高中生物 第3章 遗传信息的复制与表达 3.2 遗传信息的表达课件 北师大版必修2.ppt_第1页
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第2节遗传信息的表达 1 概述遗传信息的转录和翻译 2 运用数学方法分析碱基与氨基酸的对应关系 3 说明基因表达的调控 4 解释中心法则 举例说明中心法则内容在不同类型生物和细胞中的区别 一 二 三 一 基因控制蛋白质的合成1 遗传信息的转录 1 概念 遗传学上把由dna合成rna的过程称为遗传信息的转录 2 场所 细胞核 3 过程 一 二 三 第一步 rna聚合酶与启动子结合 随着rna聚合酶的移动 dna双螺旋解开成为单链 第二步 以一条dna链为模板 按碱基配对原则 利用细胞核内游离的核糖核苷酸 在rna聚合酶的作用下合成一条rna链 第三步 新合成的rna链被甩出 解旋的两条dna单链结合在一起 恢复为原来的双螺旋结构 4 非编码链和编码链 作为模板的dna链称为非编码链 与模板链互补的dna链称为编码链 一 二 三 5 外显子和内含子 外显子 dna分子中编码氨基酸的序列 能 填 能 或 不能 被转录成rna 内含子 dna分子中不编码氨基酸的序列 能 填 能 或 不能 被转录成rna 6 rna的剪切 前体信使rna的内含子在rna自身的催化作用下被切除掉 外显子连接在一起 形成信使rna 一 二 三 7 转录终止序列的类型 依赖于蛋白质的终止序列 主要利用蛋白质水解释放的能量 把新生的rna链释放出来 不依赖于蛋白质的终止序列 是由合成的rna链的结构决定的 该rna序列富含g c 且可以形成发夹结构 发夹结构的下游有一连串的u a u之间的氢键是最不稳定的 因此rna链被释放出来 8 转录的意义 通过转录 dna序列上的基因信息传递到mrna上 一 二 三 2 遗传信息的翻译 1 翻译的定义和实质 定义 以mrna链上的核糖核苷酸序列为模板 从一个特定的起始位点开始 按每三个核糖核苷酸代表一个氨基酸的原则 依次合成一条多肽链的过程叫翻译 实质 将mrna中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列 2 场所 细胞质 3 密码子 概念 遗传学上把mrna上三个相邻的碱基 叫作一个密码子 特点 连续性 简并性 专一性 具有起始 aug 和终止密码子 uag uaa uga 通用性 一 二 三 4 trna 结构 一端是携带氨基酸的部位 另一端的三个碱基决定其携带氨基酸的种类 这三个碱基称为反密码子 特点 一种trna能识别并转运一种氨基酸 5 翻译的过程 一 二 三 mrna进入细胞质后与核糖体结合 形成多聚核糖体 携带氨基酸的trna进入核糖体以后 以mrna为模板 按照碱基配对原则放置氨基酸 氨基酸通过肽键连接形成肽链 肽链再经过一定的折叠盘曲及修饰 最终形成一个具有一定氨基酸顺序的 有一定功能的蛋白质分子 dna分子上脱氧核糖核苷酸的排列顺序决定了mrna中核糖核苷酸的排列顺序 mrna中的核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序 氨基酸的排列顺序决定了蛋白质结构和功能的特异性 从而使生物体表现出各种各样的遗传性状 一 二 三 二 基因表达的调控1 概念对基因表达过程的调节作用就称为基因表达的调控 2 原核生物基因表达的调控 以大肠杆菌乳糖分解代谢为例 1 调控时期 主要发生在转录过程中 2 调节机理 调节乳糖分解代谢的根本原因是大肠杆菌dna上有乳糖操纵子 它由一个操纵基因 o 三个结构基因 启动子 p 和调节基因 i 组成 三个结构基因分别是lacz 编码半乳糖苷酶 lacy 编码半乳糖苷透过酶 和laca 编码半乳糖苷转乙酰酶 一 二 三 一 二 三 当培养基中没有乳糖时 调节基因的产物调节蛋白与操纵基因结合 从而阻碍rna聚合酶与启动子结合 使三个结构基因无法转录 不能合成分解乳糖的半乳糖苷酶 当培养基中只有乳糖时 乳糖与调节基因的产物调节蛋白结合 使调节蛋白不能与操纵基因结合 从而使rna聚合酶顺利地与启动子结合 促进三个结构基因的转录 也就促进了半乳糖苷酶的合成 3 真核生物基因表达的调控在调节因素的作用下 随着生物体的生长发育 遗传信息有序地表达 一 二 三 三 中心法则中心法则是由科学家克里克首先提出来的 中心法则包括遗传信息从dna流向dna dna的自我复制 从dna流向rna进而流向蛋白质 转录和翻译 从rna流向rna rna的复制 和从rna流向dna 逆转录 如下图 一 二 三 一 遗传信息的表达1 对翻译过程的解读 1 碱基配对双方是mrna上的密码子和trna上的反密码子 故a u u a配对 不会出现t 2 翻译起点 起始密码子决定的是甲硫氨酸 翻译终点 识别到终止密码子 不决定氨基酸 翻译停止 3 翻译进程 核糖体沿着mrna移动 依次读取密码子 但mrna不移动 4 真核生物转录形成的mrna由细胞核进入细胞质后才进行翻译 原核生物没有核膜 所以转录的同时也进行翻译 如下图 一 二 三 一 二 三 2 trna结构模式图 一 二 三 1 结构 三叶草状 2 位点 氨基酸结合位点和反密码子位点 3 种类 61种 4 单链结构 有配对区域 不出现碱基t 一 二 三 3 mrna与核糖体数量 翻译速度的关系 1 数量关系 一个mrna可相继结合多个核糖体 2 意义 少量的mrna分子就可以迅速合成出大量的蛋白质 3 方向 判断依据是多肽链的长短 较长的先翻译出来 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 一 二 三 二 基因中的碱基 信使rna中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系1 转录时 组成基因的两条链只有一条链是模板链 另一条链是编码链 因此 转录形成的信使rna分子中的碱基数目是基因中的碱基数目的1 2 2 翻译过程中 信使rna中每三个连续的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 总之 在转录和翻译过程中 基因中的碱基数 指双链 信使rna分子中的碱基数 蛋白质分子中的氨基酸数之比为6 3 1 不考虑内含子 终止密码子等 一 二 三 三 中心法则五个过程的比较 一 二 三 题型一 题型二 题型三 遗传信息的表达 例1 根据下表中的已知条件 判断苏氨酸的密码子是 a tgub ugac acud ucu 题型一 题型二 题型三 解析 反密码子与密码子互补 所以苏氨酸密码子的第三个碱基为u 且密码子由mrna上的碱基组成 不含碱基t 所以a b两项错误 根据mrna与dna中模板链互补可推知苏氨酸的密码子为ugu或acu 答案 c 题型一 题型二 题型三 碱基与氨基酸的数量对应关系 例2 某条多肽的相对分子质量为2778 若氨基酸的平均相对分子质量为110 如考虑终止密码子 则编码该多肽的基因长度至少是 a 75对碱基b 78对碱基c 90对碱基d 93对碱基解析 设该多肽是由m个氨基酸构成的 相邻氨基酸之间脱去1分子h2o形成肽键 则多肽的相对分子质量 110m 18 m 1 2778 m 30 那么控制该多肽的密码子有31个 终止密码子不编码氨基酸 则控制该多肽合成的基因有93对碱基 答案 d 题型一 题型二 题型三 中心法则 例3 科学家证实 引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒 hiv 是一种逆转录病毒 下列正确表示hiv感染人体过程的 遗传信息流 示意图是 题型一 题型二 题型三 解析 hiv是以rna为遗传物质的病毒 进入宿主细胞后 以rna为模板逆转录成dna 该dna和人体细胞核内的dna整合在一起 整合后的hiv的dna分子在人体细胞可以复制 还可以转录出rna 以rna为模板翻译成病毒的蛋白质 该dna转录而来的rna可作为hiv的遗传物质 该病毒无法控制宿主细胞合成rna复制酶 故hiv的rna不能复制 所以a b c三项错误 答案 d 1 2 3 4 5 6 7 1下图是某高等生物细胞中基因r表达过程的示意图 表示信息传递或物质转移的路径和方向 表示物质 下列有关叙述正确的是 a 基因r的表达过程只发生在细胞核内b 过程a需要dna聚合酶参与c 组成 和 的碱基种类不同d 多个核糖体结合在 上 增大了 合成的效率答案 d 1 2 3 4 5 6 7 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分子至少含有的碱基个数及转录此mrna的基因中碱基数至少依次为 a 33 66b 36 72c 12 72d 11 66解析 一条含有11个肽键的多肽 含有12个氨基酸 mrna中3个碱基决定1个氨基酸 因此 此mrna中至少含有36个碱基 dna中至少有72个碱基 答案 b 1 2 3 4 5 6 7 3dna转录产生信使rna的过程中发生的生理过程是 a 内含子不转录b 只进行外显子转录c rna聚合酶与启动子结合d 以编码链为转录模板解析 转录时 rna聚合酶首先与启动子结合启动转录过程 然后以dna的非编码链为模板转录产生rna 内含子和外显子都转录 转录产生的前体信使rna剪切掉内含子转录的rna后形成信使rna 答案 c 1 2 3 4 5 6 7 4dna分子复制与遗传信息转录的相同之处是 a 利用的模板相同b 利用的原料相同c 利用的酶相同d 都遵循碱基互补配对原则答案 d 1 2 3 4 5 6 7 5在人体正常细胞中 遗传信息的流动过程不包括 dna复制 rna复制 转录 逆转录 翻译a b c d 解析 人体正常细胞内无rna复制 rna都是通过dna转录产生的 在异常情况下 rna的复制发生在rna病毒入侵细胞后的繁殖过程中 逆转录发生在少数rna病毒入侵细胞后的繁殖过程中 答案 b 1 2 3 4 5 6 7 6下图表示a b c三个核糖体相继结合到一个mrna分子上 并沿着mrna移动合成肽链的过程 下列叙述错误的是 a 最早与mrna结合的核糖体是ab 核糖体沿箭头 方向移动c 图示过程有水的生成d 图示过程碱基的配对方式为a u g c u a c g答案 a 1 2 3 4 5 6 7 7下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 2 3 4 5 6 7 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 胞质溶胶中rna含量显著减少 那么推测 鹅膏蕈碱抑制的是过程 填序号 线粒体功能 填 会 或 不会 受到影响 1 2 3 4 5 6 7 解析 1 过程 为转录 需要从核外获取atp 核糖核苷酸 酶等物质 2 过程 表示翻译 场所是核糖体 在胞质溶胶 线粒体中都能进行过程 翻译 所以线粒体中也存在核糖

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