高考生物总复习 第四章 基因的表达课件 新人教版必修2.ppt

第4章基因的表达,【知识梳理】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RNA的基本单位与DNA的基本单位的区别在于图中_(填写序号)。2.结构：一般是_，比DNA短。3.合成与分布：在_内合成，通过_进入细胞质。4.RNA的种类及功能：RNA,mRNA：携带遗传信息，蛋白质合成的模板tRNA：转运_，识别_rRNA：_的组成成分,氨基酸,密码子,核糖体,磷酸,核糖,A、U、G、C,核糖核苷酸,、,单链,细胞核,核孔,二、遗传信息的转录和翻译1.转录和翻译：,试写出与有关的知识：,转录,翻译,细胞核,核糖体,DNA的一条链,mRNA,核糖核苷酸,20种氨基酸,RNA,多肽链,2.密码子和反密码子的比较：,mRNA,tRNA,氨基酸,密码子,氨基酸,DNA模板链,mRNA中密码子,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,逆转录,2.基因对性状的控制途径(连线)：,【小题快练】1.考题诊断：(1)(2014海南高考T21)真核生物基因中每三个相邻的碱基组成一个反密码子。()【分析】tRNA上的三个碱基能与mRNA上的三个相邻的碱基互补，称为反密码子。(2)(2013海南高考T22C)基因B1和由其突变而来的B2在指导蛋白质合成时使用同一套遗传密码。()【分析】自然界中所有的生物体共用同一套遗传密码。,(3)(2013海南高考T14D)克里克提出的中心法则对摩尔根等人得出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”这一结论有影响。()【分析】克里克提出的中心法则是对遗传信息传递的一般规律的预见，而摩尔根等人得出“果蝇的白眼基因位于X染色体上”的结论是摩尔根在借鉴孟德尔的实验和萨顿的假说之后，经过精心的实验设计而得出的。,(4)(2012上海高考T7B)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程。()【分析】转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。,2.易错诊断：(1)若核酸中出现碱基T或脱氧核糖，则必为DNA。()【分析】区分DNA和RNA的依据是五碳糖和含氮的碱基，DNA特有碱基T，五碳糖为脱氧核糖。(2)每种氨基酸仅由一种密码子编码。()【分析】密码子有简并性，即每种氨基酸可由一种或几种密码子编码。,(3)转录时，RNA聚合酶只能起到催化作用，不能识别DNA中特定的碱基序列。()【分析】转录时，RNA聚合酶能发挥催化作用，也能识别DNA分子中特定的碱基序列，启动转录过程的开始。,3.教材研习：(必修2P63P66图4-4和图4-6改编)有关蛋白质的合成过程，下列分析不正确的是()A.转录时的模板是DNA的一条链B.转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体结合C.翻译过程中核糖体每次移动三个碱基的位置D.转录和翻译过程中都遵循了A与U，U与A配对的原则,【解析】选D。DNA双链解开后以其中的一条链为模板进行转录。新形成的mRNA通过核孔到达细胞质与核糖体结合进行蛋白质的合成，核糖体在mRNA上每次移动的距离是三个碱基的位置，即核糖体内总是保持两个密码子；在转录和翻译过程中碱基配对方式有所差异，前者是A与U、T与A配对，后者是A与U、U与A配对。,4.关于RNA的叙述，错误的是()A.少数RNA具有生物催化作用B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D.RNA一般是单链，通过核孔由细胞核转移到细胞质中【解析】选B。真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的；少数RNA是酶，具有催化作用；mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；RNA一般为单链，在细胞核中经转录合成后由核孔转移到细胞质中。,5.关于转录和翻译的叙述，错误的是()A.转录时以核糖核苷酸为原料B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中的特定碱基序列C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性【解析】选C。转录时以4种核糖核苷酸为原料；RNA聚合酶能识别DNA中的特定碱基序列，启动转录；不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性；核糖体沿着mRNA移动翻译出肽链，而不是mRNA在核糖体上移动。,6.下图表示细胞内遗传信息的传递过程。在根尖的分生区和成熟区细胞的细胞核中()A.两者都只有过程B.前者有、过程，后者只有和过程C.两者都只有和过程D.前者只有和过程，后者只有过程,【解析】选B。从图示看出，为DNA复制、为转录、为翻译，在根尖分生区的细胞可进行有丝分裂，存在、过程，而在成熟区细胞中只存在、过程。,【速记卡片】1.DNA与RNA的区别看“两点”：(1)物质组成：组成DNA的五碳糖是脱氧核糖，特有碱基T；组成RNA的五碳糖是核糖，特有碱基U。(2)结构特点：DNA一般是双链，RNA一般是单链。,2.转录与翻译的六点差异：(1)场所不同：转录主要在细胞核内，翻译是在细胞质中的核糖体上。(2)模板不同：转录的模板是DNA的一条链，翻译的模板是mRNA。(3)原料不同：转录的原料是4种游离的核糖核苷酸，翻译的原料是20种氨基酸。(4)所需酶不同：转录需RNA聚合酶，翻译需多种酶。(5)产物不同：转录的产物是RNA，翻译的产物是多肽。(6)碱基配对方式不同：转录特有T-A，翻译特有U-A。,3.密码子和反密码子的两点比较：(1)位置：密码子位于mRNA上，反密码子位于tRNA上。(2)数目：密码子有64种，决定氨基酸的密码子有61种；反密码子有61种。4.中心法则要点：遗传信息由DNA传递到RNA，然后由RNA决定蛋白质的特异性。蛋白质是生物性状的体现者。,5.基因对性状控制的两条途径：(1)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。(2)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。,考点一基因指导蛋白质的合成1.转录、翻译和DNA复制的比较：,2.mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图：,(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。(2)目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)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。(4)结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。,3.氨基酸、密码子和反密码子的对应关系：(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运。(2)一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸)，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)基因、密码子和反密码子的对应关系：,4.相关数量关系：(1)DNA碱基数mRNA碱基数氨基酸数=631。,(2)计算中“最多”和“最少”的分析。mRNA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。DNA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。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。,【高考警示】转录、翻译过程中的易错分析(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)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。(3)转录和翻译过程中的碱基配对不是A-T，而是A-U。,(4)解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA上的碱基“对”数还是“个”数，是mRNA上“密码子”的个数还是“碱基”个数，是合成蛋白质所需“氨基酸”的个数还是“种类数”。(5)并不是所有的密码子都决定氨基酸，其中终止密码子不决定氨基酸。,【考题回访】1.(2014四川高考)将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是()A.小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸B.该基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNAC.连续分裂n次后，子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1D.该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等,【解题指南】(1)题干关键词：“32P标记”“仅有一条染色体上整合有单个目的基因”。(2)关键知识：核酸的碱基和五碳糖种类、转录的模板链、密码子的简并性、DNA半保留复制。,【解析】选C。本题考查核酸的种类及组成、基因的表达、有丝分裂及DNA复制。A项中，细胞中核酸有DNA和RNA两种，含有A、G、C、T、U5种碱基，4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸共8种核苷酸，故A项正确；B项中，转录时只以DNA的一条链为模板链，按照碱基互补配对原则合成mRNA，故B项正确；C项中，细胞分裂n次获得2n个子细胞，含32P的母链只有两条，因此只能有两个子细胞含有32P，其所占比例是1/2n-1，故C项错误；D项中，某种氨基酸的密码子可以有多个，因此翻译时同一种氨基酸可能由不同tRNA来转运，故D项正确。,【延伸探究】(1)若将选项A中的“核酸”改为“遗传物质”，则其含有的碱基和核苷酸分别是几种？提示：碱基和核苷酸都是4种。因为小鼠的遗传物质是DNA，含有A、G、C、T4种碱基，4种脱氧核苷酸。,(2)基因翻译时所需mRNA、tRNA与氨基酸种类数的关系是怎样的？提示：在mRNA上的一个密码子决定一个氨基酸，一种氨基酸可以对应一种或者几种密码子(密码子具简并性)，每个tRNA只能运送一种氨基酸，但一种氨基酸可能有多种tRNA来转运。,2.(2013新课标全国卷)关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是()A.一种tRNA可以携带多种氨基酸B.DNA聚合酶是在细胞核内合成的C.反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D.线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成,【解题指南】解题时应注意以下两点：(1)密码子具有简并性，一种氨基酸可由多种tRNA携带，但一种tRNA只能携带一种氨基酸。(2)细胞核、细胞质中的DNA都可以控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状。,【解析】选D。本题以蛋白质的生物合成为命题线索，综合考查转录、翻译和细胞质遗传等知识。一种tRNA只能携带一种氨基酸，A项错误；DNA聚合酶是蛋白质，在细胞质中的核糖体上合成，B项错误；反密码子位于tRNA上，C项错误；线粒体是半自主性细胞器，能控制某些蛋白质的合成，D项正确。,3.(2013浙江高考)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对C.mRNA翻译只能得到一条肽链D.该过程发生在真核细胞中,【解析】选A。本题综合考查基因表达相关过程和学生的识图能力，涉及RNA聚合酶的作用、杂交区域碱基配对情况、多聚核糖体、真核细胞和原核细胞基因表达时间和空间上的异同等内容。A项中，图示过程为DNA的转录和翻译过程，通过图示可知：在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开，同时开始mRNA的延伸，故正确；B项中，DNA-RNA杂交区域中，DNA链上的碱基A与RNA链上的碱基U配对，故错误；C项中，由图可知，多个核糖体结合在该mRNA上，该mRNA翻译能得到多条相同的肽链，故错误；D项中，根据图示，转录和翻译同时进行，该过程发生在原核细胞中，故错误。,【易错提醒】理清mRNA链和多肽链的关系，正确辨别转录和翻译。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生mRNA即转录。在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链即翻译。,【加固训练】1.图示为DNA分子片段(基因)控制蛋白质的合成过程。下面的说法错误的是(),A.图中包含8种核苷酸B.DNA双链中为模板链C.在链上可以有若干个核糖体同时进行工作D.代表的氨基酸只能由一种特定tRNA搬运【解析】选D。一种氨基酸可能有多种密码子与之对应，由于密码子与tRNA上的反密码子一一对应，故一种氨基酸可能被多种tRNA搬运。,2.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子含有的碱基个数、合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基个数至少依次为()A.331166B.361272C.123672D.113666【解析】选B。一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中每3个相邻的碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少由一种tRNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个tRNA，DNA中至少含有72个碱基。,3.(2015玉溪模拟)下图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法错误的是(),A.与在组成上相同的化学基团只有磷酸基团，不同的基团只是五碳糖B.为启动上述过程必需的有机物，其名称为RNA聚合酶，移动的方向从右向左C.上述过程还可发生在根尖细胞的线粒体中D.转录完成后，需通过核孔后才能与核糖体结合【解题指南】(1)关键知识：转录的过程和特点。(2)隐含信息：DNA和RNA组成上不仅有五碳糖的不同，还有含氮碱基的不同。,【解析】选A。由图可知，是胞嘧啶脱氧核苷酸，是胞嘧啶核糖核苷酸，二者相同的化学基团有磷酸基团和胞嘧啶；转录需要RNA聚合酶，根据图中可知，是RNA聚合酶，转录的方向是从右向左；对于根尖来说，DNA主要存在于细胞核中，在线粒体内也有少量的DNA，只要存在DNA的结构就可发生转录；转录出来的mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体结合，因此不穿膜。,考点二中心法则与基因和性状的关系1.中心法则图解与解读：(1)中心法则图解：,(2)各种生物的遗传信息传递。DNA病毒和能分裂的细胞：RNA病毒：,逆转录病毒：不能分裂的细胞：DNARNA蛋白质,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。(2)间接途径。机理：基因酶的合成细胞代谢生物体性状。实例：白化病、豌豆的粒形。,3.基因与性状的对应关系：(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，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。,【提分技法】“三看法”判断中心法则的过程(1)一看模板。如果模板是DNA，生理过程可能是DNA复制或转录。如果模板是RNA，生理过程可能是RNA复制或逆转录或翻译。,(2)二看原料。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)三看产物。如果产物为DNA，生理过程可能是DNA复制或逆转录。如果产物为RNA，生理过程可能是RNA复制或转录。如果产物是蛋白质(或多肽)，生理过程是翻译。,【考题回访】1.(2015邯郸模拟)下图为中心法则图解。下列有关叙述中，正确的是()A.过程只发生在含有逆转录酶的病毒中B.转基因生物中能够体现过程C.过程中都能发生碱基互补配对D.过程中碱基互补配对时，遵循AU、UA、CG、GC的原则,【解析】选C。由图可知，是DNA复制、是转录、是逆转录、是RNA的复制、是翻译。逆转录过程发生在寄主细胞中；转基因生物中能够体现DNA复制、转录、翻译过程，没有逆转录、RNA的复制过程；DNA复制、转录、逆转录、RNA的复制、翻译都能发生碱基互补配对；逆转录过程中碱基互补配对时，遵循AT、UA、CG、GC的原则。,【知识总结】不同生物遗传信息传递的途径(1)动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。(2)DNA病毒只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但这三个过程发生在宿主细胞内。(3)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒侵染宿主细胞过程中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。,2.(2015襄阳模拟)人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图中不能得出的结论是(),A.基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状B.基因可以通过控制酶的合成来控制生物的性状C.一个基因可以控制多种性状D.一个性状可以由多个基因控制【解题指南】解答本题的关键点有两个：(1)根据题图明确基因控制性状的途径。(2)明确基因与性状之间的数量关系。,【解析】选A。苯丙酮酸、多巴胺和黑色素的异常与酶的合成有密切的关系，而酶的合成是由基因控制的；若基因1发生变化，则多巴胺和黑色素的合成都受影响；多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的控制。,【延伸探究】据图分析，若要避免白化病和苯丙酮尿症，图中一定要表达的基因和一定不能表达的基因分别是哪些？提示：一定要表达的基因有基因1和基因2，否则不会产生黑色素；一定不能表达的基因是基因3，否则会积累苯丙酮酸，从而患苯丙酮尿症。,【加固训练】1.用链霉素或新霉素，可使核糖体与单链DNA结合，这一单链DNA就可代替mRNA翻译成多肽，说明()A.遗传信息可从RNA流向DNAB.遗传信息可从蛋白质流向DNAC.遗传信息可从DNA流向蛋白质D.遗传信息可从RNA流向蛋白质【解析】选C。由题意可知，遗传信息可直接从DNA流向蛋白质，而不需要通过mRNA。,2.下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是()A.皱粒豌豆种子中，编码淀粉分支酶的基因被打乱，不能合成淀粉分支酶，淀粉含量低而蔗糖含量高B.人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的C.基因与性状的关系呈线性关系，即一种性状由一个基因控制D.囊性纤维病患者中，编码一个CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，这种变异属于染色体结构变异,【解析】选A。皱粒豌豆是由于DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因的正常表达，导致淀粉合成减少，淀粉含量低的豌豆因失水而皱缩。人类白化病是基因通过控制酪氨酸酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物的性状；有些基因参与了多种性状的控制，有些性状由多种基因控制；编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基导致的是基因结构的改变，该种变异属于基因突变。,3.(2015聊城模拟)右图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相关叙述合理的是()A.若X是mRNA，Y是多肽，则管内必须加入氨基酸B.若X是DNA，Y含有U，则管内必须加入逆转录酶C.若X是tRNA，Y是多肽，则管内必须加入脱氧核苷酸D.若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入DNA酶,【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点：(1)中心法则各过程的模板、原料和产物。(2)不同生物遗传信息传递所需条件。【解析】选A。若X是mRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，因此，管内必须加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，则Y为RNA，管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，而需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶。,【延伸探究】(1)若A选项成立，试管中还需要其他RNA吗？提示：需要。如A选项所述，表示翻译过程，则试管中还需要有其他RNA，如tRNA。(2)若图中X、Y均是RNA，此演示过程能否针对大肠杆菌？能否在大肠杆菌体内发生？提示：不能针对大肠杆菌，因为RNA的复制只能针对某些病毒。如果某些RNA病毒侵染大肠杆菌，此过程可以在大肠杆菌体内发生。,【满分答题规则】1.关注题设中限制条件的要求，准确回答问题。如本题回答时，若忽略“基因表达的角度”的要求，答为“显性性状掩蔽了隐性性状”，则不得分。,2.辨析关联知识，避免知识混淆而错答。(1)关联知识的适用范围不同：如本题回答时，必须明