福建省高中生物 第4章基因的表达课件 新人教版必修2.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 单链 细胞核 核孔 细胞核内 转运氨基酸 核糖体 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 高考警示 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 考查角度1转录和翻译过程 典例1 下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trnaatp 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 考查角度2基因指导蛋白质合成的相关计算 典例2 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 1b m m 3 2c 2 m n m 3 1d 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 3311b 3612c 1236d 1136 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 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3 右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 tgub ugac acud 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 在实验室中做了如下图所示的模拟实验 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u a 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 2013 厦门模拟 下列是对转录与翻译过程的理解 其中不正确的是 a 都在细胞核中进行b 都需要细胞提供能量c 都需要模板 酶和原料d 都遵循碱基互补配对原则 解析 选a 细胞质中的基因也可以表达 所以转录和翻译并不一定都在细胞核中进行 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 u5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 下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含量相同 但排列顺序不同 其原因是参与这两种蛋白质合成的 a trna种类不同b mrna碱基序列不同c 核糖体成分不同d 同一密码子所决定的氨基酸不同 解析 选b 具体分析如下 a项 组成两种蛋白质的各种氨基酸含量相同 则trna的种类也相同 b项 蛋白质合成过程中 蛋白质的氨基酸排列顺序由mrna的碱基排列顺序决定 c项 所有的核糖体都是由蛋白质和rrna组成 d项 所有生物共用一套密码子 一个密码子只决定一种氨基酸 8 2012 安徽高考 右图为细胞内某些重要物质的合成过程 该过程发生在 a 真核细胞内 一个mrna分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链b 原核细胞内 转录促使mrna在核糖体上移动以便合成肽链c 原核细胞内 转录还未结束便启动遗传信息的翻译d 真核细胞内 转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 解析 选c 从图示可看出 细胞内正在发生基因的转录 翻译过程 二者同时发生 应是原核细胞内基因的表达 真核细胞内基因的转录和翻译是两个独立的过程 在细胞核内完成转录 mrna经核孔到达细胞质后进行翻译 转录和翻译二者的时间 空间均不相同 无论是真核细胞还是原核细胞中转录产生的mrna均能结合多个核糖体 同时合成多条多肽链 9 2011 海南高考 野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长 用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株 该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长 对这一实验结果的解释 不合理的是 a 野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲b 野生型大肠杆菌代谢可能不需要氨基酸甲c 该突变株可能无法产生氨基酸甲合成所需的酶d 该突变株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丧失 解析 选b 野生型大肠杆菌不需要添加氨基酸甲就可以生长 说明野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲 突变株需要人工添加氨基酸甲 说明该突变株可能无法合成氨基酸甲 即无形成氨基酸甲所需的酶或者该酶的功能丧失 10 2010 江苏高考 铁蛋白是细胞内储存多余fe3 的蛋白 铁蛋白合成的调节与游离的fe3 铁调节蛋白 铁应答元件等有关 铁应答元件是位于铁蛋白mrna起始密码上游的特异性序列 能与铁调节蛋白发生特异性结合 阻遏铁蛋白的合成 当fe3 浓度高时 铁调节蛋白由于结合fe3 而丧失与铁应答元件的结合能力 核糖体能与铁蛋白mrna一端结合 沿mrna移动 遇到起始密码后开始翻译 如下图所示 回答下列问题 1 图中甘氨酸的密码子是 铁蛋白基因中决定 的模板链碱基序列为 2 浓