高中生物 2.4.3基因控制蛋白质的合成课件 苏教版必修2 .ppt

第三节基因控制蛋白质的合成 一 rna的结构与分类1 基本单位及组成 碱基 磷酸 核糖 a u g c 核糖核苷酸 2 结构一般是 比dna短 有的存在局部碱基配对现象 从而具有局部双链和局部环状结构 3 分布在 内合成 通过 进入细胞质 4 分类 1 mrna 将遗传信息从 传递到细胞质中 2 trna 识别密码子 3 rrna 的组成成分 点拨 mrna trna rrna均是转录产生的 在翻译过程中共同发挥作用 单链 细胞核 细胞核内 转运氨基酸 核糖体 核孔 二 从基因到蛋白质 1 试写出与 有关的知识 转录 翻译 细胞核 细胞质 dna的一条链 mrna 核糖核苷酸 20种氨基酸 rna 蛋白质 2 密码子 1 概念 上决定1个氨基酸的三个相邻碱基 2 种类 种 其中决定氨基酸的密码子有 种 种起始密码子 有3种 点拨 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 但一种密码子只能决定一种氨基酸 2 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 且逆转录过程必须有逆转录酶的参与 mrna 64 61 2 终止密码子 三 基因与性状的关系1 中心法则 dna的复制 翻译 转录 rna的复制 rna逆转录 2 基因控制性状 1 基因的主要功能 把 转变为由特定的 按一定的顺序构成的 和 从而决定生物体的 形态特征 2 生物体性状的种类 特性 3 生物体性状的影响因素 内在因素 生物体的 外在因素 遗传信息 氨基酸 多肽 蛋白质 性状 生理生化 基因组成 环境 4 基因与性状的三种对应关系 其中最常见的是 即一个基因 性状 点拨 1 不同生物的中心法则是不同的 但凡是有细胞结构的生物 不论是真核生物还是原核生物 其遗传信息流动的方向是相同的 2 rna复制和逆转录只会出现在rna病毒繁殖后代过程中 一对一 只决定一种 四 人类基因组计划的目的及意义1 目的测定人类基因组的全部 解读其中包含的 2 意义认识到人类基因组的 及其相互关系 有利于 和预防人类疾病 dna序列 遗传信息 组成 结构 功能 诊治 点拨 基因组和染色体组的区别 1 对于无性别决定的植物 由于没有性染色体 基因组和染色体组一样 均为体细胞染色体的一半 2 对于xy型或zw型性别决定的生物 基因组包含常染色体的一半加一对性染色体 而染色体组包含常染色体的一半加一条性染色体 思维判断 1 rna与dna在化学组成上的区别在于 rna中含有核糖和尿嘧啶 dna中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶 分析 rna与dna在化学组成上是有区别的 组成dna的五碳糖是脱氧核糖 而组成rna的五碳糖是核糖 t是组成dna的碱基 u是组成rna的碱基 2 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 3 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 分析 密码子位于mrna上 是由决定一个氨基酸的三个相邻碱基组成的 一种密码子只能决定一种氨基酸 但是一种氨基酸可以由多种密码子来决定 因此 密码子与氨基酸之间并不是简单的一一对应关系 4 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 5 人类基因组计划需要测定人类染色体组的全部基因序列 分析 人类基因组计划需要测定人类染色体组的全部dna序列 包括22条常染色体和x y染色体上的dna序列 dna复制 转录和翻译的比较1 区别 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 dna的两条单链 dna的一条链 mrna 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 解旋酶 dna聚合酶 atp 解旋酶 rna聚合酶 atp 酶 atp trna 2个双链dna 1个单链rna 多肽链 分别进入两个子代dna分子中 恢复原样 重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸 边解旋边复制 半保留复制 边解旋边转录 1条mrna上同时结合多个核糖体合成多条肽链 dna dna dna mrna mrna 蛋白质 传递遗传信息 表达遗传信息 使生物表现出各种性状 a tt ac gg c a ut ac gg c a uu ac gg c 2 联系 dna 复制 技巧点拨台 mrna与核糖体数量 翻译速度的关系 1 数量关系 一个mrna可同时结合多个核糖体 2 方向 从左向右 如图 判断依据是根据多肽链的长短 肽链越长越先翻译 3 结果 合成4条相同的多肽链 将蛋白质运送至内质网 高尔基体等进一步加工 典例训练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 该过程中解旋酶破坏的是 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 多选 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 解题指南 1 考查实质 基因指导蛋白质合成的场所及过程 2 解题关键 1 根据核膜识别该细胞为真核细胞 2 清楚图中数字和字母的含义 图一中的 为rna聚合酶 为mrna 为密码子 为氨基酸 为核糖体 图二中mn为mrna x为核糖体 t1 t2 t3为三条多肽链 解析 据图分析 1 细胞核中dna分子正在进行转录 解旋酶破坏的化学键是氢键 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和酶 3 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 能够加速蛋白质的合成速率 由于t1 t2 t3的模板都是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 转录氢键 2 核糖体酶atp 3 密码子trna 4 a d 互动探究 1 据图一分析 转录类似于dna复制过程的特点是什么 提示 边解旋边转录 分析 dna分子复制的特点是半保留复制 边解旋边复制 由图一可知转录时并不是dna全部解旋后才开始 而是边解旋边转录 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 提示 核仁 分析 图二中x或图一中 都是核糖体 当其在细胞内数量增多时 与核糖体合成有关的结构核仁体积 变式备选 下列有关基因控制蛋白质合成的叙述 正确的是 a 一个密码子只能决定一种氨基酸 一种氨基酸只能由一种trna转运b 该过程所涉及的转录和翻译过程都需要解旋酶和atpc 该过程遵循碱基互补配对原则 即a与t配对 g与c配对d dna转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸 解析 选d 一个密码子只能决定一种氨基酸 但是一种氨基酸可以由多种trna转运 转录过程需要解旋酶 但翻译过程不需要 基因控制蛋白质合成的过程包括转录和翻译两个过程 两个过程中都有a与u配对 dna转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸 1 中心法则的理解与分析 1 不同生物的中心法则 所有生物的中心法则 dna 转录 逆转录 rna 翻译 蛋白质 复制 复制 细胞生物及噬菌体等dna病毒的中心法则 烟草花叶病毒等大部分rna病毒的中心法则 hiv等逆转录病毒的中心法则 2 中心法则体现了基因的两大基本功能 对遗传信息的传递功能 它是通过dna复制完成的 发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中 对遗传信息的表达功能 它是通过转录和翻译完成的 发生在个体发育过程中 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 高考警示钟 基因与性状的关系 1 基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位 一般而言 一个基因决定一种性状 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 有些基因可影响多种性状 如基因1基因2 基因1可影响b和c性状 酶1酶2abc 2 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 典例训练2 2012 南京模拟 如图表示的是遗传信息在生物体内各种物质之间的传递过程 分析并回答有关问题 1 在人体活细胞中都能进行的过程是 在人体肝脏中 有些细胞正进行 过程 说明该细胞正在进行 进行 过程的主要场所是 2 从图中可见 dna作为遗传物质 其两大基本功能是 3 过程表示 进行的场所是 4 过程需要 酶的参与 5 基因对性状的控制 可以通过控制 的合成来控制代谢过程 也可以通过控制 来直接影响性状 解题指南 1 知识储备 1 转录 翻译的场所及过程 2 基因对生物性状的影响 2 解题关键 1 明确遗传信息的传递过程 2 明确dna与rna所起的作用 解析 据图分析可知 表示dna复制 主要在细胞核中进行 表示dna转录形成rna 表示蛋白质翻译过程 场所是核糖体 表示逆转录过程 需要逆转录酶参与 因此dna能传递和表达遗传信息 同时 基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程 也可以通过控制蛋白质分子的结构 从而影响生物的性状 答案 1 有丝分裂细胞核 2 通过复制 传递遗传信息通过控制蛋白质合成 表达遗传信息 3 翻译核糖体 4 逆转录 5 酶蛋白质分子结构 互动探究 1 图中 过程在人体细胞中能进行吗 提示 不能 分析 过程表示逆转录 即一些rna病毒以rna为模板合成dna的过程 2 生物的性状只受基因影响吗 提示 不是 分析 生物的性状主要由基因决定 还受到环境条件的影响 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实现 基因选择性表达 不同的细胞会表达不同的基因 变式备选 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病毒在宿主细胞内的增殖过程中 遗传信息 密码子和反密码子的比较1 区别 dna mrna trna 脱氧核苷酸 碱基对 的排列顺序 直接决定mrna中碱基排列顺序 间接决定氨基酸排列顺序 mrna上三个相邻的碱基 直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序 识别密码子 与密码子互补配对的三个碱基 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 高考警示钟 密码子 反密码子和氨基酸之间的对应关系由于mrna上的密码子除终止密码子外有61种对应氨基酸 而trna上的反密码子与对应氨基酸的密码子一一对应 因此 1 一种氨基酸可由多种密码子决定 可由多种trna来转运 2 一种密码子只决定一种氨基酸 同样一种trna只转运一种氨基酸 典例训练3 信使rna上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换 则识别该密码子的trna及转运的氨基酸发生的变化是 a trna一定改变 氨基酸一定改变b trna不一定改变 氨基酸不一定改变c trna一定改变 氨基酸不一定改变d trna不一定改变 氨基酸一定改变 解题指南 1 考查实质 密码子 反密码子和氨基酸之间的关系 2 解题关键 1 密码子和反密码子之间发生碱基互补配对 密码子改变 反密码子一定发生改变 2 由于一种氨基酸可以由多种密码子决定 密码子改变 氨基酸不一定改变 解析 选c 由于只有能够互补配对的密码子和反密码子才能结合 所以当信使rna改变时 trna一定发生改变 由于密码子的简并性所以性状不一定改变 变式备选 下列关于trna和氨基酸之间相互关系的说法 正确的是 a 每种氨基酸都可由几种trna携带b 每种氨基酸都有它特定的一种trnac 一种trna可以携带几种结构相似的氨基酸d 一种氨基酸可由一种或几种特定的trna将它带到核糖体上 解析 选d 一种氨基酸的密码子可以有一个或多个 所以可以由一种或几种特定的trna来运输 因此 trna具有特异性 特定的trna将氨基酸运输到细胞中的核糖体上 trna与mrna上的密码子相配对 从而完成氨基酸的转运过程 基因指导蛋白质合成的有关计算1 基因表达过程中相关数量关系图解 2 析图得规律 1 基因中碱基数与mrna中碱基数的关系 转录时 组成基因的两条链中只有一条链能转录 另一条链则不能转录 因为dna是双链结构而rna为单链结构 因此转录形成的mrna分子中碱基数目是基因中碱基数目的1 2 2 mrna中碱基数与氨基酸的关系 翻译过程中 信使rna中每3个碱基决定一个氨基酸 所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使rna碱基数目的1 3 是dna 基因 中碱基数目的1 6 技巧点拨台 有关基因表达计算中的 最多 和 最少 1 翻译时 mrna上的终止密码不决定氨基酸 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 2 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 3 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 4 mrna上碱基比例 mrna上a u的数值和比例 模板链上a t的数值和比例 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 3311b 3612c 1236d 1136 解题指南 1 知识储备 1 dna中碱基数目 mrna中碱基数目 氨基酸数目 6 3 1 2 密码子的数目 trna的数目 3 肽键数目 或失水数目 氨基酸数目 肽链数目 2 解题关键由肽键数目推知氨基酸数目 再推出mrna与dna中碱基数目 解析 选b 该多肽含有11个肽键 则含有12个氨基酸 mrna中三个碱基决定一个氨基酸 一个氨基酸至少有一种trna来转运 因此 mrna中至少含有36个碱基 合成这段多肽需要12个trna 变式备选 某蛋白质由n条肽链组成 氨基酸的平均相对分子质量为a 控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对 则该蛋白质的相对分子质量约为 a 2ab 3 6b 18nb ab 3 6bc 无法判断d ab 3 b 3 n 18 解析 选d 由于基因中的碱基对与蛋白质中氨基酸数目比为3 1 所以氨基酸数目为b 3 形成含有n条肽链的蛋白质脱去的水分子的相对分子质量为 b 3 n 18 所以整个蛋白质分子的相对分子质量为ab 3 b 3 n 18 分析类实验的解题关键 基因表达产物的判断技巧 案例 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 命题人透析 1 根据碱基序列判断dna和rna rna一般为单链 碱基u是其特有成分 dna一般为双链 碱基t是其特有成分 根据题干碱基序列可判断a为rna x为dna 而以rna为模板指导形成dna的过程 我们称之为逆转录 2 根据核糖体和病毒的物质组成判断产物名称 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rna 试管乙中模拟的是转录过程 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 丙试管中模拟的是翻译过程 3 病毒繁殖时所需物质的来源 病毒营寄生生活 在宿主内以病毒自身的rna为模板 以宿主细胞内的原料 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸等 经一系列的化学反应最终合成rna和蛋白质外壳 组装形成新的病毒 标准答案 1 逆转录 2 mrna转录 3 蛋白质 或多肽 4 小鼠上皮细胞病毒rna密码子 阅卷人点评 得分要点答案是惟一的 每个题空的答案只有与标准答案一致才能得分 失分案例 1 错答为 转录 将转录与逆转录混为一谈 2 错答为 rna 不能正确区别mrna rrna与trna 4 错答为 dna mrna 蛋白质 原因是忘记了该病毒为rna病毒 1 人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同 其根本原因是这两种细胞的 a dna碱基排列顺序不同b 核糖体不同c 转运rna不同d 信使rna不同 解析 选d 同一个体体细胞来自于同一受精卵的有丝分裂 所含的核dna相同 同一个体内不同细胞的形成是细胞分化的结果 细胞分化使相同细胞的后代在形态 结构和生理功能上发生稳定性差异 细胞分化是基因选择性表达的结果 不同细胞选择了不同的基因表达 所以形成的信使rna是不同的 2 在下面的转录简式中 共有几种核苷酸 a 4种b 5种c 6种d 8种 解析 选c 由于图中有dna和rna两部分 dna的组成单位是脱氧核苷酸 图中碱基有c a g三种 rna的组成单位是核糖核苷酸 图中的碱基有g u c三种 3 2011 江苏高考 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的容错性 解题指南 1 知识储备 1 转录需要原料及rna聚合酶的作用 2 密码子具有简并性 2 解题关键 1 rna聚合酶作用于dna的一条链 2 不同密码子可以编码同种氨基酸 解析 选c a项 转录时以4种核糖核苷酸为原料 合成rna b项 转录时 rna聚合酶识别转录的起始部位 识别转录终止信号 促使聚合酶反应的停止 c项 核糖体在mrna上移动翻译出蛋白质 d项 不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 有利于稳定遗传 4 2012 南京模拟 如图代表人体某细胞中发生的某一过程 下列叙述错误的是 a 能给该过程提供模板的是mrnab 图中的这一过程有水产生c 有多少种密码子 就有多少种trna与之对应d 图中的这一过程不能完全体现 中心法则 的内容 解析 选c 如图表示在核糖体上翻译蛋白质的过程 翻译的模板是mrna 在蛋白质合成过程中有水生成 密码子共有64种 其中有3种终止密码子 不决定氨基酸 也没有trna与之对应 故c项错误 5 如图为基因的作用与性状的表现流程示意图 请据图分析 不正确的选项是 a 过程是转录 它以dna的一条链为模板 四种核糖核苷酸为原料合成mrnab 过程中只需要mrna 氨基酸 核糖体 酶 atp即可完成c 某段dna上某个碱基发生改变 但形成的蛋白质不一定会改变d 人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制 使结构蛋白发生变化所致 解析 选b 图中 过程为翻译 需要mrna作为模板 氨基酸作为原料 酶作催化剂 核糖体为场所 atp提供能量 此外 还需要trna作转运工具 6 在生物体内性状的表达一般遵循dna rna 蛋白质的原则 下面是几种与此有关的说法 正确的是 多选 a 在细胞的一生中 dna rna和蛋白质的种类和数量是不变的b dna rna主要是在细胞核中完成的 rna 蛋白质是在细胞质中完成的c 在同一个体的不同体细胞中 dna相同 rna和蛋白质不一定相同d 在细胞的一生中 dna一般是不变的 rna和蛋白质分子是变化的 解析 选b c d dna是细胞中的遗传物质 一般是不变的 由于同一个体的不同体细胞中的基因存在着选择性表达 因此不同细胞中的dna相同 而rna和蛋白质不一定相同 7 观察下面的某生理过程示意图 甲表示甲硫氨酸 丙表示丙氨酸 回答问题 1 丙氨酸的密码子是 连接甲和丙的化学键的结构简式是 2 若 中尿嘧啶和腺嘌呤之和占42 则相应的 分子片段中胞嘧啶占 3 若该过程合成的物质是胰岛素 中合成的物质首先进入 中进行加工 该物质运出细胞的方式是 该过程反映了细胞膜的结构特点是 4 在该生理过程中 遗传信息的流动途径是 细胞中决定氨基酸种类的密码子共有 种 5 一种氨基酸可以由多个密码子决定 这对生物生存和发展的重要意义是 解析 1 携带丙氨酸的反密码子为cga 所以密码子为gcu 连接两个氨基酸的化学键为肽键即 2 转录产生的mrna中a u 42 所以在原dna中a t 42 则g c 58 即g c 29 3 中合成的物质是多肽链 首先进入内质网进行相关的加工 胰岛素为大分子物质 通过外排的方式运出细胞外 该过程涉及到细胞膜的流动性 4 基因表达的过程中 遗传信息的流动途径是dna rna 蛋白质 这里不涉及到dna的自我复制 细胞中决定氨基酸的密码子共有61种 另有3种为终止密码 子 合计64种密码子 5 一种氨基酸可以由多个密码子决定 说明密码子具有简并性的特点 有两方面的好处 一方面可以容错 在一定程度上防止由于碱基的改变引起合成蛋白质过程中氨基酸序列的改变而导致的生物性状的改变 另一方面 当某种氨基酸使用频率高时 几种密码子决定同一种氨基酸 可以保证翻译速度 答案 1 gcu 2 2