資源簡介

【備考2024】生物高考一輪復(fù)習(xí)
第19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(dǎo)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)表現(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
[核心素養(yǎng)](教師用書獨具) 1.結(jié)合DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明DNA分子轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程。(生命觀念)2.運用中心法則，闡明遺傳信息的傳遞途徑；分析基因表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)與生物性狀關(guān)系的實例，認識到生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)來表現(xiàn)。(科學(xué)思維)3.模擬中心法則各過程的實驗，提高觀察能力及表達交流能力。(科學(xué)探究)4.通過分析吸煙會使人體細胞和精子細胞中DNA甲基化水平升高，認識到吸煙有害健康。(社會責(zé)任)
考點1　基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成
一、RNA的結(jié)構(gòu)和種類
1．基本單位
核糖核苷酸。
2．組成成分
3．結(jié)構(gòu)
一般是單鏈，長度比DNA短；能通過核孔從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中。
4．種類及功能
5．DNA與RNA的區(qū)別
物質(zhì)組成 結(jié)構(gòu)特點
五碳糖 特有堿基
DNA 脫氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是雙鏈，相對分子質(zhì)量較大
RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是單鏈，相對分子質(zhì)量較小
二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
1．概念
在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。
2．轉(zhuǎn)錄的過程
三、遺傳信息的翻譯
1．密碼子與反密碼子的比較
密碼子 反密碼子
種類 64種 目前發(fā)現(xiàn)有很多種
位置 mRNA上 tRNA一端
實質(zhì) 決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基 與mRNA上密碼子發(fā)生堿基互補配對的3個相鄰的堿基
2.過程
四、中心法則
1．圖解
2．遺傳信息傳遞的途徑
途徑 遺傳信息的傳遞 舉例
①DNA復(fù)制 從DNA流向DNA 細胞生物、DNA病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒
②轉(zhuǎn)錄 從DNA流向RNA 細胞生物、DNA病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒
③翻譯 從RNA流向蛋白質(zhì) 所有生物
④RNA自我復(fù)制 從RNA流向RNA 某些RNA病毒(如煙草花葉病毒)
⑤RNA逆轉(zhuǎn)錄 從RNA流向DNA 逆轉(zhuǎn)錄RNA病毒(如HIV)
1．tRNA分子中的部分堿基兩兩配對形成氫鍵。 (√)
2．mRNA上所含有的密碼子均能在tRNA上找到相對應(yīng)的反密碼子。 (×)
提示：終止密碼子無對應(yīng)的反密碼子。
3．一種氨基酸只由一種tRNA轉(zhuǎn)運。 (×)
提示：一種tRNA轉(zhuǎn)運一種氨基酸，一種氨基酸可以由一種或多種tRNA轉(zhuǎn)運。
4．核糖體與mRNA的結(jié)合部位會形成3個tRNA結(jié)合位點。 (×)
提示：應(yīng)是兩個tRNA結(jié)合位點。
5．核糖體從mRNA的3′ 端向5′ 端移動，讀取密碼子。 (×)
提示：核糖體的移動方向是從mRNA的5′ 端向3′ 端。
6．存在于葉綠體和線粒體中的DNA都能進行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，進而翻譯出蛋白質(zhì)。 (√)
7．DNA病毒中沒有RNA，其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則。 (×)
提示：DNA病毒中沒有RNA，但其遺傳信息的傳遞仍遵循中心法則，包括DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯三個過程。
1．一種氨基酸可能有幾個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性，密碼子的簡并性有何意義？地球上幾乎所有的生物都共用一套遺傳密碼子稱為密碼子的統(tǒng)一性，密碼子的統(tǒng)一性說明了什么？(必修2　P67“思考·討論”)
提示：密碼子具有簡并性，一方面可增強容錯性，減少蛋白質(zhì)或性狀的差錯；幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。密碼子的統(tǒng)一性說明當今生物可能有共同的起源，或者說生命本質(zhì)上是統(tǒng)一的。
2．圖示信息顯示一條mRNA可結(jié)合多個核糖體，其意義是什么？A端是mRNA的5′ 端，還是3′ 端？(必修2　P69“插圖”)
提示：其意義是少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。A端是mRNA的5′ 端。
1．mRNA適于作DNA的信使的特點有______________________________
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提示：由核糖核苷酸連接而成，含有四種堿基可以攜帶遺傳信息；一般為單鏈，而且比DNA短，能夠通過核孔從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)
2．原核生物的擬核基因表達速度往往比真核生物的核基因表達的速度要快很多，原因是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示：原核生物沒有核膜，基因表達時轉(zhuǎn)錄和翻譯可以同步進行，真核生物有核膜，基因表達時先完成轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯
1．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別
項目 復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯
作用 傳遞遺傳信息 表達遺傳信息
時間 細胞分裂前的間期 個體生長發(fā)育的整個過程
場所 主要在細胞核 主要在細胞核 細胞質(zhì)的核糖體
模板 DNA的兩條單鏈 DNA的一條鏈 mRNA
原料 4種脫氧核苷酸 4種核糖核苷酸 21種氨基酸
能量 都需要
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 多種酶
產(chǎn)物 兩個雙鏈DNA分子 一個單鏈RNA分子 多肽鏈(或蛋白質(zhì))
產(chǎn)物去向 傳遞到兩個細胞或子代 通過核孔進入細胞質(zhì) 組成細胞結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白
特點 邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)原狀 翻譯結(jié)束后，mRNA被降解成單體
堿基配對 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C
2.遺傳信息、密碼子、反密碼子及與氨基酸的關(guān)系
(1)遺傳信息、密碼子與反密碼子之間的聯(lián)系
(2)密碼子、tRNA和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系
①一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。
②每種氨基酸對應(yīng)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。
3．基因表達過程中堿基數(shù)和氨基酸數(shù)之間的關(guān)系
DNA堿基數(shù)∶mRNA堿基數(shù)∶氨基酸數(shù)＝6∶3∶1。
【特別提醒】　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：
(1)DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。
(2)在基因中，有的片段起調(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，終止密碼子不編碼氨基酸。
1．油菜植物體內(nèi)的中間代謝產(chǎn)物磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)運向種子后有兩條轉(zhuǎn)變途徑，如圖甲所示，其中酶a和酶b分別由基因A和基因B控制合成。
甲　　　　　　　　　　　乙
(1)據(jù)圖甲分析，寫出提高油菜產(chǎn)油量的基本思路。
(2)圖乙表示基因B，α鏈是轉(zhuǎn)錄鏈，經(jīng)誘導(dǎo)β鏈也能轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)基因B的β鏈轉(zhuǎn)錄后，提高了產(chǎn)油量，請解析原因。
提示：(1)抑制酶b合成(活性)，促進酶a合成(活性)。
(2)基因B的β鏈轉(zhuǎn)錄的mRNA與α鏈轉(zhuǎn)錄的mRNA互補配對成雙鏈RNA，雙鏈RNA不能與核糖體結(jié)合，不能翻譯成酶b，而酶a正常合成，因此生成油脂的量增多。
2．為了研究線粒體內(nèi)RNA聚合酶的合成，科學(xué)家采用溴化乙啶(能專一性抑制線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄)完成了下表實驗。
分組 實驗處理 實驗結(jié)果
實驗組 用含溴化乙啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)鏈孢霉 鏈孢霉線粒體RNA聚合酶含量很高
對照組 用不含溴化乙啶的培養(yǎng)基培養(yǎng)鏈孢霉 鏈孢霉線粒體RNA聚合酶含量正常
從實驗結(jié)果來看鏈孢霉線粒體內(nèi)的RNA聚合酶是由細胞核DNA控制合成的還是線粒體DNA控制合成？線粒體基因表達的產(chǎn)物對細胞核基因的表達有沒有影響？
提示：由實驗結(jié)果看出鏈孢霉線粒體內(nèi)的RNA聚合酶由細胞核DNA控制合成，因為線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄被抑制后，鏈孢霉線粒體RNA聚合酶含量很高。線粒體基因表達的產(chǎn)物對細胞核基因的表達有反饋作用，線粒體DNA轉(zhuǎn)錄不被抑制時，鏈孢霉線粒體RNA聚合酶含量正常。
考查遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯
1．(2021·徐州模擬)RNA合成發(fā)生在DNA雙鏈部分解開的區(qū)域內(nèi)(見下圖)。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．RNA與DNA只有一種核苷酸有差異
B．與RNA序列一致的鏈是模板鏈
C．RNA聚合酶是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的RNA大分子
D．轉(zhuǎn)錄時RNA的延伸方向總是5′→3′
D　[RNA與DNA的四種核苷酸都不同，A項錯誤；與RNA序列一致的鏈是非模板鏈，B項錯誤；RNA聚合酶是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的蛋白質(zhì)，C項錯誤；RNA的延伸方向總是5′→3′，D項正確。]
2．(2021·深圳一模)下圖是真核細胞遺傳信息表達中某過程的示意圖。某些氨基酸的部分密碼子(5′→3′)是：絲氨酸UCU；亮氨酸UUA、CUA；異亮氨酸AUC、AUU；精氨酸AGA。下列敘述正確的是(　　)
A．圖中①為亮氨酸
B．圖中結(jié)構(gòu)②從右向左移動
C．該過程中沒有氫鍵的形成和斷裂
D．該過程可發(fā)生在線粒體基質(zhì)和細胞核基質(zhì)中
B　[已知密碼子的方向為5′→3′，由圖示可知，攜帶①的tRNA上的反密碼子為UAA，與其互補配對的mRNA上的密碼子為AUU，因此氨基酸①為異亮氨酸，A錯誤；由圖示可知，tRNA的移動方向是由左向右，則結(jié)構(gòu)②核糖體移動并讀取密碼子的方向為從右向左，B正確；互補配對的堿基之間通過氫鍵連接，圖示過程中，tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補配對時有氫鍵的形成，tRNA離開核糖體時有氫鍵的斷裂，C錯誤；細胞核內(nèi)不存在核糖體，細胞核基質(zhì)中不會發(fā)生圖示的翻譯過程，D錯誤。]
3．(2021·河北選擇性考試)關(guān)于基因表達的敘述，正確的是(　　)
A．所有生物基因表達過程中用到的RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼
B．DNA雙鏈解開，RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄、移動到終止密碼子時停止轉(zhuǎn)錄
C．翻譯過程中，核酸之間的相互識別保證了遺傳信息傳遞的準確性
D．多肽鏈的合成過程中，tRNA讀取mRNA上全部堿基序列信息
C　[絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，其RNA和蛋白質(zhì)均由DNA編碼，也有某些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，部分RNA病毒可直接以RNA作為模板合成RNA和蛋白質(zhì)，A錯誤；RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過程，從啟動子開始啟動轉(zhuǎn)錄，到終止子結(jié)束，終止密碼子存在于mRNA上，B錯誤；翻譯過程中，mRNA與tRNA的堿基互補配對，從而保證遺傳信息傳遞的準確性，C正確；多肽鏈的合成過程中，核糖體讀取mRNA上的密碼子，D錯誤。]
考查密碼子和反密碼子
4．(2021·唐山摸底考試)1982年我國科學(xué)家在世界上第一次用人工方法合成具有生物活性的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運核糖核酸(用tRNAyAla表示)。在兔網(wǎng)織紅細胞裂解液體系中加入人工合成的tRNAyAla和3H 丙氨酸，不但發(fā)現(xiàn)人工合成的tRNAyAla能攜帶3H 丙氨酸，而且能將所攜帶的丙氨酸參與到蛋白質(zhì)合成中去。此外還發(fā)現(xiàn)另外四種天然的tRNA攜帶3H 丙氨酸。下列相關(guān)敘述，錯誤的是(　　)
A．tRNAyAla只能識別并轉(zhuǎn)運丙氨酸
B．tRNAyAla為單鏈結(jié)構(gòu)，不含氫鍵
C．與丙氨酸對應(yīng)的密碼子具有四種
D．tRNAyAla存在能與mRNA上的丙氨酸密碼子配對的反密碼子
B　[每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸，所以tRNAyAla只能識別并轉(zhuǎn)運丙氨酸，A正確；tRNAyAla為單鏈結(jié)構(gòu)，tRNA鏈經(jīng)折疊成三葉草形，部分區(qū)域堿基配對存在氫鍵，B錯誤；題干可知，發(fā)現(xiàn)四種天然的tRNA攜帶3H 丙氨酸，所以與丙氨酸對應(yīng)的密碼子具有四種，C正確；tRNAyAla能攜帶3H 丙氨酸，所以存在能與mRNA上的丙氨酸密碼子配對的反密碼子，D正確。]
5．(2020·全國卷Ⅲ)細胞內(nèi)有些tRNA分子的反密碼子中含有稀有堿基次黃嘌呤(I)。含有I的反密碼子在與mRNA中的密碼子互補配對時，存在如圖所示的配對方式(Gly表示甘氨酸)。下列說法錯誤的是(　　)
A．一種反密碼子可以識別不同的密碼子
B．密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合
C．tRNA分子由兩條鏈組成，mRNA分子由單鏈組成
D．mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變
C　[根據(jù)圖像可知，反密碼子CCI可與mRNA中的GGU、GGC、GGA互補配對，說明一種反密碼子可以識別不同的密碼子，A項正確；密碼子與反密碼子的堿基互補配對，密碼子與反密碼子的堿基之間通過氫鍵結(jié)合，B項正確；tRNA分子和mRNA分子都是單鏈結(jié)構(gòu)，C項錯誤；由于某些氨基酸可對應(yīng)多種密碼子，故mRNA中的堿基改變不一定造成所編碼氨基酸的改變，D項正確。]
考查中心法則
6．(2021·唐山一中期中)新型冠狀病毒感染的肺炎疫情發(fā)生以來，全國人民同舟共濟、眾志成城，打贏了一場沒有硝煙的疫情阻擊戰(zhàn)，經(jīng)研究，該病毒是一種單股正鏈RNA病毒，其在宿主細胞內(nèi)的增殖過程如圖所示。下列說法中正確的是(　　)
A．由圖示可知，＋RNA 和－RNA上都含有決定氨基酸的密碼子
B．過程②消耗的嘧啶核苷酸數(shù)等于過程④消耗的嘌呤核苷酸數(shù)
C．可利用抗生素類藥物抑制新型冠狀病毒在宿主細胞內(nèi)的增殖
D．新型冠狀病毒和HIV的增殖過程都需要RNA復(fù)制酶的作用
B　[由過程①和③可知，＋RNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，而－RNA不能，因此可判斷＋RNA上有決定氨基酸的密碼子，而－RNA上沒有，A錯誤；過程②和④都要遵循堿基互補配對原則，因此過程②消耗的嘧啶核苷酸的數(shù)量與過程④消耗的嘌呤核苷酸的數(shù)量相等，B正確；抗生素類藥物主要作用于細菌，不能抑制病毒的增殖，C錯誤；HIV是逆轉(zhuǎn)錄病毒，增殖過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的作用，不需要RNA復(fù)制酶的作用，D錯誤。]
7．(2021·廣東名校聯(lián)考)圖甲和圖乙是兩種RNA病毒的繁殖過程。下列相關(guān)分析錯誤的是(　　)
甲
乙
A．兩種病毒繁殖過程中均有U和A間的堿基互補配對
B．圖乙中的病毒DNA可能作為子代病毒的遺傳物質(zhì)
C．兩種病毒繁殖所需的原料都來自宿主細胞
D．兩種病毒翻譯時所需的酶均由宿主細胞提供
B　[兩種病毒繁殖過程中均存在U和A間的堿基互補配對，A正確；圖乙中的病毒是以RNA作為遺傳物質(zhì)，DNA只是繁殖過程中的一種中間物質(zhì)，B錯誤；所有病毒繁殖所需的原料都來自宿主細胞，C正確；病毒翻譯時所需的酶是由宿主細胞提供的，D正確。]
　“三看法”判斷中心法則各過程
考點2　基因表達與性狀的關(guān)系
一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
1．基因控制性狀的兩種途徑
(1)直接途徑：基因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物體的性狀。
(2)間接途徑：基因酶的合成代謝過程生物體的性狀。
2．基因?qū)π誀畹目刂茖嵗?連線)
提示：①②—b　③④—a
二、基因的選擇性表達與細胞分化
1．生物多種性狀形成的基礎(chǔ)
細胞分化。
2．表達的基因的分類
(1)在所有細胞中都表達的基因——管家基因：指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因，ATP合成酶基因。
(2)只在某類細胞中特異性表達的基因——奢侈基因：如卵清蛋白基因、胰島素基因。
3．細胞分化的實質(zhì)
基因的選擇性表達。基因的選擇性表達與基因表達的調(diào)控有關(guān)。
三、表觀遺傳
1．基因表達的調(diào)控
基因在哪種細胞中表達、什么時候表達以及表達水平的高低都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會直接影響性狀。
2．表觀遺傳現(xiàn)象
(1)表觀遺傳：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)存在時期：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)實例：同卵雙胞胎的微小差異，蜂王與工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為上的不同。
(4)形成原因：DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化等修飾。
3．基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系
大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。
(1)生物的有些性狀可以受到多個基因的影響，如人的身高。
(2)一個基因也可以影響多個性狀，如水稻中的Ghd7基因。
(3)生物的性狀還受環(huán)境條件的影響，是生物的基因和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。
1．豌豆粒形的形成機理體現(xiàn)了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。 (×)
提示：豌豆粒形的形成機理體現(xiàn)了基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而間接控制生物體的性狀。
2．淀粉分支酶基因中插入一段外來DNA，屬于基因重組。 (×)
提示：基因中插入一段外來DNA，使基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，屬于基因突變。
3．在一個細胞中所含的基因都一定表達。 (×)
提示：細胞中的基因是選擇性表達的。
4．表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變，因此生物體的性狀也不會發(fā)生改變。 (×)
提示：表觀遺傳現(xiàn)象中，雖然基因的堿基序列沒有改變，但由于部分堿基被甲基化，基因的表達受到了影響，生物的性狀會改變。
5．表觀遺傳現(xiàn)象是偶然現(xiàn)象，比較少見。 (×)
提示：表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的生命過程中。
6．某些性狀由多個基因共同決定，有的基因可能影響多個性狀。 (√)
1．教材P73資料1中，柳穿魚植株A和植株B體內(nèi)的Lcyc基因的堿基序列是否相同？為什么植株A、B的花形態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異？(必修2　P73“思考·討論”)
提示：柳穿魚植株A和植株B體內(nèi)的Lcyc基因的堿基序列是相同的，由于植株B體內(nèi)的Lcyc基因被高度甲基化，從而抑制表達。
2．教材P73資料2中，F(xiàn)1小鼠基因型是Avya，小鼠毛色為什么不是黃色而是表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型？(必修2　P73“思考·討論”)
提示：因為小鼠的Avya基因的前端有多個可發(fā)生甲基化的位點，當Avya基因發(fā)生甲基化后表達受抑制，并且甲基化程度越高，表達受抑制越明顯，小鼠的毛色越深。
3．果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)溫度為25 ℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲放在31 ℃的環(huán)境中培養(yǎng)，得到了一些翅長接近正常的果蠅成蟲，這些翅長接近正常的果蠅在正常環(huán)境溫度下產(chǎn)生的后代仍然是殘翅果蠅。請?zhí)岢黾僬f解釋這一現(xiàn)象。(必修2　P75“思維訓(xùn)練”)
提示：果蠅翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。
1．同一頭大蒜上的蒜瓣，種在大田里長的葉片是綠色的，種在地窖里長的蒜黃是黃色的，說明葉綠素的合成需要光照，其機理是____________________
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提示：光照誘導(dǎo)了與葉綠素合成相關(guān)酶的基因的表達
2．在寒冷水域和溫暖水域中生活的章魚，二者K＋通道的基因序列相同，但在相同強度的刺激下，K＋通道靈敏度有很大差異，這一現(xiàn)象說明_____________________________________________________________________
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提示：生物的性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果
1．在一個蜂群中，少數(shù)幼蟲一直取食蜂王漿而發(fā)育成蜂王，而大多數(shù)幼蟲以花粉和花蜜為食將發(fā)育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，能使DNA某些區(qū)域添加甲基基團(如圖所示)，DNA被甲基化后會干擾RNA聚合酶的識別。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼蟲將發(fā)育成蜂王，這與取食蜂王漿有相同的效果。據(jù)此研究解釋蜜蜂幼蟲因食物不同而發(fā)育不同的原因。
提示：蜜蜂的幼蟲以花粉和花蜜為食，DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶，造成一些基因被甲基化而不能表達，發(fā)育成工蜂；蜜蜂的幼蟲以蜂王漿為食，使DNMT3基因不表達，一些基因正常表達而發(fā)育成蜂王。
2．某兩種蛋白質(zhì)可以形成含鐵的桿狀多聚體，這種多聚體能識別外界磁場并自動順應(yīng)磁場方向排列。編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因，在家鴿的視網(wǎng)膜中共同表達。如果家鴿的這兩個基因失去功能，將無法“導(dǎo)航”，失去方向感。請利用基因敲除的方法，設(shè)計實驗驗證這一問題，寫出實驗思路。
提示：以A、B分別代表編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因。先設(shè)法去除家鴿的這兩個基因(基因敲除)，設(shè)置四組實驗：組別為①去除A基因，②去除B基因，③同時去除A基因和B基因，④不去除基因的家鴿(對照組)；分別測定4組家鴿視網(wǎng)膜細胞中是否有含鐵的桿狀蛋白質(zhì)多聚體，如果有，進一步測定含量；然后在同一條件下放飛4組家鴿，觀察它們的定向運動能力。
考查基因的表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
1．(2021·冀州中學(xué)期中)如圖所示為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列敘述正確的是 (　　)
A．①②和⑦⑥都表示基因的表達過程，但發(fā)生在不同細胞中
B．由題中信息判斷基因1和基因2的遺傳一定遵循自由組合定律
C．生物體中一個基因只能決定一種性狀
D．⑦→⑥→⑤過程說明基因可通過控制酶的合成，直接控制生物的性狀
A　[由圖可知，①和⑦表示轉(zhuǎn)錄，②和⑥表示翻譯，基因的表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，圖中的血紅蛋白的形成只發(fā)生在紅細胞中，酪氨酸酶在皮膚和眼睛等組織細胞中表達，A正確；僅由題中信息不能確定基因1和基因2的遺傳是否遵循自由組合定律，因為僅由題中信息不能確定這兩個基因是否位于同一對同源染色體上，B錯誤；生物體中一個基因可以參與控制多種性狀，C錯誤；⑦→⑥→⑤過程說明基因可通過控制酶的合成，間接控制生物的性狀，D錯誤。]
2．(2021·歷城二中檢測)眼皮膚白化病(OCA)是一種與黑色素(合成時需要酪氨酸酶)合成有關(guān)的疾病，虹膜、毛發(fā)及皮膚呈現(xiàn)白色癥狀。該病的兩種類型OCA1(Ⅰ型)與OCA2(Ⅱ型)均是隱性突變造成的，有關(guān)該病的介紹如下表。有一對患病的夫婦生下了兩個正常的孩子。下列說法錯誤的是(　　)
類型 染色體 原因 結(jié)果 性狀
Ⅰ型 11號 酪氨酸酶基因突變 酪氨酸酶含量較低 毛發(fā)均呈白色
Ⅱ型 15號 P基因突變 黑色素細胞中pH異常，酪氨酸酶含量正常 患者癥狀較輕
A．OCA兩種突變類型體現(xiàn)了基因突變具有隨機性的特點
B．Ⅱ型患病原因可能是黑色素細胞中pH異常導(dǎo)致酪氨酸酶活性降低
C．這對夫婦的基因型可能是純合的，但他們的兩個孩子都是雜合子
D．OCA兩種突變類型都體現(xiàn)了基因通過控制蛋白質(zhì)的合成直接控制生物性狀
D　[OCA兩種突變類型是不同的基因突變產(chǎn)生的，體現(xiàn)了基因突變具有隨機性的特點，A項正確；Ⅱ型患病原因是基因突變造成了黑色素細胞中pH異常，導(dǎo)致酪氨酸酶活性降低，B項正確；該病的兩種類型都是隱性突變造成的，因此這對夫婦的基因型是純合的，他們的兩個孩子是雙雜合子，C項正確；OCA兩種突變類型體現(xiàn)的都是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀，D項錯誤。]
考查細胞分化和基因的選擇性表達
3．(2021·濰坊一模)管家基因是指所有細胞中均要穩(wěn)定表達的一類基因，奢侈基因是指不同類型的細胞特異性表達的基因。基因的選擇性表達與DNA的甲基化(將甲基從活性甲基化合物上轉(zhuǎn)移到特定部位的堿基上)有關(guān)，甲基化能抑制某些基因的活性。下列敘述錯誤的是(　　)
A．管家基因結(jié)構(gòu)應(yīng)保持相對穩(wěn)定，且一般情況下持續(xù)表達
B．管家基因表達產(chǎn)物是維持細胞基本生命活動必需的
C．有些奢侈基因的表達產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)
D．DNA的甲基化過程改變了堿基種類與數(shù)量使細胞呈現(xiàn)多樣化
D　[DNA的甲基化過程沒有改變基因中的堿基排列順序，只是調(diào)控了基因的表達。]
4．(2021·武漢質(zhì)檢)白水牛的皮膚呈粉紅色，被毛、角和蹄均為白色，而眼睛呈現(xiàn)黑色，是我國稀有且珍貴的畜禽遺傳資源。我國科學(xué)家經(jīng)過多年的研究，揭示了白水牛白毛色形成的分子機制。白水牛常染色體上一個名叫ASIP基因的基因，其上游插入了一段長度為2 809個核苷酸的特殊DNA片段，使得ASIP基因表達量相較于黑水牛提高了近10倍，而大量的ASIP基因表達產(chǎn)物的積累，會阻礙黑色素細胞的增殖分化和發(fā)育成熟，最終導(dǎo)致白水牛皮膚中缺乏成熟的黑色素細胞及黑色素顆粒。下列相關(guān)說法正確的是(　　)
A．白水牛的變異類型為染色體數(shù)目變異
B．白水牛白毛色與人類白化病的形成機制一樣
C．基因表達水平的高低，會影響生物體的性狀
D．白水牛稀有，據(jù)此推測白毛性狀受隱性基因控制
C　[白水牛的染色體數(shù)目沒有發(fā)生變化，A項錯誤；人類的白化病是由于控制催化黑色素合成的酶的基因發(fā)生突變，造成黑色素不能合成造成的，與白水牛白毛色形成的機制不同，B項錯誤；不能判斷白水牛的白毛性狀的顯隱性，D項錯誤。]
考查表觀遺傳
5．(2021·河北選擇性考試模擬)DNA甲基化是指DNA中的某些堿基被添加甲基基團，此種變化可影響基因的表達，對細胞分化具有調(diào)控作用。基因啟動子區(qū)域被甲基化后，會抑制該基因的轉(zhuǎn)錄，如圖所示。研究發(fā)現(xiàn)，多種類型的癌細胞中發(fā)生了抑癌基因的過量甲基化。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞的內(nèi)外環(huán)境因素均可引起DNA的甲基化
B．甲基化的啟動子區(qū)更易暴露轉(zhuǎn)錄模板鏈的堿基序列
C．抑癌基因過量甲基化后會導(dǎo)致細胞不正常增殖
D．某些DNA甲基化抑制劑可作為抗癌藥物研發(fā)的候選對象
B　[DNA甲基化是指DNA中的某些堿基被添加甲基基團，細胞的內(nèi)外環(huán)境因素均可引起DNA的甲基化，從而影響基因的表達，進而調(diào)控細胞分化，A正確；從圖中可以看出，基因包括啟動子、轉(zhuǎn)錄區(qū)域、終止子等部分，啟動子和轉(zhuǎn)錄區(qū)域為基因中不同的區(qū)段，基因啟動子區(qū)域被甲基化后，會抑制該基因的轉(zhuǎn)錄，因此甲基化的啟動子區(qū)不利于暴露轉(zhuǎn)錄模板鏈的堿基序列，B錯誤；抑癌基因主要是阻止細胞不正常的增殖，抑癌基因過量甲基化后，抑癌基因不能正常表達，會導(dǎo)致細胞不正常增殖，C正確；某些DNA甲基化抑制劑，可以抑制抑癌基因過量甲基化，阻止細胞癌變，可作為抗癌藥物研發(fā)的候選對象，D正確。]
6．(2021·唐山摸底考試)柳穿魚是一種園林花卉，它的花有兩種形態(tài)結(jié)構(gòu)：左右對稱的(品種A)和中心對稱的(品種B)，花形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達與否直接相關(guān)。已知品種A和B的Lcyc的基因相同，品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因由于甲基化修飾不表達。品種A與品種B雜交，F(xiàn)1的花左右對稱，F(xiàn)1自交產(chǎn)生的F2中大部分植株的花左右對稱，少部分植株的花中心對稱。下列相關(guān)說法，錯誤的是(　　)
A．Lcyc基因的DNA甲基化修飾可能阻礙了RNA聚合酶發(fā)揮作用
B．品種A與品種B的花形態(tài)結(jié)構(gòu)不同是因為Lcyc基因堿基序列不同
C．F2中少部分植株的花中心對稱說明甲基化修飾的Lcyc基因可以遺傳
D．F1的花左右對稱的原因是來自品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因不表達
B　[由分析可知，Lcyc基因的DNA甲基化修飾可能阻礙了RNA聚合酶發(fā)揮作用，A正確；由題可知品種A與品種B的Lcyc基因堿基序列完全相同，只存在能否表達的差異，B錯誤；從A、B植株作為親本進行雜交的F1和F2情況分析，植株B的Lcyc基因堿基與植株A相同，僅因被高度甲基化后不能表達，基因不表達會使其花的性狀與植株A的出現(xiàn)明顯差異，并且這種差異在F2中重新出現(xiàn)，說明細胞中基因表達與否以及表達水平的高低會導(dǎo)致生物的性狀發(fā)生改變并遺傳下去，C正確；由題“左右對稱的品種A和中心對稱的品種B，品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因由于甲基化修飾不表達”可知，F(xiàn)1的花左右對稱的原因是來自品種A的Lcyc基因表達，品種B的Lcyc基因不表達，D正確。]
1．核心概念
(1)(必修2 P65)轉(zhuǎn)錄：RNA是在細胞核中，通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。
(2)(必修2 P66)翻譯：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)，這一過程叫作翻譯。
(3)(必修2 P66)密碼子：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。
(4)(必修2 P67)反密碼子：tRNA的一端可以與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基。
(5)(必修2 P74)表觀遺傳：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.結(jié)論語句
(1)(必修2 P69)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，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。
(2)(必修2 P69)生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。
(3)(必修2 P71)基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；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。
(4)(必修2 P72)細胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達。
(5)(必修2 P74)在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。
(6)(必修2 P77)一般來說，性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。
1．(不定項)(2021·湖南選擇性考試)細胞內(nèi)不同基因的表達效率存在差異，如圖所示。相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．細胞能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)控基因表達，圖中基因A的表達效率高于基因B
B．真核生物核基因表達的①和②過程分別發(fā)生在細胞核和細胞質(zhì)中
C．人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進行轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物
D．②過程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補配對的反密碼子
ABC　[由題圖可知，基因A表達過程中產(chǎn)生的mRNA和蛋白質(zhì)都多于基因B表達過程中產(chǎn)生的mRNA和蛋白質(zhì)，因此基因A的表達效率高于基因B的表達效率，A敘述正確；真核生物的細胞核具有核膜，將核基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分開，轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細胞核，翻譯發(fā)生在細胞質(zhì)的核糖體上，B敘述正確；人的mRNA、rRNA和tRNA都屬于RNA，都是以DNA為模板轉(zhuǎn)錄形成的，C敘述正確；②為翻譯，該過程中tRNA中含有與mRNA上密碼子互補配對的反密碼子，D敘述錯誤。]
2．(不定項)(2021·河北選擇性考試)許多抗腫瘤藥物通過干擾DNA合成及功能抑制腫瘤細胞增殖。下表為三種抗腫瘤藥物的主要作用機理。下列敘述正確的是(　　)
A．羥基脲處理后，腫瘤細胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都出現(xiàn)原料匱乏
B．放線菌素D處理后，腫瘤細胞中DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都受到抑制
C．阿糖胞苷處理后，腫瘤細胞DNA復(fù)制過程中子鏈無法正常延伸
D．將三種藥物精準導(dǎo)入腫瘤細胞的技術(shù)可減弱它們對正常細胞的不利影響
BCD　[DNA復(fù)制的原料是脫氧核苷酸，DNA轉(zhuǎn)錄的原料是核糖核苷酸，羥基脲會阻止脫氧核糖核苷酸的合成，故會抑制DNA復(fù)制，但不會影響DNA轉(zhuǎn)錄，A敘述錯誤；DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄都需要DNA作為模板，故放線菌素D處理后，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程都會受到抑制，B敘述正確；阿糖胞苷抑制DNA聚合酶的活性，會使DNA復(fù)制過程中子鏈無法延伸，C敘述正確；將三種藥物精準導(dǎo)入腫瘤細胞會使藥物只殺傷腫瘤細胞，從而減弱對正常細胞的不利影響，D敘述正確。]
3．(不定項)(2021·河北選擇考模擬)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別精氨酸遺傳密碼的tRNA。下列敘述正確的是(　　)
A．tRNA分子上的反密碼子決定了其攜帶的氨基酸
B．新合成的多肽鏈中，原來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某些突變引發(fā)的遺傳缺陷
BD　[mRNA分子上的密碼子決定了相應(yīng)的tRNA攜帶的氨基酸的種類，A錯誤；題中顯示，某種突變產(chǎn)生了一種攜帶甘氨酸但是識別精氨酸遺傳密碼的tRNA，該tRNA的存在可能使新合成的多肽鏈中，原來精氨酸的位置被替換為甘氨酸，B正確；根據(jù)題目信息可知，此種突變產(chǎn)生了校正tRNA，并沒有改變編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列中的遺傳密碼序列，C錯誤；校正tRNA分子的作用是校正發(fā)生錯誤的翻譯的過程，故某些突變引發(fā)密碼子改變，但由于校正tRNA分子的存在使得該位置的氨基酸未發(fā)生改變，D正確。]
4．(不定項)(2021·遼寧適應(yīng)性測試)如圖中甲表示酵母丙氨酸t(yī)RNA的結(jié)構(gòu)示意圖。乙和丙是甲相應(yīng)部分的放大圖，其中I表示次黃嘌呤，能夠與A、U或C配對。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)
A．圖中tRNA的p端是結(jié)合氨基酸的部位
B．丙氨酸的密碼子與反密碼子是一一對應(yīng)的
C．單鏈tRNA分子內(nèi)部存在堿基互補配對
D．轉(zhuǎn)錄丙所示序列的雙鏈DNA片段含有3個腺嘌呤
CD　[圖中tRNA在3′ OH端是結(jié)合氨基酸的部位，A錯誤；據(jù)題意，丙氨酸的反密碼子是IGC，則丙氨酸的密碼子可能是ACG、UCG、CCG，B錯誤；單鏈tRNA分子內(nèi)部存在局部雙鏈區(qū)，雙鏈區(qū)存在堿基互補配對，C正確；轉(zhuǎn)錄時遵循堿基互補配對原則，轉(zhuǎn)錄丙的雙鏈DNA片段為TGGACGAG/ACCTGCTC，D正確。]
5．(2020·全國卷Ⅱ)大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后，可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題：
(1)在大豆細胞中，以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時，除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與，它們是____________________。
(2)大豆細胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細胞核和細胞質(zhì)這兩個部位來說，作為mRNA合成部位的是________，作為mRNA執(zhí)行功能部位的是________；作為RNA聚合酶合成部位的是________，作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是________。
(3)部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG，則該小肽的氨基酸序列是____________________________。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，則此時編碼小肽的RNA序列為_________________________________________________________________。
氨基酸 密碼子
色氨酸 UGG
谷氨酸 GAA　GAG
酪氨酸 UAC　UAU
組氨酸 CAU　CAC
[解析]　(1)在大豆細胞中，以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時，還需要rRNA參與構(gòu)成核糖體、tRNA參與氨基酸的轉(zhuǎn)運。(2)大豆細胞中，僅考慮細胞核和細胞質(zhì)這兩個部位，mRNA的合成部位是細胞核，mRNA合成以后通過核孔進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合起來進行翻譯過程；RNA聚合酶在細胞質(zhì)中的核糖體上合成，經(jīng)加工后，通過核孔進入細胞核，與DNA結(jié)合起來進行轉(zhuǎn)錄過程。(3)根據(jù)該小肽對應(yīng)的編碼序列，結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知，該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知，谷氨酸、酪氨酸和組氨酸的密碼子均有兩個，且均為最后一個堿基不同，因此應(yīng)該是這三種氨基酸分別對應(yīng)的密碼子的最后一個堿基發(fā)生了替換，此時編碼小肽的RNA序列為UAUGAGCACUGG。
[答案]　(1)rRNA、tRNA　(2)細胞核　細胞質(zhì)　細胞質(zhì)　細胞核　(3)酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸　UAUGAGCACUGG
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