（2019新教材）人教版高中生物必修2第4章 基因的表达-知识点总结-.docx

1、第第 4 章章基因的表达基因的表达第第 1 节节基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成一、RNA 的结构与种类1RNA 的结构（与 DNA 的比较）2RNA 的种类及其作用注：RNA 是 DNA 转录的产物。(1)(2)(3)二、遗传信息的转录1概念2.过程DNA的结构的结构磷酸磷酸碱基：碱基：A、T、G、C脱氧核糖脱氧核糖规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构五碳糖不同五碳糖不同碱基不同碱基不同3如图为一段 DNA 分子，如果以链为模板进行转录；DNA链AT G ATA G G GAAAC链TAC TAT C C C T T T GmRNAAU G AUAG G G AAA C该 mRNA 与链

2、的碱基序列互补配对。4.该 mRNA 与链的碱基序列有哪些异同？提示： 二者的碱基序列基本相同， 不同的是链中碱基 T 的位置， 在 mRNA 中是碱基 U。师说重难师说重难1.比较比较 DNA 的复制和转录的复制和转录2转录有关问题分析(1)转录不是转录整个 DNA，而是转录其中的基因。不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA 的种类和数量不同，但 tRNA 和 rRNA 的种类没有差异。(2)细胞核中转录形成的 RNA 通过核孔进入细胞质，穿过 0 层膜，需要能量。(3)完成正常使命的 mRNA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行。(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成

3、过程时也进行转录。(5)mRNA 与 DNA 模板链碱基互补， 但与非模板链碱基序列基本相同， 只是用 U 代替 T。(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。三、遗传信息的翻译1密码子(1)概念：mRNA 上决定 1 个氨基酸的3个相邻的碱基。(2)种类共 64 种起始密码子：AUG甲硫氨酸、GUG缬氨酸、甲硫氨酸终止密码子：UAA、UAG、UGA其他密码子2tRNA：RNA 链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有 3 个相邻的碱基可以与 mRNA 上的密码子互补配对，叫作反密码子。3翻译(1)概念(2)过程1翻译能够准确进行的原因是什么？提示：mRNA 为翻译提供

4、了精确的模板；mRNA 与 tRNA 之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。2根据 mRNA 中碱基的排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定 mRNA 中的碱基序列？提示：能，因为一种密码子只能决定一种氨基酸。不能，因为一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定。3 从核糖体与 mRNA 的复合物上脱离下来的肽链， 通常需要经过哪些细胞器的加工，才能承担细胞生命活动的职责？提示：内质网和高尔基体。反密码子反密码子密码子密码子4如图为 tRNA 的结构示意图，据图回答有关问题：(1)图中的 tRNA 携带的氨基酸是甲硫氨酸， 判断依据是图中 tRNA 的反密码子是 UA

5、C，其对应的密码子是 AUG，根据密码子表可以确定 AUG 是甲硫氨酸的密码子。(2)在 tRNA 中是否只有反密码子这 3 个碱基？是否存在氢键？提示：tRNA 是 RNA 链经折叠形成的，除一端的反密码子外，还有其他碱基。在折叠区域碱基配对，存在氢键。(3)每种 tRNA 只能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸可能由一种或几种 tRNA 转运。(4)为什么说 tRNA 是真正起“翻译”作用的结构？提示： 运输氨基酸的工具是 tRNA， 它一端有反密码子， 能和 mRNA 上的密码子相识别，一端能携带氨基酸，因此 tRNA 是真正起“翻译”作用的结构。5下图表示一个 mRNA 分子上结合多个核

6、糖体，同时合成多条多肽链的现象。请回答有关问题：(1)图中每个核糖体是共同合成一条多肽链，还是分别合成一条完整的多肽链？提示：每个核糖体分别合成一条完整的多肽链。(2)图中合成的 4 条多肽链是否相同？判断依据是什么？提示：相同，因为它们结合的模板 mRNA 相同。(3)图中翻译的方向是从左向右，判断的依据是多肽链的长短，长的翻译在前。(4)图中所示的翻译特点，其意义是少量的 mRNA 分子就可以迅速合成大量的蛋白质。师说重难师说重难1转录与翻译的比较2遗传信息、密码子、反密码子的比较项目遗传信息密码子反密码子概念DNA 分子中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基tRNA

7、 上与密码子互补的 3 个碱基作用控制生物的性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列识别密码子，转运氨基酸种类多样性64 种61 种（严格遵循碱基互补配对的原则下）图解注：真核生物中，存在“摆动假说” ，反密码子数量可能少于 61 种。3原核生物与真核生物基因转录和翻译的辨别(1)真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行，即先转录后翻译。(2)原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，即边转录边翻译。过程如图所示：图中是 DNA 模板链，表示正在合成的 4 条 mRNA，每条 mRNA 上有多个核糖体同时进行翻译过程，翻译的方向是从下到上。【方法规律】【方法规

8、律】基因表达过程中的相关数量计算由上图可知，在不考虑终止密码子等条件下，基因中碱基数目mRNA 碱基数目蛋白质中氨基酸数目631。由于在一段多肽链对应的 mRNA 中含有不编码氨基酸的序列(如终止密码子)，在其对应的 DNA 中，还含有一些不能转录为 mRNA 的 DNA 片段。因此，如果蛋白质中的氨基酸数为 n，则对应的 mRNA 分子中的碱基数最少为 3n，DNA(基因)中的碱基数最少为 6n。典例某 DNA 分子共有 1 200 对碱基， AT 占 46%， 其中一条链中 G 和 T 分别占 22%和 28%，则由该链转录的 mRNA 中 G 所占比例和其翻译产物中含氨基酸的数目最多分别

9、是()A32%400 个B32%200 个C18%200 个D22%400 个解析：选 A该 DNA 分子中 AT 占 46%，则每条链中 AT 占 46%，GC 占 54%。已知一条链中 G 和 T 分别占 22%和 28%， 则该链中 A 和 C 分别占 18%和 32%。 则以此链为模板转录的 mRNA 中 G 占 32%。由 DNA 碱基数目RNA 碱基数目氨基酸数目631 可知，其翻译产物中含氨基酸的数目最多为 1 20026400(个)。四、中心法则1提出者：克里克。2图解：3中心法则的发展(1)相关内容发展内容信息流动举例RNA 自我复制遗传信息从 RNA 流向 RNARNA 病

10、毒RNA 逆转录合成 DNA遗传信息从 RNA 流向 DNAHIV、致癌的 RNA 病毒(2)补充后的中心法则图解4生命是物质、能量和信息的统一体在遗传信息的流动过程中，DNA、RNA 是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物，而ATP 为信息的流动提供能量。【难点解析】1结合中心法则，思考 DNA、RNA 产生的途径有哪些？提示：DNA 产生途径有 DNA 的复制及逆转录，RNA 的产生途径有 RNA 的复制及转录。2线粒体和叶绿体中的 DNA 是否遵循中心法则？提示：遵循，在线粒体和叶绿体中也有 DNA 的复制及基因的表达过程。3正常的人体细胞中可以发生哪些遗传信息的流动途径？提示：DNA 的

11、复制、转录、翻译过程。4下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且 5 支试管中都有产物生成，请分析此图解中 AE 试管所模拟的过程分别是什么？提示：ADNA 复制，B转录，CRNA 复制，D逆转录，E翻译。师说重难1中心法则体现了 DNA 的两大基本功能(1)传递遗传信息：通过 DNA 复制完成的，发生在亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。(2)表达遗传信息：通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。2不同生物的遗传信息传递过程(1)以 DNA 为遗传物质的生物主要包括细胞生物(原核生物、真菌、动植物和人类)以及大多数病毒，它们能发生的过程如下：(2)以 RNA 为遗传物质的生物不含逆转

12、录酶的 RNA 病毒，如烟草花叶病毒，它们能发生的过程如下：含逆转录酶的 RNA 病毒，如艾滋病病毒，它们能发生的过程如下：典例(2020全国卷全国卷)关于真核生物的遗传信息及其传递的叙述，错误的是()A遗传信息可以从 DNA 流向 RNA，也可以从 RNA 流向蛋白质B细胞中以 DNA 的一条单链为模板转录出的 RNA 均可编码多肽C细胞中 DNA 分子的碱基总数与所有基因的碱基数之和不相等D染色体 DNA 分子中的一条单链可以转录出不同的 RNA 分子解析：选 B遗传信息的表达过程包括 DNA 转录成 mRNA，mRNA 进行翻译合成蛋白质，A 正确；以 DNA 的一条单链为模板可以转录出

13、 mRNA、tRNA、rRNA 等，mRNA 可以编码多肽，而 tRNA 的功能是转运氨基酸，rRNA 是构成核糖体的组成物质，B 错误；基因是有遗传效应的 DNA 片段， 而 DNA 分子上还含有不具遗传效应的片段， 因此 DNA 分子的碱基总数大于所有基因的碱基数之和，C 正确；染色体 DNA 分子上含有多个基因，由于基因的选择性表达，一条单链可以转录出不同的 RNA 分子，D 正确。典例中心法则解释了生物遗传信息由 DNA 向蛋白质传递与表达的过程。请据图回答下列问题：(1)过程 a 需要的酶有_，过程 d 需要的酶与模板为_。(2)过程 c 称为_，需要的物质有_。(3)若已知通过 b

14、 过程形成的 mRNA 含有 50 个碱基，其中 A 和 G 共 15 个，则形成该mRNA 的相应 DNA 片段中至少含有 C 和 T 的总数是_个。若在 mRNA 的起始密码子 AUG(甲硫氨酸的密码子)后面添加三个核糖核苷酸，则合成的多肽链除在甲硫氨酸后多加一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明_。一个 mRNA 通常连接多个核糖体，其意义是_。答案：(1)解旋酶和 DNA 聚合酶逆转录酶、RNA(2)翻译tRNA、氨基酸、mRNA、酶、ATP(3)50一个密码子由三个相邻的碱基组成少量的 mRNA 可以迅速合成大量的蛋白质第第 2 节节基因表达与性状的关系基因表达与性状的关系一

15、、基因表达产物与性状的关系1基因对生物性状的间接控制(1)实质：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。(2)举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成编码淀粉分支酶的基因被插入的 DNA 序列打乱淀粉分支酶异常，活性大大降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制编码酪氨酸酶的基因异常不能合成酪氨酸酶酪氨酸不能转变为黑色素表现出白化症状2基因对生物性状的直接控制(1)实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)实例：囊性纤维化的形成二、基因的选择性表达与细胞分化1生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。2细胞分化的本质：基因的选择性表达。3表达

16、的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP 合成酶基因。(2)只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。4基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。典例科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这 3 种细胞中的 DNA 和 mRNA 进行了检测，结果如下表所示(教材 P72“思考讨论”)。回答有关问题：检测的 3 种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞红细胞胰岛细胞注： “”表示检测发现相应的分子， “”表示检测未发现相应

17、的分子。(1)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因的原因是三种细胞都是由受精卵经有丝分裂和细胞分化形成的。(2)鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中都只检测到一种 mRNA 的原因是基因的选择性表达。(3)鸡的输卵管细胞、 红细胞和胰岛细胞中含有的 mRNA 和蛋白质不完全相同(填 “相同”“不同”或“不完全相同”)。师说重难师说重难(1)细胞分化的标志分子水平：基因选择性表达，合成了某种细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素。细胞水平：形成不同种类的细胞。(2)分化细胞表达的基因：所有管家基因和部分奢侈基因。(3)细胞分化的“变”与“不变”不变：DNA、tR

18、NA、rRNA、细胞的数目。改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。三、表观遗传1概念：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变化的现象。2实例：柳穿鱼 Lcyc 基因和小鼠 Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种 DNA 甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。师说重难师说重难(1)表观遗传的原因：DNA 甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。(2)表观遗传的特点可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。不变性：基因的碱基序列保持不变。可逆性：DNA 的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的 DNA 可以发生去甲基化。(3)理解表观遗传注意三个问题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到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。三基因与性状的关系在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。(1)一个性状可以受到多个基因的影响。(2)一个基因也可以影响多个性状。(3)生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。