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第24讲 基因的表达
1.了解基因控制货白质合威的过程和原理。通过基因控制蛋白质的合成的学习培养学生分析综合能力，理解结构与功能相适应的生物学原理。
2.概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状关系。
3.概述基因选择性表达与细胞分化的关系。
4.概述生物体的表观遗传现象。
目 标 要 求
考点要求 考题统计 考情分析
遗传信息的转录和翻译 2023，山东，湖南、全国海南、浙江2题（选择） 2023，广东（2） 2022，浙江、广东，（选择） 2022，重庆，填空 本专题知识难度较低、较高的两级分化，要求基础要扎实。考查学生对基因与性状的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
中心法则 基因与性状的关系 2023，海南，（选择） 2022，天津，重庆、辽宁、河北、湖南，（选择） 2022，北京（4）填空 （1）遗传信息的转录
1.基因的表达
①概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 为模板合成__________________________________的过程。
②场所或装配机器:　　 。
mRNA
具有一定氨基酸顺序的蛋白质
（2）遗传信息的翻译
核糖体
2.RNA的结构及组成
C、H、O、N、P
核糖核苷酸
A 、U 、C 、G
单链
mRNA
tRNA
反密码子
核糖体
①结构特点：一般是_单链_，不稳定，变异频率高。
②少数RNA还有 催化 功能。
三种RNA的比较
遗传信息、密码子和反密码子的比较：
A.一种反密码子可以识别不同的密码子
B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合
C.tRNA分子由两条链组成，mRNA分子由单链组成
D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
P171T4.(2020·全国卷Ⅲ，3)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时，存在如图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是
C
(2020·天津等级考，8)完整的核糖体由大、小两个亚基组成。如图为真核细胞核糖体大、小亚基的合成、装配及运输的过程示意图，相关叙述正确的是(　　)
A.如图所示过程可发生在有丝分裂中期
B.细胞的遗传信息主要储存于rDNA中
C.核仁是合成rRNA和核糖体蛋白的场所
D.核糖体亚基在细胞核中装配完成后由核孔运出
D
思考1：如何设计一个实验说明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？
实验思路：
加入RNA酶降解细胞中的RNA后，蛋白质合成停止，再加入细胞中提取的RNA后，细胞又可重新合成蛋白质。说明RNA就是基因与蛋白质之间的信使。
实验结果及结论：
加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况，再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况。
1.信使的发现
思考2：作为信使需要具备什么条件？
①能在细胞核中产生并转移到细胞质中。
②能储存（或携带）携带遗传信息。
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。
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。
思考3：如何设计实验追踪RNA的产生和转移？
1955Goldstein和Plaut用放射性同位素标记变形虫RNA的原料，发现放射性都在核内，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现放射性已在细胞质中。
放射性标记的RNA原料最可能是：_____________。
3H-尿嘧啶
1．阅读下列关于“遗传信息表达”的相关资料。资料一 1955年，Brachet用洋葱根尖进行实验，发现加入RNA酶后，蛋白质合成就停止；再加入从酵母菌中提取的RNA，洋葱根尖细胞又可以合成一些蛋白质。资料二 1961年，Jacob和Meselson
提出了信使RNA假说，认为细胞内肯
定存在一种特殊的RNA是直接从DNA
上合成的，其碱基序列与DNA互补。
这种RNA被运输到细胞质为蛋白质合
成提供模板，在蛋白质合成过程中，
它会与核糖体结合。随后，Brenner、
Jacob和Meselson 对这个观点进行
探究，实验过程见图。
回答下列问题：(1)资料一中，Brachet的实验结论是 。(2)用15N培养基培养大肠杆菌目的是为了标记细胞中的 。资料二中，用14C标记尿嘧啶的目的是追踪 的去向。实验发现与重的核糖体结合的物质具有放射性，说明 。
蛋白质的合成需要RNA参与/
蛋白质的合成与RNA相关
核糖体
RNA
噬菌体侵染细菌后，细胞中会有新的RNA合成，且会与细菌的核糖体结合
据图分析，放射性RNA与噬菌体DNA、细菌DNA杂交的结果说明 。
(3)已知噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质。结合上述资料，可知RNA在蛋白质合成过程中的作用是 。
新合成的RNA与噬菌体的DNA有关（或新合成的RNA是以噬菌体的DNA为模板形成的）
携带DNA的遗传信息，与核糖体结合
资料为确定遗传信息从DNA传递给蛋白质的中间载体，科学家们做了如下研究。I.依据真核细胞中DNA位于细胞核内，而蛋白质合成在核糖体上这一事实，科学家推测存在某种“信使”分子，能将遗传信息从细胞核携带到细胞质中。II.对于“信使”有两种不同假说。假说一：核糖体RNA可能就是信息的载体；假说二：另有一种RNA（称为mRNA）作为遗传信息传递的信使。若假说一成立，则细胞内应该有许多不同的核糖体。若假说二成立，则mRNA应该与细胞内原有的核糖体结合，并指导蛋白质合成。III.研究发现噬菌体侵染细菌后，细菌的蛋白质合成立即停止，转而合成噬菌体的蛋白质，在此过程中，细菌细胞内合成了新的噬菌体RNA。为确定新合成的噬菌体RNA是否为“信使”，科学家们进一步实验。
①15NH4Cl和13C-葡萄糖作为培养基中的氮源和碳源来培养细菌，细菌利用它们合成蛋白质和核酸等生物大分子。经过若干代培养后，获得具有“重”核糖体的“重”细菌。②将这些“重”细菌转移到含14NH4Cl和12C-葡萄糖的培养基上培养，用噬菌体侵染这些细菌，该培养基中加入32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸为作为原料，以标记所有新合成的噬菌体RNA。(1)将上述被侵染后裂解的细菌进行密度梯度离心（主要取决于14N和15N），结果如下图所示。由图可知，大肠杆菌被侵染后没有合成新的核糖体，这一结果否定假说一。32P标记仅出现在离心管的底部。
1961年，南非生物学家布伦纳、法国生物学家雅各布和美国遗传学家梅瑟生的实验
通过改变离子浓度将核糖体和mRNA分离继续做密度梯度离心，若结果是
说明 与“重”核糖体相结合，为假说二提供了证据。(2)若要证明新合成的噬菌体RNA为“信使”，还需要进行两组实验，请选择下列序号填入表格。①将新合成的噬菌体RNA与细菌DNA混合 ②新合成的噬菌体RNA与噬菌体DNA混合 ③出现DNA-RNA杂交现象 ④不出现DNA-RNA杂交现象
组别 实验处理 预期结果
1 _____ _____
2 _____ _____
32P标记仅出现在离心管的底部
新合成的噬菌体RNA
②
③
①
④
（1）遗传信息的转录
：以mRNA为例
遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程不需要解旋酶。
基因的表达
考点一 基因控制蛋白质的合成
④产物：多肽 蛋白质
盘曲折叠
③翻译过程
mRNA
tRNA
mRNA
tRNA
终止密码
脱离
下列关于DNA复制和RNA种类、功能的叙述，正确的是（ ）A．DNA复制时，仅有一条脱氧核苷酸链可作为模板B．真核细胞内的mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C．细胞中有多种tRNA，—种tRNA只能转运一种氨基酸D．核糖核苷酸须在DNA聚合酶参与下才能连接成新的子链
C
（2023·山东）细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中，由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是（ ）
A．原核细胞无核仁，不能合成rRNA
B．真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成
C．rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子
D．细胞在有丝分裂各时期都进行核DNA的转录
B
真 题 演 练
科学史资料
1961年，克里克和他的同事以T4噬菌体为实验材料。研究发现，在某个基因的相关碱基中增加或减少1个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除2个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但增加或删除3个碱基时，却合成了正常功能的蛋白质。
说明克里克用实验间接证了密码子由 3 个碱基组成。
科学史资料2
1961~1962 年，尼伦伯格和马太采用了蛋白质的体外合成技术，破译了第一个遗传密码。
（1）实验思路∶
利用蛋白质的 ，以人工合成的 作模板合成多肽，确定氨基酸与密码子的对应关系。
体外合成技术
RNA
（2）实验步骤
①提取大肠杆菌的破碎细胞液加入试管（除去原DNA和mRNA）。
②添加20种氨基酸。
③加入人工合成的RNA（多聚尿嘧啶核苷酸）。
④ 合成多肽（只在加入苯丙氨酸的试管中出现多肽链）。
（3）实验分析∶实验结果说明什么
苯丙氨酸的密码子是UUU。
（4）为什么要除去原DNA和mRNA
细胞中原有的DNA可以合成mRNA，这些mRNA和原有的mRNA会作为蛋白质合成的模板干扰实验结果。
1.科学家将大肠杆菌破碎、离心获得含 DNA、RNA、核糖体及蛋白质合成所必需的各种因子的上清液。在一定温度下保温一段时间后，将上清液中的DNA和mRNA去除。将上清液分组，并加入不同外源mRNA（人工合成的重复序列多聚核苷酸）、高浓度Mg2+（可以使mRNA从任意起点合成肽链）、具有放射性标记的氨基酸、ATP等成分，实验结果见表。分析回答下列问题∶
组别 多聚核昔酸 合成的肽链 1 (AC)n （苏氨酸 组氨酸）m或（组氨酸 苏氨酸）m 2 (AAC)n 甲 （天冬酰胺 天冬酰胺）m
乙 （苏氨酸 苏氨酸）m
丙 （谷氨酰胺 谷氨酰胺）m
(1)根据实验1结果，可以确定密码子不可能由2个或4个相邻碱基组成，为什么
（2）结合实验1、2的结果，你能确定哪几种氨基酸的？
组别 多聚核昔酸 合成的肽链 1 (AC)n （苏氨酸 组氨酸）m或（组氨酸 苏氨酸）m 2 (AAC)n 甲 （天冬酰胺 天冬酰胺）m
乙 （苏氨酸 苏氨酸）m
丙 （谷氨酰胺 谷氨酰胺）m
因为(AC)n序列中2个相邻碱基或4个相邻碱基只能组成一种密码子，但合成的肽链中有两种氨基酸.
（ACA——苏氨酸、CAC——组氨酸）
(2019·全国卷Ⅰ，2)用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是 (　　)
①同位素标记的tRNA　 ②蛋白质合成所需的酶　
③同位素标记的苯丙氨酸　
④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸
⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液
A.①②④ B.②③④ C.③④⑤ D.①③⑤
C
(2021·湖南，13改编)细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因B
B.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中
C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物
D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子
D
（2023·湖南）细菌glg基因编码的UDPG焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。细菌糖原合成的平衡受到CsrAB系统的调节。CsrA蛋白可以结合glg mRNA分子，也可结合非编码RNA分子CsrB,如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．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
B．细菌合成UDPG焦磷酸化酶的肽链时，
核糖体沿glg mRNA从5'端向3'端移动
C．抑制CsrB基因的转录能促进细菌糖
原合成
D．CsrA蛋白都结合到CsrB上，有利于
细菌糖原合成
C
由题图可知，抑制CsrB基因转录会使CsrB的RNA减少，使CsrA更多地与glg mRNA结合形成不稳定构象，最终核糖核酸酶会降解glg mRNA
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。
不需要
一
不一定
已合成的mRNA释放的一端(5′－端)
（2023·海南）噬菌体ΦX174的遗传物质为单链环状DNA分子，部分序列如图。下列有关叙述正确的是（ ）
A．D基因包含456个碱基，编码152个氨基酸
B．E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′
C．噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种核糖核苷酸
D．E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，且重叠序列编码的氨基酸序列相同
B
解析：A、根据图示信息，D基因编码152个氨基酸，但D基因上包含终止密码子对应序列，故应包含459个碱基，A错误；
B、分析图示信息，E基因中编码第2个和第3个氨基酸的碱基序列5′-GTACGC-3′，根据DNA分子两条链反向平行，其互补DNA序列是5′-GCGTAC-3′，B正确；
C、DNA的基本单位是脱氧核糖核酸，噬菌体ΦX174的DNA复制需要DNA聚合酶和4种脱氧核糖核苷酸，C错误；
D、E基因和D基因的编码区序列存在部分重叠，但重叠序列编码的氨基酸序列不相同，D错误。
教材隐性知识：(2)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。
(3)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？
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
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。
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：
实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
(1)基因中的内含子转录后被剪切。
(2)在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。
(3)合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
(4)转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
基因的表达中的计算
1.基因的结构
RNA聚合酶是由多个肽链构成的蛋白质，能识别并与调控序列中的启动子结合,催化转录形成RNA。
1.基因的结构
根据图示能得出什么结论？
1.基因的结构
根据图示能得出什么结论？
P409T5．(2023·河北衡水中学检测)circRNA是一类特殊的非编码闭合环状RNA，广泛存在于生物体内，其形成过程如图所示。有些circRNA具有多个microRNA(微小RNA)的结合位点，进而解除microRNA对其靶基因的抑制作用，升高靶基因的表达水平，因此在基因表达的调控中发挥着重要作用。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．circRNA是环状分子，不含游离的磷酸基团B．microRNA可以调控细胞中特定蛋白质的产生数量C．前体mRNA的形成需要RNA聚合酶作用D．circRNA和microRNA通过磷酸二酯键结合成局部双链
D
下图表示大肠杆菌的三个结构基因（A、B、C）的表达机制。当环境中没有乳糖时，阻抑物与操纵基因结合，导致RNA聚合酶无法与启动子结合。从而无法通过基因表达合成与乳糖代谢有关的三种酶（酶1、酶2和酶3），但如果环境中存在乳糖，就可以合成这三种酶。回答下列问题：
（1）据图可知，阻抑物是 的产物，RNA聚合酶催化的是________（填数字）过程，在该过程中RNA聚合酶的作用是________________________。
调节基因表达
①
解旋、催化单个核糖核苷酸聚合成RNA
（2）已知图中的酶1为β半乳糖透性酶，可直接促进乳糖进入细胞内，推测该酶主要存在于________（填细胞结构）中，酶2为β半乳糖苷酶，可将乳糖水解为半乳糖和________。据图分析，当环境中含有乳糖时，三个结构基因可以进行表达的原因是___________________。
细胞膜
葡萄糖
乳糖与阻抑物结合，使阻抑物不能与操纵基因结合，RNA聚合酶可以与启动子结合
（3）当环境中富含乳糖时，三个结构基因表达出三种酶，分别发挥相应的作用，从而使乳糖含量降低，这种调节机制属于________。
负反馈调节
“列表法”比较复制、转录和翻译
复制 转录 翻译
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质(核糖体)
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核糖核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
原则 A－T、G－C T－A、A－U、G－C A－U、G－C
结果 两个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 蛋白质
信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
意义 传递遗传信息 表达遗传信息 ①转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同
②转录和翻译过程中A不是与T配对，而是与U配对。
④真核生物首先在细胞核转录，然后在细胞质中翻译，异地、先后进行；原核细胞是边转录、边翻译，同地、同时进行。
“列表法”比较复制、转录和翻译
③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。
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。
（2023·全国）已知某种氨基酸（简称甲）是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是，这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是（ ）
①ATP ②甲 ③RNA聚合酶 ④古菌的核糖体
⑤酶E的基因 ⑥tRNA甲的基因
A．②⑤⑥ B．①②⑤ C．③④⑥ D．②④⑤
A
解析：①③④、根据题干信息“已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子，从而在其核糖体上参与肽链的合成肽链”，说明该肽链合成所需能量、核糖体、RNA聚合酶均由大肠杆菌提供，①③④不符合题意；
②、据题意可知，氨基酸甲是一种特殊氨基酸，迄今只在某些古菌（古细菌）中发现含有该氨基酸的蛋白质，所以要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链，必须往大肠杆菌中转入氨基酸甲，②符合题意；
⑤⑥、古菌含有特异的能够转运甲的tRNA（表示为tRNA甲）和酶E，酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的tRNA甲（表示为甲－tRNA甲），进而将甲带入核糖体参与肽链合成，所以大肠杆菌细胞内要含有tRNA甲的基因以便合成tRNA甲，大肠杆菌细胞内也要含有酶E的基因以便合成酶E，催化甲与tRNA甲结合，⑤⑥符合题意。
②⑤⑥组合符合题意，A正确。
故选A。
(1)提出者： 。
(2)补充后的内容图解:
克里克
(3)不同类型生物遗传信息的传递
①能分裂的细胞生物及噬菌体等DNA病毒遗传信息的传递
5.中心法则
②具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒)遗传信息的传递
③具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)遗传信息的传递
④高度分化的细胞遗传信息的传递
(3)不同类型生物遗传信息的传递
(1)DNA、RNA是　信息　的载体。
(2)蛋白质是信息的　表达产物　。
(3)　ATP　为信息的流动提供能量。
4.生命是物质、能量和信息的统一体
旁栏边角
(必修2 P69“拓展应用”)抗生素通过与　　　　　结合,抑制肽链的延伸;或抑制细菌DNA的复制;或抑制细菌　　　　　 的活性来抑制转录,从而抑制细菌的生长。
核糖体　
RNA聚合酶
图1所示为某种生物细胞内进行的部分生理活动，图2表示中心法则，图中字母代表具体过程。下列叙述错误的是
A.图1所示过程可在原核细胞中进行，其转录和翻译过程可同时进行
B.图2中过程c和d的产物不同，但涉及的碱基配对方式完全相同
C.图1中酶甲和酶乙催化形成磷酸二酯键，而酶丙则催化磷酸二酯键的
水解
D.图1体现了图2中的a、b、c三个生理过程
C
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 。
宿主细胞的核糖体
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
(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
P175T6．(2021·浙江6月选考，19)某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示，其中①～④代表相应的过程。下列叙述正确的是(　　)
A．＋RNA复制出的子代RNA具有mRNA的功能B．病毒蛋白基因以半保留复制的方式传递给子代C．过程①②③的进行需RNA聚合酶的催化D．过程④在该病毒的核糖体中进行
A
从图中信息可见，翻译不是以RNA为单位进行的
2.基因的选择性表达与细胞分化
②细胞分化的本质：　　　　　　　　　。
③细胞分化的结果
由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中　　　 和______
不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
④细胞分化的本质就是　　　　　　　　。
基因的选择性表达
mRNA
蛋白质
基因的选择性表达
①基因的类型： 在所有细胞中都能表达的基因
只在某类细胞中特异性表达的基因
从同一个体的浆细胞(L)和胰岛B细胞(P)中分别提取它们的全部mRNA (L－mRNA和P－mRNA)，并以此为模板在逆转录酶的催化下合成相应的单链DNA(L－cDNA和P－cDNA)。其中，能与L－cDNA互补的 P－mRNA以及不能与P－cDNA互补的L－mRNA分别含有编码
①核糖体蛋白的mRNA　 ②胰岛素的mRNA
③抗体蛋白的mRNA　 ④血红蛋白的mRNA
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
由题意知，能与L－cDNA互补的P－mRNA是在两种细胞中均可表达的基因转录的mRNA，不能与P－cDNA互补的L－mRNA是由能在浆细胞中表达在胰岛B细胞中不表达的基因转录的mRNA，故选A。
A
(2023临沂模拟)位于X染色体上的SXL基因在雌雄果蝇某些细胞中的表达情况不同,决定了这些细胞分化为卵原细胞还是精原细胞,从而影响了果蝇的性别发育(如图所示)。下列叙述错误的(　　)
A.SXL蛋白参与了自身mRNA的剪切、加工,会使细胞中SXL蛋白有一定量积累
B.外显子可能含有编码终止密码子序列,导致翻译提前终止
C.充足的SXL蛋白质可以促进原始生殖细胞分化为卵原细胞,若缺乏SXL蛋白,则分化为精原细胞
D.可通过观察细胞中是否含有Y染色体判定果蝇性别
D
解析：①XY胚胎比XX胚胎的mRNA多了部分序列，XY胚胎的SXL多肽比XX胚胎的短；
②XX胚胎细胞中含有较多SXL蛋白，XY胚胎细胞中SXL蛋白缺乏，且无功能；
③SXL基因在雌雄果蝇某些细胞中的表达情况不同，决定了这些细胞分化为卵原细胞还是精原细胞
基因 　　　　　　
生物体的性状
(1)直接控制途径(用文字
和箭头表示)
蛋白质的结构
缺
失3个
A∥T
T∥A
CFTR蛋
白结构
缬氨酸
镰刀状
溶血性贫血
1.基因控制性状的途径
考点二.基因与性状的关系
(2)间接控制途径(用文字和箭头表示)
①白化病致病机理图解
酶的合成
代谢过程
酪氨酸酶
黑色素
酪氨酸酶
不能将酪氨酸酶转化为黑色素
基因 　　　　　　　　　　　　　　　　生物体的性状
②豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解
DNA序列
淀粉分支酶
淀粉分
支酶
淀粉合成
受阻，淀粉
含量降低
蔗糖
皱粒
圆粒
白发：酪氨酸酶活性低。
白化病：皮肤色素的深浅，取决于黑色素的多少，黑色素有保护皮肤的作用。缺少黑色素，阳光里的紫外线会伤害细胞。酪氨酸酶与黑色素的产生有关，黑色素的前体是酪氨酸，酪氨酸在酪氨酸酶的作用下成为双羟苯丙氨酸，再逐步形成黑色素。若这种酶减少，就引起色素的产生发生障碍，进而出现白化病。此病的症状为不能合成或几乎不能合成黑色素。皮肤白，带粉红色，头发淡黄色，虹膜淡灰或淡红，怕光，视力也很差。白化病是一种遗传缺陷，是常染色体隐性遗传。
苯丙酮尿症 此病是人类在出生数个月以后，出现以智力障碍、脑电波异常、头发细黄、皮肤色浅，尿有“发霉”臭味等主要病征的常染色体单基因隐性遗传病。
过多的苯丙氨酸在体内堆积，会损害中枢神经系统，引起严重的精神和智力发育迟缓症。据估计，精神病院中有千分之六的精神病患者是由此原因引起的。尿中有苯丙酮酸，可用化学方法测定出来。如果及早发现（出生时检查尿液），可否补救？
在患者的食物中减少苯丙氨酸的含量，可防止患者智力低下的出现。
苯丙氨酸在正常人中可以在苯丙氨酸羟化酶的作用下转变为酪氨酸，酪氨酸再转化成黑色素。但在某些人中由于不能形成苯丙氨酸羟化酶，苯丙氨酸只能在苯丙氨酸转氨酶的作用下变为苯丙酮酸，由尿中排出。同时，血液中苯丙氨酸太多，抑制酪氨酸转变成黑色素。有此代谢障碍的人比正常人形成的色素少，但并不是一个完全的白化病人.请根据下图说明理由。
因为这种人可以利用膳食中现成的酪氨酸转化为黑色素。
苯丙酮尿症、白化病和尿黑酸症均为人类遗传病，其中苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢异常造成苯丙氨酸在血液中大量积累，使患者尿液中苯丙酮酸含量远高于正常人。尿黑酸症是由于尿黑酸在人体中积累使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气会变成黑色。
（1）下图是苯丙氨酸代谢途径示意图，根据该图有人认为缺乏酶 ① 会同时患苯丙酮尿症、白化病和黑尿症，你认为正确吗？请说明理由。_____________________________________。
不正确。缺乏酶 ① ，体内虽然不能由苯丙氨酸转化成酪氨酸，但酪氨酸仍可以从食物中获取或由其他途径转化而来，因此，缺乏酶 ① 不会导致尿黑酸症或白化病。
苯丙酮尿症、白化病和尿黑酸症均为人类遗传病，其中苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢异常造成苯丙氨酸在血液中大量积累，使患者尿液中苯丙酮酸含量远高于正常人。尿黑酸症是由于尿黑酸在人体中积累使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气会变成黑色。
（2）若要快速检测正常人群中的个体是否携带该致病基因，可利用特定的分子探针进行检测，这一方法采用________________________技术，依据的原理是________________________。
DNA分子杂交技术
碱基互补配对原则
苯丙酮尿症、白化病和尿黑酸症均为人类遗传病，其中苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢异常造成苯丙氨酸在血液中大量积累，使患者尿液中苯丙酮酸含量远高于正常人。尿黑酸症是由于尿黑酸在人体中积累使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气会变成黑色。
（3）下图是苯丙氨酸代谢途径示意图，某患儿缺乏酶 患上苯丙酮尿症，此病诊断的方法是 。目前有效的治疗方法是通过控制饮食中的 含量，使苯丙酮酸含量处于正常水平，治疗后体内酶①含量 （正常、过多、缺乏）
①
患儿的尿液是否含有过多的苯丙酮酸
苯丙氨酸
缺乏
（4）由图不能得出的结论是 。
①基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状
②基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状
③一个基因只能控制一种性状
④一个性状可以由多个基因控制
①③
3.表观遗传
①概念：
生物体基因的　　　　 保持不变，但　　　 　和　　 发生可遗传变化的现象。
②特点
A.可遗传：
B.不变性：基因的碱基序列保持不变。
C.可逆性：
D.受环境影响
碱基序列
基因表达
表型
基因表达和表型可以遗传给后代。
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。
旁栏边角
(必修2 P73“思考·讨论”)某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代小鼠的基因型都是Avya,却表现出不同的毛色:介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。请分析可能的原因。
提示:在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平,这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时,Avy基因正常表达,小鼠表现为黄色;当这些位点甲基化后,Avy基因的表达就受到抑制。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,小鼠体毛的颜色就越深。
③理解表观遗传应注意的三个问题
④机制：DNA的　　　；　　　的甲基化和乙酰化等。
⑤实例：a.柳穿鱼花形的遗传；b.某种小鼠毛色的遗传；c.蜂王和工蜂。
甲基化
组蛋白
3.表观遗传
A.表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。
B.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。
C.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。
DNA复制相关组蛋白乙酰化、去乙酰化
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。
表达
甲基化
不表达
P172精准突破(4)在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3蛋白是DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)，DNA被甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而发育不同的原因。
蜜蜂的大多数幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3基因表达的一种DNA甲基化转移酶，造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的少数幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。
关键信息：敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王
基因组印记
基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和卵细胞传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性。这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。
在形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。
遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生过程中获得的，在个体发育过程中获得的，在下一代配子形成时印记重建。下图为遗传印记对转基因鼠的 Igf2基因（存在有功能型A和无功能型a两种基因）表达和传递影响的示意图，被甲基化的基因不能表达。
（1）雌配子中印记重建后，A基因碱基序列_____，表达水平发生可遗传变化的现象叫做 ____________ 。
（2）由图中配子形成过程中印记发生的机制，可以断定亲代雌鼠的A基因来自它______(填父方或母方或不确定），理由是 。
不变
表观遗传
父方
雄配子中印记重建去甲基化，雌配子中印记重建甲基化，雌鼠的A基因未甲基化
（3）亲代雌、雄鼠的基因型均为Aa，但表型不同，原因是 。
（4）亲代雌鼠与雄鼠杂交，子代小鼠的表现型及比例为 。
体细胞里发生甲基化的等位基因不同，且甲基化的基因不能表达
生长正常鼠：生长缺陷鼠 = 1：1
4.基因与性状间的对应关系
另外，生物体的性状还受　　　　的影响。
基因与基因、基因与基因表达产物、　　　　　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
　　。
环境条件
基因与环境
性状
5.（2023·海南·高考真题）某植物的叶形与R基因的表达直接相关。现有该植物的植株甲和乙，二者R基因的序列相同。植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达。下列有关叙述正确的是（ ）
A．植株甲和乙的R基因的碱基种类不同
B．植株甲和乙的R基因的序列相同，故叶形相同
C．植株乙自交，子一代的R基因不会出现高度甲基化
D．植株甲和乙杂交，子一代与植株乙的叶形不同
D
解析：A、题中显示植株甲和乙的R基因的序列相同，因此所含的碱基种类也相同，A错误；
B、植株甲和乙的R基因的序列相同，但植株甲R基因未甲基化，能正常表达；植株乙R基因高度甲基化，不能表达，因而叶形不同，B错误；
C、甲基化相关的性状可以遗传，因此，植株乙自交，子一代的R基因会出现高度甲基化，C错误；
D、植株甲含有未甲基化的R基因，故植株甲和杂交，子一代与植株乙的叶形不同，与植株甲的叶形相同，D正确。
故选D。
科学家研究发现细胞中并不是所有基因都是编码蛋白质的，有一些基因可以产生不编码蛋白质的miRNA来调控其他基因的表达。如图1所示的MIR-15a就可以形成miRNA调控BCL2抗凋亡基因，具体过程如图1所示。请分析回答：
(1)A过程是 ，需要 的催化。BCL2基因在一个细胞周期中发生______（填“一次”或“多次”）A过程。B过程中能与①发生碱基互补配对的是_____________。
(2)已知过程A产生的①链（没有经过加工）中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，①链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与①链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
转录
RNA聚合酶
多次
tRNA（反密码子）
26%
(3)据图1分析可知，miRNA调控BCL2基因表达的机理是_
____________________________。
(4)若MIR-15a基因缺失，则细胞发生癌变的可能性_____（填“上升”、“不变”或“下降”）。
上升
miRNA能与BCL2基因转录生成的mRNA发生碱基互补配对，形成双链，阻断翻译过程

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