高考生物一轮复习 第6单元 第18讲 基因的表达课件 (2).ppt

第六单元基因的本质与表达,第十八讲基因的表达,1转录是以DNA的一条链作为模板，主要发生在细胞核中，以4种核糖核苷酸为原料。2转录的条件：模板、原料、酶和能量；翻译的条件：模板、原料、酶、能量和tRNA。3一种密码子只能决定一种氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。,4决定氨基酸的密码子有61种，反密码子位于tRNA上。5原核细胞为边转录边翻译，真核细胞是转录形成的mRNA经加工、修饰后由核孔进入细胞质，才能与核糖体结合，开始翻译过程。6基因对性状的控制有两条途径，一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状；二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物的性状。,基础回扣一、遗传信息的转录1RNA的结构、种类和功能(1)RNA与DNA的区别,T,核糖,U,双,单,核糖核苷酸,蛋白质,基酸,密码子,核糖体,2转录(1)概念：在细胞核中，以DNA的链为模板合成RNA，这一过程称为转录。(2)场所：主要是，在、中也能发生转录过程。,一条,细胞核,叶绿体,线粒体,一条,核糖核苷酸,RNA聚合,(4)过程：,解旋：DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露(氢键断开)。配对：游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA一条链上的碱基互补时，两者以氢键结合。连接：在RNA聚合酶的作用下，形成一个mRNA。释放：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上，合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。(5)产物：按照碱基互补配对(A、TA、GC、CG)原则，产生三种RNA。,U,解惑转录和DNA复制过程中碱基互补配对方式不完全相同。转录过程中AU碱基对替代了复制过程中AT碱基对。,优化落实考查一遗传信息的转录1判一判(1)少数RNA具有生物催化作用()(2)真核生物的tRNA呈三叶草结构()(3)每种tRNA只转运一种氨基酸()(4)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()(5)转录需要解旋酶和DNA聚合酶()(6)转录过程中碱基配对遵循碱基互补配对原则(),(7)三种RNA都是以DNA链为模板转录而来的()(8)三种RNA都携带由DNA转录而来的遗传信息()(9)若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA()(10)若AT、CG，则为单链DNA；若AT、CG，则一般认为是双链DNA()(11)若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA()(12)要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率(),二、遗传信息的翻译1密码子和反密码子(1)密码子是指上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫一个密码子；密码子共有种，其中决定氨基酸的密码子有61种。,mRNA,64,(2)反密码子：每种tRNA只能识别并转运，它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基，叫反密码子，目前，科学家从大肠杆菌中已经分离出至少56种不同的tRNA，其中不少具有识别相同氨基酸的功能，故一种氨基酸可由一种或多种tRNA来转运。(3)tRNA的结构,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的过程。(2)场所：主要是中的核糖体上，在、_的核糖体上也能发生转录过程。,氨基酸,mRNA,细胞质,叶绿体,线粒体,20,(4)过程：,mRNA与核糖体结合。tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子按照碱基互补配对原则结合，将氨基酸置于特定位置。相邻氨基酸脱水缩合形成肽键，氨基酸连接形成肽链。肽链盘曲折叠，形成成熟的蛋白质。(5)产物：按照碱基互补配对(AU、UA、GC、CG)原则，产生多肽链。解惑若一个基因在复制过程中发生碱基替换，这种变化不一定反映到蛋白质的结构上。因为密码子具有简并性。,考查二遗传信息的翻译2判一判(1)转录和翻译都是以mRNA为模板合成生物大分子的过程()(2)反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基()(3)转录和翻译都可在细胞核中发生()(4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成()(5)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料()(6)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(),(7)每种氨基酸仅由一种密码子编程()(8)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系()(9)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种(),三、基因对性状的控制1中心法则DNA的复制；翻译；。,转录,RNA的复制,RNA逆转录,2基因与性状的关系,解惑RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。,考查三基因对性状的控制3.判一判(1)DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则()(2)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()提示自然界中所有的生物体共用同一套遗传密码。,(3)基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同()提示生物的性状是基因和环境共同作用的结果。(4)基因与性状并不都是一对一的关系，一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制(),4下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是(),A甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向解析胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。答案A,5连一连,考点一基因的表达关键点击1DNA复制、转录、翻译的比较,2.三者联系,易错清零易错点1转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。易错点2密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。易错点3翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。,易错点4DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：,演练提升1(2015达州质检)下列关于甲、乙、丙三个与DNA分子相关的图形的说法不正确的是(),A将图甲DNA分子放在含15N的培养液中复制两代，子代含15N的DNA单链占总链数的7/8B图甲处的碱基对缺失可导致基因突变，限制性核酸内切酶可作用于部位，解旋酶可作用于部位，图乙中有8种核苷酸C图丙所示的生理过程为转录和翻译，在蓝藻细胞中可同时进行D形成图丙的过程可发生在拟核中，人的神经细胞能进行图乙所示生理过程的结构只有细胞核,解析有一条单链被15N标记的DNA分子在含15N的培养液中复制一代时，含15N标记的DNA单链占DNA总链数的3/4，在含15N的培养液中复制两代时，含15N标记的DNA单链占DNA总链数的7/8；蓝藻等原核细胞的转录与翻译过程可同时进行；人的神经细胞中能进行转录过程的结构有细胞核和线粒体。答案D,2(2015汕头测评)图示人体生长激素基因进行的某项生理活动，该基因中碱基T为m个，占全部碱基的比值为n。下列分析合理的是()A该生理活动可发生在人体的所有细胞中B与结构的区别是所含的五碳糖不同C中碱基的排列顺序改变均导致基因突变D所产生的中C至少有(m/2nm)个,解析该生理活动是转录，发生在能合成蛋白质的细胞中，但是成熟的红细胞中不可能发生。是胞嘧啶脱氧核苷酸，是胞嘧啶核糖核苷酸，二者的区别是所含的五碳糖不同。是mRNA，其上的碱基排列顺序代表的是遗传密码。根据题意可知该基因中碱基总数为m/n个，则该基因中GCm/n2m(个)，因此所产生的中C最多有(m/2nm)个。答案B,【解题技巧】转录、翻译过程中基因中的碱基数、mRNA上的碱基数与多肽链中氨基酸数的关系：基因中碱基数mRNA碱基数多肽链中氨基酸数631，图解如下：,(4)生物体性状的调控网络：性状(表现型)是由基因型和环境共同控制的，基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。,易错清零易错点1高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径。易错点2RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中。易错点3进行碱基互补配对的过程上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。易错点4需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。,演练提升3(2014江苏卷，20)关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是()A一个含n个碱基的DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2个B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CDNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA上D在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化,解析不具遗传效应的DNA片段不转录，不会形成mRNA，所以mRNA分子的碱基数小于n/2个。转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。RNA聚合酶的结合位点也在DNA上。在细胞周期中，基因选择性表达，mRNA的种类和含量均不断发生变化。答案D,4(2015黄山七校检测)如图为中心法则图解。下列有关的叙述中，错误的是()A过程a只发生在有丝分裂的间期B过程b和c为基因的表达，具有选择性C过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对D过程d、e只发生在某些病毒,解析a为DNA复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；b、c分别为转录和翻译过程，基因的表达具有选择性，B正确；d、e为逆转录和RNA复制，只发生在遗传物质为RNA的病毒体内，D正确；DNA复制、转录、翻译及逆转录和RNA的复制过程中，都需要模板，都存在碱基互补配对原则，C正确。答案A,5共济失调毛细血管扩张症(AT)是常染色体隐性遗传的原发性免疫缺陷病，起因于DNA损伤。通过应用聚合酶链式反应、逆转录聚合酶链式反应、聚丙烯酰胺凝胶电泳结合DNA序列分析方法，研究发现患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补而引起复合性杂合基因突变。下列叙述正确的是(),A突变基因直接控制该疾病，不需要转录和翻译过程B是通过控制酶的合成，控制代谢过程从而控制生物的性状C突变基因在控制性状时进行的是逆转录过程D人类白化病基因与共济失调毛细血管扩张症基因作用原理不同,解析本题利用共济失调毛细血管扩张症形成的机理，考查基因对性状控制的两种方式的区别及比较、分析、获取信息、解决问题的能力。基因对性状的控制，一是通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物的性状；二是通过控制酶的合成，控制代谢过程从而控制生物的性状。题干中“缺乏DNA修复酶”，说明属于第二种情况。人类白化病基因与共济失调毛细血管扩张症基因作用原理相同，都是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。该突变基因位于DNA分子上，在控制该疾病(性状)时，同样遵循“中心法则”而不进行逆转录过程，故只有B项正确。答案B,1解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶“解旋酶”是DNA分子复制时使氢键断裂。“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。,【解题技巧】,“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成RNA链。“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。,2翻译过程中，可发生同一mRNA分子上同时结合多个核糖体的状况，由于不同核糖体均沿同一mRNA分子移动，密码子阅读顺序相同，故所产生的多肽链氨基酸序列应相同。(如下图所示),考向一基因的表达(5年25考)典例1如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。,(1)完成过程需要_等物质从细胞质进入细胞核。(2)从图中分析，核糖体的分布场所有_。(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由_中的基因指导合成。,(4)用鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测鹅膏蕈碱抑制的过程是_(序号)，线粒体功能_(会或不会)受到影响。(5)已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某信使RNA的碱基排列顺序如下：AUUCGAUGAC(40个碱基)CUCUAGAUCU。此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为_。,思路点拨核糖体是蛋白质合成场所，合成蛋白质的场所分布着核糖体；mRNA上三个相邻碱基为一个密码子，决定一个氨基酸。细胞质基质中的mRNA减少，会导致前体蛋白减少，导致线粒体中的核编码的蛋白质减少，影响线粒体的功能。,解析(1)过程为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。(2)过程和表示翻译，其场所是核糖体，核糖体分布在细胞质基质和线粒体中。(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程，将该真菌分别在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养时，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是由线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成的。(4)用鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程，线粒体由于前体蛋白减少，功能会受到影响。,(5)由于题中涉及mRNA中的起始密码子和终止密码子，所以开始翻译的碱基组合为AUG；此前碱基不能进行翻译过程，而在UAG处停止翻译，其间一共有48个碱基可控制蛋白质的合成，所以此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为16个。答案(1)ATP、核糖核苷酸、酶(2)细胞质基质和线粒体(3)细胞核(4)会(5)16个,易错辨析mRNA翻译为蛋白质并不是从mRNA的第一个碱基开始，而是从起始密码开始到终止密码结束，计算蛋白质中氨基酸数目时，需从起始密码的第一个碱基开始到终止密码之前的那个碱基来计算碱基的数目，从而计算出组成蛋白质的氨基酸数目。,典例2(2015大连检测)图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题。,(1)图示甲、乙、丙过程分别表示_、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在_及_中。(2)生物学中，经常使用3HTdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)研究甲过程的物质合成情况，原因是_。,(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是_。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程在每个起点一般起始_次。(4)丙(翻译)过程在核糖体中进行，通过_上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经_和_加工修饰的结果。,思路点拨DNA复制、转录和翻译都需要模板、原料、酶和能量的参与，一个细胞周期中，转录过程在每个起点可起始多次，复制过程在每个起点一般起始一次。,解析(1)图示甲、乙、丙过程分别表示DNA复制、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在线粒体和叶绿体中。(2)常用3H标记的是胸腺嘧啶脱氧核苷来研究DNA复制情况，因为3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况。(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶，一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，甲过程是DNA复制，在每个起点一般起始一次。,(4)丙(翻译)过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经内质网和高尔基体加工修饰的结果。答案(1)DNA复制(只写复制不对)线粒体叶绿体(2)3HTdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况(3)RNA聚合酶一(4)tRNA内质网高尔基体,易错辨析一个密码子只对应一种氨基酸，一种氨基酸可能有一种或多种密码子。一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能由一种或多种tRNA转运。,考向二基因对性状的控制(5年8考)典例3(2014江苏卷，6)研究发现，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)，下列相关叙述错误的是,A合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过环节B侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞C通过形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色体DNA上D科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病思路点拨HIV为逆转录病毒，遗传物质在生物细胞中需逆转录为DNA后，再转录为RNA才能翻译产生蛋白质。,解析人类免疫缺陷病毒(HIV)属反转录病毒的一种，主要攻击人体的淋巴细胞，在侵染过程中HIV整体进入T淋巴细胞内，故B选项是错误的。HIV的遗传物质RNA，经逆转录形成的DNA可整合到患者细胞的基因组中，再通过病毒DNA的复制、转录和翻译，每个被感染的细胞就成为生产出大量的HIV，然后由被感染的细胞裂解释放出来；根据题图中的中心法则可知病毒DNA是通过逆转录过程合成，可见科研中可以研发抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病。故A、C、D选项均正确。答案B,易错辨析HIV病毒在侵染T淋巴细胞时将其RNA和逆转录酶一起注入细胞体内，在逆转录酶的催化下逆转录成DNA，然后形成的DNA在整合到细胞核DNA中。,考情一基因的表达1如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是(),A图中共有2种RNAB图示过程中碱基间的配对方式有3种C氨基酸将与氨基酸脱水缩合形成肽键D终止密码子位于b端解析图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。翻译方向为由a端到b端，氨基酸将与氨基酸脱水缩合形成肽键。答案D,2.(2014课标卷，5)关于核酸的叙述，错误的是()A细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与B植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制C双链DNA分子中一条链上磷酸和核糖是通过氢键连接的D用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布,解析转录主要发生在细胞核中，该过程需要RNA聚合酶的催化；植物细胞的线粒体和叶绿体中均含有DNA，均可发生DNA的复制；DNA分子中所含五碳糖是脱氧核糖，一条脱氧核苷酸链中磷酸和核糖之间通过磷酸二酯键连接起来；甲基绿吡罗红混合使用对细胞染色，甲基绿能使DNA呈现绿色、吡罗红能使RNA呈现红色。答案C,3(2015北京东城联考)美国科学家安德鲁菲尔和克雷格梅洛发现了RNA干扰现象，这是一个有关控制基因信息流程的关键机制。下列有关RNA的叙述中错误的是()A有的RNA具有生物催化作用BtRNA、rRNA和mRNA都是基因转录的产物CmRNA上有多少个密码子就有多少个tRNA与之对应D分化后的不同形态的细胞中mRNA的种类和数量均不同,解析有的RNA是酶，具有生物催化作用；RNA(包括tRNA、rRNA和mRNA)是基因转录的产物；mRNA上的终止密码子没有与之对应的tRNA；细胞分化形成不同形态的细胞是基因选择性表达的结果，因此它们中的mRNA种类和数量均不同。答案C,考情二基因对性状的控制4.结合以下表、图分析，有关说法正确的是(),A可发生在人体健康细胞中B青霉素和利福平能抑制DNA的复制C结核杆菌的和都发生在细胞质中D环丙沙星、利福平和红霉素分别能抑制细菌的、和过程解析图中和一般只发生在某些RNA病毒中，不发生在有细胞结构的生物中；根据题意可知青霉素和利福平分别影响细菌细胞壁的生成以及转录过程。答案D,5.(2015安庆模考)珠蛋白是血红蛋白的组成成分。如果将来自非洲爪蟾的网织红细胞的珠蛋白mRNA以及放射性标记的氨基酸，注射到非洲爪蟾的卵细胞中，结果如图甲所示。如果注射含有珠蛋白mRNA的多聚核糖体以及放射性标记的氨基酸，则结果如图乙所示。下列相关分析中，正确的是(),A外源mRNA的注入不影响卵细胞自身蛋白质的合成B珠蛋白mRNA在卵细胞中可能竞