高考生物復習必修二第六單元第十八講基因的表達課件

這是一份高考生物復習必修二第六單元第十八講基因的表達課件，共48頁。PPT課件主要包含了3過程，3翻譯過程，續(xù)上表，答案B，答案C，答案A等內(nèi)容，歡迎下載使用。
第18講　基因的表達【課標要求】　1.概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)。2.概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。
考點一　遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯及中心法則
1．RNA的結(jié)構(gòu)與功能
提醒：DNA和RNA的區(qū)別。(1)正確判斷DNA和RNA。①含有堿基T或脫氧核糖?DNA。②含有堿基U或核糖?RNA。(2)DNA和RNA合成的判斷：用放射性同位素標記T或U可判斷DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推斷正在進行DNA的合成；若大量利用U，可推斷正在進行RNA的合成。
2．遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念：通過RNA聚合酶，以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補配對原則合成RNA的過程。(2)場所：主要是細胞核，在葉綠體、線粒體中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。
提醒：①一個DNA分子上有許多個基因，其中某個基因進行轉(zhuǎn)錄時，其他基因可能轉(zhuǎn)錄也可能不轉(zhuǎn)錄，它們之間互不影響。②真核生物的DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA需要在細胞核加工處理成為成熟的mRNA后才能作為翻譯的模板。③轉(zhuǎn)錄完成后，RNA從DNA上釋放，原DNA恢復雙螺旋結(jié)構(gòu)。
3．遺傳信息的翻譯(1)概念：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。(2)過程。
4．遺傳信息、密碼子、反密碼子的關(guān)系(1)遺傳信息、密碼子與反密碼子的實質(zhì)與聯(lián)系。
(2)密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應關(guān)系。①密碼子有64種。a．有2種起始密碼子：在真核生物中AUG作為起始密碼子；在原核生物中，GUG也可以作為起始密碼子，此時編碼甲硫氨酸。b．有3種終止密碼子：UAA、UAG、UGA。正常情況下，終止密碼子不編碼氨基酸，僅作為翻譯終止的信號，但在特殊情況下，終止密碼子UGA可以編碼硒代半胱氨酸；不同生物共用一套遺傳密碼。②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸。③每種氨基酸對應一種或幾種密碼子(密碼子的簡并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運。
5．中心法則(1)提出者：克里克。(2)補充后的內(nèi)容圖解。
①DNA的復制；②轉(zhuǎn)錄；③翻譯；④RNA的復制；⑤RNA逆轉(zhuǎn)錄。
(4)生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。①DNA、RNA是信息的載體。②蛋白質(zhì)是信息的表達產(chǎn)物。③ATP為信息的流動提供能量。
1．圖形解讀(1)tRNA。
(2)真、原核細胞的表達過程。
2．DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較
3.基因表達中的相關(guān)數(shù)量關(guān)系
提醒：實際基因表達過程中的數(shù)量關(guān)系不符合6∶3∶1的原因。①DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。②在基因片段中，有的片段(如非編碼區(qū))起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。③合成的肽鏈在加工過程中可能會被剪切掉部分氨基酸。④轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，一般情況下，終止密碼子不編碼氨基酸。
考向1　結(jié)合轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分析，考查科學思維1．(2022·廣東模擬)基因的轉(zhuǎn)錄終止位點(富含A-T堿基對)上游存在富含GC堿基且對稱的區(qū)域，以該區(qū)域為模板轉(zhuǎn)錄出的部分序列容易形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，阻止RNA聚合酶移動，其過程如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．鏈①和鏈③中的G代表的是同一種核苷酸B．發(fā)夾結(jié)構(gòu)中，互補配對的堿基通過氫鍵結(jié)合C．轉(zhuǎn)錄時，鏈①為模板鏈，RNA聚合酶從右向左移動D．轉(zhuǎn)錄時，tRNA攜帶游離的核糖核苷酸連接成mRNA
解析：鏈①中的G表示鳥嘌呤脫氧核苷酸，鏈③中的G代表鳥嘌呤核糖核苷酸，A項錯誤；發(fā)夾結(jié)構(gòu)中，配對堿基間通過氫鍵連接，且遵循堿基互補配對原則，B項正確；基因的轉(zhuǎn)錄終止位點(富含A－T堿基對)上游存在富含GC堿基的對稱區(qū)域，RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過程，圖示基因轉(zhuǎn)錄時RNA聚合酶從左向右移動，C項錯誤；tRNA參與翻譯過程，攜帶氨基酸，D項錯誤。
2．(2022·廣東惠州)下列關(guān)于如圖所示生理過程的敘述，正確的是(　　)
A．物質(zhì)①上的三個相鄰堿基叫作反密碼子B．該過程需要mRNA、tRNA、rRNA參與C．多個結(jié)構(gòu)①共同完成一條物質(zhì)②合成D．結(jié)構(gòu)①讀取到AUG時，物質(zhì)②合成終止
解析：物質(zhì)①為mRNA，其上三個相鄰的堿基叫作一個密碼子，反密碼子是位于tRNA上的相鄰三個堿基，A項錯誤；翻譯過程需要mRNA作為模板，tRNA作為轉(zhuǎn)運氨基酸的工具，rRNA是核糖體的組成成分，是翻譯的場所，B項正確；從圖示可以看出，每個核糖體都能獨立完成一條多肽鏈的合成，C項錯誤；從肽鏈的長度可知，翻譯的方向是從左向右，最后在UAA(終止密碼子)處停止翻譯，D項錯誤。
考向2　結(jié)合轉(zhuǎn)錄和翻譯及中心法則過程分析，考查科學思維3．(2022·廣州二模)遺傳物質(zhì)為單鏈DNA的某種噬菌體，其DNA進入宿主細胞后，先形成雙鏈DNA，再以此為模板，控制合成病毒單鏈DNA和蛋白質(zhì)，組裝成子代噬菌體。下圖示該病毒DNA片段中D基因和E基因的部分堿基序列及其編碼氨基酸的情況(Met、Glu等表示不同的氨基酸)。下列敘述正確的是(　　)
A．兩種基因的終止密碼子有所不同，這體現(xiàn)了密碼子具有簡并性B．該噬菌體蛋白質(zhì)的翻譯過程需要宿主細胞的DNA聚合酶的參與C．該DNA序列的一個堿基發(fā)生變化，可能引起兩種病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變D．子代噬菌體的蛋白質(zhì)中可能含有宿主細胞內(nèi)不存在的氨基酸
解析：從圖中可以看出，不同的基因共用了相同的序列，這樣就增大了遺傳信息儲存的容量。密碼子存在于mRNA，在基因(DNA)上沒有密碼子，A項錯誤；DNA聚合酶催化DNA的合成，不能催化多肽的合成(翻譯)過程，B項錯誤；由于D基因和E基因共用一段序列進行轉(zhuǎn)錄，所以如果該DNA序列的一個堿基發(fā)生變化，導致可能引起兩種病毒蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，C項正確；病毒沒有獨立生存能力，只能依賴于宿主細胞才能生存，合成蛋白質(zhì)的原料全部來自于宿主，所以子代噬菌體的蛋白質(zhì)中不可能含有宿主細胞內(nèi)不存在的氨基酸，D項錯誤。
4．(2022·四川瀘縣二中)在體外用14C標記半胱氨酸-tRNA復合物中的半胱氨酸(Cys)，得到 Cys-tRNACys，再用無機催化劑鎳將其中的半胱氨酸還原成丙氨酸(Ala)，得到 Ala-tRNACys(如圖，tRNA不變)。如果該 Ala-tRNACys參與翻譯過程，那么下列說法正確的是(　　)
A．一個mRNA分子上不能同時合成多條被14C標記的肽鏈B．新合成的肽鏈中，原來Cys的位置會被替換為14C標記的AlaC．反密碼子與密碼子的配對由tRNA上結(jié)合的氨基酸決定D．合成肽鏈過程中存在A與T、C與G堿基互補配對方式
解析：一個mRNA可以結(jié)合多個核糖體同時進行多條相同肽鏈的翻譯過程，因此在一個mRNA分子上可以同時合成多條被14C標記的多肽鏈，A項錯誤；*Cys-tRNACys可以被無機催化劑鎳還原成*Ala-tRNACys，因此新合成的肽鏈中，原來Cys的位置會被替換為14C標記的Ala，B項正確；反密碼子與密碼子根據(jù)堿基互補配對原則進行配對，C項錯誤；合成肽鏈過程中存在A與U、C與G堿基互補配對方式，D項錯誤。
考點二　基因表達與性狀的關(guān)系
②豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解。
注：皺粒豌豆的DNA中插入一段外來DNA序列是基因突變，不是基因重組。
2．基因的選擇性表達與細胞分化(1)基因類型。①在所有細胞中都能表達的基因，如核糖體蛋白質(zhì)基因、ATP合成酶基因。②只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。(2)細胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達。(3)細胞分化的結(jié)果。由于基因的選擇性表達，導致來自同一個體的體細胞中mRNA和蛋白質(zhì)不完全相同，從而導致細胞具有不同的形態(tài)和功能。3．表觀遺傳(1)概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。
(2)特點。①可遺傳：基因表達和表型可以遺傳給后代。②不變性：基因的堿基序列保持不變。③可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的DNA可能發(fā)生去甲基化。④受環(huán)境影響。(3)理解表觀遺傳應注意的三個問題。①表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。②表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因。③表觀遺傳一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進而影響蛋白質(zhì)的合成。(4)機制：DNA的甲基化；組蛋白的甲基化和乙酰化等。(5)實例：a.柳穿魚花形的遺傳；b.某種小鼠毛色的遺傳；c.蜂王和工蜂。
4．基因與性狀間的對應關(guān)系
另外，生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響?；蚺c基因、基因與基因表達產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網(wǎng)絡(luò)，精細地調(diào)控著生物體的性狀。
基因、蛋白質(zhì)和性狀的關(guān)系
注：生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響。
考向1　結(jié)合基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系分析，考查科學思維1．(2022·安徽淮北)某蔬菜萌發(fā)的種子經(jīng)誘變，編碼淀粉分支酶的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA上提前出現(xiàn)了終止密碼子，使細胞內(nèi)淀粉合成不足，引起葉的形態(tài)顯著改變而成為新品種。下列敘述錯誤的是(　　)A．新品種的mRNA翻譯所得肽鏈比原品種的短B．新品種與原品種在合成蛋白質(zhì)時共用一套密碼子C．該實例說明基因通過控制酶的結(jié)構(gòu)直接控制性狀D．基因指導mRNA合成的過程需要RNA聚合酶參與
解析：提前出現(xiàn)了終止密碼，變異的淀粉分支酶基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA翻譯所得肽鏈比原品種的短，A項正確；遺傳密碼是通用的，新品種與原品種使用的遺傳密碼相同，B項正確；基因通過控制酶的合成來影響細胞代謝，進而間接控制生物的性狀，C項錯誤；生成mRNA的過程需要進行轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄的時候需要RNA聚合酶參與，D項正確。
2．(2022·山東煙臺)下圖為皺粒豌豆形成的原因和囊性纖維化的病因圖解。下列敘述正確的是(　　)
A．淀粉分支酶基因與外來DNA序列發(fā)生了基因重組B．圖中CFTR基因和淀粉分支酶基因都發(fā)生了基因突變C．淀粉分支酶基因發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化可以用顯微鏡觀察D．CFTR基因結(jié)構(gòu)異常后無法進行轉(zhuǎn)錄和翻譯
解析：由題圖可知，插入外來DNA序列后，淀粉分支酶基因結(jié)構(gòu)異常，從這一結(jié)果上來看，基因結(jié)構(gòu)改變是發(fā)生了基因突變，而不是基因重組，A項錯誤；CFTR基因發(fā)生了堿基缺失，使基因結(jié)構(gòu)改變，同樣屬于基因突變，B項正確；基因突變不能在顯微鏡下觀察到，C項錯誤；由圖中信息CFTR基因結(jié)構(gòu)異常、合成的CFTR蛋白功能異常可知，CFTR基因結(jié)構(gòu)異常后進行了轉(zhuǎn)錄和翻譯，D項錯誤。
考向2　圍繞表觀遺傳，考查科學思維3．(2022·安徽六校聯(lián)考)DNA甲基化是指在轉(zhuǎn)移酶的作用下，甲基基團轉(zhuǎn)移到DNA某些堿基上，結(jié)果如下圖所示，DNA甲基化會影響基因的表達，使生物體的性狀發(fā)生改變。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．DNA甲基化導致生物體的性狀發(fā)生改變的原因是DNA的堿基序列發(fā)生了改變B．DNA甲基化可能導致DNA聚合酶不能結(jié)合到DNA雙鏈上，引起轉(zhuǎn)錄異常C．DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶催化甲基基團與堿基結(jié)合時表現(xiàn)出專一性D．在DNA復制過程中，甲基化的堿基仍可與子鏈互補堿基形成磷酸二酯鍵
解析：甲基化的發(fā)生并沒有改變基因或者堿基的序列，而是影響基因的表達，使生物體的性狀發(fā)生改變，A項錯誤；在基因的轉(zhuǎn)錄過程中，RNA聚合酶需結(jié)合到DNA單鏈上，DNA甲基化可能導致RNA聚合酶的結(jié)合受到影響，引起轉(zhuǎn)錄異常，B項錯誤；DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶催化甲基基團的結(jié)合具有一定的選擇性，因為圖示中的甲基均連接在胞嘧啶上，因此表現(xiàn)出專一性，C項正確；在DNA復制過程中，甲基化的堿基仍可與子鏈互補堿基形成氫鍵，一條鏈上的相鄰核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連，D項錯誤。
高考真題體驗1.(2022·廣東卷)擬南芥HPR1蛋白定位于細胞核孔結(jié)構(gòu)，功能是協(xié)助mRNA轉(zhuǎn)移。與野生型相比，推測該蛋白功能缺失的突變型細胞中，有更多mRNA分布于(　　)A．細胞核　　　　　B．細胞質(zhì)C．高爾基體 D．細胞膜
解析：分析題意，野生型的擬南芥HPR1蛋白位于核孔，協(xié)助mRNA轉(zhuǎn)移，mRNA是轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物、翻譯的模板，故可推測其是從細胞核內(nèi)通過核孔轉(zhuǎn)移到細胞核外，因此該蛋白功能缺失的突變型細胞不能協(xié)助mRNA轉(zhuǎn)移，mRNA會聚集在細胞核中，A項正確。
2．(2021·海南卷)終止密碼子為UGA、UAA和UAG。圖中①為大腸桿菌的一段mRNA序列，②～④為該mRNA序列發(fā)生堿基缺失的不同情況(“_”表示一個堿基缺失)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．①編碼的氨基酸序列長度為7個氨基酸B．②和③編碼的氨基酸序列長度不同C．②～④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近D．密碼子有簡并性，一個密碼子可編碼多種氨基酸
解析：由于在正常情況下終止密碼子不編碼氨基酸，因此①編碼的氨基酸序列長度為6個氨基酸，A項錯誤；根據(jù)圖中密碼子顯示，在該段mRNA鏈中，②和③編碼的氨基酸序列長度可能相同，B項錯誤；②缺失1個堿基，③缺失2個堿基，④缺失一個密碼子中的3個堿基，因此②～④中，④編碼的氨基酸排列順序與①最接近，C項正確；密碼子有簡并性是指一種氨基酸可以有多個密碼子對應，但一個密碼子只能編碼一種氨基酸，D項錯誤。
3．(2022·浙江卷)“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過程的示意圖如下所示。下列敘述正確的是(　　)
A．催化該過程的酶為RNA聚合酶B．a(chǎn)鏈上任意3個堿基組成一個密碼子C．b鏈的脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵相連D．該過程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞
解析：圖示為逆轉(zhuǎn)錄過程，催化該過程的酶為逆轉(zhuǎn)錄酶，A項錯誤；a(RNA)鏈上能決定一個氨基酸的3個相鄰堿基，組成一個密碼子，B項錯誤；b為單鏈DNA，相鄰的2個脫氧核苷酸之間通過磷酸二酯鍵連接，C項正確；該過程為逆轉(zhuǎn)錄，遺傳信息從RNA向DNA傳遞，D項錯誤。
4．(2021·廣東卷)人體缺乏尿酸氧化酶，導致體內(nèi)嘌呤分解代謝的終產(chǎn)物是尿酸(存在形式為尿酸鹽)。尿酸鹽經(jīng)腎小球濾過后，部分被腎小管細胞膜上具有尿酸鹽轉(zhuǎn)運功能的蛋白URAT1和GLUT9重吸收，最終回到血液。尿酸鹽重吸收過量會導致高尿酸血癥或痛風。目前，E是針對上述蛋白治療高尿酸血癥或痛風的常用臨床藥物。為研發(fā)新的藥物，研究人員對天然化合物F的降尿酸作用進行了研究，給正常實驗大鼠(有尿酸氧化酶)灌服尿酸氧化酶抑制劑，獲得了若干只高尿酸血癥大鼠，并將其隨機分成數(shù)量相等的兩組，一組設(shè)為模型組，另一組灌服F設(shè)為治療組，一段時間后檢測相關(guān)指標，結(jié)果見圖。
回答下列問題：(1)與分泌蛋白相似，URAT1和GLUT9在細胞內(nèi)的合成、加工和轉(zhuǎn)運過程需要__________及線粒體等細胞器(答出兩種即可)共同參與。腎小管細胞通過上述蛋白重吸收——尿酸鹽，體現(xiàn)了細胞膜具有__________的功能特性。原尿中還有許多物質(zhì)也需借助載體蛋白通過腎小管的細胞膜，這類跨膜運輸?shù)木唧w方式有__________。(2)URAT1分布于腎小管細胞刷狀緣(下方示意圖)，該結(jié)構(gòu)有利于尿酸鹽的重吸收，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)與空白對照組(灌服生理鹽水的正常實驗大鼠)相比，模型組的自變量是_________。與其他兩組比較，設(shè)置模型組的目的是_________________________________________________________________________________________________。(4)根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白檢測結(jié)果，推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是__________，減少尿酸鹽重吸收，為進一步評價F的作用效果，本實驗需要增設(shè)對照組，具體為____________________。
解析：(1)由于URAT1和GLUT9與分泌蛋白相似，因此URAT1和GLUT9在細胞內(nèi)的合成、加工和轉(zhuǎn)運過程需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體及線粒體等細胞器共同參與。腎小管細胞通過URAT1和GLUT9蛋白重吸收尿酸鹽，體現(xiàn)了細胞膜的選擇透過性。借助載體蛋白的跨膜運輸?shù)姆绞接袇f(xié)助擴散和主動運輸。(2)由圖可知，腎小管細胞刷狀緣形成很多突起，增大吸收面積，有利于尿酸鹽的重吸收。(3)模型組灌服尿酸氧化酶抑制劑，與空白對照組灌服生理鹽水的正常實驗大鼠(有尿酸氧化酶)相比，模型組的自變量是尿酸氧化酶活性低，與空白對照組和灌服F的治療組比較，設(shè)置模型組的目的是排除血清尿酸鹽含量降低的原因是由于大鼠體內(nèi)尿酸氧化酶的作用(確保血清尿酸鹽含量降低是F作用的結(jié)果)。(4)根據(jù)尿酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白檢測結(jié)果，模型組灌服尿酸氧化酶抑制劑后轉(zhuǎn)運蛋白增加，灌服F的治療組轉(zhuǎn)運蛋白和空白組相同，可推測F降低治療組大鼠血清尿酸鹽含量的原因可能是F可能抑