基因的表達(dá)及基因與性狀的關(guān)系 【基礎(chǔ)梳理+考點(diǎn)探究】高考生物一輪復(fù)習(xí) （新教材新高考）

2023高考一輪復(fù)習(xí)第20講基因的表達(dá)及基因與性狀的關(guān)系

講考綱講考情講核心素養(yǎng)題型剖析考點(diǎn)梳理內(nèi)容導(dǎo)航4213RNA和DNA的區(qū)別

RNA的種類及作用

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

遺傳信息的翻譯

5中心法則

1.最新考綱（1）遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯Ⅱ（2）基因與性狀的關(guān)系Ⅱ2.最近考情2022廣東卷（7）；2022.6浙江卷（16）；2022.1浙江卷（21）2022湖南卷（14）；2021·廣東卷（7）、2021·河北卷（8、16）、2021·湖南卷（13）、2020·全國(guó)卷Ⅱ（29）、2020·全國(guó)卷Ⅲ（1，3）、2019·全國(guó)卷Ⅰ（2）、2019·海南卷（20）1.生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀：結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子轉(zhuǎn)錄、翻譯的過(guò)程2.科學(xué)思維——運(yùn)用中心法則，闡明DNA分子上的遺傳信息通過(guò)RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程3.科學(xué)探究——模擬中心法則各過(guò)程的實(shí)驗(yàn)，提升對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力4.社會(huì)責(zé)任——結(jié)合實(shí)例分析基因表達(dá)異常的原理，形成關(guān)注社會(huì)、關(guān)注人體健康的理念RNA和DNA的區(qū)別考點(diǎn)1考點(diǎn)1RNA和DNA的區(qū)別

比較項(xiàng)目DNARNA全稱脫氧核糖核酸核糖核酸分布主要存在于細(xì)胞核中主要存在于細(xì)胞質(zhì)中基本組成單位脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸堿基A、T、C、GA、U、C、G五碳糖脫氧核糖核糖空間結(jié)構(gòu)規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)聯(lián)系RNA是以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，即RNA的遺傳信息來(lái)自DNA考點(diǎn)1RNA和DNA的區(qū)別1、構(gòu)成人體核酸的堿基共有5種，核苷酸共有8種；構(gòu)成病毒的堿基共有4種，核苷酸共有4種。2、DNA中的脫氧核苷酸的排列順序是遺傳信息，RNA中是否也有遺傳信息？答案凡是具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，其遺傳信息就儲(chǔ)存在DNA分子中，組成這些生物細(xì)胞的RNA沒(méi)有儲(chǔ)存遺傳信息的功能。組成細(xì)胞的RNA(如信使RNA)，可以說(shuō)它攜帶遺傳信息，但不能說(shuō)它儲(chǔ)存遺傳信息。只有在HIV、SARS病毒等部分病毒中，它們體內(nèi)不含在DNA，其遺傳信息儲(chǔ)存在RNA中。

RNA的種類及作用考點(diǎn)2RNA的種類信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)1、在細(xì)胞中有三種RNA，即mRNA、rRNA、tRNA?？键c(diǎn)2RNA的種類及作用

考點(diǎn)2RNA的種類及作用

(1)信使RNA(mRNA)

單鏈結(jié)構(gòu)，由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，帶有從DNA鏈上轉(zhuǎn)錄下來(lái)的遺傳信息，攜帶著特定堿基序列的信息，在蛋白質(zhì)合成中起著模板作用。

其上3個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱作一個(gè)密碼子。

考點(diǎn)2RNA的種類及作用

(2)核糖體RNA(rRNA)：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)是核糖體的重要組成部分。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）：轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具。三葉草形一端可攜帶氨基酸另一端有三個(gè)堿基考點(diǎn)2RNA的種類及作用

(3)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)：三葉草結(jié)構(gòu)，一端特定的三個(gè)堿基叫反密碼子，另一端連接特定的氨基酸，在合成蛋白質(zhì)的過(guò)程中運(yùn)輸氨基酸，所以叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA?？键c(diǎn)2RNA的種類及作用

2、總結(jié)為什么RNA適于作DNA的信使呢？（1）RNA的分子與DNA的很相似使得RNA具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。（2）RNA一般是單鏈，能通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，去指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。（3）遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”。這種作為DNA信使的RNA叫信使RNA，也叫mRNA。

遺傳信息的轉(zhuǎn)錄考點(diǎn)3考點(diǎn)3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1、概念

RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程叫做轉(zhuǎn)錄。2、過(guò)程：

第1步：當(dāng)細(xì)胞開(kāi)始合成某種蛋白質(zhì)時(shí)，RNA聚合酶與編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA結(jié)合，時(shí)DNA雙鏈解開(kāi)，雙鏈的堿基得以暴露?？键c(diǎn)3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

第2步：游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)。在RNA聚合酶的作用下，依次連接，然后形成一個(gè)mRNA分子。

第3步(釋放)：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上。

第4布：合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)?？键c(diǎn)3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

3、轉(zhuǎn)錄的方向：模板鏈讀取3’→5’mRNA合成5’→3’4、場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核中，在線粒體、葉綠體中也能發(fā)生。5、產(chǎn)物：RNA。6、轉(zhuǎn)錄時(shí)的堿基配對(duì)原則：

A-U

G-C

C-G

T-A考點(diǎn)3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

7、條件(1)模板：DNA的一條鏈。(2)原料：游離的核糖核苷酸。(3)能量：ATP。(4)酶：RNA聚合酶?？键c(diǎn)3遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間細(xì)胞有絲分裂的間期和減數(shù)第一次分裂前的間期生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中場(chǎng)所主要在細(xì)胞核，少部分在線粒體和葉綠體原料四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸模板DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈條件解旋酶、DNA聚合酶和ATPRNA聚合酶和ATP特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，DNA雙鏈全保留產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA意義復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代傳遞遺傳信息，為翻譯作準(zhǔn)備遺傳信息的翻譯考點(diǎn)4考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

1、翻譯的概念

游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，這一過(guò)程稱為翻譯。2、堿基和氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)DNA和RNA都只含有4種堿基，組成生物體的蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，mRNA上的4種堿基怎樣決定蛋白質(zhì)中的21種氨基酸呢？請(qǐng)分析：①若1個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定4(41)種氨基酸；②若2個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基只能決定16(42)種氨基酸；③若3個(gè)堿基決定一種氨基酸，則4種堿基能決定64(43)種氨基酸；因此，mRNA上決定一個(gè)氨基酸的堿基至少是3個(gè)。考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

(2)密碼子①概念：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基稱為一個(gè)密碼子，密碼子共有64種。②種類：起始密碼子：AUG編碼甲硫氨酸。在原核生物中，GUG也可以做起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。終止密碼子：UAA、UAG、UGA，終止密碼子一般不編碼氨基酸。特殊情況下，UGA可以編碼硒代半胱氨酸。③密碼子的簡(jiǎn)并性，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并。增加了容錯(cuò)能力，當(dāng)某個(gè)堿基發(fā)生改變后，密碼子決定的氨基酸不一定改變。④幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼，體現(xiàn)了生物界的統(tǒng)一性。

考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

(3)tRNA①結(jié)構(gòu)：三葉草形結(jié)構(gòu)，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基能和mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，叫反密碼子。②功能：攜帶氨基酸進(jìn)入核糖體。1種tRNA能攜帶1種氨基酸，1種氨基酸可由1種或多種tRNA攜帶。

考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

3、遺傳信息的翻譯過(guò)程第1步mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過(guò)與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。第2步攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。第3步甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。第4步核糖體沿mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成?？键c(diǎn)4遺傳信息的翻譯

就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過(guò)來(lái)，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止。肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，通常經(jīng)過(guò)一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子，然后開(kāi)始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。

考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

4、一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈

在細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速高效的過(guò)程。通常，一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成，因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。

考點(diǎn)4遺傳信息的翻譯

5、真核細(xì)胞與原核細(xì)胞基因表達(dá)的區(qū)別（1）真核細(xì)胞基因表達(dá)

真核生物先轉(zhuǎn)錄后翻譯，真核生物基因轉(zhuǎn)錄出的初始RNA，經(jīng)不同方式的剪切可被加工成不同的mRNA。（2）原核細(xì)胞基因表達(dá)

原核細(xì)胞邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯

如圖表示藍(lán)細(xì)菌DNA上遺傳信息、密碼子、反密碼子間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．由圖分析可知①鏈應(yīng)為DNA的α鏈B．DNA形成②的過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所是細(xì)胞核C．酪氨酸和天冬氨酸的密碼子分別是AUG、CUAD．圖中②與③配對(duì)的過(guò)程需要在核糖體上進(jìn)行D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α鏈及其模板鏈中鳥(niǎo)嘌呤分別占27%、17%，該α鏈對(duì)應(yīng)的雙鏈DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為24%C．同一種tRNA攜帶的氨基酸種類可能不同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D中心法則考點(diǎn)5考點(diǎn)5中心法則

中心法則(centraldogma)：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。隨著研究的不斷深入，科學(xué)家對(duì)中心法則作出了補(bǔ)充：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。在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP為信息的流動(dòng)提供能量，可見(jiàn)，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。

煙草花葉病毒：④③

HIV病毒：⑤①②③

細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，DNA病毒：①②③

依賴于RNA的RNA聚合酶=RNA復(fù)制酶考點(diǎn)5中心法則

中心法則各過(guò)程的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制場(chǎng)所主要在細(xì)胞核中主要在細(xì)胞核中核糖體上宿主細(xì)胞內(nèi)宿主細(xì)胞內(nèi)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNARNARNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸氨基酸4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸關(guān)鍵酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶等多種酶逆轉(zhuǎn)錄酶等RNA復(fù)制酶等考點(diǎn)5中心法則

產(chǎn)物DNA分子RNA蛋白質(zhì)(多肽)DNARNA堿基互補(bǔ)配對(duì)G-C,C-G,A-T,T-AG-C,C-G,A-U,T-AG-C,C-G,A-U,U-AG-C,C-G,A-T,U-AG-C,C-G,A-U,U-A工具——tRNA——實(shí)例絕大多數(shù)生物絕大多數(shù)生物絕大多數(shù)生物艾滋病病毒等煙草花葉病毒等分類功能產(chǎn)物解旋酶破壞氫鍵,解開(kāi)DNA的雙鏈(加熱也可以達(dá)到同樣的目的)DNA單鏈RNA聚合酶將核糖核苷酸連接到RNA上，形成磷酸二酯鍵RNADNA聚合酶催化DNA復(fù)制形成脫氧核糖核苷酸鏈。連接的是單個(gè)脫氧核糖核苷酸,形成磷酸二酯鍵DNA逆轉(zhuǎn)錄酶催化RNA逆轉(zhuǎn)錄形成DNA,存在于逆轉(zhuǎn)錄病毒體內(nèi)DNA有關(guān)酶的比較考點(diǎn)5中心法則

圖1所示為某種生物細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的部分生理活動(dòng)，圖2表示中心法則，圖中字母代表具體過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．圖1所示過(guò)程可在原核細(xì)胞中進(jìn)行，其轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程可同時(shí)進(jìn)行B．圖2中過(guò)程c和d的產(chǎn)物不同，但涉及的堿基配對(duì)方式完全相同C．圖1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯鍵，而酶丙則催化磷酸二酯鍵的水解D．圖1體現(xiàn)了圖2中的a、b、c三個(gè)生理過(guò)程C基因表達(dá)與性狀的關(guān)系考點(diǎn)6考點(diǎn)6基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

1、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系（1）間接途徑：基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。實(shí)例1：豌豆的圓粒與皺粒圓粒豌豆：成熟時(shí)淀粉含量高→能有效保留水分，什么飽滿；皺粒豌豆：成熟時(shí)淀粉含量降低→失水皺縮。為什么皺粒豌豆淀粉含量低？與圓粒豌豆不同的是，皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低。淀粉在細(xì)胞中具有保留水分的作用。

考點(diǎn)6基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

實(shí)例2：白化病的正常人：酪氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處，它能將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?。白化病的形成：編碼酪氨酸酶的基因異?！荒芎铣衫野彼崦浮荒芎铣珊谏兀瑥亩憩F(xiàn)出白化癥狀。（2）直接途徑：基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。囊性纖維化：編碼CFTR蛋白(一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的基因缺失了3個(gè)堿基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)與功能異?！夤苤叙ひ涸龆?，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。

考點(diǎn)6基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

2、基因與性狀間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。（人的身高）一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀。（Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)影響水稻的開(kāi)花、生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量）(2)生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對(duì)性狀也有著重要影響。例如：后天的營(yíng)養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)人的身高也有重要作用；“問(wèn)題探討”中水毛茛兩種類型葉的形成也與環(huán)境因素相關(guān)；(3)基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。一般來(lái)說(shuō)，性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。如圖表示人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑，尿黑酸在人體內(nèi)積累會(huì)使人的尿液中含有尿黑酸，這種尿液暴露于氧氣中會(huì)變成黑色，這種癥狀稱為尿黑酸癥。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．酶⑤的缺乏會(huì)導(dǎo)致患白化病，酶③的缺乏會(huì)導(dǎo)致患尿黑酸癥B．由圖可推知同種底物經(jīng)不同種酶的催化得到的產(chǎn)物不同C．若圖中的酶均由不同的基因表達(dá)產(chǎn)生，則可推知基因和性狀之間并不都是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系D．若圖中的酶均由不同的基因表達(dá)產(chǎn)生，則說(shuō)明基因可通過(guò)控制酶的合成直接控制生物體的性狀D基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化考點(diǎn)7考點(diǎn)7基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

1、細(xì)胞分化是生物體多種性狀形成的基礎(chǔ)

生物體多種性狀的形成，都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。同一生物體中不同類型的細(xì)胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。2、【思考】不同細(xì)胞中表達(dá)的基因完全不相同嗎？不是?？刂萍?xì)胞基本生命活動(dòng)的基因