(共56张PPT)
第五单元 遗传的分子基础
第27讲 基因的表达
复习目标 1.通过掌握遗传信息的传递过程，能够从分子水平阐述生命的延续性，从 而理解生命的延续和发展规律； 2.通过模拟中心法则各过程实验，提升对实验结果的 逻辑分析能力； 3.通过掌握遗传信息传递过程中碱基数目、氨基酸数量等关系，提升 分析与计算能力； 4.通过掌握抗菌药物作用机理及有关中心法则内容，形成关注社 会、关注人类健康的理念。
考点1 基因指导蛋白质的合成
A基础知识重点疑难
1. RNA的结构与功能
(1)RNA的结构
(2)三种RNA的比较
项目 mRNA① tRNA② rRNA
结构
分布 常与核糖体结合 细胞质中 与蛋白质结合形成核糖体
功能 翻译时作为模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 参与核糖体的组成
联系 ①组成相同：都含有4种核糖核苷酸
②来源相同：都由转录产生③
③功能协同：都与翻译有关
笔记：①mRNA适于作为DNA信使的原因：mRNA的基本单位核糖核苷酸也含有4种 碱基，具备准确传递遗传信息的能力；一般为单链，能通过核孔进入细胞质 ②内部 含有氢键 ③转录的产物有3种——mRNA、tRNA、rRNA，但只有mRNA可以作为翻 译的模板
提醒 (1)正确判断DNA和RNA
①含特有碱基T或脱氧核糖 DNA。
②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
概念 RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以 DNA的一条链 为模板合成的， 这一过程叫作转录
场所 主要是 细胞核 ，在 叶绿体、线粒体 中也能发生转录过程
过程
产物 mRNA、tRNA、rRNA等
DNA的一条链
细胞核
叶绿体、线粒体
笔记：2024安徽卷T11：真核生物细胞中RNA聚合酶的种类及转录产物辨析，角 度新颖
提醒 (1)真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞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。
(4)转录时，DNA两条链解旋无需解旋酶，因为RNA聚合酶本身兼有解旋的作用。
(5)转录的方向判定：已合成的mRNA释放的一端(5'端)为转录的起始方向。
mRNA
氨基酸
顺序
(2)过程
(3)产物：肽链。
4. 遗传信息、密码子与反密码子
项目 遗传信息 密码子 反密码子
存在位置及实 质 通常在DNA上，通常是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序 在mRNA上，是 mRNA上决定1个氨 基酸的3个相邻碱基 在tRNA上，是与密码子互补配 对的3个相邻碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质分子 中氨基酸的排列顺序 与mRNA上的密码子互补配对， 以确定氨基酸在肽链上的位置
对应
关系
提醒 (1)密码子有64种，几乎所有生物共用一套遗传密码①。
①有2种起始密码子：在真核生物中AUG通常作为起始密码子；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。
②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②)，由一种或几种tRNA转运。
笔记：①说明生物界起源相同 ②一方面有利于提高翻译效率，另一方面可提高容错 性，对保持生物性状的稳定具有重要意义
5. 常考图示解读
(1)图示一
①tRNA呈三叶草形状。
笔记：tRNA并非由3个核糖核苷酸构成
②一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
(2)图示二
甲硫氨酸
终止密码子
mRNA
(3)图示三
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
6. “两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程
图1 图2
(1)一看细胞结构
如果有核膜(如图2)，则为真核生物；无核膜(如图1)，则为原核生物。
(2)二看转录和翻译能否同时发生
如果转录和翻译能同时进行，说明该过程属于原核生物的基因表达过程(真核生物线粒 体和叶绿体中基因表达过程也是同时发生的)；如果转录和翻译不能同时进行(先转录 后翻译)，说明该过程属于真核生物的基因表达过程(如图2)。
7. 基因表达中的相关数量关系(不考虑非编码区、终止密码子等)
提醒 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的主要原因
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。
(3)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。
(4)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
8. 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
①原核生物基因
②真核生物基因
笔记：真核生物的核DNA转录形成的mRNA需在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后 才能作为翻译的模板
×
√
×
×
×
×
√
√
√
√
[情境推理]
1. (必修2 P69“小字内容”拓展)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进 行多条肽链的合成，(1)其意义是 。
提示：(1)少量的mRNA分子迅速合成大量的蛋白质
(2)这个mRNA同时合成的多条肽链结构 (填“相同”或“不相同”)，原因 是 。
提示：(2)相同，模板(mRNA)相同
2. (必修2 P67“表4－1”)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但蛋白质的第一个氨基酸往 往不是甲硫氨酸，其原因是 。
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往往会被剪切掉
3. (必修2 P67“思考·讨论1”)从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大 多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生 物体的生存发展有什么意义？ 。
提示：当一个密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，增强了 密码子的容错性；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基 酸可以保证翻译的速度
C升华思维实战演练
遗传信息的转录和翻译过程
A. 核糖体结合到粗面型内质网的过程与疏水序列有关
B. 该mRNA上可相继结合多个核糖体，合成相同的肽链
C. 图中核糖体在mRNA上的移动方向是5‘→3’
D. mRNA链上任意3个碱基组成1个密码子
D
解析：据图可知，分泌蛋白的起始端有疏水序列，它被内质网上的受体识别后进入内 质网囊腔中，所以核糖体结合到内质网上实际上是由肽链氨基端的疏水序列直接决定 的，A正确；该mRNA上可相继结合多个核糖体，mRNA上的核糖核苷酸的排列顺序 不变，即翻译的模板相同，所以合成的肽链也是相同的，B正确；据图中多肽链的长 度可知，核糖体沿着mRNA移动的方向是从左向右，即5‘→3’，C正确；mRNA上3 个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子，D错误。
解题方法
转录、翻译过程中的5个易错点
(1)转录时,只以DNA的一条链为模板,且边解旋边转录。
(2)转录时,需要RNA聚合酶催化;转录完成后,RNA从DNA上释放,原DNA恢复双螺 旋结构。
(3)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA和rRNA,3种RNA都参与翻译过程,其中mRNA 是翻译的模板, tRNA在翻译时识别密码子和转运氨基酸, rRNA是核糖体的组成部分,三 者作用各不相同。
(4)转录和翻译过程中的碱基A不与T配对,与U配对。
(5)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。
注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸 CAU、CAC：组氨酸 CCU：脯氨酸 AAG：赖 氨酸 UCC：丝氨酸 UAA(终止密码子)
A. ①链是转录的模板链，其左侧是5‘端，右侧是3’端
B. 若在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C. 若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D. 碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
C
解析：转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，由于 起始密码子是AUG，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是3‘→5’， 即左侧是3‘端，右侧是5’端，A错误；在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，将会导 致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，B错误；若在①链1号碱基前插入一个碱 基G，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间的序 列，故合成的肽链不变，C正确；mRNA是翻译模板，但由于密码子的简并性，碱基 序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同，D错误。
解题方法
遗传密码的主要特点
A. 5‘—CAU—3’ B. 5‘—UAC—3’
C. 5‘—TAC—3’ D. 5‘—AUG—3’
解析：若编码链的一段序列为5‘—ATG—3’，则模板链的一段序列为3‘—TAC— 5’，则mRNA碱基序列为5‘—AUG—3’，该序列所对应的反密码子是5‘—CAU— 3’，A正确，B、C、D错误。
A
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
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；tRNAyAla为单链结构，tRNA链经过折叠呈三叶草形，部分区域 碱基配对形成氢键，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，并将所携带的丙氨酸参与到蛋白质合成中去，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。
单
氢键
错误
A. 硒代半胱氨酸的出现使运载氨基酸的tRNA种类发生改变，tRNA的密码子中含有 ACU碱基序列
B. 正常情况下每个基因均含有终止密码子
C. 多肽链中若含有1个硒代半胱氨酸，则其直接模板中可能含有两个UGA序列
D. 反密码子与密码子的配对方式由tRNA上结合的氨基酸决定
C
解析：tRNA的种类发生了改变，根据密码子与反密码子碱基互补配对，编码硒代半胱 氨酸的密码子是UGA，则tRNA中的反密码子是ACU，A错误；密码子位于mRNA上， 正常情况下每个基因转录出的mRNA均含有终止密码子，B错误；翻译的直接模板为 mRNA，多肽链中硒代半胱氨酸需要UGA序列，若该mRNA的终止密码子为UGA，则 其直接模板中可能含有两个UGA序列，C正确；反密码子与密码子按碱基互补配对原 则进行配对，与tRNA上结合的氨基酸无关，D错误。
遗传效应
mRNA
错误
考点2 中心法则及基因表达与性状的关系
A基础知识重点疑难
1. 中心法则
(1)内容
提出者 克里克
补充后的内容图解
①DNA的复制；② 转录 ；③翻译；④ RNA的复制 ； ⑤逆转录
克里克
转录
RNA的复制
(2)不同生物遗传信息的传递过程
类型 遗传信息传递方向 实例
能分裂的细胞生物 及DNA病毒 植物根尖分生区细胞
有RNA复制功能的 RNA病毒 烟草花叶病毒
有逆转录功能的 RNA病毒 HIV
高度分化的细胞 根毛区细胞
提醒 高度分化的细胞不可进行核DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。
巧记 “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
途径 机理 实例
直接 基因 蛋白质的结构 生物体 的性状 囊性纤维化
镰状细胞贫血
间接 基因 酶的合成 代谢过 程 生物体的性状 豌豆的圆粒和皱粒
白化病
笔记：间接控制的判断技巧：判断直接影响性状的物质是不是蛋白质，如果不是(如色 素)，则一般为间接控制
蛋白质的结构
酶的合成
3. 基因的选择性表达与细胞分化
基因
类型 管家
基因 在所有细胞中都表达的基因：如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
奢侈
基因 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
细胞
分化 本质 基因的选择性表达
结果 基因的选择性表达，导致来自同一个体的细胞中 mRNA 和 蛋 白质 不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态、结构和功能
特异性
胰岛
素基因
基因的选择性表达
mRNA
蛋
白质
4. 表观遗传
笔记：2024黑吉辽卷T9：以不同年龄同卵双胞胎间DNA甲基化差异的真实情境考查 DNA甲基化
2024浙江1月选考T9：融合蜜蜂的发育这一真实、新颖的情境考查DNA甲基化
2023海南卷T11：植物的叶形与R基因的甲基化程度的相关分析
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
特征 ①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代
②不变性：基因的碱基序列保持不变
③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可能发 生去甲基化
碱基序列
可遗传
机制 DNA的甲基化；构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰
实例 柳穿鱼花形的遗传；某种小鼠毛色的遗传；蜂王和工蜂
提醒 (1)表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
(2)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。
(3)表观遗传一般是影响基因的转录和翻译过程，进而影响蛋白质的合成。
5. 基因与性状间的对应关系
基因控制生物
体性状 一个基因 一个性状
一个基因 多个性状(如基因间相互作用)
多个基因 一个性状(如人的身高)
环境影响生物
体性状 生物体的性状还受 环境条件 的影响。基因与基因、基因与基因 表达产物、 基因与环境 之间存在着复杂的相互作用，这种相互 作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状
笔记：2023辽宁卷T18：DNA“招募”多种修复因子等的修复过程，情境新颖
2023浙江6月选考T16：以新图像呈现DNA损伤的修复机制，考查基因表达的调控
2023湖南卷T12：结合细菌糖原合成的平衡调节，考查基因表达的调控
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。
一个基因
一个基因
多个基因
环境条件
基因与环境
×
√
√
√
×
√
√
[情境推理]
1. (必修2 P72“思考·讨论2”)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和 胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什 么？ 。
提示：这一事实说明，细胞中并不是所有基因都表达，基因的表达存在选择性
2. (必修2 P73“思考·讨论”改编)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，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
3. (必修2 P73“思考·讨论”改编)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：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，其表达受到抑制，并且甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显， 小鼠的毛色越深
A. b、d、e过程遵循中心法则，a、c过程不遵循
B. mRNA的碱基排列顺序与RNA(＋)的完全相同
C. b过程和e过程中所需要的原料均是氨基酸
D. a～c过程所需原料来自病毒，d、e过程则来自细胞
C
解析：由图可知，a、c为复制过程，b、e为翻译过程，a、b、c、e过程遵循中心法 则，d过程不遵循中心法则，A错误；过程a、c、d的模板和产物均为RNA，但d过程形 成的mRNA只用于表达某些蛋白质，长度上比RNA(＋)要短得多，B错误；由图可知， b、e两个过程为翻译过程，所需要的原料均是氨基酸，C正确；病毒必须依赖宿主活 细胞才能进行增殖过程，而且病毒只能为增殖过程提供模板，其增殖过程所需要的原 料和能量都需要宿主细胞提供，D错误。
遗传信息
均
错误
A. 甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B. 氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C. 处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D. 该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
D
解析：由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该 基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成 基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去 除催乳素合成基因的甲基化，B正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理 后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成 催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。
解题方法
分析表观遗传相关试题的三个关键点
(1)区分表观遗传学与经典遗传学
表观遗传学是指基于非基因序列改变所致的基因表达水平的变化;经典遗传学是指基于 基因序列改变所致的基因表达水平的变化。
(2)表观遗传的特征
①不发生DNA序列的变化;②可以遗传给后代;③受环境影响。
(3)表观遗传的作用机理
①DNA甲基化;②组蛋白的乙酰化;3RNA干扰等。
A. 花蜜、花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B. 蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C. 蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D. DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
D
解析：降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发 育成蜂王，说明甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，不 会发育成蜂王，因此花蜜、花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；甲基 化不利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降 低蜜蜂DNA的甲基化程度，使其发育成蜂王，C错误；甲基化不利于发育成蜂王，因 此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。
不
低于
错误
A. X→Y→Z B. Z→Y→X
C. Y→X→Z D. Z→X→Y
A
解析：由题意可知，色氨酸的合成过程如图所示：
由图可知trpX靠近trpY和trpZ的两端生长加快，推测trpY和trpZ可为trpX提供合成 色氨酸的中间产物①，trpX不能合成酶①；trpY在靠近trpZ的一端生长加快，说明 trpZ可为trpY提供合成色氨酸所需要的中间产物②，说明trpY不能合成酶②；trpZ可 为trpX和trpY提供中间产物①和②，自己却无法利用中间产物合成色氨酸，说明trpZ 不能合成酶③；所以3种酶在该合成途径中的作用顺序为X→Y→Z，A符合题意。第27讲 基因的表达
复习目标 1.通过掌握遗传信息的传递过程，能够从分子水平阐述生命的延续性，从而理解生命的延续和发展规律； 2.通过模拟中心法则各过程实验，提升对实验结果的逻辑分析能力； 3.通过掌握遗传信息传递过程中碱基数目、氨基酸数量等关系，提升分析与计算能力； 4.通过掌握抗菌药物作用机理及有关中心法则内容，形成关注社会、关注人类健康的理念。
@考点1 基因指导蛋白质的合成
A基础知识重点疑难
1.RNA的结构与功能
(1)RNA的结构
(2)三种RNA的比较
项目 mRNA① tRNA② rRNA
结构
分布 常与核糖体结合 细胞质中 与蛋白质结合形成核糖体
功能 翻译时作为模板 翻译时作搬运氨基酸的工具 参与核糖体的组成
联系 ①组成相同：都含有4种核糖核苷酸 ②来源相同：都由转录产生③ ③功能协同：都与翻译有关
笔记：①mRNA适于作为DNA信使的原因：mRNA的基本单位核糖核苷酸也含有4种碱基，具备准确传递遗传信息的能力；一般为单链，能通过核孔进入细胞质 ②内部含有氢键 ③转录的产物有3种——mRNA、tRNA、rRNA，但只有mRNA可以作为翻译的模板
提醒 (1)正确判断DNA和RNA
①含特有碱基T或脱氧核糖 DNA。
②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
概念 RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以 DNA的一条链 为模板合成的，这一过程叫作转录
场所 主要是 细胞核 ，在 叶绿体、线粒体 中也能发生转录过程
过程
产物 mRNA、tRNA、rRNA等
笔记：2024安徽卷T11：真核生物细胞中RNA聚合酶的种类及转录产物辨析，角度新颖
提醒 (1)真核生物的DNA转录形成的mRNA需要在细胞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。
(4)转录时，DNA两条链解旋无需解旋酶，因为RNA聚合酶本身兼有解旋的作用。
(5)转录的方向判定：已合成的mRNA释放的一端(5'端)为转录的起始方向。
3.遗传信息的翻译
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为模板合成具有一定 氨基酸顺序 的蛋白质的过程。
(2)过程
(3)产物：肽链。
4.遗传信息、密码子与反密码子
项目 遗传信息 密码子 反密码子
存在位置 及实质 通常在DNA上，通常是指基因中脱氧核苷酸的排列顺序 在mRNA上，是mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 在tRNA上，是与密码子互补配对的3个相邻碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 与mRNA上的密码子互补配对，以确定氨基酸在肽链上的位置
对应 关系
提醒 (1)密码子有64种，几乎所有生物共用一套遗传密码①。
①有2种起始密码子：在真核生物中AUG通常作为起始密码子；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。
②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②)，由一种或几种tRNA转运。
笔记：①说明生物界起源相同 ②一方面有利于提高翻译效率，另一方面可提高容错性，对保持生物性状的稳定具有重要意义
5.常考图示解读
(1)图示一
①tRNA呈三叶草形状。
笔记：tRNA并非由3个核糖核苷酸构成
②一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
(2)图示二
①一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
②翻译起点：起始密码子决定的是 甲硫氨酸 。
③翻译终点：识别到 终止密码子 (不决定氨基酸)翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着 mRNA 移动，mRNA不移动。
(3)图示三
①数量关系：一个mRNA可相继结合多个核糖体，形成多聚核糖体。
②方向：从左向右，判断依据是肽链的长短，长的翻译在前。
③结果：合成多个氨基酸序列完全相同的肽链，因为模板mRNA相同。
④意义： 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 。
6.“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程
图1 图2
(1)一看细胞结构
如果有核膜(如图2)，则为真核生物；无核膜(如图1)，则为原核生物。
(2)二看转录和翻译能否同时发生
如果转录和翻译能同时进行，说明该过程属于原核生物的基因表达过程(真核生物线粒体和叶绿体中基因表达过程也是同时发生的)；如果转录和翻译不能同时进行(先转录后翻译)，说明该过程属于真核生物的基因表达过程(如图2)。
7.基因表达中的相关数量关系(不考虑非编码区、终止密码子等)
提醒 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的主要原因
(1)DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
(2)在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不转录。
(3)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。
(4)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
8.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
①原核生物基因
②真核生物基因
笔记：真核生物的核DNA转录形成的mRNA需在细胞核加工处理成为成熟的mRNA后才能作为翻译的模板
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·河北卷)DNA复制和转录时，在能量的驱动下解旋酶将DNA双链解开。(×)
2.(2024·河北卷)DNA复制合成的子链和转录合成的RNA延伸方向均为由5‘端向3’端。(√)
3.(2023·江苏卷)tRNA分子内部不发生碱基互补配对。(×)
4.(2023·江苏卷)mRNA的每个密码子都能结合相应的tRNA。(×)
5.(2023·山东卷)rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子。(×)
6.(2022·湖南卷)大肠杆菌中编码核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA才能与核糖体结合进行翻译。(×)
7.(2020·全国卷Ⅲ)染色体DNA分子中的一条单链可以转录出不同的RNA分子。(√)
8.(2020·全国卷Ⅲ)mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变。(√)
9.(2023·湖南卷)细菌glg基因转录时，RNA聚合酶识别和结合glg基因的启动子并驱动转录。(√)
10.(2023·湖南卷)细菌glg合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，核糖体沿glg mRNA从5‘端向3’端移动。(√)
[情境推理]
1.(必修2 P69“小字内容”拓展)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，(1)其意义是 。
提示：(1)少量的mRNA分子迅速合成大量的蛋白质
(2)这个mRNA同时合成的多条肽链结构 (填“相同”或“不相同”)，原因是 。
提示：(2)相同，模板(mRNA)相同
2.(必修2 P67“表4－1”)起始密码子AUG决定甲硫氨酸，但蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸，其原因是 。
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往往会被剪切掉
3.(必修2 P67“思考·讨论1”)从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？ 。
提示：当一个密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸，增强了密码子的容错性；当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度
C升华思维实战演练
遗传信息的转录和翻译过程
1.(2025·海南一模)真核细胞合成分泌蛋白时，其合成的肽链氨基端有一段疏水序列，被细胞质中的识别体(SRP)识别并与之相结合，SRP牵引这条带核糖体的mRNA到达粗面内质网的表面，被内质网上的受体识别后，疏水序列进入内质网囊腔中，翻译出的肽链也随之进入，如图所示。有关说法错误的是( D )
A.核糖体结合到粗面型内质网的过程与疏水序列有关
B.该mRNA上可相继结合多个核糖体，合成相同的肽链
C.图中核糖体在mRNA上的移动方向是5‘→3’
D.mRNA链上任意3个碱基组成1个密码子
解析：据图可知，分泌蛋白的起始端有疏水序列，它被内质网上的受体识别后进入内质网囊腔中，所以核糖体结合到内质网上实际上是由肽链氨基端的疏水序列直接决定的，A正确；该mRNA上可相继结合多个核糖体，mRNA上的核糖核苷酸的排列顺序不变，即翻译的模板相同，所以合成的肽链也是相同的，B正确；据图中多肽链的长度可知，核糖体沿着mRNA移动的方向是从左向右，即5‘→3’，C正确；mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子，D错误。
解题方法
转录、翻译过程中的5个易错点
(1)转录时,只以DNA的一条链为模板,且边解旋边转录。
(2)转录时,需要RNA聚合酶催化;转录完成后,RNA从DNA上释放,原DNA恢复双螺旋结构。
(3)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA和rRNA,3种RNA都参与翻译过程,其中mRNA是翻译的模板, tRNA在翻译时识别密码子和转运氨基酸, rRNA是核糖体的组成部分,三者作用各不相同。
(4)转录和翻译过程中的碱基A不与T配对,与U配对。
(5)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。
2.(2024·贵州卷)如图是某基因编码区部分碱基序列，在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为：甲硫氨酸—组氨酸—脯氨酸—赖氨酸……下列叙述正确的是( C )
注：AUG(起始密码子)：甲硫氨酸 CAU、CAC：组氨酸 CCU：脯氨酸 AAG：赖氨酸 UCC：丝氨酸 UAA(终止密码子)
A.①链是转录的模板链，其左侧是5‘端，右侧是3’端
B.若在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，合成的肽链变长
C.若在①链1号碱基前插入一个碱基G，合成的肽链不变
D.碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链不可能相同
解析：转录是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程，由于起始密码子是AUG，故①链是转录的模板链，转录时模板链读取的方向是3‘→5’，即左侧是3‘端，右侧是5’端，A错误；在①链5～6号碱基间插入一个碱基G，将会导致终止密码子提前出现，故合成的肽链变短，B错误；若在①链1号碱基前插入一个碱基G，在起始密码子之前加了一个碱基，不影响起始密码子和终止密码子之间的序列，故合成的肽链不变，C正确；mRNA是翻译模板，但由于密码子的简并性，碱基序列不同的mRNA翻译得到的肽链也可能相同，D错误。
解题方法
遗传密码的主要特点
3.(2024·湖北卷)编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链(指导mRNA合成)，其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5‘—ATG—3’，则该序列所对应的反密码子是( A )
A.5‘—CAU—3’ B.5‘—UAC—3’
C.5‘—TAC—3’ D.5‘—AUG—3’
解析：若编码链的一段序列为5‘—ATG—3’，则模板链的一段序列为3‘—TAC—5’，则mRNA碱基序列为5‘—AUG—3’，该序列所对应的反密码子是5‘—CAU—3’，A正确，B、C、D错误。
遗传信息、密码子、反密码子
4.(2025·河北唐山摸底)我国科学家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( B )
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
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；tRNAyAla为单链结构，tRNA链经过折叠呈三叶草形，部分区域碱基配对形成氢键，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，并将所携带的丙氨酸参与到蛋白质合成中去，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。
溯源教材 找答案：教材中的tRNA为 单 链，为三叶草形结构，互补碱基间形成 氢键 构成臂，不互补碱基形成环，由以上可以推断B 错误 。
5.(2025·华师一附中调研)1986年，英国科学家钱伯斯等人在研究和鉴定一些动物谷胱甘肽过氧化酶的作用时发现了硒代半胱氨酸(非必需氨基酸)，并提出硒代半胱氨酸由密码子UGA编码，其结构和半胱氨酸类似，只是后者的硫原子被硒取代。最初，人们仅把UGA视为多肽合成的终止密码子，现在发现它在某些情况下也可以编码硒代半胱氨酸。下列叙述正确的是( C )
A.硒代半胱氨酸的出现使运载氨基酸的tRNA种类发生改变，tRNA的密码子中含有ACU碱基序列
B.正常情况下每个基因均含有终止密码子
C.多肽链中若含有1个硒代半胱氨酸，则其直接模板中可能含有两个UGA序列
D.反密码子与密码子的配对方式由tRNA上结合的氨基酸决定
解析：tRNA的种类发生了改变，根据密码子与反密码子碱基互补配对，编码硒代半胱氨酸的密码子是UGA，则tRNA中的反密码子是ACU，A错误；密码子位于mRNA上，正常情况下每个基因转录出的mRNA均含有终止密码子，B错误；翻译的直接模板为mRNA，多肽链中硒代半胱氨酸需要UGA序列，若该mRNA的终止密码子为UGA，则其直接模板中可能含有两个UGA序列，C正确；反密码子与密码子按碱基互补配对原则进行配对，与tRNA上结合的氨基酸无关，D错误。
溯源教材 找答案：基因通常为有 遗传效应 的DNA片段，密码子位于 mRNA 中，由以上可以推断B 错误 。
@考点2 中心法则及基因表达与性状的关系
A基础知识重点疑难
1.中心法则
(1)内容
提出者 克里克
补充后的内容图解 ①DNA的复制；② 转录 ；③翻译；④ RNA的复制 ；⑤逆转录
(2)不同生物遗传信息的传递过程
类型 遗传信息传递方向 实例
能分裂的细胞生物及DNA病毒 植物根尖分生区细胞
有RNA复制功能的RNA病毒 烟草花叶病毒
有逆转录功能的RNA病毒 HIV
高度分化的细胞 根毛区细胞
提醒 高度分化的细胞不可进行核DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。
巧记 “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
途径 机理 实例
直接 基因 蛋白质的结构 生物体的性状 囊性纤维化
镰状细胞贫血
间接 基因 酶的合成 代谢过程生物体的性状 豌豆的圆粒和皱粒
白化病
笔记：间接控制的判断技巧：判断直接影响性状的物质是不是蛋白质，如果不是(如色素)，则一般为间接控制
3.基因的选择性表达与细胞分化
基因 类型 管家 基因 在所有细胞中都表达的基因：如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因
奢侈 基因 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
细胞 分化 本质 基因的选择性表达
结果 基因的选择性表达，导致来自同一个体的细胞中 mRNA 和 蛋白质 不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态、结构和功能
4.表观遗传
笔记：2024黑吉辽卷T9：以不同年龄同卵双胞胎间DNA甲基化差异的真实情境考查DNA甲基化
2024浙江1月选考T9：融合蜜蜂的发育这一真实、新颖的情境考查DNA甲基化
2023海南卷T11：植物的叶形与R基因的甲基化程度的相关分析
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
特征 ①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代 ②不变性：基因的碱基序列保持不变 ③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可能发生去甲基化
机制 DNA的甲基化；构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰
实例 柳穿鱼花形的遗传；某种小鼠毛色的遗传；蜂王和工蜂
提醒 (1)表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
(2)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。
(3)表观遗传一般是影响基因的转录和翻译过程，进而影响蛋白质的合成。
5.基因与性状间的对应关系
基因控制生物 体性状 一个基因 一个性状 一个基因 多个性状(如基因间相互作用) 多个基因 一个性状(如人的身高)
环境影响生物 体性状 生物体的性状还受 环境条件 的影响。基因与基因、基因与基因表达产物、 基因与环境 之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状
笔记：2023辽宁卷T18：DNA“招募”多种修复因子等的修复过程，情境新颖
2023浙江6月选考T16：以新图像呈现DNA损伤的修复机制，考查基因表达的调控
2023湖南卷T12：结合细菌糖原合成的平衡调节，考查基因表达的调控
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。
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2023·河北卷)染色体的组蛋白被修饰造成的结构变化不影响基因表达。(×)
2.(2023·河北卷)启动子被甲基化后可能影响RNA聚合酶与其结合。(√)
3.(2023·广东卷)RNA逆转录现象的发现是对中心法则的补充。(√)
4.(2022·河北卷)RNA聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键。(√)
5.(2021·河北卷)所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码。(×)
6.(2020·全国卷Ⅲ)遗传信息可以从DNA流向RNA，也可以从RNA流向蛋白质。(√)
7.(2023·河北卷)某些甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。(√)
[情境推理]
1.(必修2 P72“思考·讨论2”)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 。
提示：这一事实说明，细胞中并不是所有基因都表达，基因的表达存在选择性
2.(必修2 P73“思考·讨论”改编)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，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
3.(必修2 P73“思考·讨论”改编)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：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，其表达受到抑制，并且甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠的毛色越深
C升华思维实战演练
中心法则的过程
1.(2025·河北保定二模)某正链RNA病毒在宿主细胞内的合成过程(a～e)如图所示，下列分析正确的是( C )
A.b、d、e过程遵循中心法则，a、c过程不遵循
B.mRNA的碱基排列顺序与RNA(＋)的完全相同
C.b过程和e过程中所需要的原料均是氨基酸
D.a～c过程所需原料来自病毒，d、e过程则来自细胞
解析：由图可知，a、c为复制过程，b、e为翻译过程，a、b、c、e过程遵循中心法则，d过程不遵循中心法则，A错误；过程a、c、d的模板和产物均为RNA，但d过程形成的mRNA只用于表达某些蛋白质，长度上比RNA(＋)要短得多，B错误；由图可知，b、e两个过程为翻译过程，所需要的原料均是氨基酸，C正确；病毒必须依赖宿主活细胞才能进行增殖过程，而且病毒只能为增殖过程提供模板，其增殖过程所需要的原料和能量都需要宿主细胞提供，D错误。
溯源教材 找答案：中心法则是 遗传信息 在生物体内流动的高度概括，生物体内遗传信息的流动 均 遵循中心法则，由以上可以推断A 错误 。
表观遗传
2.(2024·贵州卷)大鼠脑垂体瘤细胞可分化成细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型，仅细胞Ⅰ能合成催乳素。细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化。细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素。下列叙述错误的是( D )
A.甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录
B.氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化
C.处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素
D.该基因甲基化不能用于细胞类型的区分
解析：由题意可知，细胞Ⅰ和细胞Ⅱ中催乳素合成基因的碱基序列相同，但细胞Ⅱ中该基因多个碱基被甲基化，导致仅细胞Ⅰ能合成催乳素，说明甲基化可以抑制催乳素合成基因的转录，A正确；细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，说明氮胞苷可去除催乳素合成基因的甲基化，B正确；甲基化可以遗传，同理，细胞Ⅱ经氮胞苷处理后，再培养可合成催乳素，这一特性也可遗传，所以处理后细胞Ⅱ的子代细胞能合成催乳素，C正确；题中细胞Ⅰ和细胞Ⅱ两种类型就是按基因是否甲基化划分的，D错误。
解题方法
分析表观遗传相关试题的三个关键点
(1)区分表观遗传学与经典遗传学
表观遗传学是指基于非基因序列改变所致的基因表达水平的变化;经典遗传学是指基于基因序列改变所致的基因表达水平的变化。
(2)表观遗传的特征
①不发生DNA序列的变化;②可以遗传给后代;③受环境影响。
(3)表观遗传的作用机理
①DNA甲基化;②组蛋白的乙酰化;3RNA干扰等。
3.(2024·浙江1月选考)某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组。雌性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，若喂食蜂王浆，也能发育成为蜂王。利用分子生物学技术降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王。下列推测正确的是( D )
A.花蜜、花粉可降低幼虫发育过程中DNA的甲基化
B.蜂王DNA的甲基化程度高于工蜂
C.蜂王浆可以提高蜜蜂DNA的甲基化程度
D.DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件
解析：降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王，说明甲基化不利于其发育成蜂王，而工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉，不会发育成蜂王，因此花蜜、花粉可增强幼虫发育过程中DNA的甲基化，A错误；甲基化不利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度低于工蜂，B错误；蜂王浆可以降低蜜蜂DNA的甲基化程度，使其发育成蜂王，C错误；甲基化不利于发育成蜂王，因此DNA的低甲基化是蜂王发育的重要条件，D正确。
转换视角 找答案：“降低DNA甲基化酶的表达后，即使一直喂食花蜜、花粉，雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王”——说明甲基化 不 利于其发育成蜂王，故蜂王DNA的甲基化程度 低于 工蜂，由以上可以推断B 错误 。
基因与性状之间的关系
4.(2024·山东卷)酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z，trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞，而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上，生长情况如图。据图分析，3种酶在该合成途径中的作用顺序为( A )
A.X→Y→Z B.Z→Y→X
C.Y→X→Z D.Z→X→Y
解析：由题意可知，色氨酸的合成过程如图所示：
由图可知trpX靠近trpY和trpZ的两端生长加快，推测trpY和trpZ可为trpX提供合成色氨酸的中间产物①，trpX不能合成酶①；trpY在靠近trpZ的一端生长加快，说明trpZ可为trpY提供合成色氨酸所需要的中间产物②，说明trpY不能合成酶②；trpZ可为trpX和trpY提供中间产物①和②，自己却无法利用中间产物合成色氨酸，说明trpZ不能合成酶③；所以3种酶在该合成途径中的作用顺序为X→Y→Z，A符合题意。
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