高三生物复习 第17讲 基因指导蛋白质的合成和基因对性状的控制.ppt

第17讲基因指导蛋白质的合成和基因的对性状的控制 一 基因控制蛋白质的合成1 细胞中两种核酸的比较 核糖核苷酸 脱氧核糖 核糖 脱氧核苷酸 2 基因控制蛋白质合成过程 包括转录和翻译两个阶段 1 转录 主要在细胞核中 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 场所 细胞核 主要 模板 dna解旋 以其中的一条链为模板 原料 4种核糖核苷酸 产物 单链的 条件 等 mrna atp dna解旋酶 rna聚合酶 二 中心法则1 概念 中心法则是遗传信息的转录和翻译过程 包括5条途径 1 dna的自我复制 从dna流向dna 2 转录 从dna流向rna 3 翻译 rna流向蛋白质 4 rna的自我复制 从rna流向rna 5 逆转录 从rna流向dna 修改后的中心法则如下图 2 中心法则是表示整个生物界遗传信息流动方向的图解 实线表示遗传信息的一般流动方向 发生在绝大多数生物中 虚线表示在某些病毒中遗传信息的流动方向 是对中心法则的补充和发展 三 基因 蛋白质与性状的关系1 基因通过控制 来控制代谢过程 进而控制生物体的性状 例 关于豌豆的圆粒与皱粒 白化病症状2 基因通过控制 结构直接控制生物体的性状 例 囊性纤维病 镰刀型细胞贫血症3 上述实例涉及的都是单个基因对生物体性状的控制 事实上 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系 例如人的身高可能由多个基因决定的 其中每一个基因对身高都有一定作用 同时 身高也不完全是由基因决定的 后天的营养和体育锻炼等也有重要作用 酶的合成 蛋白质 4 基因与 基因与基因产物 基因与 之间存在着复杂的相互作用 这种相互作用形成了一个错综复杂的网络 精细地调控着生物体的性状 5 细胞质基因指的是线粒体和叶绿体中的基因 线粒体和叶绿体中的dna都能够进行 复制 并通过转录和翻译控制一些蛋白质的合成 如线粒体肌病就是由线粒体缺陷引起的 这种遗传病只能通过 遗传给后代 基因 环境 半自主自我 母亲 一 关于信使rna 转运rna和核糖体rna 特别提醒 密码子具有简并性 即一种氨基酸可能对应一个或多个密码子 生物界共用一套遗传密码 与61种密码子相对应的有61种转运rna 一种转运rna只能运输一种氨基酸 一种氨基酸可由一种或几种转运rna转运 二 转录 翻译与dna复制的比较 特别提醒 复制和转录发生在dna存在的部位 如细胞核 叶绿体 线粒体 拟核 质粒等部位 转录的产物有3类rna 但是能储存遗传信息的是mrna mrna在翻译过程中起模板作用 从核糖体上脱离下来的只是多肽链 多肽链还得在相应的细胞器内加工 最后才合成具有一定空间结构的蛋白质 三 基因表达中的相关数量计算1 转录时 组成基因的两条链只有一条链能转录 另一条链则不能转录 因此 转录形成的rna分子中碱基数目是基因数目的1 2 2 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氨基酸数目是信使rna碱基数目的1 3 综上可知 蛋白质中氨基酸数目 trna数目 mrna碱基数目 dna上碱基数目 1 1 3 6 3 基因中的碱基 rna中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系 特别提醒 翻译时 mrna上的终止密码子不决定氨基酸 因此准确地说 mrna上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些 基因或dna上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸的数目的6倍还要多一些 在回答有关问题时 应加上最多或最少等字 四 中心法则的拓展 五 基因 蛋白质与性状的关系1 基因控制性状的关系图解2 基因与性状之间的关系 1 基因与性状的关系并不是简单的线性关系 这主要体现在 有些性状是由多个基因共同控制的 如人的身高可能是由多个基因决定的 性状的表现还受环境的影响 如后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用 2 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 这种相互作用形成了一个错综复杂的网络 精细地调控着生物体的性状 3 基因对性状的控制小结 1 间接作用 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物体的性状 2 直接作用 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 总之 生物的形态 结构和生理等方面的性状主要是由蛋白质体现的 蛋白质的合成又受基因的控制 所以生物的性状是由基因控制的 特别提醒 生物体的有些性状是受到单基因控制的 而有些性状不仅由一个基因控制 可能由多个基因来决定 如人的身高 血压 智力 长相等 同一生物在不同环境中有不同的表现型 基因型是生物发育的内因 而环境条件是外因 表现型是生物发育的结果 是基因型和环境条件共同作用的结果 知识点1 转录和翻译过程 例1 2010 宿迁市二模 右图表示有关遗传信息传递的模拟实验 相关叙述合理的是 a 若x是mrna y是多肽 则管内必须加入氨基酸b 若x是dna一条链 y含有u 则管内必须加入逆转录酶c 若x是trna y是多肽 则管内必须加入脱氧核苷酸d 若x是hiv的rna y是dna 则管内必须加入dna酶 a 思路点拨 此题考查遗传信息的传递 若x是mrna y是多肽 则该过程模拟翻译过程 需要加入原料氨基酸 若x是dna一条链 y含有u 则说明该过程模拟转录过程 则需要加入rna聚合酶 若x是trna y是多肽 该过程模拟翻译过程 则需要加入氨基酸等 若x是hiv的rna y是dna 则该过程模拟逆转录过程 需要加入逆转录酶 举一反三 mrna的核苷酸序列与 a dna分子的两条链的核苷酸序列互补b dna分子的一条链的核苷酸序列互补c 某一trna分子的核苷酸序列互补d 所有的trna分子的核苷酸序列互补 思路点拨 mrna的核苷酸序列与dna分子的一条链的核苷酸序列互补 这条链称为模板链 b 知识点2 信使rna 转运rna和核糖体rna 例2 遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为 密码子 这种分子是 a 肽链b dnac 信使rnad 转运rna 思路点拨 mrna上的三个相邻碱基称为一个密码子 c 举一反三 下列对转运rna的描述 正确的是 a 每种转运rna能识别并转运多种氨基酸b 每种氨基酸只有一种转运rna能转运它c 转运rna能识别信使rna上的密码子d 转运rna转运氨基酸到细胞核内 思路点拨 每种转运rna能识别并转运一种氨基酸 每种氨基酸有一种或几种转运rna能转运它 转运rna转运氨基酸到细胞质内 c 规律方法 基因表达的几点总结 1 在生物个体发育过程中 基因是选择性表达的 即同一生物不同组织器官 细胞中所含的基因相同 但选择性表达的基因不同 2 原核生物与真核生物转录和翻译的场所和时间比较 原核生物的转录和翻译均在细胞质内进行 两个过程常紧密偶联 同时发生 真核生物的转录在细胞核中进行 翻译在细胞质中进行 先转录后翻译 举一反三 dna复制和转录的共同点是 多选 a 需要多种酶参与b 在细胞核内进行c 遵循碱基互补配对原则d 不需要atp提供能量 思路点拨 真核细胞dna的转录和复制在细胞核 线粒体和叶绿体内进行 原核细胞dna的转录和复制在其拟核和细胞质内进行 ac 知识点4 基因表达中的相关数量计算 例4 2010 西安一中期中 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 合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 a m 1b m 2c 2 m n 1d 2 m n 2 d 思路点拨 由题意知 mrna分子有m个碱基且g c n mrna分子中a u m n 控制其合成的dna分子模板链中a t m n个 模板dna分子中a t 2 m n 个 由mrna分子有m个碱基可知 其模板dna分子中有2m个碱基 能控制合成含2m 6个氨基酸的蛋白质分子 题中给出 此蛋白质分子有2条肽链 脱去的水分子数应为m 3 2 规律方法 解答本题要明确以下问题 在dna分子的转录和翻译过程中 dna 基因 中的碱基数 rna中的碱基数 蛋白质中的氨基酸数 6 3 1 在蛋白质合成过程中 蛋白质中的氨基酸数 肽链的数目 肽键数 脱去的水分子数 举一反三 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 思路点拨 根据题中条件可知该多肽由30个氨基酸组成 加上终止密码子应为31个密码子 则编码该多肽的基因碱基对数至少为31 3 93 d 知识点5 遗传信息 密码子和反密码子 例5 2010 温州模拟 下列关于密码子的叙述错误的是 a 利用mrna可以通过逆转录合成目的基因b trna利用氨基酸与密码子发生碱基互补配对并进一步合成多肽c mrna上的3个相邻的碱基可能是密码子也可能不是d 一种氨基酸可以由多种密码子决定 一种密码子不一定决定一种氨基酸 b 思路点拨 a项正确 mrna可以通过逆转录合成相应的dna分子 b项错误 多肽的合成是在核糖体上进行 由于trna上的反密码子与mrna上的密码子互补配对 将特定的氨基酸脱水缩合形成多肽 c项正确 mrna上决定氨基酸的3个连续的碱基成为一个密码子 d项正确 共64个密码子 其中61个能决定20种氨基酸 有的氨基酸只对应一种密码子 有的氨基酸可对应多种密码子 终止密码子不决定氨基酸 规律方法 遗传信息 密码子 反密码子 遗传性状的辨析遗传信息 不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序 碱基顺序 不同 因此 不同的基因就含有不同的遗传信息 密码子 遗传学上把信使rna上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 叫做1个 密码子 反密码子 trna的空间结构呈三叶草形 其一端大环上的3个碱基能够与mrna的密码子配对 识别密码子 所以这3个碱基为反密码子 遗传性状 是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态 结构和生理等方面的特征 主要是由蛋白质体现 举一反三 一个转运rna一端的3个碱基是cga 则这个rna运载的氨基酸是 a 酪氨酸 uac b 谷氨酸 gag c 精氨酸 cga d 丙氨酸 gcu 思路点拨 转运rna一端的3个碱基是cga 与之配对的信使rna的3个碱基是gcu 决定氨基酸的密码子位于信使rna上 所以gcu决定的氨基酸是丙氨酸 d 知识点6 中心法则的拓展和理解 例6 中心法则揭示了生物遗传信息由dna向蛋白质传递与表达的过程 请回答下列问题 1 a b c d所表示的四个过程分别是 和 2 需要trna和核糖体同时参与的过程是 用图中的字母回答 3 a过程发生在真核细胞分裂的 期 4 在真核细胞中 a和b两个过程发生的主要场所是 5 能特异性识别信使rna上密码子的分子是 后者所携带的分子是 6 rna病毒的遗传信息传递与表达的途径有 用类似本题图中的形式表述 思路点拨 理解中心法则及其补充和发展的具体内容 了解每个过程的模板 原料 产物 发生时期及场所 在中心法则中 a b c d分别代表dna自我复制 转录 翻译和逆转录四个过程 需要trna和核糖体同时参与的是翻译过程 真核细胞中a过程发生在分裂的间期 a和b过程都发生在细胞核中 翻译过程中 能特异性地与信使rna分子上的密码子相结合的物质是转运rna 其识别结构是反密码子 转运rna上携带的分子是氨基酸 rna病毒的遗传信息的传递方式有直接控制蛋白质