2024高考生物一轮复习学案第5单元第24讲基因的表达(人教版新教材).docx
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1、第24讲基因的表达课标内容(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表现。(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。考点一基因指导蛋白质的合成1.RNA的结构与功能DNA和RNA的区别(1)正确判断DNA和RNA含特有碱基T或脱氧核糖DNA;含特有碱基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)真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞
2、核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板。(2)一个基因转录时以基因的一条链为模板,一个DNA分子上的不同基因的模板链不一定相同。(3)转录是以基因为单位进行的,一个基因可被多次转录。3.遗传信息的翻译4.遗传信息、密码子与反密码子辨析(1)密码子有64种,不同生物共用一套遗传密码。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,此时它编码甲硫氨酸。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。(2)通常一种密码子决定一种氨基酸,一种
3、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),可由一种或几种tRNA转运。【考点速览诊断】(1)tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成。(2020全国卷,3C)()提示二者都是单链结构。(2)细胞中以DNA的一条单链为模板转录出的RNA均可编码多肽。(2020全国卷,1B)()提示转录可产生mRNA、tRNA、rRNA等,其中tRNA和rRNA不能编码多肽。(3)多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链。(2019浙江4月选考,22C)()提示合成多条多肽链。(4)携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合。(2019
4、海南卷,20C)()提示携带第一个氨基酸的tRNA与核糖体的位点1结合,其他都与核糖体的位点2结合。(5)原核细胞内DNA的合成都需要DNA片段作为引物。(2018江苏卷,3A)()提示原核细胞内DNA的合成需RNA片段作为引物。(6)细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生。(2017全国卷,1C)()提示线粒体和叶绿体中也可合成RNA。【情境推理探究】 1.起始密码子AUG决定甲硫氨酸,蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸的原因是_。提示翻译生成的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉2.核糖体和mRNA的结合部位会形成_个tRNA的结合位点,携带多肽的tRNA_(填“会”
5、或“不会”)先后占据核糖体的不同的tRNA结合位点。一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,这些核糖体形成的肽链是相同的,原因是_。提示2会这些肽链都是以同一个mRNA分子为模板翻译合成的3.据图回答下列问题:如图中a、b、c依次为何种物质或结构?图中显示a、b间存在何种数量关系?其意义是什么?图示翻译方向是AB还是BA,判断依据是什么?提示a是mRNA,b是核糖体,c是肽链。图示表示一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成。意义:少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。AB。由c中三条可看出,链越往B侧越长,可确认翻译方向是AB。【重点难点透析】1.常考图示解
6、读2.“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程3.基因表达中的相关数量关系实际基因表达过程中的数量关系不符合631的原因DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。在基因片段中,有的片段(如非编码区)起调控作用,不转录。转录出的mRNA中有终止密码子,正常情况下,终止密码子不编码氨基酸。合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。4.真、原核细胞基因的结构和表达(1)基因的结构(2)基因表达遗传信息原核生物基因真核生物基因考向1围绕遗传信息的转录和翻译,考查生命观念1.(2023江苏徐州模拟)RNA合成发生在DNA双链部分解开的区域内(见下图)。下列相关叙述正确的是()A.RNA与
7、DNA只有一种核苷酸有差异B.与RNA序列一致的链是模板链C.RNA聚合酶是结构复杂的RNA大分子D.转录时RNA的延伸方向总是从53答案D解析RNA与DNA的四种核苷酸都不同,A错误;与RNA序列一致的链是非模板链,B错误;RNA聚合酶是结构复杂的蛋白质,C错误;RNA的延伸方向总是从53,D正确。2.(2021浙江1月选考,22)如图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某氨基酸的部分密码子(53)是:丝氨酸UCU;亮氨酸UUA、CUA;异亮氨酸AUG、AUU;精氨酸AGA。下列叙述正确的是()A.图中为亮氨酸B.图中结构从右向左移动C.该过程中没有氢键的形成和断裂D.该过程可发生在线粒
8、体基质和细胞核基质中答案B解析已知密码子的方向为53,由图示可知,携带的tRNA上的反密码子为UAA,与其互补配对的mRNA上的密码子为AUU,因此氨基酸为异亮氨酸,A错误;由图示可知,tRNA的移动方向是由左向右,则结构核糖体移动并读取密码子的方向为从右向左,B正确;互补配对的碱基之间通过氢键连接,图示过程中,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对时有氢键的形成,tRNA离开核糖体时有氢键的断裂,C错误;细胞核内不存在核糖体,细胞核基质中不会发生图示的翻译过程,D错误。考向2围绕遗传信息、密码子、反密码子辨析,考查科学思维3.(2023河北唐山摸底)1982年我国科学家在世界上第一
9、次用人工方法合成具有生物活性的酵母丙氨酸转运核糖核酸(用tRNAyAla表示)。在兔网织红细胞裂解液体系中加入人工合成的tRNAyAla和3H丙氨酸,不但发现人工合成的tRNAyAla能携带3H丙氨酸,而且能将所携带的丙氨酸参与到蛋白质合成中去。此外还发现另外四种天然的tRNA携带3H丙氨酸。下列相关叙述,错误的是()A.tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸B.tRNAyAla为单链结构,不含氢键C.与丙氨酸对应的密码子具有四种D.tRNAyAla存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子答案B解析每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,所以tRNAyAla只能识别并转运丙氨酸,A正确;tR
10、NAyAla为单链结构,tRNA链经折叠成三叶草形,部分区域碱基配对存在氢键,B错误;由题干可知,发现四种天然的tRNA携带3H丙氨酸,所以与丙氨酸对应的密码子具有四种,C正确;tRNAyAla能携带3H丙氨酸,所以存在能与mRNA上的丙氨酸密码子配对的反密码子,D正确。4.(2020全国卷,3)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
11、组成D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变答案C解析根据图像可知,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,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。考点二中心法则及基因表达与性状的关系1.中心法则(1)提出者:克里克。(2)补充后的内容图解DNA的复制;转录;翻译;RNA的复制;逆转录。(3)不同生物遗传信息的传递过程提醒高度分化的细胞不可进行DNA复制过
12、程,如神经元、叶肉细胞等。都遵循碱基互补配对的原则跳出题海 “三看法”判断中心法则各过程2.基因表达产物与性状的关系(1)基因控制性状的两种途径(2)基因对性状的控制实例(连线)3.基因的选择性表达与细胞分化4.表观遗传表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。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。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。5.基因与性状间的对应关系提醒:生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表型可能不同,基因型不同,表型也可能相同。【考点速览诊断】(1)遗传信息可以从DNA流向RNA,也可以从RNA流向蛋白质。(2020全国卷,1A)()(2)某复
13、合物中的某蛋白参与DNA复制,则该蛋白可能是DNA聚合酶。(2018全国卷,2C)()(3)在真核细胞中,转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。(2017全国卷,1D)()(4)生物体中,一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定。(2017海南卷,23D)()提示基因与性状间存在一对一,一对多、多对一等关系。(5)HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板。(2017海南卷,25B)()【情境推理探究】 (1)教材P73资料1中,柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是否相同?为什么植株A、B的花形态结构出现差异?提示柳穿鱼植株A和植株B体内的Lcyc基因的碱基序列是相同的,
14、由于植株B体内的Lcyc基因被高度甲基化,从而抑制Lcyc基因表达。(2)教材P73资料2中,F1小鼠基因型是Avya,小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型?提示因为小鼠的Avy基因的前端有多个可发生DNA甲基化修饰的位点,当Avy基因发生甲基化后表达受抑制,并且甲基化程度越高,表达受抑制越明显,小鼠的毛色越深。(3)“牝鸡司晨”是我国古代人民早就发现的性反转现象,即原来下过蛋的母鸡后来变成公鸡,长出公鸡的羽毛,发出公鸡的啼声。从遗传物质与性状关系的角度,对这一现象的解释是_。提示鸡的性别受遗传物质和环境共同影响,性反转现象是某种环境因素使性腺出现反转的现象,但遗
15、传物质组成不变(4)在一个蜂群中,少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王,而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶,能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示),DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3基因后,蜜蜂幼虫将发育成蜂王,这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因。提示蜜蜂的大多数幼虫以花粉和花蜜为食,DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶,造成一些基因被甲基化而不能表达,发育成工蜂;蜜蜂的少数幼虫以蜂王浆为食,使DNMT3基因不表达,一些基因正常表达而发育成蜂王。考向1结合中心
16、法则的过程,考查分析判断能力1.(2023广东肇庆调研)新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来,全国人民同舟共济、众志成城,打赢了一场没有硝烟的疫情阻击战。经研究,该病毒是一种单股正链RNA病毒,其在宿主细胞内的增殖过程如图所示。下列说法中正确的是()A.由图示可知,RNA和RNA上都含有决定氨基酸的密码子B.过程消耗的嘧啶核苷酸数等于过程消耗的嘌呤核苷酸数C.可利用抗生素类药物抑制新型冠状病毒在宿主细胞内的增殖D.新型冠状病毒和HIV的增殖过程都需要RNA复制酶的作用答案B解析由过程和可知,RNA能指导蛋白质的合成,而RNA不能,因此可判断RNA上有决定氨基酸的密码子,而RNA上没有,A错误;过
17、程和都要遵循碱基互补配对原则,过程消耗的嘧啶核苷酸的数量与过程消耗的嘌呤核苷酸的数量相等,B正确;抗生素类药物主要作用于细菌,不能抑制病毒的增殖,C错误;HIV是逆转录病毒,增殖过程需要逆转录酶的作用,不需要RNA复制酶的作用,D错误。2.(2023四川成都一诊)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C.细菌体内和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答案D解析根据题干信息“四环素具有与细菌核糖体结合能力强的特点”可知
18、,四环素通过抑制蛋白质的合成起到抗菌效果,A正确;根据题图分析可知,图中涉及碱基A与U配对的过程为,B正确;细菌没有细胞核,所以细菌体内和过程可在同一区域同时发生,C正确;艾滋病病毒是逆转录病毒,不会发生过程,D错误。考向2围绕表观遗传,考查科学思维能力3.(2023华师一附中调研)下列关于表观遗传的说法,不正确的是 ()A.表观遗传的分子生物学基础是DNA的甲基化等B.表观遗传现象中,生物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变C.表观遗传现象与外界环境关系密切D.DNA甲基化的修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型答案B解析表观遗传是指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
19、变化的现象。这一现象出现的原因是DNA的甲基化,染色体上的组蛋白发生甲基化、乙酰化等,A正确,B错误;外界环境会引起细胞中DNA甲基化水平变化,从而引起表观遗传现象的出现,C正确;DNA甲基化的修饰可以通过配子传递给后代,使后代出现同样的表型,D正确。4.(2022广东深圳模拟)黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交,产生的F1(Aa)不同个体出现了不同体色。研究表明,不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同,但A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化(如图),已知甲基化不影响DNA复制。下列有关分析错误的是()A.F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关B.碱基甲基化可能影响RNA聚合
20、酶与该基因的结合C.碱基甲基化的基因可以传递给后代D.A基因中的碱基甲基化引起了基因中碱基序列的改变答案D解析F1(Aa)不同个体出现了不同体色,不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同,A基因中二核苷酸(CpG)的胞嘧啶有不同程度的甲基化,这表明F1体色的差异可能与A基因甲基化程度有关,A正确;甲基化的CpG可能会影响RNA聚合酶与该基因的结合,B正确;碱基甲基化不影响DNA复制过程,故碱基甲基化的基因可以传递给后代,A基因中的碱基甲基化不会引起基因中碱基序列的改变,C正确、D错误。重温真题经典再现1.(2021河北卷,8)关于基因表达的叙述,正确的是()A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋
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- 2024 高考 生物 一轮 复习 学案第 单元 24 基因 表达 人教版 新教材
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