届高三生物金榜频道一轮课件必修基因的表达.ppt

第4章 基因的表达,一、RNA的结构与分类 1.基本单位及组成 (1)填写图中序号名称: _;_;碱基:_;_。 (2)构成DNA的基本单位与构成RNA的基本单位的区别在于图中 _(填写序号)。,磷酸,核糖,A、U、G、C,核糖核苷酸,、,2.结构 一般是_,比DNA短。 3.分布 在_内合成,通过_进入细胞质。 4.分类,细胞核内,转运氨基酸,核糖体,单链,细胞核,核孔,二、遗传信息的转录和翻译 1.试写出与有关的知识,转录,翻译,细胞核,细胞质,mRNA,核糖核苷酸,20种氨基酸,RNA,蛋白质,2.密码子 (1)位置:_上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。 (2)作用:决定_。 (3)种类:_种。其中决定氨基酸的密码子有_种(_种起始 密码子),终止密码子有3种。,mRNA,氨基酸,64,61,2,三、基因对性状的控制 1.根据中心法则图解填写序号的名称 _;_;_;_; _。,DNA的复制,转录,翻译,RNA的复制,RNA逆转录,2.基因、蛋白质与性状的关系: (1)基因对性状的控制途径(连线): (2)基因与性状的关系: 基因与性状的关系并不都是简单的_关系。,线性,1.遗传信息转录的产物只有mRNA。( ) 【分析】转录合成的RNA有三种类型:mRNA、tRNA、rRNA。 2.(2011海南T15D)细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种 氨基酸。( ) 【分析】tRNA有61种,其功能是识别并转运特定的氨基酸,即细 胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸。,3.转录是以DNA的两条链作为模板,只发生在细胞核中,以4种核 糖核苷酸为原料。( ) 【分析】对于真核生物而言,RNA主要是在细胞核中,以4种核糖 核苷酸为原料,以DNA的一条链作为模板合成的;除细胞核外,叶 绿体和线粒体中也能合成RNA。原核生物中RNA是在细胞质中合 成的。,4.(2010海南T12D)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵 循中心法则。( ) 【分析】DNA病毒中没有RNA,但其遗传信息的传递仍遵循中心 法则,包括DNA的复制、转录和翻译三个过程。,5.决定氨基酸的密码子有64种,反密码子位于tRNA上,也有 64种。( ) 【分析】密码子有64种,但决定氨基酸的密码子只有61种。反 密码子是指位于tRNA上,可以与mRNA上的密码子发生碱基互补 配对的三个相邻碱基,当反密码子与密码子发生碱基互补配对 时,tRNA会携带相应氨基酸,进行翻译过程,故反密码子的个数 与决定氨基酸的密码子的个数相同,有61种。 6.(2010广东T4B)每种氨基酸仅由一种密码子编码。( ) 【分析】一种氨基酸可由一种或多种密码子编码。,考点一 基因指导蛋白质的合成过程转录和翻译 1.转录、翻译过程中有关图形解读 (1)转录:指以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,其特点是边解旋边转录(如图一)。,(2)翻译: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序列的蛋白质的过程(如图二)。 碱基配对双方是mRNA上密码子和tRNA上反密码子,故A-U、U-A配对,不能出现T。 一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。 翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。 翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。 翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。,(3)mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图:,数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。 目的意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 方向:从左向右(见上图),判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。 结果:合成的仅是多肽链,要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。 图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同而相同。,(4)DNA(基因)、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解: 翻译过程中,mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸,所以不考虑终止密码子时,经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是DNA(基因)中碱基数目的1/6。,2.DNA自我复制、转录和翻译的联系,【拓展延伸】 (1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对不同: DNA分子复制时:亲代链与子代链间存在碱基互补配对; DNA分子转录时:模板链与RNA链间存在碱基互补配对; 翻译过程中:mRNA中密码子与tRNA中反密码子间存在碱基互补配对。 (2)蛋白质合成时核糖体的特点: 在合成蛋白质时,在同一条mRNA链上结合多个核糖体,合成若干条相同多肽链,而不是多个核糖体共同完成一条肽链的合成。,【典例1】如图为蛋白质的合成过程示意图,请据图回答有关问题:,(1)图一中发生在细胞核中的过程是 。 (2)图一中基因表达的最后一阶段是在 中完成的,这一过程中还需要mRNA、氨基酸、 、 和 。 (3)图一中称为 ,在蛋白质合成过程中将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是 。,(4)图二为该细胞中多聚核糖体合成多肽链的过程。对此过程的理解错误的是( ) A.X在MN上的移动方向是从右到左,所用原料是氨基酸 B.多聚核糖体能够加速细胞内蛋白质合成速率的原因是同时合成多条多肽链 C.该过程直接合成的T1、T2、T3三条多肽链中氨基酸的顺序相同 D.合成MN的场所在细胞核,而X一定附着在内质网上,【解析】(1)细胞核中DNA分子正在进行转录。 (2)基因表达的最后阶段是在核糖体中完成的,这一过程称为翻译,翻译需要mRNA、氨基酸、ATP、tRNA和酶。 (3)为mRNA上相邻的三个碱基,应该属于密码子。由于tRNA一端含有反密码子,另一端携带相应的氨基酸,所以tRNA是将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质。,(4)图二表明,多聚核糖体是以mRNA(核糖核酸)为模板,以20种游离的氨基酸为原料合成蛋白质的,根据多肽链的长短可以判断,X在MN上是从左向右移动的;由题图可看出,同时有多条多肽链在合成,能够加快蛋白质的合成速率;由于T1、T2、T3的模板相同,都是MN,因此其上氨基酸顺序也相同;mRNA的合成场所是细胞核,而核糖体既可附着在内质网上,也可游离在细胞质中。 答案:(1)转录 (2)核糖体 酶 tRNA ATP (3)密码子 tRNA (4)A、D,【互动探究】 (1)根据图一分析,转录类似于DNA复制过程,即边解旋边转录,两过程中关键的不同点和相同点是什么? 提示:转录时以DNA的一条链为模板,以核糖核苷酸为原料;而DNA复制时则以DNA的两条链为模板,以脱氧核苷酸为原料。转录和DNA复制过程都需要模板、酶、原料和能量。,(2)当图二中X或图一中在细胞内数量增多时,推断细胞核内哪种结构体积增大?并说明原因。 提示:核仁。因为X和均为核糖体,其合成与核仁有关。核仁的大小与细胞合成蛋白质的多少有关,蛋白质合成旺盛的细胞核糖体多、核仁大。,【变式训练】如图是基因指导多肽合成的模式图。据图分析正确的是( ),A.因为中含有碱基U,所以其上有密码子 B.和过程均发生了碱基互补配对 C.甲图表示转录过程,乙图表示翻译过程 D.L1是一个具有双螺旋结构的DNA分子,【解析】选B。密码子是指mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基;由题图可知,甲图表示翻译过程,乙图表示转录过程,在转录和翻译过程中都有碱基互补配对发生;L1,L2共同构成DNA的双螺旋结构。,基因指导蛋白质合成的相关计算 【备选典例】(2013晋中模拟)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数目、合成蛋白质时脱去的水分子数目最多分 别是( ) A.m、(m/3)-1 B.m、(m/3)-2 C.2(m-n)、(m/3)-1 D.2(m-n)、(m/3)-2,【解析】选D。由mRNA上G+C有n个,可推知整个DNA分子上G+C 有2n个,则DNA上含有A+T=2m-2n=2(m-n);又知合成了2条肽链, 则最多脱去的水分子数=(m/3)-2。,【变式训练】一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有 11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成 这段多肽需要的tRNA个数依次为( ) A.33 11 B.36 12 C.12 36 D.11 36 【解析】选B。一条含有11个肽键的多肽,含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸;一个氨基酸至少由一种转运RNA来转运。因此,此mRNA中至少含有36个碱基,合成这段多肽需要12个tRNA。,考点二 基因与性状的关系 1.中心法则图解及解读 (1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则:,(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则: (3)HIV等逆转录病毒的中心法则:,2.基因控制性状的途径 (1)直接途径: 机理:基因 蛋白质结构 生物体性状。 实例:镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。 (2)间接途径: 机理:基因 酶的合成 细胞代谢 生物性状。 实例:白化病、豌豆的粒形。,【高考警示】 基因与性状并不都是一对一的关系 (1)一般而言,一个基因决定一种性状。 (2)生物体的一种性状有时受多个基因的影响,如玉米叶绿素的 形成至少与50多个不同基因有关。 (3)有些基因可影响多种性状,如A B C,基因1可 影响B和C性状。 (4)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同,表 现型可能不同;基因型不同,表现型可能相同。,【典例2】如图表示有关遗传信息传递的模 拟实验。下列相关叙述中合理的是( ) A.若X是RNA,Y是DNA,则试管内必须加入DNA 连接酶 B.若X是CTTGTACAA,Y含有U,则试管内必须加入逆转录酶 C.若X与Y都是DNA,则试管内必须加入氨基酸 D.若X是mRNA,Y是蛋白质,则试管内还要有其他RNA,【解析】选D。若X是RNA,Y是DNA,表示逆转录过程,需加入逆转录酶;若X是CTTGTACAA,Y含有U,表示转录过程,需加入RNA聚合酶;若X与Y都是DNA,表示DNA的复制过程,需加入DNA聚合酶;若X是mRNA,Y是蛋白质,表示翻译过程,则试管内还要有其他RNA,如tRNA。,【变式训练】下列有关生物体内基因、酶与性状的关系,正确的是( ) A.绝大多数酶是基因转录的产物 B.一种性状只能由一种基因控制 C.基因控制性状可通过控制酶的合成来实现 D.细胞只要含有某种酶的基因,就会有相应的酶,【解析】选C。绝大多数酶是蛋白质,是基因表达的产物;一种性状也可能由多种基因控制;基因控制性状可通过控制酶的合成来实现,也可通过控制蛋白质结构来实现;基因选择性表达,不同的细胞会表达不同的基因。,【拓展延伸】 遗传信息、密码子和反密码子的比较 1.区别,2.联系 (1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。 (2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到识别密码子的作用。,3.对应关系,【备选典例】根据表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子 是( ) A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU,【解析】选C。mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称做1个密码子。据表mRNA的密码子和tRNA上的反密码子互补配对,可推知mRNA的密码子最后的碱基为U。DNA的一条链为TG_,另一条链为AC_,若DNA转录时的模板链为TG_链,则mRNA的密码子为ACU;若DNA转录时的模板链为AC_链,则mRNA的密码子为UGU。联系各选项知,苏氨酸密码子为ACU。,中心法则过程的判断方法 【典例】为研究某病毒的致病过程,在实验室中做了如图所示的模拟实验。,(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子,其部分碱基序列为-GAACAUGUU-。将物质A加入试管甲中,反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是-CTTGTACAA-,则试管甲中模拟的是 过程。 (2)将提纯的产物X加入试管乙,反应后得到产物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子,则产物Y是 ,试管乙中模拟的是 过程。,(3)将提纯的产物Y加入试管丙中,反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物,则产物Z是 。 (4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞,则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自 ,而决定该化合物合成的遗传信息来自 。若该病毒除感染小鼠外,还能感染其他哺乳动物,则说明所有生物共用一套 。该病毒遗传信息的传递过程为 。,【解析】(1)A是单链的生物大分子,且含碱基U,由此判断A为RNA,X含碱基T一定是DNA,而以RNA为模板指导合成DNA的过程,我们称之为逆转录。 (2)根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”,推知Y是mRNA,试管乙中模拟的是转录过程。 (3)根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”,推知Z是蛋白质(或多肽),丙试管中模拟的是翻译过程。,(4)该病毒的遗传物质是RNA,经过逆转录形成DNA,再转录形成 mRNA,然后利用小鼠上皮细胞的氨基酸翻译形成蛋白质。逆转 录病毒遗传信息的传递过程为: 。 答案:(1)逆转录 (2)mRNA 转录 (3)蛋白质(或多肽) (4)小鼠上皮细胞 病毒的RNA 密码子,【方法归纳】中心法则体现了DNA复制、转录、RNA复制、逆转录、翻译过程,下面从模板、原料、产物三个方面来分析。 (1)从模板分析: 如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或DNA转录; 如果模板是RNA,生理过程可能是RNA复制或RNA逆转录或翻译。,(2)从原料分析: 如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录; 如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA,生理过程可能是DNA转录或RNA复制; 如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。,(3)从产物分析: 如果产物为DNA,生理过程可能是DNA复制或RNA逆转录; 如果产物为RNA,生理过程可能是RNA复制或DNA转录; 如果产物是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。,【易错提醒】(1)RNA病毒产生RNA的过程,并不是都经过RNA复制。逆转录病毒(一种RNA病毒)产生RNA的途径为:经过逆转录过程产生DNA,DNA经过转录产生RNA。 (2)不能误认为逆转录过程和转录过程碱基互补配对原则相同。逆转录过程碱基互补配对原则存在UA,转录过程不存在这个过程。,1.有关蛋白质合成的叙述,不正确的是( ) A.终止密码子不编码氨基酸 B.每种tRNA只转运一种氨基酸 C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息 D.核糖体可在mRNA上移动,【解析】选C。终止密码子不编码氨基酸,每种tRNA只转运一种氨基酸,tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子之间遵循碱基互补配对原则,密码子携带了氨基酸序列的遗传信息;核糖体可在mRNA上移动。,2.tRNA上三个相邻碱基为UAC,那么它所对应的密码子和携带的氨基酸为( ) A.GUA、缬氨酸 B.CAU、组氨酸 C.UAC、酪氨酸 D.AUG、甲硫氨酸 【解析】选D。tRNA上三个相邻碱基为UAC,则mRNA上与之对应的密码子为AUG,故此tRNA上运载的氨基酸是甲硫氨酸。,3.下列关于中心法则的叙述中,错误的是( ),【解析】选D。逆转录是以RNA为模板、脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程。该过程仅发生于某些RNA病毒在宿主细胞的增殖过程中。,4.着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病,起因于DNA损伤。深入研究发现患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因可以( ) A.控制蛋白质的合成,从而直接控制生物性状 B.控制蛋白质分子结构,从而直接控制生物性状 C.控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状 D.直接控制生物性状,发生突变后生物的性状随之改变,【解析】选C。DNA修复酶是基因控制合成的,说明基因可以控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状。,5.大肠杆菌某生命活动中具有下列图示的碱基配对行为,则下列说法中正确的有( ) 表示DNA复制过程 图中共有5种碱基 表示DNA转录过程 图中共有8种核苷酸 图中的A均代表同一种核苷酸 若X链中的碱基改变,则密码子一定改变 若Y链中的碱基改变,则氨基酸一定改变 A. B. C. D.,【解析】选B。图中X链代表的是DNA分子的模板链,Y链代表的是mRNA,所以表示的是转录过程;图中共有A、T、G、C、U 5种碱基;有四种脱氧核苷酸和四种核糖核苷酸;A在DNA分子中代表的是腺嘌呤脱氧核苷酸,在RNA中代表的是腺嘌呤核糖核苷酸;由于密码子有简并性,当密码子改变时对应的氨基酸不一定改变。,6.如图表示生物体内遗传信息的传递过程。请据图回答: (1)过程需要的原料是 ,模板是亲代DNA的 条链。 (2)过程表示 ,主要是在 中进行的。,(3)逆转录酶催化 (填序号)过程,能进行该过程的生物的遗传物质是 。 (4)真核细胞中遗传信息表达的最后阶段为图中的 (填序号)过程,场所是 。 (5)在实验室中,科学家用链霉素可使核糖体与单链DNA结合来合成多肽。请用虚线在图中表示这一过程。,【解析】(1)是DNA的复制,模板是亲代DNA的两条链,原料是4种游离的脱氧核苷酸。 (2)是转录,主要在细胞核中进行,在线粒体、叶绿体中也可进行。 (3)逆转录酶催化逆转录反应,即,只发生于RNA病毒中。 (4)遗传信息表达的最后阶段是翻译,场所是核糖体。 (5)若单链DNA也可指导蛋白质合成,则遗传信息也可由DNA蛋白质。,答案:(1)脱氧核苷酸 两 (2)转录 细胞核 (3) RNA (4) 核糖体 (5)图中加一条虚线,由DNA指向蛋白质。,7.(2012新课标全国卷)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白,组成这两种蛋白质的各种氨基酸