第31課時(shí)基因的表達(dá)

課標(biāo)要求概述DNA分子上的遺傳信息通過(guò)RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。

2023?浙江1月選考-T152023?全國(guó)乙?T52023?江蘇-T6

1.遺傳信息2023?湖南?T12

的轉(zhuǎn)錄和翻2023?山東?T12022?湖南?T142021?遼寧-T172021?河

譯北-T8

考情分析

2021?廣東-T72021?浙江1月選考-T22

2022?河北?T92022?浙江6月選考口脂2021?浙江6月選

2.中心法則考119

2021?河北-T16

考點(diǎn)一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

■整合必備知識(shí)

1.RNA的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)和功能

RNA-

「mRNA：合成的

-tRNA：識(shí)別,轉(zhuǎn)運(yùn)

一種類(lèi)--rRNA：的組成成分

-病毒RNA：RNA病毒的

-酶：少數(shù)酶為RNA,起作用

1-結(jié)構(gòu)：一般是單鏈，長(zhǎng)度比DNA短；能通過(guò)

從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中

【鏈接教材】必修2P67“圖4-6"：tRNA（填“含有”或“不含有”）氫鍵，一個(gè)

tRNA分子中（填“是”或“不是”）只有3個(gè)堿基。

2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

概RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA

W的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄

場(chǎng)主要在中，在中也能發(fā)

訪生轉(zhuǎn)錄過(guò)程

解旋：DNA雙鏈解開(kāi)，暴露堿基

r原則：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

配模板：解開(kāi)的DNA雙鏈中的

對(duì)f鏈

?原料：游離的4種

酶：RNA聚合酶

連接

結(jié)果：形成一個(gè)

合成的mRNA從DNA鏈上釋放

釋放

5，DNA雙螺旋恢復(fù)

mRNA5'3'

產(chǎn)物

【鏈接教材】必修2P65“圖4—4”：

⑴一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)以基因的條鏈為模板，一個(gè)DNA分子上的所有基因的模板鏈

(填“一定”或“不一定”)相同。

(2)轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：為轉(zhuǎn)錄的起始方向。

(3)源于必修2P64?65“正文”：RNA適合作為信使的原因：

3.遺傳信息的翻譯

普會(huì)游離在細(xì)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(guò)程

場(chǎng)所模板原料能量搬運(yùn)工具酶

核糖體mRNA氨基酸ATPtRNA多種酶

匠物多肽盤(pán)曲折疊.蛋白質(zhì)

【拓展鏈接】真核細(xì)胞和原核細(xì)胞基因表達(dá)過(guò)程差異

轉(zhuǎn)錄和翻譯不能同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯能同時(shí)進(jìn)行,

(先轉(zhuǎn)錄后翻譯)，說(shuō)明該說(shuō)明該過(guò)程屬于原核生

過(guò)程屬于真核生物的基因物的基因表達(dá)過(guò)程

表達(dá)過(guò)程

4.遺傳信息、密碼子與反密碼子之間的聯(lián)系

基因中脫氧核昔［mRNA上決定］［tRNA一端與密碼

酸的排列順序1個(gè)氨基酸的子互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)

(RNA病毒除外)一個(gè)相鄰堿基”相鄰堿基

［概念［概念］概念

遺傳信息鰥DNA巡mRNA蟠密碼子里反密碼子紇tRNA

［柞用|作用別置1

決定蛋白決定蛋白識(shí)別并轉(zhuǎn)

質(zhì)中氨基質(zhì)中氨基運(yùn)1種氨

酸序列的酸序列的基酸

模板模板

【鏈接教材】必修2P67”思考?討論”：幾乎所有的生物體都共用一套密碼子，這體現(xiàn)了密碼

子的通用性，說(shuō)明當(dāng)今生物可能有著

■判斷正誤*

(1)一個(gè)DNA轉(zhuǎn)錄只能轉(zhuǎn)錄出1條、1種mRNA()

(2)DNA聚合酶和RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)分別位于DNA和RNA上()

(3)DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程中都需要經(jīng)過(guò)解旋，因此都需要解旋酶()

(4)每種氨基酸都對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子，每個(gè)密碼子都決定一種氨基酸()

(5)密碼子的簡(jiǎn)并有利于提高轉(zhuǎn)錄的速率()

(6)如圖為某生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列生理變化，X表示某種酶，則過(guò)程I在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行,

過(guò)程II在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行()

(7)如圖為細(xì)胞通過(guò)翻譯形成蛋白質(zhì)的過(guò)程，mRNA移動(dòng)方向是從左到右，丙氨酸只能由該

tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)()

■提升關(guān)鍵能力

細(xì)胞中基因表達(dá)過(guò)程受到多水平的調(diào)控，包括轉(zhuǎn)錄前調(diào)控、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻

譯調(diào)控和翻譯后調(diào)控，每一水平的調(diào)控都會(huì)實(shí)現(xiàn)基因的選擇性表達(dá)。請(qǐng)結(jié)合下面信息思考回

答相關(guān)問(wèn)題：

1.操縱元是原核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控的一種組織形式，它由啟動(dòng)子、結(jié)構(gòu)基因(編碼蛋白基因)、

終止子等部分組成。如圖表示大腸桿菌細(xì)胞中核糖體蛋白(RP)合成及調(diào)控過(guò)程，圖中①②表

示相關(guān)生理過(guò)程，mRNA上的RBS是核糖體結(jié)合位點(diǎn)。

物中相鄰兩個(gè)核甘酸分子之間形成的化學(xué)鍵叫作。過(guò)程②中核糖體在mRNA上

的移動(dòng)方向是(填”3/一端一5'一端”或"5,一端一3'一端”),該過(guò)程中

還需要的RNA有-

(2)過(guò)程①②進(jìn)行的場(chǎng)所與真核細(xì)胞的是否相同？并說(shuō)明理由。

(3)RP1中有一段氨基酸序列為“一絲氨酸一組氨酸一谷氨酸一”，轉(zhuǎn)運(yùn)絲氨酸、組氨酸和谷

氨酸的tRNA上的相應(yīng)堿基序列分別為AGA、GUG、CUU,則基因1中決定該氨基酸序列

的模板鏈堿基序列為。

(4)圖示表明，當(dāng)細(xì)胞中缺乏足夠的rRNA分子時(shí),核糖體蛋白R(shí)P1能與mRNA分子上的RBS

位點(diǎn)結(jié)合，從而導(dǎo)致mRNA,進(jìn)而終止核糖體蛋白質(zhì)的合成。這種調(diào)節(jié)

機(jī)制的意義是什么？

(5)由RP基因操縱元轉(zhuǎn)錄的原始RNA往往含有無(wú)效的核甘酸片段,需要經(jīng)相關(guān)酶剪除后再與

核糖體結(jié)合，否則會(huì)形成異常的mRNAo若異常mRNA合成了蛋白質(zhì)，則該蛋白質(zhì)的氨基

酸數(shù)目(填“一定”或“不一定”)比正常蛋白質(zhì)的多，請(qǐng)說(shuō)明理由。

2.如圖是真核細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的示意圖。圖中一個(gè)基因可由若干個(gè)外顯子與內(nèi)含子組成，基

因被轉(zhuǎn)錄后經(jīng)拼接加工把內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出的片段切除，就形成了成熟mRNA。貝I：

||基因1|I,基因2||.基因3

轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控凝京A

外顯子1外顯子2夕卜顯子3外顯子4

加工水平調(diào)控0成熟mRNAZ^/

123v124/XX

(1)圖中基因2的兩條鏈都可以作為轉(zhuǎn)錄的模板嗎？為什么？圖中基因1、2和3模板鏈一定

都在圖示DNA分子的同一條鏈上嗎？

(2)圖中c所指的3條鏈最終的氨基酸序列是否相同？為什么？

(3)圖中信息顯示，一條mRNA分子上可結(jié)合多個(gè)核糖體，這有什么意義？圖中核糖體移動(dòng)

的方向是什么？

(4)翻譯過(guò)程中，核糖體是如何使肽鏈延伸和終止的？從核糖體上脫落下來(lái)的是有特定功能的

成熟蛋白質(zhì)嗎？

（5）由圖中信息可知，轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控不僅控制基因__________,還控制轉(zhuǎn)錄。加工水

平調(diào)控為我們理解基因控制生物性狀體現(xiàn)的（填“多因一效”“一因一效”或

“一因多效”）提供了理論依據(jù)。

■評(píng)價(jià)遷移應(yīng)用

考向一遺傳信息、密碼子、反密碼子的分析

1.（2024?鄭州高三月考）如圖表示大腸桿菌遺傳信息的表達(dá)過(guò)程，下列敘述正確的是（）

A

②A

Tp

u心滓酪氨酸

GHAG

c一FCc

TrGU

hAp

A①A0^?整天冬氨酸

A.DNA轉(zhuǎn)錄形成c過(guò)程發(fā)生在細(xì)胞核中

B.翻譯時(shí)核糖體在c上的移動(dòng)方向是②一①

C.在DNA解旋酶的作用下以b鏈為模板合成c鏈

D.圖中tRNA攜帶的天冬氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子是5'—UAG—3'

2.生物體中編碼tRNA的DNA某些堿基改變后，可以產(chǎn)生被稱為校正tRNA的分子。某種

突變產(chǎn)生了一種攜帶甘氨酸但是識(shí)別精氨酸遺傳密碼的tRNAotRNA上識(shí)別遺傳密碼的三個(gè)

堿基稱為反密碼子。下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.tRNA分子上的反密碼子并不決定其攜帶的氨基酸種類(lèi)

B.新合成的多肽鏈中，原來(lái)精氨酸的位置可被替換為甘氨酸

C.此種突變改變了編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的遺傳密碼序列

D.校正tRNA分子的存在可以彌補(bǔ)某些突變引發(fā)的遺傳缺陷

考向二轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程的分析

3.發(fā)夾結(jié)構(gòu)是指單鏈RNA分子的局部區(qū)域，由于存在二重對(duì)稱區(qū)，通過(guò)自身回折使得互補(bǔ)

的堿基相遇結(jié)合而成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)，發(fā)夾結(jié)構(gòu)能阻止RNA聚合酶繼續(xù)移動(dòng)。如圖表示某

mRNA的發(fā)夾結(jié)構(gòu)及相應(yīng)基因上相對(duì)應(yīng)的堿基序列。下列敘述正確的是（）

AIIIIII（；GCCATCCGC|||||GCGGATGGCCAAAAAAAA\AiiiiiiI

|||11CCGGTAGGCG□ILLyGCCTACCGGIIITTTTTTTTTTTL111U②

—＞「UUUUUUUUUU-----③

mRNAC-G

C-G

G-C

G-C

U-A

A-U

G-C

G-C

C-G

G-C

A.圖中的T和A分別代表一種核甘酸

B.圖中②鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈

C.發(fā)夾結(jié)構(gòu)的形成利于直接控制翻譯而不是轉(zhuǎn)錄

D.發(fā)夾結(jié)構(gòu)富含G-C堿基對(duì)，利于提高mRNA的穩(wěn)定性

4.（2023?江蘇，6）翻譯過(guò)程如圖所示，其中反密碼子第1位堿基常為次黃喋吟（I）,與密碼子

第3位堿基A、U、C皆可配對(duì)。下列相關(guān)敘述正確的是（）

A.tRNA分子內(nèi)部不發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)

B.反密碼子為5,-CAU-3'的tRNA可轉(zhuǎn)運(yùn)多種氨基酸

C.mRNA的每個(gè)密碼子都能結(jié)合相應(yīng)的tRNA

D.堿基I與密碼子中堿基配對(duì)的特點(diǎn)，有利于保持物種遺傳的穩(wěn)定性

考向三基因表達(dá)中的有關(guān)計(jì)算

5.如圖①②③分別表示人體細(xì)胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過(guò)程，下列敘述正確的是

（）

A.造血干細(xì)胞發(fā)生①②過(guò)程的場(chǎng)所是細(xì)胞核

B.已知過(guò)程②的a鏈及其模板鏈中鳥(niǎo)喋吟分別占27%、17%,該a鏈對(duì)應(yīng)的雙鏈DNA區(qū)段

中腺喋吟所占的堿基比例為24%

C.同一種tRNA攜帶的氨基酸種類(lèi)可能不同

D.胰島B細(xì)胞和肝細(xì)胞的相同DNA進(jìn)行過(guò)程②時(shí)產(chǎn)生的mRNA可能相同

6.如圖為人體內(nèi)胰島素基因的表達(dá)過(guò)程。胰島素含有2條多肽鏈，其中A鏈含有21個(gè)氨基

酸，B鏈含有30個(gè)氨基酸，含有3個(gè)二硫鍵，（二硫鍵是由2個(gè)一SH連接而成）。下列說(shuō)法

正確的是（）

或忤口狀一五）如＜1源

胰島素胰島素原胰島素

基因

A.過(guò)程①以核糖核甘酸為原料，DNA聚合酶催化該過(guò)程

B.過(guò)程②發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，需要3種RNA參與

C.胰島素基因的兩條鏈分別控制A、8兩條肽鏈的合成

D.51個(gè)氨基酸形成胰島素后，相對(duì)分子質(zhì)量比原來(lái)減少了882

考點(diǎn)二中心法則的提出及其發(fā)展

■整合必備知識(shí)

1.遺傳信息的傳遞過(guò)程

DNA病毒，

如T2噬菌體

復(fù)制型RNA

病毒，如煙

草花葉病毒

逆

B錄病

毒

如艾

滋

病毒

一

中

心

法

則

一

分裂細(xì)胞

位隨＜DNA皿RNA照蛋白質(zhì)（性狀）

2.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制的比較

項(xiàng)目DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制

場(chǎng)所主要細(xì)胞核主要細(xì)胞核核糖體宿主細(xì)胞宿主細(xì)胞

DNA的一條

模板DNA的兩條鏈mRNARNARNA

鏈

原料

酶縮合反應(yīng)的酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNA聚合酶

能量ATP提供

堿基互補(bǔ)G—C、C-G

配對(duì)原則

產(chǎn)物兩個(gè)子代DNARNA多肽鏈DNARNA

mRNA—蛋白

信息傳遞DNA—DNADNA—RNARNA-DNARNA—RNA

質(zhì)

意義前后代之間傳遞表達(dá)遺傳信表達(dá)遺傳信息通過(guò)宿主細(xì)前后代之間

遺傳信息息胞傳遞遺傳傳遞遺傳信

信息，合成蛋息

白質(zhì)

■判斷正誤

⑴少數(shù)生物(如一些RNA病毒)的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向

DNA()

(2)HIV中能完成逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程()

(3)轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，且配對(duì)方式相同()

(4)中心法則涉及的全部過(guò)程均可發(fā)生在正常人體細(xì)胞內(nèi)()

(5)如圖表示中心法則，則過(guò)程⑤有半保留復(fù)制的特點(diǎn)，過(guò)程⑥發(fā)生在核糖體上()

其他RNA小

\⑤(RNA

、⑥-蛋白質(zhì)

①(DNA-②-單鏈DNA達(dá)-RNAmRNA-

■提升關(guān)鍵能力

某種冠狀病毒是一種單股正鏈RNA(+RNA)病毒，其+RNA進(jìn)入人體細(xì)胞后，既可以作為合

成一RNA的模板，也可以作為合成相關(guān)酶和蛋白質(zhì)外殼的模板，而一RNA又可以作為合成

+RNA的模板，最后組裝成子代病毒顆粒，如圖所示。

子代病毒

蛋用質(zhì)相關(guān)酶聚合酶

(1)圖中過(guò)程③④⑤發(fā)生的場(chǎng)所？圖中相關(guān)酶與RNA聚合酶的合成先后順序是怎樣的？并說(shuō)

明理由。

(2)圖中過(guò)程①所需的喋吟類(lèi)核昔酸數(shù)目與過(guò)程②所需的喀咤類(lèi)核昔酸數(shù)目有何特點(diǎn)？

(3)圖中+RNA的作用有哪些?

(4)某人感染這種病毒并痊愈后，在短時(shí)間內(nèi)再次接觸該病毒時(shí)，可能會(huì)再次感染該病。請(qǐng)說(shuō)

明原因。

(5)引發(fā)手足口病的腸道病毒EV71也具有類(lèi)似于如圖的過(guò)程。嬰幼兒患病后，一般一周左右

會(huì)自愈。研究自愈機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，該病毒正鏈RNA入侵后，在患者體內(nèi)經(jīng)過(guò)修飾后會(huì)生成雙

鏈siRNA,隨后正義鏈RNA(+RNA)被降解，反義鏈(一RNA)被保留，反義鏈與后來(lái)入侵的

正鏈RNA互補(bǔ)配對(duì)，并誘導(dǎo)正義鏈RNA被核糖核酸酶降解。從中心法則信息傳遞的角度分

析，患者自愈的原因是什么？

(6)與HIV相比，煙草花葉病毒在繁殖過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)的堿基配對(duì)情況？在形成子代病毒的過(guò)

程中，HIV和煙草花葉病毒發(fā)生的遺傳信息流動(dòng)不完全一樣，主要區(qū)別是什么？

遷移應(yīng)用

考向四遺傳信息傳遞過(guò)程分析

7.(2022?浙江6月選考，16)“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過(guò)程的示意圖

如下。下列敘述正確的是()

a(RNA)

b(單鏈DNA)

原料小

A.催化該過(guò)程的酶為RNA聚合酶

B.a鏈上任意3個(gè)堿基組成一個(gè)密碼子

C.b鏈的脫氧核甘酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵相連

D.該過(guò)程中遺傳信息從DNA向RNA傳遞

8.(2021?浙江6月選考，19)某單鏈RNA病毒的遺傳物質(zhì)是正鏈RNA(+RNA)。該病毒感染

宿主后，合成相應(yīng)物質(zhì)的過(guò)程如圖所示，其中①?④代表相應(yīng)的過(guò)程。下列敘述正確的是

)

(+RNA)

(-RNA)

②|④RNA

八/\~」聚合酶病毒蛋白

(+RNA)

K____________

病毒

A.+RNA復(fù)制出的子代RNA具有mRNA的功能

B.病毒蛋白基因以半保留復(fù)制的方式傳遞給子代

C.過(guò)程①②③的進(jìn)行需要RNA聚合酶的催化

D.過(guò)程④在該病毒的核糖體中進(jìn)行

9.（2021?河北，16改編）許多抗腫瘤藥物通過(guò)干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細(xì)胞增殖。下表

為三種抗腫瘤藥物的主要作用機(jī)理。下列敘述不正確的是（）

藥物名稱作用機(jī)理

羥基胭阻止脫氧核糖核甘酸的合成

放線菌素D抑制DNA的模板功能

阿糖胞昔抑制DNA聚合酶活性

A.羥基版處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程都出現(xiàn)原料匱乏

B.放線菌素D處理后，腫瘤細(xì)胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程都受到抑制

C.阿糖胞昔處理后，腫瘤細(xì)胞DNA復(fù)制過(guò)程中子鏈無(wú)法正常延伸

D.將三種藥物精準(zhǔn)導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞的技術(shù)可減弱它們對(duì)正常細(xì)胞的不利影響

五分鐘查落實(shí)

1.RNA有三種，它們分別是；真核細(xì)胞中核仁受損會(huì)影響

的合成，進(jìn)而影響（細(xì)胞器）的形成。

2.mRNA上3個(gè)的堿基決定1個(gè)氨基酸。每3個(gè)這樣的堿基叫作1個(gè)。

3.tRNA的種類(lèi)很多，但是,每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)種氨基酸。tRNA分子比mRNA

小得多，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)相鄰的堿基。每個(gè)tRNA的這3個(gè)堿基

可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，叫作0

4.通常，一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，