2024届高考生物一轮总复习第六单元遗传的分子基础第18讲基因的表达课件

这是一份2024届高考生物一轮总复习第六单元遗传的分子基础第18讲基因的表达课件，共48页。PPT课件主要包含了3过程，3翻译过程，续上表，答案B，答案C，答案A等内容，欢迎下载使用。
第18讲　基因的表达【课标要求】　1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质体现。2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
考点一　遗传信息的转录和翻译及中心法则
1．RNA的结构与功能
提醒：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；若大量利用U，可推断正在进行RNA的合成。
2．遗传信息的转录(1)概念：通过RNA聚合酶，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。
提醒：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。③转录完成后，RNA从DNA上释放，原DNA恢复双螺旋结构。
3．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)过程。
4．遗传信息、密码子、反密码子的关系(1)遗传信息、密码子与反密码子的实质与联系。
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系。①密码子有64种。a．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。b．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。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．中心法则(1)提出者：克里克。(2)补充后的内容图解。
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
(4)生命是物质、能量和信息的统一体。①DNA、RNA是信息的载体。②蛋白质是信息的表达产物。③ATP为信息的流动提供能量。
1．图形解读(1)tRNA。
(2)真、原核细胞的表达过程。
2．DNA复制、转录、翻译的比较
3.基因表达中的相关数量关系
提醒：实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因。①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。②在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。④转录出的mRNA中有终止密码子，一般情况下，终止密码子不编码氨基酸。
考向1　结合转录和翻译过程分析，考查科学思维1．(2022·广东模拟)基因的转录终止位点(富含A­T碱基对)上游存在富含GC碱基且对称的区域，以该区域为模板转录出的部分序列容易形成发夹结构，阻止RNA聚合酶移动，其过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．链①和链③中的G代表的是同一种核苷酸B．发夹结构中，互补配对的碱基通过氢键结合C．转录时，链①为模板链，RNA聚合酶从右向左移动D．转录时，tRNA携带游离的核糖核苷酸连接成mRNA
解析：链①中的G表示鸟嘌呤脱氧核苷酸，链③中的G代表鸟嘌呤核糖核苷酸，A项错误；发夹结构中，配对碱基间通过氢键连接，且遵循碱基互补配对原则，B项正确；基因的转录终止位点(富含A－T碱基对)上游存在富含GC碱基的对称区域，RNA聚合酶催化转录过程，图示基因转录时RNA聚合酶从左向右移动，C项错误；tRNA参与翻译过程，携带氨基酸，D项错误。
2．(2022·广东惠州)下列关于如图所示生理过程的叙述，正确的是(　　)
A．物质①上的三个相邻碱基叫作反密码子B．该过程需要mRNA、tRNA、rRNA参与C．多个结构①共同完成一条物质②合成D．结构①读取到AUG时，物质②合成终止
解析：物质①为mRNA，其上三个相邻的碱基叫作一个密码子，反密码子是位于tRNA上的相邻三个碱基，A项错误；翻译过程需要mRNA作为模板，tRNA作为转运氨基酸的工具，rRNA是核糖体的组成成分，是翻译的场所，B项正确；从图示可以看出，每个核糖体都能独立完成一条多肽链的合成，C项错误；从肽链的长度可知，翻译的方向是从左向右，最后在UAA(终止密码子)处停止翻译，D项错误。
考向2　结合转录和翻译及中心法则过程分析，考查科学思维3．(2022·广州二模)遗传物质为单链DNA的某种噬菌体，其DNA进入宿主细胞后，先形成双链DNA，再以此为模板，控制合成病毒单链DNA和蛋白质，组装成子代噬菌体。下图示该病毒DNA片段中D基因和E基因的部分碱基序列及其编码氨基酸的情况(Met、Glu等表示不同的氨基酸)。下列叙述正确的是(　　)
A．两种基因的终止密码子有所不同，这体现了密码子具有简并性B．该噬菌体蛋白质的翻译过程需要宿主细胞的DNA聚合酶的参与C．该DNA序列的一个碱基发生变化，可能引起两种病毒蛋白质结构发生改变D．子代噬菌体的蛋白质中可能含有宿主细胞内不存在的氨基酸
解析：从图中可以看出，不同的基因共用了相同的序列，这样就增大了遗传信息储存的容量。密码子存在于mRNA，在基因(DNA)上没有密码子，A项错误；DNA聚合酶催化DNA的合成，不能催化多肽的合成(翻译)过程，B项错误；由于D基因和E基因共用一段序列进行转录，所以如果该DNA序列的一个碱基发生变化，导致可能引起两种病毒蛋白质结构发生改变，C项正确；病毒没有独立生存能力，只能依赖于宿主细胞才能生存，合成蛋白质的原料全部来自于宿主，所以子代噬菌体的蛋白质中不可能含有宿主细胞内不存在的氨基酸，D项错误。
4．(2022·四川泸县二中)在体外用14C标记半胱氨酸­tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys)，得到 Cys­tRNACys，再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala)，得到 Ala­tRNACys(如图，tRNA不变)。如果该 Ala­tRNACys参与翻译过程，那么下列说法正确的是(　　)
A．一个mRNA分子上不能同时合成多条被14C标记的肽链B．新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的AlaC．反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定D．合成肽链过程中存在A与T、C与G碱基互补配对方式
解析：一个mRNA可以结合多个核糖体同时进行多条相同肽链的翻译过程，因此在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链，A项错误；*Cys­tRNACys可以被无机催化剂镍还原成*Ala­tRNACys，因此新合成的肽链中，原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala，B项正确；反密码子与密码子根据碱基互补配对原则进行配对，C项错误；合成肽链过程中存在A与U、C与G碱基互补配对方式，D项错误。
考点二　基因表达与性状的关系
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解。
注：皱粒豌豆的DNA中插入一段外来DNA序列是基因突变，不是基因重组。
2．基因的选择性表达与细胞分化(1)基因类型。①在所有细胞中都能表达的基因，如核糖体蛋白质基因、ATP合成酶基因。②只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。(2)细胞分化的本质：基因的选择性表达。(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mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。3．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。④受环境影响。(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，进而影响蛋白质的合成。(4)机制：DNA的甲基化；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.蜂王和工蜂。
4．基因与性状间的对应关系
另外，生物体的性状还受环境条件的影响。基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境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。
基因、蛋白质和性状的关系
注：生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。
考向1　结合基因表达产物与性状的关系分析，考查科学思维1．(2022·安徽淮北)某蔬菜萌发的种子经诱变，编码淀粉分支酶的基因转录出的mRNA上提前出现了终止密码子，使细胞内淀粉合成不足，引起叶的形态显著改变而成为新品种。下列叙述错误的是(　　)A．新品种的mRNA翻译所得肽链比原品种的短B．新品种与原品种在合成蛋白质时共用一套密码子C．该实例说明基因通过控制酶的结构直接控制性状D．基因指导mRNA合成的过程需要RNA聚合酶参与
解析：提前出现了终止密码，变异的淀粉分支酶基因转录出的mRNA翻译所得肽链比原品种的短，A项正确；遗传密码是通用的，新品种与原品种使用的遗传密码相同，B项正确；基因通过控制酶的合成来影响细胞代谢，进而间接控制生物的性状，C项错误；生成mRNA的过程需要进行转录，转录的时候需要RNA聚合酶参与，D项正确。
2．(2022·山东烟台)下图为皱粒豌豆形成的原因和囊性纤维化的病因图解。下列叙述正确的是(　　)
A．淀粉分支酶基因与外来DNA序列发生了基因重组B．图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了基因突变C．淀粉分支酶基因发生的结构变化可以用显微镜观察D．CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译
解析：由题图可知，插入外来DNA序列后，淀粉分支酶基因结构异常，从这一结果上来看，基因结构改变是发生了基因突变，而不是基因重组，A项错误；CFTR基因发生了碱基缺失，使基因结构改变，同样属于基因突变，B项正确；基因突变不能在显微镜下观察到，C项错误；由图中信息CFTR基因结构异常、合成的CFTR蛋白功能异常可知，CFTR基因结构异常后进行了转录和翻译，D项错误。
考向2　围绕表观遗传，考查科学思维3．(2022·安徽六校联考)DNA甲基化是指在转移酶的作用下，甲基基团转移到DNA某些碱基上，结果如下图所示，DNA甲基化会影响基因的表达，使生物体的性状发生改变。下列相关叙述正确的是(　　)
A．DNA甲基化导致生物体的性状发生改变的原因是DNA的碱基序列发生了改变B．DNA甲基化可能导致DNA聚合酶不能结合到DNA双链上，引起转录异常C．DNA甲基化转移酶催化甲基基团与碱基结合时表现出专一性D．在DNA复制过程中，甲基化的碱基仍可与子链互补碱基形成磷酸二酯键
解析：甲基化的发生并没有改变基因或者碱基的序列，而是影响基因的表达，使生物体的性状发生改变，A项错误；在基因的转录过程中，RNA聚合酶需结合到DNA单链上，DNA甲基化可能导致RNA聚合酶的结合受到影响，引起转录异常，B项错误；DNA甲基化转移酶催化甲基基团的结合具有一定的选择性，因为图示中的甲基均连接在胞嘧啶上，因此表现出专一性，C项正确；在DNA复制过程中，甲基化的碱基仍可与子链互补碱基形成氢键，一条链上的相邻核苷酸之间通过磷酸二酯键相连，D项错误。
高考真题体验1.(2022·广东卷)拟南芥HPR1蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助mRNA转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA分布于(　　)A．细胞核　　　　　B．细胞质C．高尔基体 D．细胞膜
解析：分析题意，野生型的拟南芥HPR1蛋白位于核孔，协助mRNA转移，mRNA是转录的产物、翻译的模板，故可推测其是从细胞核内通过核孔转移到细胞核外，因此该蛋白功能缺失的突变型细胞不能协助mRNA转移，mRNA会聚集在细胞核中，A项正确。
2．(2021·海南卷)终止密码子为UGA、UAA和UAG。图中①为大肠杆菌的一段mRNA序列，②～④为该mRNA序列发生碱基缺失的不同情况(“_”表示一个碱基缺失)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．①编码的氨基酸序列长度为7个氨基酸B．②和③编码的氨基酸序列长度不同C．②～④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近D．密码子有简并性，一个密码子可编码多种氨基酸
解析：由于在正常情况下终止密码子不编码氨基酸，因此①编码的氨基酸序列长度为6个氨基酸，A项错误；根据图中密码子显示，在该段mRNA链中，②和③编码的氨基酸序列长度可能相同，B项错误；②缺失1个碱基，③缺失2个碱基，④缺失一个密码子中的3个碱基，因此②～④中，④编码的氨基酸排列顺序与①最接近，C项正确；密码子有简并性是指一种氨基酸可以有多个密码子对应，但一个密码子只能编码一种氨基酸，D项错误。
3．(2022·浙江卷)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向，其中某过程的示意图如下所示。下列叙述正确的是(　　)
A．催化该过程的酶为RNA聚合酶B．a链上任意3个碱基组成一个密码子C．b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D．该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
解析：图示为逆转录过程，催化该过程的酶为逆转录酶，A项错误；a(RNA)链上能决定一个氨基酸的3个相邻碱基，组成一个密码子，B项错误；b为单链DNA，相邻的2个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，C项正确；该过程为逆转录，遗传信息从RNA向DNA传递，D项错误。
4．(2021·广东卷)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。
回答下列问题：(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(下方示意图)，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)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