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一轮复习
必修二 遗传与变异
基因
认识存在
位置
遗传变异
是什么
第十九讲 基因的表达及与性状的关系
复习目标要求
1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质体现。
2.举例说明生物的性状主要通过蛋白质表现。
3.细胞分化的本质是基因选择性表达的结果。
4.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
主要考点 必备知识
考点一　遗传信息的转录和翻译
考点二　中心法则　
考点三　基因表达与性状的关系
概念图
背诵并完成展示
1.为什么RNA适合做信使？3种RNA的作用分别是什么？
2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子的位置及作用分别是什么？
3.转录的场所、条件、特点、方向分别是什么？翻译的场所、条件、特点分别是什么？多聚核糖体有什么意义？
4. 转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条链的碱基序列各有哪些异同？
5. 写出①密码子与氨基酸的关系；②密码子与tRNA（反密码子）的关系；③氨基酸与tRNA的关系
6.密码子简并性对生物体的生存发展有什么意义？
7.写出完整的中心法则，并说明体现了基因的哪两大功能？
8.基因与性状的关系是怎样的？
考点一
遗传信息的转录和翻译
问题导引
1.为什么RNA适合做信使？3种RNA的作用分别是什么？与DNA相比RNA特有的化学组成？
2.启动子、终止子、起始密码子、终止密码子的位置及作用分别是什么？
3.转录的场所、条件、特点分别是什么？翻译的场所、条件、特点分别是什么？多聚核糖体有什么意义？
4.密码子的概念和特点？密码子简并性对生物体的生存发展有什么意义？
5.写出完整的中心法则，并说明体现了基因的哪两大功能？
6.基因与性状的关系是怎样的？
1955年，布拉切特以洋葱根尖和变形虫为材料，用RNA酶分解细胞中的RNA，蛋白质的合成就停止。如果再加入酵母中提取的RNA，蛋白质又开始合成。
1955年，戈德斯坦和普劳特观察到放射性物质标记的RNA从细胞核转移到细胞质。
——RNA是DNA与蛋白质之间的信使
一、信使的发现
思考：RNA适于作为信使的原因？
①能够储存遗传信息
它的分子结构与DNA很相似，也是由基本单位——核苷酸连接而成，也能储存遗传信息。
②容易转移到细胞质
RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔转移到细胞质中。
RNA适于作为信使的原因
一、信使的发现
1.RNA的基本单位：
核糖核苷酸
2.核糖核苷酸的组成
一分子磷酸
一分子核糖
一分子含氮碱基
C
胞嘧啶
U
尿嘧啶
A
腺嘌呤
G
鸟嘌呤
3.元素组成：
C、H、O、N、P
二、RNA的结构和种类
核糖核苷酸链
核糖核苷酸
RNA
（单链）
连接
4.结构：
一般是 ，长度比DNA ；
能通过 从细胞核转移到细胞质中。
单链
短
核孔
5.种类及功能：
① mRNA： RNA。
以密码子的形式，携带来自DNA的
，是 合成的 模板。
信使
遗传信息
蛋白质
直接
messenger RNA
二、RNA的结构和种类
② tRNA： RNA。
携带的 能与mRNA上的 。互补配对，转运 。
转运
氨基酸
反密码子
密码子
transfer RNA
（每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸。）
1
③ rRNA： RNA。
的组成成分，还能催化 的形成。
核糖体
核糖体
肽键
ribosomal RNA
（肽酰转移酶）
二、RNA的结构和种类
DNA RNA
分布 真核生物： 原核生物：
显色反应 与 呈绿色， 与 在沸水浴加热条件下呈 。
与 反应呈 。
主要在细胞核
（线粒体、叶绿体）
主要在拟核
（质粒）
主要存在于细胞质
甲基绿反应
二苯胺
蓝色
吡罗红
红色
三、DNA和RNA的比较
DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
链的条数
功能 是主要的 ，携带和复制 ，并指导 的合成。 ①是RNA病毒的 。
②少数作为 ，具有
作用。
③mRNA ④tRNA ⑤rRNA
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A、T、G、C
A、U、G、C
通常为双链，组成双螺旋
通常为单链
遗传物质
遗传信息
蛋白质
遗传物质
酶
催化
三、DNA和RNA的比较
通过RNA聚合酶，以DNA的 为模版，
按照 的原则合成 的过程。
1.概念：
一条链
碱基互补配对
RNA
3.场所：
细胞核（主要）、叶绿体、线粒体
4.过程：
2.产物：
mRNA、tRNA、rRNA
四、遗传信息的转录
⑴解旋：
在ATP的驱动下，RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
ATP
RNA聚合酶
RNA聚合酶
具有解旋的效果
四、遗传信息的转录
⑵配对：游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA
模板链上的碱基配对，确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
四、遗传信息的转录
C
C
G
T
A
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
3'
5'
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
5'
3'
ATP
⑶连接：在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖
核苷酸聚合成核糖核苷酸链。
合成方向：
子链的5’端→ 3’端
形成磷酸二酯键
四、遗传信息的转录
⑷脱离：mRNA释放，DNA双链恢复。
U
A
U
G
C
A
U
G
A
U
C
G
A
G
C
U
U
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
C
G
T
A
T
A
G
C
C
G
A
T
A
T
C
G
A
T
C
G
T
A
T
A
T
A
T
A
C
G
T
A
T
A
C
G
G
C
T
A
G
C
C
G
T
A
3'
5'
细胞质
细胞核
mRNA
四、遗传信息的转录
4.过程：
边解旋边转录
5.条件：
①原料
③能量
②模板
④酶
4种游离的核糖核苷酸
DNA一条链的片段
一般是ATP
RNA聚合酶（作用于磷酸二酯键和氢键）
6.原则：
碱基互补配对（A-U，T-A，C-G，G-C）
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的片段，该片段携带的遗传信息能
准确地传递给mRNA分子。
DNA→RNA
7.遗传信息流动：
四、遗传信息的转录
1961年，英国的克里克和同事用实验证明：
mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基称作
一个密码子。
G
U
G
C
A
U
C
G
A
mRNA
5'
3'
密码子
缬氨酸
密码子
组氨酸
密码子
精氨酸
五、遗传密码的破译
1961年蛋白质的体外合成实验
科学家：尼伦伯格、马太
实验过程：
①在每个试管中分别加入1种氨基酸；
②在每个试管中加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液；
③在每个试管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。
实验结果：加入苯丙氨酸的试管中，出现了多聚苯丙氨酸的肽链。
五、遗传密码的破译
除去DNA和mRNA的细胞提取液
人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸
肽链
实验结论：
与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。
在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。
五、遗传密码的破译
五、遗传密码的破译
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
终止密码子： 、 、 。
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） （甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子___种（一般来说）
64
UAA
GUG
AUG
UGA
61
UAG
一种密码子决定____种氨基酸，
一种氨基酸由 密码子决定。
1种或几种
1
1.21种氨基酸的密码子表
五、遗传密码的破译
密码子64(43)种
3种终止密码：
61种密码子编码
20种氨基酸
UAA
UAG
UGA
UGA:在特殊情况下可编码
第21种氨基酸：硒代半胱氨酸
AUG
编码甲硫氨酸同时作为起始密码
GUG
编码缬氨酸，在原核生物中作为起始密码时编码甲硫氨酸
1.21种氨基酸的密码子表
生物界共用一套遗传密码。
2.密码子的特点
①专一性：
②简并性：
③通用性：
一种密码子只决定一种氨基酸。
一种氨基酸可以由几种密码子决定。
维持物种的稳定性
五、遗传密码的破译
3.反密码子
③分子结构特别：三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基，这3个碱基可以与mRNA上的密码子配对，叫作反密码子。
tRNA的特点：
①种类很多，61种（一般来说）
②每种tRNA只能识别并转运1种氨基酸
3
5
（1）tRNA只有三个碱基（ ）
（2）DNA中含有氢键，RNA中不含氢键（ ）
×
×
遗传信息、密码子和反密码子的比较
遗传信息 密码子 反密码子
区别 概念 中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸的 个相邻碱基 中与mRNA中密码子互补的三个碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
特点 DNA两条链上的碱基互补 与 上的碱基互补 与mRNA中密码子的碱基互补
种类 64种，决定氨基酸的有61种，终止密码子3种 并不是所有密码子都决定氨基酸，如终止密码子不决定氨基酸
DNA
3
tRNA
DNA
遗传信息、密码子和反密码子的比较
遗传信息 密码子 反密码子
区别 对应关系 一种密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种密码子决定 一种tRNA只运输一种氨基酸，一种氨基酸可以由一种或多种tRNA转运
联系 ①基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中核糖核苷酸的排列顺序 ②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对 ③密码子和反密码子的碱基序列互补配对
决定
1.概念：
游离在细胞质中的各种 ，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 的过程叫作翻译。
蛋白质
mRNA
氨基酸
2.场所：
核糖体
3.密码子的阅读方向：
5 →3
4.过程：
六、遗传信息的翻译
①mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
②携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
③甲硫氨酸与该氨基酸形成肽键，转移到位点2的tRNA上。
④核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
随着核糖体的移动直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止
2个tRNA的结合位点
六、遗传信息的翻译
U
A
C
甲硫氨酸
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
5
3
细胞质中的mRNA与核糖体结合
六、遗传信息的翻译
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
5
3
tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
六、遗传信息的翻译
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
5
3
tRNA将氨基酸转运到 mRNA上的相应位置
六、遗传信息的翻译
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
肽键
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
5
3
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
U
A
C
甲硫氨酸
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
核糖体随着mRNA滑动，另一个tRNA上的碱基与mRNA上的密码子配对
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
一个个氨基酸分子缩合成链状结构
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
G U G
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
tRNA离开，再去转运新的氨基酸
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
A C C
甲硫氨酸
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
组氨酸
色氨酸
X X X
甲硫氨酸
XXX
六、遗传信息的翻译
5
3
A
G
U
C
C
A
U
A
A
G
G
U
甲硫氨酸
组氨酸
色氨酸
XXXX
以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质
六、遗传信息的翻译
5.条件：
①原料
③能量
②模板
④产物
21种氨基酸
mRNA
一般是ATP
具有一定氨基酸顺序的蛋白质
6.原则：
碱基互补配对（A-U，U-A，C-G，G-C）
mRNA→蛋白质
7.遗传信息流动：
⑤酶
肽酰转移酶
六、遗传信息的翻译
六、遗传信息的翻译
8.翻译效率：
①数量关系：
②方向：
③意义：
④结果：
1个mRNA可相继结合 个核糖体，
进行多条肽链的合成，称为多聚核糖体。
多
同时
从 到 （如图：从 ）。
短
长
左到右
少量的mRNA分子可以迅速合成出 的蛋白质。
大量
合成多条 的肽链。（理由： 相同）
相同
模板mRNA
特点：
快速高效
C
T
A
C
C
A
C
T
G
G
A
T
G
G
T
G
A
C
G
A
U
G
G
U
G
A
C
DNA的
遗传信息
mRNA
蛋白质的氨基酸
排列顺序
转录
翻译
氨基酸
n
3n
6n
DNA碱基数:mRNA碱基数:氨基酸＝6:3:1
氨基酸数目＝tRNA数目
注意：无特别说明，不考虑终止密码
七、基因表达过程中的数量计算
计算中“最多”和“最少”的分析
①mRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：
翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：
基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
③注意“最多”或“最少”：在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
七、基因表达过程中的数量计算
1
DNA的复制、转录和翻译的比较
项目 复制 转录 翻译
场所
条件 模板
原料
能量
酶
产物
原则
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
细胞核（主要场所），线粒体，叶绿体
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种游离的脱氧核苷酸
4种游离的核糖核苷酸
21种游离的氨基酸
ATP
ATP
ATP
解旋酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
与蛋白质合成有关的酶
DNA
RNA
多肽
碱基互补配对
A－T T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U T－A G－C C－G
碱基互补配对
A－U U－A G－C C－G
真核生物
细胞核：先转录，后翻译
DNA
mRNA
RNA聚合酶
边转录边翻译
原核生物
真核生物与原核生物基因的表达
DNA片段
基因1 基因2 基因3
放大
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
编码区：能转录相应的mRNA，进一步编码（翻译）出蛋白质的DNA区段。
非编码区：不能转录为相应的mRNA，不能编码蛋白质的区段。
原核细胞的基因结构
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
启动子
终止子
连续的、不间隔的
RNA聚合酶识别并结合的位点，
驱动基因转录出mRNA
启动子
本质：
位置：
作用：
是一段有特殊序列结构的DNA片段
位于基因上游
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
启动子
终止子
连续的、不间隔的
终止子
本质：
位置：
作用：
也是一段有特殊序列结构的DNA片段
位于基因下游
终止转录
原核细胞的基因结构
真核细胞的基因结构
非编码区
非编码区
编码区
编码区上游
编码区下游
启动子
终止子
间隔的、不连续的
内含子
外显子
外显子：
内含子：
能转录相应的mRNA，进一步能编码蛋白质的DNA序列。
能转录相应的mRNA，但却不能编码蛋白质的DNA序列。
真核细胞的基因结构
真核细胞基因编码区中的内含子不编码蛋白质，但表达时是否转录？
启动子
终止子
内含子
外显子
转录
初级RNA
成熟mRNA
剪切、拼接
原核细胞 真核细胞
不同点 编码区是 的 编码区是间隔的、 的
相同点 都有能够编码蛋白质的 和具有调控作用 的 区组成的
连续
不连续
编码区
非编码
非编码序列
=非编码区
原核基因：
非编码序列
真核基因：
=非编码区+内含子
RNA
蛋白质
转录
原料
模板
酶
场所
反密码子
原料
模板
场所
工具
氨基酸
核糖体
RNA聚合酶
核糖核苷酸
主要在细胞核
一条链
组成
决定
rRNA
mRNA
tRNA
种类
密码子
三个碱基
翻译
DNA
mRNA
tRNA
mRNA
tRNA
终止密码
脱离
教材隐性知识：
(1)源于必修2 P65“图4－4”：①遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程 (填“需要”或“不需要”)解旋酶。
②一个基因转录时以基因的 条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链 (填“一定”或“不一定”)相同。
③转录方向的判定方法： 为转录的起始方向。
(2)源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合做信使的原因是_________
_____________________________________________________________________________________________________________。
不需要
一
不一定
已合成的mRNA释放的一端(5′－端)
RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
教材隐性知识：(1)必修2 P67“思考·讨论”：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。
(2)几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的什么特点？
提示　这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。
①源于必修2 P67“图4－6”：tRNA (填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中 (填“是”或“不是”)只有三个碱基。
不是
含有
②源于必修2 P68～P69图片：翻译过程的三种模型图解读
A.模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成 个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是 。
2
由左往右
B.模型乙反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是________________
_________________ 。 图中核糖体移动的方向是 ；多聚核糖体形成的意义是____________________________________。
一个mRNA分子上
可以相继结合多个核糖体
由右向左
少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质
教材隐性知识：
C.模型丙是原核细胞内发生的 过程，特点是 ，与真核细胞不同的原因是 ，原核细胞的基因中无内含子，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。
转录和翻译
边转录边翻译
原核细胞无以核膜为界限的细胞核
教材隐性知识：
③实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因:
A.基因中的内含子转录后被剪切。
B.在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。
C.合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
D.转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
教材隐性知识：
关注计算中“最多”和“最少”问题
例2.判断关于复制、转录和翻译说法的正误
(1)转录和翻译过程都存在T—A、A—U、G—C的碱基配对方式(　　)
(2)一个DNA只能控制合成一种蛋白质(　　)
(3)细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率(　　)
(4)如图表示在人体细胞核中进行的生命过程为转录，需要DNA聚合酶(　　)
×
×
×
×
(5)DNA复制和转录时，其模板都是DNA的一整条链(　　)
(6)如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，则①是β链，完成此过程的场所是细胞核(　　)
×
×
（多选）下列关于转录和翻译的叙述正确的是（ ）
A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B.转录和翻译需要的原料都是核苷酸
C.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
D.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
E.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
F.基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNA
G.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
H.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程
I.一个基因在短时间内可表达出多条完全相同的多肽链
J.多个核糖体共同完成一条肽链的合成
ACDF
对位练习
考向　遗传信息、密码子、反密码子的分析
1.如图表示蓝细菌DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系，下列说法中正确的是( )
A.由图分析可知①链应为DNA的α链
B.DNA形成②的过程发生的场所是细
　胞核
C.酪氨酸和天冬氨酸的密码子分别是
　AUG、CUA
D.图中②与③配对的过程需要在核糖体上进行
D
解析：由图分析可知，①链应为DNA的β链，A项错误；
蓝细菌属于原核生物，没有由核膜包被的细胞核，B项错误；
tRNA一端的三个相邻的碱基是
反密码子，密码子在mRNA上，C项错误；
图中②与③配对的过程是翻译，需要在核糖体上进行，D项正确。
考向　转录、翻译和复制过程的分析
1.DNA上含有的一段能被RNA聚合酶识别、结合并驱动基因转录的序列称为启动子，如果启动子序列的某些碱基被甲基化修饰(DNA分子上连入甲基基团)，其将不能被RNA聚合酶识别。拟南芥种子的萌发依赖于NIC基因的表达，该基因启动子中的甲基基团能够被R基因编码的D酶切除。如图表示NIC基因转录和翻译的过程，下列叙述不正确的是
A.种子萌发受R基因和NIC基因共同控制
B.R基因缺失突变体细胞中的NIC基因不能发生图示过程
C.图甲中合成C链的原料是核糖核苷酸，另外还需能量供应
D.若图乙中tRNA上的反密码子碱基发生替换，则导致肽链中氨基酸种类
　发生改变
D
解析：分析题意可知，R基因的表达产物可以
解除NIC基因的甲基化，使NIC基因表
达，从而影响种子萌发，即种子萌发
受R基因和NIC基因共同控制，A正确；
图甲为转录，图乙为翻译，R基因缺失突变体细胞中的NIC基因被甲基化，不能发生转录和翻译，即不能发生图示过程，B正确；
图甲中C链是RNA链，故合成C链的原料是核糖核苷酸，另外还需能量供应，C正确；
决定氨基酸的是mRNA上的密码子，若图乙中tRNA上的反密码子碱基发生替换，肽链中氨基酸种类不发生改变，D错误。
考向　基因表达中的有关计算
1.一个mRNA分子有m个碱基，其中G＋C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A＋T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(不考虑终止密码子)( )
A.m、(m/3)－1 B.m、(m/3)－2
C.2(m－n)、(m/3)－1 D.2(m－n)、(m/3)－2
D
解析:mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C的数目为n个，则A＋U的数目为(m－n)个，故模板DNA中A＋T数目为2(m－n)个。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3个。脱去水分子数＝氨基酸数－肽链数＝(m/3)－2。
一、易错辨析
1.rRNA是核糖体的组成成分，原核细胞中可由核仁参与合成(　　)
2.RNA有传递遗传信息、催化反应和转运物质等功能(　　)
3.mRNA上的GCA在人细胞中和小麦细胞中决定的是同一种氨基酸(　　)
4.一个DNA只能控制合成一种蛋白质(　　)
5.细菌的一个基因转录时两条DNA链可同时作为模板，提高转录效率
(　　)
×
×
√
×
√
二、填空默写
1.(必修2 P65)RNA有三种，它们分别是 、 和 ；真核细胞中核仁受损会影响 的合成，进而影响 (细胞器)的形成。
2.基因的表达包括 和 过程；细胞分化是 的结果。
3.(必修2 P67)mRNA上3个 的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个 。
4.(必修2 P67)tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运 种氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作 。
mRNA
tRNA
rRNA
rRNA
核糖体
转录
翻译
基因选择性表达
相邻
密码子
一
反密码子
二、填空默写
5.转录的场所： ；模板： ；原料： ；酶： ；能量： ；遵循的原则：________________________________________；产物： 。
6.翻译的场所： ；模板： ；原料： ；转运工具：______；酶；能量(ATP)。遵循的原则：_____________________
____________。产物： 。
细胞核(主)、线粒体、叶绿体
DNA的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶
ATP
碱基互补配对(A与U、T与A、C与G、G与C)
产生单链RNA
核糖体
mRNA
氨基酸
tRNA
碱基互补配对(A与U、U与A、
C与G、G与C)
肽链
7.源于必修2 P67“图4－6”：tRNA (填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中 (填“是”或“不是”)只有三个碱基。
不是
含有
二、填空默写
10.源于必修2 P68～P69图片：翻译过程的三种模型图解读
a.模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成 个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是 。
2
由左往右
二、填空默写
c.模型丙是原核细胞内发生的 过程，特点是 ，与真核细胞不同的原因 是 ，原核细胞的基因中无内含子，转录形成的mRNA不需要加工即可作为翻译的模板。
转录和翻译
边转录边翻译
原核细胞无以核膜为界限的细胞核
二、填空默写
11.源于必修2 P65“图4－4”：
①遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程 (填“需要”或“不需要”)解旋酶。
②一个基因转录时以基因的 条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链 (填“一定”或“不一定”)相同。
③转录方向的判定方法： 为转录的起始方向。
12.源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合做信使的原因是_________
_____________________________________________________________________________________________________________。
不需要
一
不一定
已合成的mRNA释放的一端(5′－端)
RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
二、填空默写
13.必修2 P67“思考·讨论”：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？
　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。
14.几乎所有的生物体都共用一套密码子，这体现了密码子的什么特点？
　这体现了密码子的通用性，说明当今生物可能有着共同的起源。
中心法则
考点二
1.提出者
克里克
2.内容
遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
一、中心法则的发现
生物种类 遗传信息的传递过程
原核生物
真核生物
DNA病毒
RNA复制病毒
逆转录病毒
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
复制
RNA
一、中心法则的发现
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
3.中心法则的完善
逆转录
复制
高度分化的细胞不可进行DNA复制过程，如神经元、叶肉细胞等。
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
4.中心法则的意义
二、中心法则的补充
21
考向　遗传信息传递过程分析
1.如图为遗传信息传递和表达的途径，下表为几种抗生素的作用原理。结合图表分析，下列说法正确的是
抗菌药物 抗菌机理
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素 能与核糖体结合
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
A.环丙沙星和红霉素都能抑制②③过程
B.青霉素和利福平均不能抑制细菌的①过程
C.结核杆菌的④⑤过程都发生在细胞质中
D.①～⑤过程可发生在人体的健康细胞中
B
抗菌药物 抗菌机理
青霉素 抑制细菌细胞壁的合成
环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性(可促进DNA螺旋化)
红霉素 能与核糖体结合
利福平 抑制RNA聚合酶的活性
解析　DNA复制过程需要解旋酶，所以环丙沙星可以抑制①过程，红霉素与核糖体结合，干扰mRNA与核糖体结合，只抑制③过程，A项错误；
据表可知，青霉素抑制的应该是合成细胞壁的酶的活性，不能抑制①过程，只有转录过程需要RNA聚合酶，所以利福平只可抑制②过程，不能抑制①过程，B项正确；
细菌细胞中不发生④⑤过程，④⑤过程只发生在RNA病毒的遗传信息传递过程中，C项错误；
人体健康的细胞中只发生①②③过程，D项错误。
例7.人类免疫缺陷病毒(HIV)携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则(下图)，判断下列相关叙述：
(1)合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过d、b、c环节(　　)
(2)通过d形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上(　　)
(3)d和e过程需要的原料分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸(　　)
(4)HIV侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞(　　)
(5)HIV的遗传信息传递中只有A—U的配对，不存在A—T的配对(　　)
(6)b和c都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同（ ）
√
√
√
×
×
×
例8.下图为人体内基因对性状的控制过程，判断如下分析：
(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中(　　)
(2)图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助(　　)
(3)④、⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同(　　)
(4)图中①、②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体(　　)
(5)人体衰老引起白发的原因是图中酪氨酸酶不能合成(　　)
(6)基因控制囊性纤维病与基因2控制性状的方式相同(　　)
×
√
√
√
×
√
例9.扩展：RNA病毒分为单链RNA和双链RNA,其中病毒RNA合成mRNA的方式可表示如图,据图回答有关问题:
(1)脊髓灰质炎病毒属于正链RNA(+RNA)病毒,RNA进入寄主细胞,就直接作为mRNA,翻译出所编码的蛋白质,其中蛋白质的合成场所是　　　　　　　
　。该病毒重新合成+RNA的过程可用图中　　　　(填图中数字)过程表示。该病毒不能独立生活的原因可能是 。
宿主细胞的
①②
没有细胞结构,缺乏相应的酶和原料,需要依赖寄主细胞完成增殖等生命活动
核糖体
(2)流感病毒含负链RNA单链(-RNA),进入寄主后不能直接作为mRNA,而是先以负链RNA为模板合成　　　　　　　　　　　　,再以这个新合成的RNA作为mRNA翻译出相关的蛋白质,并且可以以　　　　　　　　为模板从而合成更多的负链RNA,负链RNA与蛋白质组装成新的子代病毒。
与负链RNA互补的RNA
正链RNA
(3)HIV是逆转录RNA单链病毒,其中逆转录过程可用图中　　　表示,此过程是以RNA为模板,在　　　　酶的作用下合成　　　　,此过程所需原料为
　　　　　。若病毒RNA某片段碱基序列为AACCGU,则经此过程形成的产物对应片段中含胞嘧啶脱氧核苷酸　　　　个,含嘌呤碱基　　　　个。
⑥⑦
逆转录
DNA
脱氧核苷酸
3
6
例9.扩展：RNA病毒分为单链RNA和双链RNA,其中病毒RNA合成mRNA的方式可表示如图,据图回答有关问题:
基因表达与性状的关系
考点三
1.间接控制
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。
基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
直接作用
间接作用
基因
结构蛋白
细胞结构
生物性状
酶或激素
细胞代谢
生物性状
2.直接控制
一、基因对性状的控制
一、基因对性状的控制
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
圆粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶活性正常
淀粉合成正常，含量增加
淀粉含量高，有效保留水分
皱粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因被打乱
淀粉分支酶异常，活性降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的由于失水而皱缩
基因
酶
细胞代谢
性状
1.间接控制
一、基因对性状的控制
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。
基因A
mRNA
酪氨酸酶
酪氨酸
中间产物
黑色素
转录
翻译
合成黑色素的代谢途径
1.间接控制
一、基因对性状的控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
正常的形成机制
编码CFTR蛋白的基因正常
CFTR蛋白正常
CFTR转运氯离子的功能正常
表现正常
囊性纤维病形成机制
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸
CFTR转运氯离子的功能异常
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
基因
蛋白质结构
功能
性状
2.直接控制
一、基因对性状的控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
控制血红蛋白形成基因的一个碱基发生变化（碱基替换）
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀状
红细胞容易破裂，患溶血性贫血。
2.直接控制
3.基因和性状的关系
大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系:
①一个性状可以受多个基因影响(多因一效)。如人的身高
②一个基因也可以影响多个性状(一因多效)。
水稻Ghd7基因
开花调控
控 制
生长发育
产量
③生物的性状是 与 共同作用的结果。
基因型相同，表现型 ；基因型不同，表现型 。反之，亦是如此。
基因
环境
可能不同
可能相同
一、基因对性状的控制
2
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。
表观遗传形成的原因
环境
DNA甲基化
诱发
二、表观遗传
DNA甲基化
DNA甲基化后转录异常
二、表观遗传
2.案例
（1）柳穿鱼花的形态结构的遗传
柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构有两种形态。
植株A
植株B
A、B两种植株，
体内的Lcyc基因的序列相同。
植株A：Lcyc基因在开花时表达
植株B：Lcyc基因不表达
柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。
研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。
Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团
二、表观遗传
2.案例
（2）小鼠毛色遗传
不同颜色的小鼠
小鼠毛色受基因Avy和a的控制，Avy为显性，表现为黄色，a为隐性，表现为黑色。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交，子代小鼠基因型为Avya，却表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型。研究表明，在Avy基因前端有一段特殊碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。
这段碱基序列的甲基化程度越高，
Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体色体毛的颜色就越深。
二、表观遗传
2.案例
表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
蜂王
工蜂
持续获得蜂王浆
二、表观遗传
3.表观遗传的调节机制
（1）DNA甲基化
DNA甲基化是最早被鉴定出来的表观遗传学修饰。
DNA甲基化是可逆的。
（2）染色体相关组蛋白乙酰化、甲基化等
组蛋白乙酰化与基因活化以及复制相关，组蛋白的去乙酰化和基因的失活相关。
乙酰化酶家族可作为辅激活因子调控转录，调节细胞周期，去乙酰化酶家族则和转录调控、基因沉默、细胞分化和增殖以及相关。
二、表观遗传
3.表观遗传的调节机制
（3）控制X染色体随机失活
某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：X0（黄色）和XB（黑色），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型，这是为什么呢？是不是雌猫的有些细胞内X0表达，而另一些细胞内XB表达呢？请查找资料，寻找答案。
二、表观遗传
3.表观遗传的调节机制
（3）控制X染色体随机失活
资料显示：哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X染色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿。雌猫比雄猫多出1条X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的1条X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体失活状态。
二、表观遗传
3.表观遗传的调节机制
（3）控制X染色体随机失活
对于基因型为XBX0的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则X0不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBX0的雌猫会呈现黑黄相间的毛色。
二、表观遗传
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
翻译
转录
主要表现为
基因
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
复制
中心法则
控制酶的合成
控制蛋白质的结构
表观遗传
控制性状
环境
影响
考向　基因表达与性状的关系分析
1.下列哪个案例能说明人体细胞已经发生分化( )
A.进行ATP的合成 B.进行呼吸酶的合成
C.合成血红蛋白 D.存在血红蛋白基因
解析:细胞分化的本质是基因的选择性表达，所有体细胞都存在血红蛋白基因，D不符合题意；
ATP是细胞的直接能量来源，而ATP主要来自细胞的呼吸作用，因此只要是活细胞都要进行呼吸酶和ATP的合成，A、B不符合题意；
能合成血红蛋白的细胞是已经分化的红细胞，C符合题意。
C
考向 　表观遗传的考查
1.下列关于表观遗传的说法，不正确的是( )
A.表观遗传的分子生物学基础是DNA的甲基化等
B.表观遗传现象中，生物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变
C.表观遗传现象与外界环境关系密切
D.DNA甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型
B
解析：表观遗传是指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。这一现象出现的原因是DNA的甲基化，染色体上的组蛋白发生甲基化、乙酰化等，A正确，B错误；
外界环境会引起细胞中DNA甲基化水平变化，从而引起表观遗传现象的出现，C正确；
DNA甲基化的修饰可以通过配子传递给后代，使后代出现同样的表型，D正确。
一、易错辨析
1.基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　)
2.基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的(　　)
3.细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转(　　)
4.在一个细胞中所含的基因都一定表达(　　)
5.表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变(　　)
6.吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达(　　)
7.表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中(　　)
×
√
√
×
×
√
×
一、易错辨析
8.表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变(　　)
9.吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达(　 )
10.表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中(　)
11.基因与性状是一一对应的关系(　　)
×
√
×
×
二、填空默写
1.基因、蛋白质与性状的关系
(1)基因控制性状的两条途径：___________________________________
______________________________________________________________。
(2)基因与性状的数量对应关系： 。
基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状；基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
一对一、一对多、多对一
2.表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与____
　　有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。
表观
遗传
二、填空默写
3.有研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的　　　也会产生影响。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
4.除了DNA甲基化，构成染色体的　　　发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
组蛋白
组蛋白
5.基因通过其表达产物——　　　来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列　　的情况下发生可遗传的性状改变。
蛋白质
不变

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