高中生物 第三单元 第二章 第一、二节 认识基因基因的表达课件 中图版必修2.ppt

第二章基因对性状的控制第一 二节认识基因基因的表达 一 认识基因1 基因的提出 1 1865年 孟德尔首次提出 2 1909年 丹麦约翰逊首先提出并使用了 这个名词 2 基因概念的发展 1 摩尔根提出基因与染色体的关系是 2 1961年雅各布和莫诺进一步丰富了基因的概念 提出基因可分为结构基因 调节基因 遗传因子 基因 基因在染色体上呈线 性排列 启动基因 操纵基因 3 基因的现代含义 1 大多数真核生物的基因编码序列是不连续的 称为 基因中的编码序列 和非编码序列 往往交替排列 2 两个基因共用一段重叠的核苷酸序列 称为 3 在染色体上能够从一个位置转移到另一个位置的基因称为可动基因 也叫做 4 现代遗传学认为 基因是遗传的 是有 的dna序列 是组成一个 区域和 的一段dna序列 外显子 内含子 断裂基因 重叠基因 转座因子 基本物质和功能单位 遗传效应 转录 转录调节 二 基因的表达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 rna的分类及功能 细胞核内 转运氨基酸 核糖体 3 密码子 1 概念 上决定一个特定氨基酸的 2 种类 种 其中决定氨基酸的密码子有 种 种起始密码 有3种 mrna 碱基三联体 64 61 2 终止密码 4 中心法则写出序号代表的过程 dna的复制 转录 翻译 rna的复制 rna逆转录 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 起始密码决定的是甲硫氨酸或缬氨酸 翻译终点 识别到终止密码 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 2 dna复制 转录 翻译的比较 1 区别 2 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 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 考点二中心法则的理解与分析1 不同生物的中心法则 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 中心法则体现了基因的两大基本功能 1 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 2 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 高考警示 1 逆转录病毒的遗传物质是rna 但不存在rna复制现象 逆转录过程中需要逆转录酶的参与 2 只有遗传物质为dna的生物才遵循dna复制 转录 翻译这个完整过程 3 中心法则的过程都遵循碱基互补配对原则 典例3 下图表示原核细胞中遗传信息传递的部分过程 请据图回答 1 图中涉及的遗传信息传递方向为 以流程图的形式表示 2 转录过程中 dna在 的催化作用下 把两条螺旋的双链解开 该变化还可发生在过程中 3 mrna是以图中的 为模板 在 的催化作用下 由4种游离的依次连接形成的 4 能与mrna发生碱基互补配对的分子是 它所携带的小分子有机物可用于合成图中 5 由于化学物质甲磺酸乙酯的作用 该生物体表现出新的性状 原因是 基因中一个g c对被a t对替换 导致由此转录形成的mrna上个密码子发生改变 经翻译形成的 中 发生相应改变 解析 1 左图涉及的是转录过程 而右图表示翻译过程 2 解旋的过程发生在dna分子复制和转录时 3 转录的过程是以dna的一条链为模板 在rna聚合酶的作用下 以核糖核苷酸为原料合成mrna的过程 4 在翻译的过程中trna分子携带的氨基酸在核糖体上合成肽链 5 基因中一个g c对被a t对替换 导致由此转录形成的mrna上的被替换部位的密码子发生改变 经翻译后或变成其他氨基酸 或变成终止密码 导致肽链终止 从而使氨基酸的种类或数目发生改变 答案 1 dnarna蛋白质 2 解旋酶dna复制 3 rna聚合酶核糖核苷酸 4 trna 多肽 肽链 5 1氨基酸的种类或数目 变式训练 如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 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 基因中碱基数 mrna中碱基数及肽链中氨基酸数计算方法 典例 某条多肽链的相对分子质量为2778 若氨基酸的平均相对分子质量为110 如考虑终止密码子 则编码该多肽链的基因长度至少是 a 75对碱基b 78对碱基c 90对碱基d 93对碱基 解析 选d 设多肽链是由m个氨基酸构成的 多肽链的相对分子质量 110m 18 m 1 2778 则m 30 那么控制该多肽链的密码子有31个 终止密码子不编码氨基酸 则控制该多肽链合成的基因至少有93对碱基 方法归纳 计算相关数目时 首先要结合转录和翻译的过程 理解数量关系 再进行计算 1 dna 基因 mrna中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解 即dna碱基数 mrna碱基数 氨基酸个数为6 3 1 2 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 易错提醒 计算中 最多 和 最少 的分析 1 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 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 等字样 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 变式训练 一条多肽链含有1000个氨基酸 则作为合成该多肽链模板的mrna分子和转录该mrna的模板dna分子上至少有碱基 考虑终止密码子 a 3000个和6000个b 3003个和6006个c 3003个和6003个d 3000个和3000个 解析 选b dna通过转录将遗传信息传给mrna 这一过程中dna仅有1条链发生转录 mrna在翻译时 相邻的3个碱基为1个密码子 决定1个氨基酸 由此分析 多肽链上有1000个氨基酸 mrna上就应有3000个碱基 加上1个终止密码子的3个碱基共有3003个 dna分子为双链 其相应的碱基数应为6006个 1 下列有关叙述错误的是 a 染色体是基因的主要载体b 基因在染色体上呈线性排列c 一条染色体上有一个基因d 体细胞 细胞核 中基因成对存在 染色体也成对存在 解析 选c 基因和染色体存在明显的平行关系 基因是有遗传效应的dna序列 细胞中的dna主要位于染色体上 此外在细胞质中的线粒体 叶绿体 质粒以及拟核中也有dna分布 所以染色体是基因的主要载体 基因在染色体上呈线性排列 这也说明一条染色体上有多个基因 基因和染色体的平行关系还表现在体细胞中基因成对存在 染色体也成对存在 2 trna上三个相邻碱基为uac 那么它所对应的密码子和携带的氨基酸为 a gua 缬氨酸b cau 组氨酸c uac 酪氨酸d aug 甲硫氨酸 解析 选d trna上三个相邻碱基为uac 则mrna上与之对应的密码子为aug 故此trna上运载的氨基酸是甲硫氨酸 3 2013 无锡模拟 下图为某生物体内相互关联的三个分子的部分结构示意图 据图分析 下列叙述错误的是 a 分子1能够进行复制和转录b 分子2中含鸟嘌呤不含尿嘧啶c 分子3的基本结构单位是氨基酸d 分子2到分子3的过程称为翻译 解析 选b 分子1为dna分子 能够进行复制和转录 分子2为mrna 含有尿嘧啶 分子3为蛋白质 是由氨基酸构成的 以分子2 mrna 为模板合成分子3 蛋白质 的过程为翻译 4 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 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 下图表示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 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 转录需要原料及rna聚合酶的作用 密码子具有简并性 2 解题关键 rna聚合酶作用于dna的一条链 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 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 浓度低时