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考点23 基因的表达
一、RNA 的组成和分类
1. RNA 的组成
元素组成
.
基本单位
（4 种）
核苷
酸
核糖核酸
.
2. 空间结构：一般是
，不稳定、变异频率高。
3. 种类及功能
（1）mRNA：将遗传信息从
传递到
中。
（2）tRNA：转运
，识别
。
（3）rRNA：
的组成成分之一。
（4）少数RNA 还有
功能。
二、遗传信息的转录
1. 概念：在细胞核内，通过
以DNA 的
为模板合成
的过程。
2. 场所：主要是
，在叶绿体、线粒体中也能发生。
3. 转录的条件
(1)
模板：DNA 的
（模板链）
(2)
原料：4 种
(3)
能量：ATP
(4)
酶：
关于转录的模板：不是整个DNA 单链都转录，而是基因的一条单链转录。不同的基因的模板链也不一定是同一条DNA 单
链。
聚
合
1
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关于RNA 聚合酶：RNA 聚合酶是一种复合酶，既有合成RNA 的功能又有解旋功能，故转录不需要解旋酶。
4. 转录的过程
第1 步
a
与一段DNA 结合，使DNA 双链解开，双链的碱基得以暴露
第2 步
游离的
与DNA 模板链上的碱基互补配对，在
的作用下
开始mRNA 的合成
第3 步
新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的d
分子上
第4 步
合成的mRNA 从
上释放。而后，DNA 双螺旋恢复
5. 转录的产物：
（信使RNA）、
（转运RNA）、
（核糖体RNA）等。
三、遗传信息的翻译
1. 辨析密码子与反密码子
(1)
密码子——
上可决定一个
的三个相邻的
。
① 种类：密码子共
种，负责21 种氨基酸的编码，其中3 种
密码子（UAA、UAG、
UGA）通常
氨基酸，但UGA 在特殊情况下可编码硒代半胱氨酸。
② 特点：
性：一种氨基酸可能由多个密码子决定。
性：几乎所有的生物体都共用一套密码子。
密码子具有简并性的意义：可以加快翻译的速度，增加密码子的容错性。
(2)
反密码子——
上与mRNA 上对应密码子互补配对的三个碱基。
tRNA 有很多种，但，每种tRNA 只能识别并转运一种氨基酸。
2. 翻译
(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蛋白质过程。
(2)
场所：细胞质、线粒体和叶绿体的
上。
(3)
翻译的两种模型
模型一：“微观”模型
2
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① 特殊工具：
（转运RNA）
② 原料：
，共21 种
③ 产物：多肽链
④ 场所：
⑤ 范围：几乎所有活细胞
模型二：“宏观”模型
① 图中序号名称：①
、②
、③
② 数量关系：一个mRNA 分子相继结合
核糖体，同时合成多条肽链
意义：少量的mRNA 分子就可以迅速合成大量的蛋白质。
③ 方向：从
向
，判断依据：多肽链的长短，
的翻译在前
④ 结果：合成的多个氨基酸序列完全
的多肽，因为模版mRNA
四、基因的概念和功能
1. 基因的概念
(1)
基因通常是有
的
片段。
(2)
基因具有相对独立性，是控制生物性状的
单位。
(3)
基因的位置：基因主要存在于
上，基因在染色体上呈
排列。
2. 基因的功能：通过
传递遗传信息；通过控制
的合成表达遗传信息。
3. 中心法则
(1)
提出者：
(2)
中心法则图解
3
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4. 基因表达产物与性状的关系
(1)
直接控制：基因通过控制
的结构直接控制生物体的性状。实例：镰状细胞贫血、囊性纤维
化。
(2)
间接控制：基因通过控制
来控制
过程，进而控制生物体的性状。实例：白化病、
皱粒豌豆。
5. 基因的选择性表达与细胞分化
(1)
表达基因的分类
① 一类是在
细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所
的，如核糖体蛋白基因、ATP 合成酶基因。（这类基因属于管家基因）
② 另一类是只在某类细胞中
的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。（这类基因属
于奢侈基因）
(2)
细胞分化的本质：
。
(3)
基因的选择性表达的结果
① 细胞
的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼形、神经细胞的突起状等。
② 细胞
的变化：细胞器的种类和数量发生变化。
③ 细胞
的特化：执行特定的功能，如运动功能、发射功能、免疫功能等。
④ 特殊
的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。
五、表观遗传
1. 定义：生物体基因的碱基序列保持
，但基因
和
发生可遗传变化的现象。
2. 存在时期：普遍存在于生物体的
、
和
的整个生命活动过程中。
3. 实例（柳穿鱼花的不同形态结构）
(1)
柳穿鱼花形态结构遗传图解
4
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(2)
植物B 的Lcyc 基因不表达的机理
柳穿鱼Lcyc 基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了高度
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，使后代出现相同的表型。
除了DNA 甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰，也会影响基因的表达。
六、基因、表观遗传和环境因素与性状之间的关系
1. 基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响
性状的形成往往是内因（
）和外因（
）相互作用的结果，并且环境能够通过对
或
上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。
2. 环境因素可使生物体的性状发生改变
环境因素可以通过
使生物体的性状发生改变，也可以通过改变
，使生物体的
性状发生改变。
3. 多数情况下，基因与性状不是简单的一一对应关系
(1)
一个性状可以受到
基因的影响。
如：人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
(2)
一个基因也可以影响
性状。
5
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如：我国科学家研究发现水稻中的Ghd7 基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、
发育和产量都有重要的作用。
(3)
生物体的性状不完全是由
决定的，
对性状也有着重要的影响。
如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
考法1 转录和翻译的过程与结果分析
1. DNA 复制、转录和翻译的比较
DNA 复制
转录
翻译
场所
主要在细胞核中
主要在细胞核中
细胞质中的核糖体
原料
4 种脱氧核苷酸
4 种核糖核苷酸
21 种氨基酸
模板
DNA 的两条链
DNA 的一条链
mRNA
条件
酶：解旋酶、DNA 聚合酶等
能量：ATP
酶：RNA 聚合酶
能量：ATP
酶
能量：ATP
工具：tRNA
信息传递
DNA→DNA
DNA→RNA
mRNA→蛋白质
产物
2 个双链DNA
一个单链RNA
（mRNA、tRNA、
rRNA 等）
多肽（经过盘曲折叠形成蛋白质）
特点
半保留复制；边解旋边复制
边解旋边转录
一条mRNA 链上可结合多个核糖体，合
成多条相同的肽链
易错点
①转录的产物不只是mRNA，还有rRNA、tRNA 等，但只有mRNA 携带遗传信息
②mRNA、tRNA、rRNA 这三种RNA 均参与翻译的过程，只是作用不同
③转录和翻译过程中特有的碱基互补配对是A-U
2. DNA 复制和转录图形的识别方法
（1）DNA 两条链都作模板——DNA 复制
（2）DNA 的一条链作模板——转录
3. 翻译起止点与进程
（1）翻译起点：一个核糖体与mRNA 的结合部位形成2 个tRNA 结合位点。起始密码子决定的是甲硫氨
酸或缬氨酸。
（2）翻译进程：核糖体沿着mRNA 移动，读取下一个密码子，mRNA 不移动。
（3）翻译重点：识别到终止密码子（一般不决定氨基酸）时翻译停止。在特殊情况下，终止密码子UGA
可以编码硒代半胱氨酸。
4. mRNA 与核糖体数量、翻译速度的关系
（1）数量关系：一个mRNA 可结合多个核糖体，形成多聚核糖体。因此少量的mRNA 分子可以迅速合成
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大量相同的蛋白质。
（2）方向：判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
（3）结果：合成的仅是多肽链，要形成有功能活性的蛋白质往往还需要将其运送至内质网、高尔基体等
结构中进一步加工。
（4）多聚核糖体中，每个核糖体合成的多肽链都相同。
5. 基因表达的两种模型
图1 图2
图1 中a 为mRNA，b 为核糖体，c 为肽链。图2 中d 为DNA，f 为RNA 聚合酶，e 为mRNA。
（1）原核生物：转录和翻译同时进行，发生在细胞质中。
（2）真核生物：先转录，发生在细胞核(主要)中；后翻译，发生在细胞质中。
（3）多聚核糖体可以提高翻译的效率。
6. 遗传信息、密码子与反密码子的关系
遗传信息
密码子
反密码子
作用
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
直接决定蛋白质分子中
氨基酸的排列顺序
识别mRNA 上密码子，以确
定氨基酸在肽链上的位置
存在位置
在DNA 上，是基因中脱氧核苷
酸的排列顺序
在mRNA 上，是决定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 个碱基
对应关系
7. 基因控制蛋白质合成过程中的相关数量关系
（1）基因中碱基数：mRNA 中碱基数：多肽链中氨基酸数=6:3:1（不考虑非编码区、内含子和终止密码
子）
（2）每种氨基酸对应一种或几种密码子（密码子的简并性），可由一种或几种tRNA 转运。但一种密码子
只能决定一种氨基酸，一种tRNA 只能转运一种氨基酸。
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【典例1】（2023•思明区校级模拟）如图表示基因表达过程中决定异亮氨酸的密码子与反密码子的配对情
况。反密码子的第一个碱基（从5'到3'方向阅读）与密码子的第三个碱基配对。反密码子与密码子配对时，
密码子的第一位、第二位是严格按照碱基配对原则进行，而第三个碱基配对不严格，特别是tRNA 反密码
子中除A、G、C、U 外，往往在第一位出现次黄嘌呤Ⅰ，Ⅰ可以与U、A、C 形成碱基配对，这种现象称
为密码子的摆动性。下列说法错误的是（ ）
A．图中表示翻译过程，可发生在人体肝细胞的核糖体中
B．决定该异亮氨酸的DNA 模板链碱基为5'
TAC
3'
﹣
﹣
C．根据摆动性学说，图中反密码子可能是5'
IAU
3'
﹣
﹣
D．每种tRNA 的3'端只能识别并转运一种氨基酸
【典例2】（2023•陕西模拟）如图为基因产生特定的蛋白质的过程，请据图分析，下列说法正确的是（
）
A．核糖体在mRNA 上的移动方向为B→A
B．基因的表达是以E 链和F 链的任一条为模板产生特定的mRNA
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C．基因进行转录时需要DNA 聚合酶的参与
D．在翻译过程中发生碱基互补配对的是mRNA 与tRNA
【典例3】（2023•怀仁市校级四模）DNA 结合蛋白在DNA 复制、表达等过程中均起重要作用。生物体内
存在多种DNA 结合蛋白，包括转录因子，DNA/RNA 聚合酶、核酸酶等，其中转录因子是能特异性结合
DNA 并调控其以特定强度在特定时间与空间表达的蛋白质。下列关于DNA 结合蛋白的叙述，正确的是（
）
A．DNA 复制时，解旋酶、DNA 聚合酶催化碱基间不同化学键的形成
B．转录因子、RNA 聚合酶是基因转录的重要调控元件，催化DNA 解旋
C．逆转录酶在宿主细胞的细胞质中催化与RNA 互补的单链DNA 的合成
D．核酸酶与DNA 结合后可降低DNA 水解成4 种脱氧核苷酸时所需的活化能
【典例4】（2023•济南三模）LicV 单体是由LicT 蛋白与光敏蛋白（VVD）构成的融合蛋白。用不同的连
接子蛋白连接LicT 与VVD，形成的LicV 存在差异，在黑暗和蓝光照射下检测，可筛选出调控效果最佳的
LicV。该调控过程如图所示，图中RAT 由终止子转录而来，可以使转录终止。下列说法错误的是（ ）
A．图中RAT 是在RNA 聚合酶的作用下转录形成的
B．图中红色荧光蛋白基因的表达情况可用于检测转录是否继续进行
C．LicT 蛋白合成时核糖体沿着mRNA5'端移动到3'端，直至遇到终止密码子翻译结束
D．黑暗条件下根据红色荧光强度差异筛选连接LicT 与VVD 的最佳连接子蛋白
【变式1】（2023•开封三模）下列有关生物遗传信息的叙述，正确的是（ ）
A．在生物体中，流向DNA 的遗传信息来自DNA 或RNA
B．遗传信息表达的过程中，RNA 和蛋白质均由DNA 编码
C．在翻译过程中，tRNA 读取mRNA 上全部碱基序列信息
D．多个核糖体结合一个mRNA 分子，共同合成一条多肽链
【变式2】（2023•宁德一模）新冠病毒依赖核糖体“移码”的特殊机制来提高病毒蛋白表达水平。核糖体
“移码”是指病毒RNA 翻译过程中核糖体会向前或向后滑动一两个核苷酸，导致病毒可以利用一条RNA
为模板翻译产生两种蛋白质。下列有关该现象叙述错误的是（ ）
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A．核糖体“移码”可扩展病毒所携带遗传信息的利用率
B．核糖体“移码”可导致RNA 上提前或延后出现终止密码子
C．核糖体“移码”会导致RNA 上起始密码子位置发生改变
D．细胞中若出现核糖体“移码”现象则机体细胞免疫活动增强
【变式3】（2023•晋中三模）具有脑神经系统动物的基因表达有转录、剪接、翻译等过程，转录形成的pre
mRNA
﹣
需要借助剪接体剪接形成mRNA 才可用于翻译，部分过程如图所示。研究发现癌细胞需要大量的
剪接以实现快速增殖。下列相关分析正确的是（ ）
A．pre
mRNA
﹣
比mRNA 编码的多肽链中氨基酸数量多
B．核糖体在翻译模板mRNA 上移动的方向为从右到左
C．特异性降低剪接体识别能力为药物研发开辟新方向
D．剪接体异常会导致基因结构发生改变进而引发疾病
【变式4】（2023•滨州二模）构成核糖体的r 蛋白与rRNA 结合的能力比与mRNA 强，只要有游离的
rRNA，新合成的r 蛋白就会与之结合装配核糖体（如图甲）。r 蛋白的量总与rRNA 数量相当，这是r 蛋白
进行自体调控的结果（如图乙）。下列说法错误的是（ ）
A．图甲中④过程需在核仁中进行
B．图甲中②过程核糖体沿mRNA 由5'向3'方向移动
C．图乙中的mRNA 是翻译r 蛋白的模板
D．图乙过程以负反馈调节的方式避免物质与能量的浪费
考法2 对基因及中心法则的理解与分析
1. 染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系
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2. 中心法则的应用
（1）各类生物遗传信息的传递过程
生物种类
举例
遗传信息的传递过程
DNA 病毒
T2 噬菌体
RNA 病毒
烟草花叶病毒
逆转录病毒
HIV
细胞生物
动物、植物、细菌、真菌等
（2）细胞种类与遗传信息传递途径的关系
①细胞共有的途径：DNA 复制、转录、翻译。但具体到不同的细胞，情况不尽相同。如根尖分生区细胞等
分裂旺盛的细胞中三条途径都有；成熟叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA 复制，只有转录和翻译途径；
哺乳动物成熟红细胞无遗传信息的传递。
②RNA 的复制和逆转录过程只发生在以RNA 为遗传物质的病毒的增殖过程中。
（3）进行碱基互补配对的过程和场所的总结
①过程：DNA 复制、转录、翻译、RNA 复制、逆转录。
②场所：细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
3. 表观遗传现象
表观遗传现象实在分子水平上调控基因表达的过程。
（1）表观遗传的研究内容
①基因选择性转录的调控，如DNA 甲基化。
②基因转录后的调控，如基因组中非编码RNA（有多种功能性非编码RNA 可对基因表达水平进行干扰，
如RNA 干涉可使转录后的同源mRNA 降解，从而使目的基因无法表达）。
③翻译形成的蛋白质的修饰，如组蛋白修饰（组蛋白是构成染色体的小分子蛋白质，被甲基化或磷酸化后
影响基因的转录活性）。
（2）表观遗传的特点
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①DNA 序列不变。②可逆性的基因表达调节。③可遗传，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞
或个体世代间遗传。
【典例1】 （2023•和平区校级一模）下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是（ ）
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可发生在被RNA 病毒感染的细胞内
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A
U
﹣、U
A
﹣、C
G
﹣、G
C
﹣
的原则
【典例2】 （2023•大祥区校级模拟）2020 年诺贝尔生理学或医学奖颁给了哈维•阿尔特、迈克尔•霍顿和
查尔斯•赖斯这三位伟大的科学家，奖励他们在发现丙型肝炎病毒上作出的贡献。如图为丙型肝炎病毒的
增殖过程，下列相关叙述错误的是（ ）
A．该病毒和HIV 的增殖过程都需要逆转录酶的参与
B．该病毒侵入宿主细胞后，③过程通常发生在④过程之前
C．③④⑤⑥过程都发生了碱基配对且配对方式完全相同
D．④⑤过程需要消耗的尿嘧啶核糖核苷酸的数目不相同
【典例3】 （2023•重庆模拟）一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们的形态、结构、
生理和行为等截然不同。研究发现蜜蜂的少数幼虫取食蜂王浆发育成蜂王，大多数幼虫取食花粉和花蜜发
育成工蜂。DNMT3 蛋白是一种DNA 甲基化转移酶，能使DNA 某些区域甲基化（如图）。敲除DNMT3
基因后，蜜蜂幼虫取食花粉和花蜜也将发育成蜂王，与取食蜂王浆有相同效果。下列有关分析错误的是（
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）
A．花粉和花蜜中可能含有抑制DNMT3 蛋白活性的物质
B．甲基化的DNA 可能干扰了RNA 聚合酶与DNA 相关区域结合
C．蜂王浆可能会导致细胞中DNMT3 基因的表达水平下降
D．蜜蜂幼虫发育成蜂王可能与某些基因是否甲基化有关
【典例4】 （2023•济宁二模）遗传印记是在一个基因或基因组上标记其双亲来源信息的过程，DNA 甲基
化是该过程常见的方式。基因A 的表达产物促进小鼠生长，a 基因无此功能，如图表示遗传印记对该基因
表达和传递的影响。下列叙述正确的是（ ）
A．图中雌鼠的A 基因可能来自母本或父本
B．由图中配子形成过程可知DNA 甲基化不可以遗传
C．具有遗传印记的基因可能由于无法与RNA 聚合酶结合而不能表达
D．生长正常雄鼠与生长缺陷雌鼠交配，则子代可能全为生长缺陷型
【典例5】 （2023•绵阳模拟）如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，能据图得出的结论是（ ）
A．基因与性状的关系并不都是简单的线性关系
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B．若基因1 不表达，则基因2 也不表达
C．基因1、2、3、4 在所有细胞中都能表达
D．基因1、2、3、4 都是先转录后翻译
【变式1】 （2023•丹东模拟）如图为某DNA 分子中a、b、c 三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传
效应的序列。下列叙述正确的是（ ）
A．基因一定是具有遗传效应的DNA 片段
B．图中b 基因的启动子和终止子分别位于Ⅰ、Ⅱ中
C．遗传信息蕴藏在碱基的种类及排列顺序之中
D．a、b、c 三个基因在遗传时，不遵循基因的自由组合定律
【变式2】 （2023•天心区校级模拟）不同抗菌药物的抗菌机理有所不同，如环丙沙星能抑制细菌DNA 解
旋酶的活性，利福平能抑制RNA 聚合酶的活性，红霉素能与核糖体结合抑制其功能。如图表示细胞中遗
传信息传递的规律，下列叙述正确的是（ ）
A．利福平和红霉素能通过抑制③⑤过程来抑制新冠病毒繁殖
B．完成图中②④两个过程所需的原料、模板和酶都相同
C．环丙沙星能够显著抑制细菌体内的①④两个生理过程
D．图中③⑤所代表的生理过程中都有氢键的断裂和生成
【变式3】 （2023•潍坊二模）如图表示细胞内发生的某些物质合成过程，其中①②③④表示不同的生
物大分子，④是细胞内的能源物质，a、b、c 表示组成对应大分子的单体。下列说法正确的是（ ）
A．①主要分布在细胞核，a 是脱氧核糖核苷酸
B．②③的存在部位不同，但可能都具催化作用
C．在动植物细胞内④可代表不同物质，但c 是同一物质
D．②→③→④是基因的有序表达过程，体现了基因对性状的控制
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【变式4】 （2023•广东模拟）核小体是染色质的基本单位，它是由DNA 缠绕在组蛋白上形成的。有些基
因的启动子位于核小体中。在DNA 复制、转录、修复等过程中，核小体的位置和排列的密集程度会随之
变化。一般而言，核小体排列疏松的区域转录活跃，核小体排列密集的区域转录被抑制。下列叙述正确的
是（ ）
A．细胞核内合成的组蛋白和DNA 组装成核小体
B．DNA 复制时，核小体排列会变得更密集
C．组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰不影响基因的表达
D．核小体排列疏松有利于RNA 聚合酶与启动子结合
【变式5】 （2023•抚顺一模）如图为人体细胞中血红蛋白基因和酪氨酸酶的性状的控制过程。下列相关叙
述错误的是（ ）
A．X1和X2可以在同一细胞中合成，因为人体的体细胞中核基因相同
B．基因2 若发生甲基化，可能导致人体皮肤出现白化现象，并能够遗传给后代
C．基因1 和基因2 对性状的控制方式不同
D．镰刀状细胞贫血症的根本原因是基因1 发生突变，该病症可在光学显微镜下观察到
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