传信息传递的准确性C．图中①～⑤过程都可以在细胞内发生D．中心法则揭示了生物界共用同一套遗传密码解析：图中①表示转录，②表示逆转录，③表示DNA复制，④表示RNA复制，⑤表示翻译，以上过程均可以在细胞内发生，C正确；中心法则没有揭示生物界共用同一套遗传密码，D错误。
2．(2022·佛山一模)新型冠状病毒(单链RNA病毒)侵染人体细胞后，其增殖过程如图所示。以下说法错误的是 (　 )A．①和④所用到的酶和原料都不同B．①除涉及病毒RNA外还有宿主细胞RNA的参与C．①②③④中都会发生碱基互补配对的过程D．新冠病毒的遗传物质中嘌呤和嘧啶的数量不一定相等解析：①是翻译过程，②是RNA复制过程，③是RNA复制过程，④是翻译过程。①和④都是翻译过程，所用的酶和原料不完全相同，A错误；新冠病毒的遗传物质是单链RNA，其嘌呤和嘧啶的数量不一定相等，D正确。答案：A　
———————微点释解(二) 分析基因与性状的关系—————1．细胞分化本质注：图中A、B、C、D、E代表基因，灰色代表表达的基因，即处于活动状态；白色代表不表达的基因，即处于关闭状态(1)分化前和分化后形成的各种细胞中DNA(基因)不变。(2)表达的基因有两类：所有细胞中都表达的基因(如ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因)；只在某类细胞中特异性表达的基因(如胰岛素基因、血红蛋白基因)。(3)分化形成的各种细胞中mRNA和蛋白质不完全相同。
2．理清基因与性状的关系
[对点练习]3．(2022·泰安期末)下图为人体内苯丙氨酸代谢的途径示意图(基因①和基因②位于非同源染色体上)。下列相关叙述正确的是 (　 )A．苯丙酮尿症的发病原因说明基因可以控制蛋白质的合成，从而直接控制性状B．苯丙酮尿症患者的细胞中tRNA与氨基酸的对应关系与健康人相同C．基因①和基因②都参与控制黑色素形成，它们不遵循基因自由组合定律D．老人头发变白是基因②不进行选择性表达的结果
解析：基因①通过控制酶①的合成来控制代谢，其异常会引起苯丙酮尿症，说明基因可控制酶的合成，从而控制新陈代谢，进而间接控制生物性状，A错误；苯丙酮尿症患者细胞基因发生变化，tRNA与氨基酸的对应关系没有变化，B正确；基因①和基因②都参与控制黑色素形成，但它们位于非同源染色体上，所以两者遵循基因自由组合定律，C错误；老人头发变白的原因是酶②活性降低，黑色素合成减少，D错误。答案：B　
4．分别用β­珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是(　 )
A.在成红细胞中，β­珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态B．输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β­珠蛋白基因C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关解析：基因探针既可以用来检测目的基因的存在，也可以检测目的基因转录的产物mRNA分子，若存在，说明该基因得到表达。在成红细胞中，不存在卵清蛋白基因对应mRNA，即该基因不表达，处于关闭状态，A正确；同一个个体所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来，具有一套相同基因，B错误；丙酮酸激酶基因表达产物为与细胞呼吸相关的酶，可保证细胞呼吸正常进行，提供生命活动需要的能量，C正确。答案：B　
———————微点释解(三) 表观遗传机制与现象分析———————1．表观遗传的分子机制(1)DNA的甲基化基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响表型。(2)构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起，带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质(如组蛋白)上，使细长的DNA卷成紧密的结构。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。
(3)RNA干扰RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。当细胞中导入与内源性mRNA编码区同源的双链RNA时，该mRNA发生降解而导致基因表达沉默的现象。这种现象发生在转录后，又称为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一。2．表观遗传的特点(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可以发生去甲基化。
3．理解表观遗传注意三个问题(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基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。4．表型模拟生物的表型＝基因型＋环境，由于受环境影响，导致表型与基因型不符合的现象。如果蝇长翅(V)和残翅(v)的遗传受温度的影响，其表型、基因型与环境的关系如下表：
[对点练习]5．(2021·8省联考，河北卷)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；据题干可知基因启动子区域被甲基化后，会抑制该基因的转录，因此甲基化的启动子区不利于暴露转录模板链的碱基序列，B错误；抑癌基因主要阻止细胞不正常增殖，抑癌基因过量甲基化后不能正常表达，会导致细胞不正常增殖，C正确；某些DNA甲基化抑制剂，可以抑制抑癌基因过量甲基化，阻止细胞癌变，可作为抗癌药物研发的候选对象，D正确。答案：B　
6．(2022·临沂检测)RNA干扰通常是一种由双链RNA诱发的“基因沉默”(如下图所示)，在此过程中，细胞中与双链RNA有同源序列的信使RNA被降解，来干扰生物体本身的RNA“信使”功能，从而抑制了致病基因的表达。这种技术最初曾被用来研究植物和蠕虫等，科学家后来发现它对哺乳动物细胞也有效。例如，美国哈佛医学院的科学家已经成功地利用RNA干扰技术治愈了实验鼠的肝炎。
下列是对RNA干扰现象发现的理解，你认为不正确的是 (　 )A．RNA能抑制基因的表达B．RNA会干扰生物体本身的mRNA的“信使”功能C．RNA干扰现象可用于治疗某些疾病D．RNA干扰现象使细胞内特定mRNA的合成受阻解析：dsRNA被切成若干siRNA，然后与蛋白质结合形成RISC，其识别靶序列(mRNA序列)，进而使得mRNA被降解，导致mRNA不能翻译出蛋白质。RNA能抑制基因的表达过程中的翻译过程，A正确；图示过程使mRNA降解，因此RNA会干扰生物体本身的mRNA的“信使”功能，B正确；RNA干扰现象可以阻止某些蛋白质的合成，可用于治疗某些疾病，C正确；RNA干扰现象中，细胞内特定mRNA能够合成，只是合成的mRNA被降解了，D错误。
7．已知果蝇的长翅与残翅是一对相对性状，且长翅(V)对残翅(v)为显性，但遗传学家在不同温度下培养长翅果蝇幼虫，得到不同的结果，如下表。请结合所学知识回答问题：(1)这个实验说明基因与性状是怎样的关系？_____________________________________________________________________________________。(2)果蝇B的残翅性状能否遗传？________。原因是_______________________________________________________________________________。
(3)人们将果蝇B的残翅性状称为表型模拟，若现有一残翅果蝇，如何判断它是否是表型模拟？请设计鉴定方案。①方法步骤：____________________________________________________________________________________________________________________。②结果分析：A．_____________________________________________________________。B．_____________________________________________________________。