第4講基因的表達(dá)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

L通過學(xué)習(xí)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，明確遺傳信息可以從DNA流向RNA,進(jìn)而流向蛋白質(zhì)的

事實，認(rèn)同生命是物質(zhì)、能量和的統(tǒng)一體，培養(yǎng)學(xué)生的理解、分析?、歸納、構(gòu)建模型等能力，

達(dá)成對生命觀念、科學(xué)思維和社會責(zé)任等核心素養(yǎng)的提升。

2.基于地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼的事實，剛明生物界的統(tǒng)一性，認(rèn)同當(dāng)今

生物可能有著共同的起源，次成學(xué)思維、系統(tǒng)觀等的提升。

3.通過了解中心法則的提出和修正過程，以及表觀遺傳的發(fā)現(xiàn)等，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決

問題的能力，認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的科學(xué)概念是在不斷更新或修正的，人們對自然界的探究

永無止境。

4.通過了解基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性，認(rèn)同生物學(xué)中因果關(guān)系的復(fù)雜性，學(xué)習(xí)和研究生

物學(xué)需要摒棄簡單機(jī)械的線性決定論的思維模式，嘗試對復(fù)雜事物進(jìn)行多角度、多元素的分

析，提高生命觀念、科學(xué)思維等素養(yǎng)。

【基礎(chǔ)知識】

一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1.RNA的結(jié)構(gòu)及種類

(1)基本單位及組成

①磷酸;②核糖;③堿基：A、U、G、C;④核糖核也酸。

(2)空間結(jié)構(gòu)：一般是單鏈,且比DNA短。

(3)RNA與DNA的比較

比較項目DNARNA

基本組成單位不同脫氧核糖核甘酸核糖核昔酸

組成單位五碳糖不同脫氧核糖核糖

堿基不同特有的是胸腺解咤(T)特特的是尿喀咤(U)

結(jié)構(gòu)不同規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)一般為單鏈

2.轉(zhuǎn)錄：RNA是在細(xì)胞核中,通過RNA聚合酶以DNA的?條鏈為模板合成的,這一過

程

3.DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄與翻譯的比較

項目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯

時間分裂前的間期個體發(fā)育的整個迅程

場所主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)

模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA

原料4種游離的脫氧核甘酸4種游離的核糖核甘酸21種氨基酸

產(chǎn)物DNARNA肽鏈

堿基A—U、U—A、

A—T、T—A、C—G、G—CA—U、T—A、C—G、G—C

配對C—G、G—C

三、中心法則

I.提出者：克里克。

2.完善后的內(nèi)容

①DNA的復(fù)制：遺傳信息從DNA流向DNAo

②轉(zhuǎn)錄:遺傳信息從DNA流向RNA。

③翻譯：遺傳信息從RNA流向蛋門質(zhì)。

④RNA的愛制:遺傳信息從RNA流向RNA。

⑤逆轉(zhuǎn)錄:遺傳信息從RNA流向DNA。

3.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體

(l)DNA、RNA是信息的載體。

(2)蛋白質(zhì)是信息的發(fā)達(dá)產(chǎn)物。

(3)ATP為信息的流動提供能量。

四、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

1.間接途徑：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。

(1)途徑：基因幽L隨的合成/幽式謝過程照L生物體的性狀。

⑵舉例

①豌豆的圓粒與皺粒

圓粒豌豆：淀粉含最高一成熟時吸水脹大:

皺粒豌豆：編碼淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打亂一淀粉分支酶異常,活性大大降

低一淀粉合成受阻,含量降低一成熟時失水皺縮.

②人白化病的形成:編碼酪氨酸酹的基因異常一不能合成酪氨酸醒一酪氨酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?/p>

室一表現(xiàn)出白化癥狀。

2.直接途徑：基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。

(1)途徑：基因司L垂直度的結(jié)構(gòu)艇L生物體的性狀。

(2)舉例

囊性纖維化:編碼CFTR蛋白(一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的基因缺矢了3個堿基fCFTR蛋白在第508

位缺少苯丙氨酸一CFTR蛋白結(jié)構(gòu)與功能異常f支氣管中黏液增多,管腔受阻，細(xì)菌在肺部

大量繁殖，最終使肺功能聲重受損。

五、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

1.基因類型

(1)在所有細(xì)胞中都能表達(dá)的基因：指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動所必需的，

如核糖體蛋臼基因、ATP合成在基因。

(2)只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因：如卵清蛋白基因、胰島素基因。

2.細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)。

3.細(xì)胞分化的結(jié)果

由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致來至同一個體的體細(xì)胞中皿S區(qū)和垂包亞不完全相同，從而

導(dǎo)致細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能。

六、表觀遺傳及基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系

I.表觀遺傳

(1)土.物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達(dá)和表型發(fā)生.可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作表觀

遺傳。

(2)表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。

(3)表觀遺傳的類型有DNA的甲基化;組蛋門的甲基化和乙酰化等。

(4)實例：蜂王和工蜂。

2.基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系

'①一個基因里*一個性狀

(1)基因控制生物體的性狀^②一個基因此多個性狀(如基因間相互作用)

、③多個基因旦?個性狀(如人的身高)

⑵生物體的性狀還受環(huán)境條件的影響。

⑶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

作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性優(yōu)。

【考點剖析】

考點一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄

1.下列哪項是DNA和RNA共同具有的()

A.雙螺旋結(jié)構(gòu)B.脫氧核糖

C.尿嗑咤D.腺喋吟

答案D

解析具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的是DNA,RNA一般不具有；脫氧核糖是DNA中特有的五碳糖；

尿唯喻是RNA中特有的城,其；腺嚅吟是DNA和RNA共同具有的堿基。

C.轉(zhuǎn)運(yùn)肽鏈最末端氨基酸的tRNA能識別終止密碼子

D.一條mRNA可以結(jié)合多個核糖體同時合成多條肽鏈

答案D

解析題圖所示過程為翻譯過程，場所為核掂體，在線粒體和葉綠體中含有少量核糖體，而

在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中不含有核糖體，A錯誤：密碼子是指mRNA上決定氮基酸的3個相鄰的破基，

而在轉(zhuǎn)運(yùn)肽鏈起始端氨基酸的tRNA中含有的是識別起始密碼子的反密碼子，B錯誤；終止

密碼子只表示翻譯的終止，一般不決定氨基酸，因此一般沒有反密碼子與之對應(yīng)，C錯誤；

一條mRNA可以結(jié)合多個核糖體同時合成多條肽鏈，這樣可以使少量的mRNA短時間內(nèi)合

成大量的蛋白質(zhì)，D正確，

6.真核生物中，基因、遺傳信息、密碼子和反密碼子分別是指（）

①蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序②核甘酸的排列順序③DNA上決定氨基酸的3個相鄰的

堿基④轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上識別密碼子的3個相鄰的堿基⑤信使RNA上決定氨基酸的3個相

鄰的堿基⑥通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段

A.⑥①④③B.⑥②⑤④C.⑥⑤?D.②⑥③④

答案B

解析真核生物中，基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；遺傳信息是核甘酸的排列項序，

密碼子是位于mRNA上決定氨基酸的3個相鄰的堿基：反密碼子是轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上識別密碼子

的3個相鄰的堿基。綜上所述，B正確。

7.下圖是起始甲硫氨酸和相鄰氨基酸形成肽鍵的示意圖，下列敘述正確的是（）

A.圖中只含有tRNA和mRNAB.甲硫氨酸處于圖中a的位置

C.tRNA中含有氫鍵D.該過程需要RNA聚合酶

答案C

解析圖中含有rRNAuRNA和mRNA;核糖體移動方向為從左向右，因此左側(cè)的b為tRNA

攜帶的甲硫氨酸；IRNA的局部也有堿基互補(bǔ)配對形成氫鍵：RNA聚合酶為催化轉(zhuǎn)錄的一種

晦,該過程為翻譯，不需要RNA聚合晦。

考點三中心法則

8.下列關(guān)于DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄的敘述，錯誤的是（）

A.逆轉(zhuǎn)錄和DNA復(fù)制的產(chǎn)物都是DNA

B.轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酣，逆轉(zhuǎn)錄需要逆轉(zhuǎn)錄的

C.細(xì)胞中的DNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄都以DNA為模板

D.DNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄所需要的原料都是脫氧核甘酸

答案C

解析DNA復(fù)制以DNA的兩條鏈為模板；逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板。

9.下圖表示遺傳信息的流動方向，其中①?⑤表示生理過程。請據(jù)圖I可答下列問題：

（1）①過程稱為,需要的催化。

⑵在真核細(xì)胞中，①和⑤兩個過程發(fā)生的主要場所是O其中⑤過程需

要的基本條件包括模板、原料、0

（3）④過程所需的轉(zhuǎn)運(yùn)工具是,發(fā)生的場所是o

⑷上述遺傳信息的流動過程被稱為,其中原核細(xì)胞中存在的過程有

（填圖中的數(shù)字）。

答案⑴轉(zhuǎn)錄RNA聚合酶（2）細(xì)胞核能量、酶（3）tRNA核糖體（4）中心法則

⑤??

解析題圖中①為轉(zhuǎn)錄，②為逆轉(zhuǎn)錄，③為RNA復(fù)制，④為翻譯，⑤為DNA的復(fù)制。（1）

轉(zhuǎn)錄所需的酶為RNA聚合悔。（2）在其核細(xì)胞中，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的主要場所是細(xì)胞核，

此外葉綠體和線粒體中也因含有少量DNA而能發(fā)生DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。DNA復(fù)制需要模

板、原料、能量和酶等。（3）翻譯的轉(zhuǎn)運(yùn)工具為IRNA,翻譯過程發(fā)生在核糖體上。（4）遺傳信

息流動的過程被稱為中心法則，其中②③只發(fā)生在極少數(shù)RNA病毒中，⑤①④均可發(fā)生于

原核細(xì)胞中。

考點四基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

10.（2023.山東高二模擬）下列有關(guān)基因控制生物性狀的實例分析，屬于?直接通過控制結(jié)構(gòu)蛋

白合成來控制生物體性狀的是（）

A.白化病B.苯丙酮尿癥C.囊性纖維化D.豌豆粒形

答案C

解析白化病、苯丙酮尿癥、豌豆粒形都是基因通過控制酶的合成來控制代謝，進(jìn)而控制生

物體的性狀，故A、B、D不符合題意；囊性纖維化屬于基因直接通過控制結(jié)構(gòu)蛋白合成來

控制生物體的性狀，C項符合題意。

II.白化病和黑尿病都是因為酶缺陷引起的分子遺傳病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后

者不能將尿黑酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜?，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空氣后氧化變黑。如圖表

示人體內(nèi)與之相關(guān)的一系列生化過程，據(jù)圖分析下列敘述不正確的是（）

A.若一個皮膚角質(zhì)層細(xì)胞控制酹B合成的基因異常，不會導(dǎo)致白化病

B.若一個胚胎干細(xì)胞控制酶D合成的基因異常，可能會導(dǎo)致黑尿病

C.白化病和黑尿病說明基因是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體性狀的

D.圖中代謝過程可說明一個基因可影響多個性狀，一個性狀也可受多個基因控制

答案C

解析白化病和黑尿病是基因通過控制酶的合成來控制火謝過程的，進(jìn)而間接控制生物體性

狀的，而非直接控制，C項錯誤。

考點五基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

12.（廣西南寧三中高一期中）下列關(guān)于細(xì)胞分化的描述正確的是（）

A.老年人體內(nèi)沒有細(xì)胞分化

B.細(xì)胞分化的方向是可逆轉(zhuǎn)的

C.細(xì)胞分化使細(xì)胞功能趨向?qū)ｉT化

D.細(xì)胞分化增加了細(xì)胞的數(shù)量和種類

答案C

解析老年人體內(nèi)也有細(xì)胞分化，A錯誤；細(xì)胞分化的方向是不可逆轉(zhuǎn)的，B錯誤；細(xì)胞分

化使細(xì)胞功能趨向?qū)ｉT化，如胰島B細(xì)胞可以分泌胰島素，C正確；細(xì)胞分化增加了細(xì)胞

的種類，未增加細(xì)胞的數(shù)量，D錯誤。

13.細(xì)胞分化過程中，一般不會出現(xiàn)的是（）

A.DNA上的基因發(fā)生改變B.mRNA種類發(fā)生改變

C.蛋白質(zhì)的種類發(fā)生改變D.細(xì)胞的功能發(fā)生改變

答案A

解析細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，該過程中DNA上的基因不會發(fā)生改變；細(xì)胞

分化后，細(xì)胞中蛋白質(zhì)和mRNA6勺種類會發(fā)生改變；細(xì)胞分化后，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功

能會發(fā)生穩(wěn)定性差異。

14.（2023?福建漳州華安一中高一下月考）下列哪個案例能說明人體細(xì)胞己經(jīng)發(fā)生分化（）

A.進(jìn)行ATP的合成B.進(jìn)行呼吸酶的合成

C.合成血紅蛋白D.存在血紅蛋白基因

答案C

解析細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，所有細(xì)胞都存在血紅蛋白基因，D不符合題意；

ATP是細(xì)胞的直接能量來源，而ATP主要來自細(xì)胞的呼吸作用，因此只要是活細(xì)胞都要進(jìn)

行呼吸酶和ATP的合成，A、B不符合題意；能合成血紅蛋白的細(xì)胞是已經(jīng)分化的紅細(xì)胞，

C符合題意。

考點六表觀遺傳及基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系

15.下列有關(guān)表觀遺傳的敘述，不正確的是（）

A.生物表觀遺傳中基因表達(dá)發(fā)生改變

B.生物表觀遺傳中表型發(fā)生改變

C.生物表觀遺傳中基因的堿基序列發(fā)生改變

D.生物表觀遺傳現(xiàn)象可以遺傳給下一代

答案C

解析生物表現(xiàn)遺傳是指基因的堿基序列保持不變，但基因的表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳的變化

現(xiàn)象。

16.在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的胞嗑咤被選擇性地添加甲基導(dǎo)致DNA甲基化，進(jìn)而

使染色質(zhì)高度螺旋化，因此失去轉(zhuǎn)錄活性。下列相關(guān)敘述不正確的是（）

A.DNA甲基化，會導(dǎo)致基因堿基序列的改變

B.DNA甲基化，會導(dǎo)致mRNA合成受阻

C.DNA甲基化，可能會影響生物體的性狀

D.DNA甲基化，可能會影響細(xì)胞分化

答案A

解析DNA甲基化是DNA的胞喀咬被選擇性地添加甲基，不會導(dǎo)致基因堿基序列的改變，

A錯誤。

17.下列關(guān)于基因?qū)π誀羁刂频臄⑹?，錯誤的是（）

A.白化病患者缺乏酪氨酸酶，體現(xiàn)了基因通過控制酶的合成間接控制生物體的性狀

B.同一株水毛苴在空氣和水中的葉形不同，體現(xiàn)性狀由基因和環(huán)境共同決定

C.原發(fā)性高血壓與多對基因表達(dá)產(chǎn)物有關(guān)，體現(xiàn)基因與基因共同作用控制性狀

D.抗生素阻止細(xì)菌內(nèi)tRNA和mRNA的結(jié)合，體現(xiàn)基因表達(dá)產(chǎn)物通過影響轉(zhuǎn)錄而影響性狀

答案D

解析抗生素阻止細(xì)菌內(nèi)tRNA和mRNA的結(jié)合，體現(xiàn)基因表達(dá)產(chǎn)物通過影響翻譯的過程

而影響性狀，D錯誤。

18.基因型為AA和Aa的玉米，在有光條件下發(fā)育成綠色幼苗，在無光條件下發(fā)育成白化

幼苗；基因型為aa的玉米，無論有無光照均發(fā)育成白化幼苗，由此可見（）

A.性狀完全由基因決定，與環(huán)境無關(guān)

B.性狀完全由環(huán)境決定，與基因無關(guān)

C.性狀不僅受基因的控制，還會受到環(huán)境的影響

D.無光條件下，基因決定性狀：有光條件下，環(huán)境決定性狀

答案C

解析基因型為AA和Aa的玉米，在有光條件下發(fā)育成綠色幼苗，在無光條件下發(fā)育成白

化幼苗，這說明性狀不僅受基因的控制，也會受到環(huán)境的影響，A、B、D項錯誤，C項正

確。

19.卜圖為生物體內(nèi)遺傳信息的傳遞與表達(dá)過程，請據(jù)圖回答卜.列問題：

（1）比較圖一與圖二，所需要的條件除模板有所不同之外，和________也不同。圖

二過程進(jìn)行時堿基之間遵循原則。

（2）與圖一中A鏈相比，C鏈特有的化學(xué)組成是和。

⑶基因中由于堿基缺失導(dǎo)致一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白異常，使個體患上囊性纖維化，體現(xiàn)了基因控制

性狀的方式是o

答案（1）酶原料堿基互補(bǔ)配對（2）核糖尿喀嚏（3）基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接

控制生物體的性狀

解析（1）圖一是基因表達(dá)過程中的轉(zhuǎn)錄，模板是DNA的一條鏈，原料是4種核糖核蒼酸，

還需要RNA聚合酶；圖二是DNA的受制過程，模板是DNA的雙鏈，需要DNA聚合酶等，

原料為游離的脫氧核甘酸；所以所需要的條件中模板、酶和原料等不同。圖二過程進(jìn)行時堿

基之間遵循堿基互補(bǔ)配對原則。

(2)圖一中C鏈(RNA)與A蛙(DNA)相比，C鏈特有的化學(xué)組成是核糖和尿喀噫。

20.腸道病毒EV71為單股正鏈RNA(+RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原體之一。下

面為該病毒在宿主細(xì)胞內(nèi)增殖的示意圖。據(jù)圖回答下列問題：

(1)圖中物質(zhì)M的合成場所是___________。催化①、②過程的物質(zhì)N是.

(2)假定病毒基因組+RNA含有7500個堿基，其中A和U占堿基總數(shù)的40%。以病毒基因

組+RNA為模板合成一條子代+RNA的過程共需要堿基G和C個。

(3)圖中+RNA有三方面的功能，分別是。

答案⑴宿主細(xì)胞的核糖體RNA復(fù)制酶(2)9000(3)翻譯的模板；復(fù)制的模板；EV71

病毒的重要組成成分

解析⑴病毒只有在宿主細(xì)胞中才能生存繁殖，圖中物質(zhì)M(多肽)的合成場所是宿主細(xì)胞的

核糖體。催化①、②過程的物質(zhì)N是RNA復(fù)制酶。(2)欲合成一條子代+RNA,必須先合

成一條一RNA,+RNA、-RNA堿基互補(bǔ)且等長，根據(jù)+RNA中(A+U)=40%,得由(G

+0=60%,因而合成一條子代+RNA需要G+C=7500X60%X2=9000(個)：⑶由懣圖

可知，+RNA的功能至少有三個：EV7I病毒的重要組成成分，翻譯的模板，復(fù)制的模板(另

外還有攜帶遺傳信息)。

21.艾滋病是?種免疫缺陷病，由HIV引起，死亡率極高。如圖所示為HIV的增殖過程,

據(jù)圖分析回答下列問題：

(1)圖中進(jìn)行②過程所需的原料是，進(jìn)行③過程的場所是。

(2)前病毒是指整合到宿主細(xì)胞染色體I：的病毒DNA,它會隨著宿主DNA的復(fù)制而復(fù)制，

則HIV的前病毒復(fù)制時以為模板。

(3)若HIV的蛋白質(zhì)衣殼中有一段氨基酸序列為“—絲氨酸—谷氨酸—組氨酸―”，轉(zhuǎn)運(yùn)絲

期酸、谷氨酸和組氨酸的IRNA上的反密碼子分別為AGA、CUU、GUG,則前病毒中決定

該氨基酸序列的模板鏈堿基序列為o若該病毒的遺傳物質(zhì)中有尿喘噪128

個，占總堿基數(shù)的32%,其逆轉(zhuǎn)錄生成的雙鏈DNA分子中，A占總堿基數(shù)的30%,則該

DNA分子中含鳥嚓吟的個數(shù)是個。

(4)已知HIV攜帶的整合醯由a個氨基酸組成，指導(dǎo)整合酶合成的mRNA的堿基數(shù)遠(yuǎn)多于3a,

主要的原因是o

答案(I)四種核糖核伊酸(宿主細(xì)胞的)核糖體(2)DNA的兩條鏈(3)AGACTTGTG

160(4)mRNA上存在不編碼氨基酸的堿基序列

解析(1)圖中②轉(zhuǎn)錄形成RNA,所需的原料是RNA的基本單位——四種核糖核昔酸，進(jìn)

行③翻譯過程的場所是宿主細(xì)胞的核糖體。(3)若HIV的蛋白質(zhì)衣殼中有一段氨基酸序列

為“一絲氨酸一谷氯酸一組氨酸一”，轉(zhuǎn)運(yùn)絲氨酸、谷氮酸和組氨酸的［RNA上的反密碼子

分別為AGA、CUU、GUGo根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，則前病毒中決定該氨基酸序列的模板

鏈堿基序列為AGACTTGTG。若該病毒的遺傳物質(zhì)RNA中有尿啥嚏128個，占總堿基數(shù)的

32%,說明RNA中含有的堿基為128：32%=400(個)，RNA逆轉(zhuǎn)錄生成的雙鏈DNA分子中

堿基有800個，A占總堿基數(shù)的30%,由于A+G=50%,則該DNA