2025年·高考生物·一輪復(fù)習(xí)第六單元

遺傳的分子基礎(chǔ)

基因的表達(dá)

【資料】蟲害每年會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，蟲害每年給農(nóng)業(yè)造成的損失高達(dá)13%。棉鈴蟲是導(dǎo)致棉花減產(chǎn)的主要害蟲，為了使普通棉花自身具有抗蟲的特性，達(dá)到生物防治的目的，科學(xué)家通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的Bt抗蟲蛋白基因，轉(zhuǎn)入普通棉花染色體DNA上，培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)。為什么會(huì)這樣呢？基因的表達(dá)：基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀。考情分析新舊教材對(duì)比增：①mRNA和tRNA的3′端和5′端；改：①密碼子表；②密碼子的破譯由選學(xué)變?yōu)椤翱茖W(xué)史話”。考點(diǎn)由高考知核心知識(shí)點(diǎn)預(yù)測(cè)基因的表達(dá)考點(diǎn)一：遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯（3年44考，全國(guó)卷3年4考）（2024

安徽、2024

湖北）基因表達(dá)（2024河北）基因表達(dá)、RNA（2024甘肅）基因與性狀的關(guān)系（2024浙江）甲基化（2023

廣東、2023

湖南）基因表達(dá)（2023

浙江、2023

湖南）基因表達(dá)（2023

湖南、2023

山東）RNA（2023

海南、2023

天津）甲基化（2023海南、2023山東）基因與性狀的關(guān)系（2023全國(guó)、2023浙江）基因與性狀的關(guān)系（2022

廣東、2022福建）RNA題型：選擇題、解答題內(nèi)容：分析近三年的高考試題，可以發(fā)現(xiàn)高考試題均考查遺傳信息的本質(zhì)；復(fù)制機(jī)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程；生物的變異內(nèi)容。2025年高考很可能在呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的問題情景，讓學(xué)生運(yùn)用相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，分析轉(zhuǎn)錄翻譯過(guò)程及變異類型發(fā)生的原因及結(jié)果的推測(cè)。課標(biāo)要求概述DNA上的遺傳信息通過(guò)RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成DNA（基因）蛋白質(zhì)場(chǎng)所模板原料酶方向堿基配對(duì)方式產(chǎn)物RNA轉(zhuǎn)錄翻譯“基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成”概念圖細(xì)胞核、葉綠體、線粒體、擬核DNA的一條鏈4鐘游離核糖核苷酸RNA聚合酶子鏈5'端3'端A-UT-AC-GG-CmRNA、rRNA、tRNA核糖體mRNA21種氨基酸多種酶核糖體沿mRNA移動(dòng)A-UU-AC-GG-C多肽鏈Bt抗蟲蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞后是如何指導(dǎo)Bt抗蟲蛋白合成的？（一）核基因（Bt抗蟲蛋白基因)攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中？（二）遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的？基因（Bt抗蟲蛋白基因)

蛋白質(zhì)(Bt抗蟲蛋白)

信使物質(zhì)克里克提出了RNA是信使物質(zhì)的假設(shè)【資料1】1955年布拉謝特用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；發(fā)現(xiàn)若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。

信使物質(zhì)是RNA的證據(jù)基因（Bt抗蟲蛋白基因)

RNA

蛋白質(zhì)(Bt抗蟲蛋白)問題1：為什么RNA適于作DNA的信使？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成①RNA也是由核苷酸組成，含氮堿基有A、G、C、U，具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。④RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動(dòng)的有序進(jìn)行。RNA為什么可以作為DNA的信使傳遞信息？3.密碼子共

種，起始密碼子有____種（原核生物中GUG也可作為起始密碼子），終止密碼子有____種,終止密碼子無(wú)對(duì)應(yīng)氨基酸。能決定氨基酸的密碼子，正常情況下有

種，特殊情況下有_____種。信使RNA（mRNA）翻譯的模板1.結(jié)構(gòu)：①單鏈；②從左至右，依次每相鄰的三個(gè)堿基為一個(gè)遺傳密碼（密碼子）。2.功能：5’3’基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成43=64密碼子認(rèn)讀是從mRNA的5'→3'，相鄰的密碼子無(wú)間隔、不重疊。642361624.密碼子與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系：①一種密碼子決定一種氨基酸.②一種氨基酸可以由一種或多種不同的密碼子決定。（1）簡(jiǎn)并性：絕大多數(shù)氨基酸有幾個(gè)密碼子決定的情況。（2）通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子。5.密碼子的特點(diǎn)：生物都具有相同的遺傳密碼，所有生物可能有共同的起源，生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的等。①增強(qiáng)密碼子的容錯(cuò)性。②可以保證翻譯的速度。

（1）信使RNA（mRNA)，作用：合成蛋白質(zhì)的直接模板（2）轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)，作用：識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸（3）核糖體RNA(rRNA），作用：與蛋白質(zhì)構(gòu)成核糖體（4）核酶（RNA）：作用：催化作用，可降低化學(xué)反應(yīng)的活化能（5）基因組RNA，指一些病毒以RNA為遺傳物質(zhì)。（6）小RNA（miRNA），調(diào)節(jié)基因表達(dá)。（7）小核RNA(snRNA)，是剪接體的組分。（8）長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA)，主要參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯調(diào)控、介導(dǎo)染色體修飾等。（9）核內(nèi)小RNA，在hnRNA轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒靘RNA的過(guò)程中，參與RNA的剪接加工，及將mRNA從核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到核外的過(guò)程。(10)

核仁小RNA（snoRNA），參與rRNA的加工。(11)

雙鏈RNA（dsRNA），可被Dicer酶切割行成siRNA(12)短干擾RNA（siRNA），是siRISC的主要成員，激發(fā)與之互補(bǔ)的目標(biāo)mRNA的沉默。(13)

反義RNA，可通過(guò)與靶位序列互補(bǔ)而與之結(jié)合的RNA,或直接阻止靶序列功能，或改變靶部位構(gòu)象而影響其功能。另外，在DNA復(fù)制過(guò)程中的引物也是RNA，因其不單獨(dú)存在并很快降解，未將其作為一類。

拓展：RNA種類（約14種）mRNAtRNA蛋白質(zhì)rRNA知識(shí)鏈接：核仁與rRNA和核糖體的形成有關(guān)Bt抗蟲蛋白基因中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過(guò)程(結(jié)合選擇性選修3的知識(shí)）修正轉(zhuǎn)錄模型DNA雙螺旋打開DNA雙螺旋重新形成RNA聚合酶左→右游離的核苷酸DNA-RNA雜交區(qū)域RNA轉(zhuǎn)錄的過(guò)程：RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合啟動(dòng)子一條鏈4種核糖核苷酸RNA分子DNA鏈連接磷酸二酯鍵注意：不需要解旋酶5’（mRNA、tRNA、rRNA）結(jié)合轉(zhuǎn)錄過(guò)程，歸納RNA聚合酶的功能：【教材隱性知識(shí)】3’5’3’3’5’轉(zhuǎn)錄方向的判定方法：___________________________________

為轉(zhuǎn)錄的起始方向。已合成的mRNA釋放的一端(5′端)（mRNA從5′→3′延伸）1、識(shí)別啟動(dòng)部位、終止部位2、解開雙螺旋結(jié)構(gòu)(破壞氫鍵)3、合成RNA鏈(形成磷酸二酯鍵)問題2：①轉(zhuǎn)錄起始和終止的位置分別在哪里？相同DNA在不同組織細(xì)胞中進(jìn)行轉(zhuǎn)錄過(guò)程時(shí)啟用的起始點(diǎn)______________（填“都相同”“都不同”或“不完全相同”），其原因是_____________________________。②轉(zhuǎn)錄單位是基因，一個(gè)DNA分子上有多個(gè)基因，多個(gè)基因的模板鏈都相同？一個(gè)基因可被多次轉(zhuǎn)錄？③Bt抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)錄的mRNA可以直接作為翻譯模板？提醒：每次轉(zhuǎn)錄的只是DNA分子特定的片段（并非一整個(gè)DNA），RNA聚合酶沒有解開DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的功能。而是與DNA分子結(jié)合使1個(gè)或少數(shù)幾個(gè)基因的DNA片段的雙螺旋解開，遺傳信息傳遞的方向：DNA→RNA

一個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)以基因的1條鏈為模板，一個(gè)DNA分子上的所有基因的模板鏈

不一定相同不同組織細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)不完全相同有義鏈或編碼鏈:反義鏈或模板鏈:基因中具有轉(zhuǎn)錄功能的鏈,

即與有義鏈互補(bǔ)的鏈。基因中無(wú)轉(zhuǎn)錄功能的鏈,與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA堿基序列相同的那條鏈(除用T代替U外)。在一個(gè)含有若干基因的DNA分子中,各個(gè)基因的有義鏈,并不一定都在同條鏈上,也就是說(shuō),DNA雙鏈中的一條鏈對(duì)某些基因來(lái)說(shuō)是有義鏈,而對(duì)另一些基因來(lái)說(shuō)則是反義鏈(如下圖)。【注意】轉(zhuǎn)錄是以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行，在同一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的不同基因可以選擇性轉(zhuǎn)錄。【拓展延伸】有義鏈（編碼鏈）和反義鏈（模板鏈）ATTCAGCACTTAAGTCGTGA3′5′5′3′AUUCAGCACU3′5′轉(zhuǎn)錄有義鏈或編碼鏈反義鏈或模板鏈原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)【拓展延伸】原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)（二）Bt抗蟲基因的遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，細(xì)胞又是怎樣解讀的？【資料1P70】克里克以T4噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料研究其中某個(gè)基因的堿基的增加或減少對(duì)其所編碼的蛋白質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)，在相關(guān)堿基序列中增加或刪除1個(gè)或2個(gè)堿基，無(wú)法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)，但是當(dāng)增加或刪除3個(gè)堿基時(shí)，卻合成了正常功能的蛋白質(zhì)。3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸結(jié)論：【資料2P70】1961年尼倫伯格和馬太采用了蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每個(gè)試管中分別加入1種氨基酸，如圖在1號(hào)試管中加入的是酪氨酸，2號(hào)試管中加入的是絲氨酸，3號(hào)試管中加入的是苯丙氨酸等等。然后再加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，以及去除了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液，結(jié)果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。與苯丙氨酸對(duì)應(yīng)的密碼子應(yīng)該是UUU密碼子、氨基酸與反密碼子及的關(guān)系結(jié)論：【資料2】1961年尼倫伯格和馬太采用了蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每個(gè)試管中分別加入1種氨基酸，如圖在1號(hào)試管中加入的是酪氨酸，2號(hào)試管中加入的是絲氨酸，3號(hào)試管中加入的是苯丙氨酸等等。然后再加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，以及去除了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液，結(jié)果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。（1）細(xì)胞中原有的mRNA會(huì)作為合成蛋白質(zhì)的模板干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，細(xì)胞中原有的DNA可能作為mRNA合成的模板，而新合成的mRNA也會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此需要除去細(xì)胞提取液中的DNA和mRNA。思考：（1）為什么要去除細(xì)胞提取液中的DNA和mRNA？（2）如果你是尼倫伯格或馬太，你將如何設(shè)計(jì)對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)，確保你的重大發(fā)現(xiàn)得到同行的認(rèn)可？（2）作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)的試管中，所有成分都與實(shí)驗(yàn)組的試管相同，但是不加入多聚尿嘧啶核苷酸。1.當(dāng)密碼子中的一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸，減少了轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的差錯(cuò)等造成的堿基改變對(duì)生物的影響，保證了物種的穩(wěn)定性。除此之外，也可以從密碼子的使用頻率來(lái)考慮，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)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2.當(dāng)今生物有著共同的起源，同時(shí)也說(shuō)明生物本質(zhì)上是統(tǒng)一的。

【特別注意】①一般情況下3個(gè)終止密碼子（UAA、UAG、UGA）不決定氨基酸，特殊情況下UGA可以編碼硒代半胱氨酸。一般情況下，決定氨基酸的密碼子61種，特殊情況下62種②一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。③每種氨基酸對(duì)應(yīng)一種或幾種密碼子(簡(jiǎn)并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。苯丙氨酸密碼子:UUC

反密碼子:AAG

tRNA作為轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具，必須能識(shí)別兩種信息，即密碼子信息和氨基酸信息。翻譯的過(guò)程tRNAmRNAmRNAtRNA脫離終止密碼子進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽起始修正翻譯模型轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸反密碼子翻譯模板密碼子64種核糖體認(rèn)讀各種密碼子選擇氨基酸(tRNA轉(zhuǎn)運(yùn))催化氨基酸脫水縮合注意：1：每個(gè)核糖體和mRNA的結(jié)合部位能形成２個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)2：翻譯過(guò)程中mRNA并不移動(dòng)，而是核糖體沿著mRNA移動(dòng)，進(jìn)而讀取下一個(gè)密碼子。3：堿基配對(duì)方式為A-U,G-C,不存在A-T配對(duì)。4：翻譯的起點(diǎn)是起始密碼，終點(diǎn)是終止密碼。5：一個(gè)mRNA上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條多肽鏈，因此，少量mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)6.加工：核糖體合成的僅是多肽鏈，要形成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)還需要運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步加工。肽鍵翻譯過(guò)程的三種模型圖解讀A.模型甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成

個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)，核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是

。真核細(xì)胞是先轉(zhuǎn)錄后翻譯。2由左往右B.模型乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關(guān)系_____________________________.

圖中核糖體移動(dòng)的方向是_________；結(jié)果：_________________________________多聚核糖體形成的意義是____________________________________。一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合個(gè)核糖體由右向左少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)C.模型丙是原核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的_________過(guò)程，特點(diǎn)是_____________，與真核細(xì)胞不同的原因是_________________________________，原核細(xì)胞的基因中無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的模板。轉(zhuǎn)錄和翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核細(xì)胞無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核合成多個(gè)氨基酸序列完全相同的多肽。甲拓展：真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄、翻譯比較：真核生物先轉(zhuǎn)錄，后翻譯DNAmRNARNA聚合酶邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物注:真核細(xì)胞中線粒體DNA和葉綠體DNA也是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯生命活動(dòng)不僅需要能量和物質(zhì)某，也需要信息，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)