【与名师对话】高考生物一轮复习 3.3基因与基因的表达课件 新人教版必修2.ppt

一 基因是有遗传效应的dna片段1 基因与dna的关系 1 一个dna分子上有 个基因 构成基因的碱基数 dna分子的碱基总数 2 基因是 的dna片段 2 遗传信息与dna的关系遗传信息蕴藏在dna分子的 之中 对应学生用书97页 3 dna分子特性 1 多样性 主要取决于 多样性 2 是由dna分子中特定的碱基排列顺序决定的 3 稳定性 主要取决于dna分子的 结构 二 遗传信息的转录1 rna的结构和种类 1 结构 与dna相比 rna在组成上的差异表现在 五碳糖是 碱基组成中没有t 而替换为 2 种类 trna和 三种 2 转录三 遗传信息的翻译1 翻译 1 概念 游离在细胞质中的各种氨基酸 以 为模板合成 的过程 2 场所 细胞质中的 3 运载工具 4 碱基配对 g c c g 2 密码子 1 概念 遗传学上把 上决定一个氨基酸的 叫一个密码子 2 种类 共64种 其中决定氨基酸的密码子有 种 3 转运rna 1 结构 形状像三叶草的叶 一端是携带 的部位 另一端有三个碱基可与密码子互补配对 称为 2 种类 61种 四 中心法则及其发展1 内容2 发展 1 rna肿瘤病毒的遗传信息由rna流向 2 致癌rna病毒能使遗传信息由rna流向 3 完善后的中心法则内容 用简式表示 五 基因 蛋白质与性状的关系1 基因对性状的控制 1 直接控制 通过控制 来直接控制生物性状 2 间接控制 通过控制 来控制代谢过程 从而控制生物性状 2 基因与性状的关系 1 基因与性状的关系并不都是 关系 如人的身高可能是由 决定的 同时 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 精细地调控着生物体的性状 自主核对 一 1 许多小于有遗传效应2 碱基排列顺序3 碱基排列顺序的特异性双螺旋二 1 核糖u 尿嘧啶 mrnarrna2 细胞核dna的一条链核糖核苷酸a ut a三 1 mrna具有一定氨基酸顺序的蛋白质核糖体trnaa uu a2 mrna三个相邻碱基613 氨基酸反密码子四 2 rnadna五 1 蛋白质分子结构酶的合成2 线性多个基因 1 基因与性状之间有何关系 2 基因有哪些功能 1 对基因本质的理解 1 从结构上看 基因是dna上一个个特定的片段 一个dna分子上有许多个基因 基因与dna结构一样 也是由四种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的 也是双螺旋结构 基因中脱氧核苷酸 碱基对 的排列顺序代表遗传信息 对应学生用书97页 2 从功能上看基因具有遗传效应 即基因能控制生物的性状 基因是控制生物性状的基本单位 特定的基因决定特定的性状 2 染色体 dna 基因和脱氧核苷酸的关系 3 基因 染色体 蛋白质 性状的关系 4 基因的基本功能 1 遗传信息的传递 发生在传种接代过程中 通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递 2 遗传信息的表达 发生在生物个体发育过程中 是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程 通过遗传信息的表达控制个体发育过程 应用指南1 dna上有很多片段 其中有遗传效应的片段才叫基因 没有遗传效应的片段不叫基因 2 对于真核细胞来说 染色体是基因的主要载体 线粒体和叶绿体是基因的次要载体 3 对于原核细胞来说 基因在拟核中的dna分子或质粒上 dna是裸露的 并没有与蛋白质一起构成染色体 因此 没有染色体这一载体 4 位于染色体上的基因随染色体传递给子代 其遗传遵循孟德尔遗传定律 5 位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给后代 是细胞质遗传的基础 例1 2010 苏州四校联考 关于下面概念图的叙述不正确的是 a a是脱氧核糖b g是蛋白质c d在e中的排列顺序代表遗传信息d f的基本组成单位是图中的e 解析 e是f中有遗传效应的片段 f和e的基本单位都是d 答案 d 考点2dna复制 转录和翻译的比较1 三者的区别 2 联系 应用指南1 对细胞结构生物而言 dna复制发生于细胞分裂过程中 而转录和翻译则发生于细胞分裂 分化以及生长等过程 2 dna中含有t而无u 而rna中含有u而无t 因此可通过放射性同位素标记t或u 研究dna复制或转录过程 3 在翻译过程中 一条mrna上可同时结合多个核糖体 可同时合成多条多肽链 但不能缩短每条肽链的合成时间 例2 2010 广东理综 下列叙述正确的是 a dna是蛋白质合成的直接模板b 每种氨基酸仅由一种密码子编码c dna复制就是基因表达的过程d dna是主要的遗传物质 解析 本题主要考查遗传信息的传递与表达过程 a项 蛋白质合成的直接模板是mrna 属于基因表达中的翻译过程 b项 密码子具有简并性 即存在多个密码子决定同一种氨基酸的现象 c项 基因表达的过程包括转录和翻译 dna复制属于遗传信息的传递过程 d项 绝大多数生物的遗传物质是dna 少数生物 部分病毒 的遗传物质是rna 因而dna是主要的遗传物质 本题属于基础题 对基因表达的过程 密码子以及有关dna的知识混淆是失分的主要原因 答案 d 对点训练1 2010 广州调研 下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 若 过程合成160个氨基酸 则mrna上共有480个核苷酸解析 图中 是trna 在其上有反密码子 密码子位于mrna上 表示mrna指导蛋白质合成 即翻译过程 图 表示以dna为模板合成mrna 即转录 转录和翻译过程都发生碱基互补配对 合成160个氨基酸组成的蛋白质 至少需要mrna上480个核苷酸 但还有终止密码等 因此mrna上碱基数大于480个 答案 b 考点3遗传信息 遗传密码和反密码子1 三者区别 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 反密码子则起到翻译的作用 以上关系表示如下 应用指南1 trna结构模式图与反密码的阅读 例3 2010 济南质检 mrna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 解析 因trna是与mrna上的密码子配对 故密码子的一个碱基发生替换 对应的trna一定改变 又因一种氨基酸可能对应多种密码子 故密码子改变不一定引起氨基酸的改变 答案 c 对点训练2 2010 盐城模拟 有关基因控制蛋白质合成的叙述 不正确的是 a 转录和翻译都可发生在线粒体内b 转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸c 一个密码子只决定一种氨基酸 一种氨基酸只由一种trna转运d 转录和翻译的模板分别是dna的一条链和mrna 解析 转录主要发生在细胞核中 以dna的一条链为模板 以核糖核苷酸为原料 翻译则主要发生在细胞质中 以mrna为模板 以氨基酸为原料 但线粒体内有dna和核糖体 因此转录和翻译也可发生在线粒体内 由于密码子的简并现象 因此一种氨基酸可对应多种密码子 也需多种trna转运 答案 c 考点4基因对性状的控制1 中心法则与生物种类的关系图解表示出遗传信息的传递有5个过程 1 以dna为遗传物质的生物遗传信息的传递 2 以rna为遗传物质的生物遗传信息的传递 3 中心法则体现了dna的两大基本功能 传递遗传信息 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 表达遗传信息 它是通过转录和翻译完成的 发生在个体发育过程中 特别关注 1 dna复制 转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则 2 rna复制和逆转录只发生在被rna病毒寄生的细胞中 3 逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶 它能以已知的mrna为模板合成目的基因 2 基因对性状控制的方式基因控制性状需经过一系列步骤 基因控制性状有如下两种方式 3 基因与性状的关系 1 一般说来 一对基因控制一对相对性状 但也有性状由多个基因决定 甚至一个基因能影响生物的多种性状 2 生物的性状表现是基因与环境共同作用的结果 应用指南1 高等动植物只有dna复制 转录 翻译三条途径 但具体到不同细胞情况不尽相同 如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有 但叶肉细胞等高度分化的细胞无dna复制途径 只有转录和翻译两条途径 哺乳动物成熟的红细胞无信息传递 2 rna复制和逆转录只发生在rna病毒中 是后来发现的 是对中心法则的补充和完善 3 逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成 4 根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程 如模板dna 原料脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 即可确定为dna复制 转录 5 进行碱基互补配对的过程 上述四个都有 进行互补配对的场所有四个 即细胞核 叶绿体 线粒体 核糖体 6 需要解旋酶的过程 dna复制 两条链都作模板 和转录 dna一条链作模板 例4 2010 威海一检 在生物体内遗传信息的传递一般遵循dna rna 蛋白质的表达原则 下面有关这个过程的说法错误的是 a 在细胞的不同阶段 dna携带的信息一般是不变的 而rna和蛋白质的种类可以变化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 dna rna会发生碱基互补配对 rna 蛋白质不会发生碱基互补配对d mrna是翻译的直接模板 dna是最终决定蛋白质结构的遗传物质 解析 rna 蛋白质的过程中 也发生碱基互补配对 是密码子与反密码子发生碱基互补配对 答案 c 对点训练3 2010 安庆模拟 如图为遗传的中心法则图解 下列有关的叙述中 正确的是 a 的过程中 发生碱基互补配对的有 b 能在人体细胞内发生的有 c 过程中碱基互补配对时 遵循a u u a c g g c的原则d 人们利用基因工程的方法将苏云金杆菌的毒蛋白基因导入到棉花细胞内 培育出了抗虫棉 导入棉花体内的毒蛋白基因发挥作用要经过 三个过程 解析 a项中 过程是翻译过程 trna上的反密码子与mrna上的密码子之间存在碱基互补配对 b项中 过程是逆转录过程 人体细胞不存在该过程 c项中逆转录过程是rna逆转录形成dna的过程 因此遵循a t u a c g g c的原则 只有d项是正确的 答案 d 考点5实验面面观 对照实验的设计所谓对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验 对照实验设置的正确与否 关键就在于如何尽量去保证 其他条件完全相同 应用指南1 所选用生物材料要相同即所用生物材料的数量 质量 长度 体积 来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同 2 所用实验器具要相同 即试管 烧杯 水槽 广口瓶等器具的大小型号要完全一样 3 所用实验试剂要相同 即试剂的成分 浓度 体积要相同 尤其要注意体积上等量的问题 4 所用处理方法要相同 如 保温或冷却 光照或黑暗 搅拌或振荡都要一致 有时尽管某种处理对对照实验来说 看起来似乎是毫无意义的 但最好还是要作同样的处理 例5 2010 海口调研 在克里克得出3个碱基可以排列成1个遗传密码的实验结论后 科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个 尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术 在每一个试管中加入一种氨基酸 再加入除去了dna和mrna的细胞提取液 以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链 如下图请回答 1 实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是 2 细胞提取液为该实验具体提供了 3 实验中所用的细胞提取液需除去dna和mrna的原因是 4 要确保实验结论的科学性 需设计对照实验 本题目所给实验中 对照实验是 5 要想知道更多氨基酸的密码子 你如何改变上述实验 简述 6 本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备 请简述制备方法 对大肠杆菌进行振荡裂解 经上述操作 得到了除去dna和mrna的细胞提取液 大肠杆菌中mrna约在30 60分钟内自行分解 因此操作中可不考虑 解析 多聚尿嘧啶核苷酸的作用相当于mrna 细胞提取液为转录提供了能量 酶 核糖体 trna 实验中除去dna和mrna的原因是排除dna mrna对体外合成蛋白质的影响 答案 1 作为模板mrna直接控制蛋白质 多肽 合成 2 能量 酶 核糖体 trna 不能缺项 3 排除细胞中的dna mrna对体外合成蛋白质的影响 4 加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验 5 依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸 6 离心 过滤 获取匀浆 用dna酶处理匀浆 除去dna 例1dna分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示 则trna ugc 所携带的氨基酸是 a 赖氨酸b 丙氨酸c 半胱氨酸d 苏氨酸错因分析审题不清 对应学生用书100页 解析dna模板链上的碱基和转运rna的反密码子都与mrna上的碱基互补配对 故转运rna上的碱基序列与dna模板链的碱基序列相同 即ugc的转运rna转运的氨基酸对应dna模板链上的碱基序列是tgc 为苏氨酸 答案d 例2结合以下图表分析 有关说法正确的是 a 环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的 和 b 青霉素和利福平能抑制dna的复制c 结核杆菌的 和 都发生在细胞质中d 可发生在人体健康细胞中错因分析对中心法则适用范围模糊不清 解析依据题干信息可知 青霉素只是抑制细菌细胞壁的合成 而利福平是抑制rna聚合酶的活性 影响rna的合成过程 所以二者不能抑制dna的复制 b错误 结核杆菌中不存在rna复制和逆转录过程 所以c错误 人体健康细胞中也同样不存在rna复制和逆转录过程 只能发生 过程 所以d错误 环丙沙星可促进dna螺旋化 可抑制dna分子复制 红霉素能与核糖体结合 干扰mrna与核糖体的结合 可以抑制翻译过程 所以a正确 答案a 典例1 2010 天津理综 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 对应学生用书101页 考查角度转录与翻译及其相互关系解析由表格信息无法直接确定转录的模板链 因dna两链间 模板链与mrna间 mrna与反密码子间均遵循碱基互补配对原则及密码子位于mrna上可确定苏氨酸的密码子为acu或ugu 答案c点评该题考查基因表达过程 正确理解密码子含义是解答本题的关键 典例2 2010 上海综合 1983年科学家证实 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 考查角度中心法则 解析hiv病毒是以rna为遗传物质的病毒 能控制宿主细胞合成逆转录酶 以rna为模板逆转录成dna 该dna又和人体细胞核内的dna整合在一起 整合后的hivdna分子在人体细胞又可以复制 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错误 答案d 点评本题提供了一条重要信息hiv是一种逆转录病毒 考查学生对中心法则的理解与掌握情况 进而考查学生获取信息 处理信息 学以致用的能力 假设 推理等科学的方法 难度较大 解决该题要先读懂题目信息 比较四个选项 再结合学过的中心法则等知识进一步思考 失分原因主要是没有真正理解逆转录酶与rna复制酶的内涵 没有真正理解题意 典例3 2010 安徽理综 大肠杆菌可以直接利用葡萄糖 也可以通过合成 半乳糖苷酶将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖加以利用 将大肠杆菌培养在含葡萄糖和乳糖的培养基中 测定其细胞总数及细胞内 半乳糖苷酶的活性变化 如图 据图分析 下列叙述合理的是 a 0 50min 细胞内无 半乳糖苷酶基因b 50 100min 细胞内无分解葡萄糖的酶c 培养基中葡萄糖和乳糖同时存在时 半乳糖苷酶基因开始表达d 培养基中葡萄糖缺乏时 半乳糖苷酶基因开始表达考查角度基因的表达与综合 解析图中曲线变化表明 0 50min期间 细胞数目一直在增加 50min后一段时间内 细胞数目不变 之后 半乳糖苷酶才表现出生物活性 将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖 细胞数目继续增加 因而可确定分解葡萄糖的酶一直存在 分解乳糖的酶 半乳糖苷酶 在葡萄糖缺乏时才开始合成 酶的合成受基因控制 半乳糖苷酶基因一直存在 答案d点评此题考查学生获取信息的能力 中等难度 属于考纲获取信息能力层次 解决本题的关键是考生能从图中准确提取信息 进而作出正确判断 典例4 2010 江苏生物 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 fe3 浓度低时 铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了 从而抑制了翻译的起始 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 铁蛋白mrna能够翻译 这种调节机制既可以避免 对细胞的毒性影响 又可以减少 3 若铁蛋白由n个氨基酸组成 指导其合成的mrna的碱基数远大于3n 主要原因是 4 若要改造铁蛋白分子 将图中色氨酸变成亮氨酸 密码子为uua uug cuu cuc cua cug 可以通过改变dna模板链上的一个碱基来实现 即由 考查角度基因的表达与综合解析 1 由翻译的特点 肽链合成过程中每结合一个氨基酸 核糖体就向右移动3个碱基的距离 由图可知甘氨酸对应密码子应为ggu 甘 天 色氨酸对应mrna的碱基序列为ggugacugg 所以相应基因模板链碱基序列为 ccactgacc 也可以是 ccagtcacc 转录方向与前者相反 2 从题干信息看出铁应答元件是位于铁蛋白mrna起始密码上游的特异性序列 当fe3 浓度低时 铁调节蛋白会与铁应答元件结合 干扰核糖体在mrna上的结合与移动 从而抑制翻译的起始 当fe3 浓度高时 fe3 会与铁调节蛋白结合 使翻译正常进行 这样既可以避免fe3 对细胞的毒性影响 又可以减少细胞内物质和能量的浪费 3 因mrna上存在着铁应答元件和终止密码等不对应氨基酸的碱基序列 故mrna上碱基数远大于氨基酸数的3倍 4 比较色氨酸和亮氨酸的密码子 色氨酸 ugg 与亮氨酸 uug 只有一个碱基的差别 可以确定改变dna模板链上的一个碱基可以实现色氨酸变成亮氨酸 ugg uug 故dna模板链上碱基变化为c a 答案 1 ggu ccactgacc ccagtcacc 2 核糖体在mrna上的结合与移动fe3 细胞内物质和能量的浪费 3 mrna两端存在不翻译的序列 4 c a点评本题借助翻译图示考查了学生理解能力 题目难度较大 正确解读图示信息是解答本题的关键 1 下列哪项不是dna复制和转录的共同点 a 需要多种酶参与b 能在细胞核内进行c 遵循碱基互补配对原则d 所用的原材料相同解析 dna分子的复制发生在间期 主要是细胞核内 以脱氧核苷酸为原料 合成的是dna 而转录也是主要发生在细胞核内 是以核糖核苷酸为原料 合成的是rna 答案 d 对应学生用书102页 2 关于mrna翻译形成多肽链的生理过程的叙述 正确的是 a 一种氨基酸在mrna上有一种与之对应的密码子b mrna所携带的信息就是遗传信息c mrna上的密码子都有与之对应的氨基酸d mrna上的ggc在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸解析 遗传信息存在于dna分子上 mrna上有61个密码子能与氨基酸对应 一种氨基酸在mrna上可能有多种与之对应的密码子 所有生物共用一套遗传密码 答案 d 3 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 本题考查蛋白质的合成过程 意在考查考生对翻译过程的充分理解 a项正确 64个密码子中有3个是终止密码子 不决定氨基酸 b项正确 每种trna只转运一种氨基酸 但一种氨基酸可被一种或多种trna转运 c错误 决定氨基酸序列的遗传信息通常是在dna分子上 答案 c 4 在蛋白质合成过程中 少量的mrna分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质 其主要原因是 a 一种氨基酸可能由多种密码子来决定b 一种氨基酸可以由多种转运rna携带到核糖体中c 一个核糖体可同时与多条mrna结合 同时进行多条肽链的合成d 一个mrna分子上可相继结合多个核糖体 同时进行多条肽链的合成解析 在蛋白质合成过程中 翻译是一个快速的过程 通常一个mrna分子上可相继结合多个核糖体 同时进行多条肽链的合成 这样少量的mrna就可以指导迅速合成出大量的蛋白质 答案 d 5 2010 广州诊断 下列关于基因与性状关系的叙述 错误的是 a 一对相对性状可由多对基因控制b 基因可通过控制酶的合成进而控制生物的性状c 隐性基因控制的性状不一定得到表现d 基因型相同 表现型就相同解析 基因与性状的关系是 基因型与环境条件共同决定生物性状 因此基因型相同 环境不同时 表现型不一定相同 答案 d 6 镰刀型细胞贫血症是一种遗传病 在对患者红细胞的血红蛋白分子进行分析研究时发现 在组成血红蛋白分子的多肽链上 发生了氨基酸的替换 发生替换的根本原因在于在控制其结构的基因中发生了个别碱基的替换 分析以上材料可得出 a 基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位b 基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状c 基因结构发生变化 性状不一定发生变化d 如果生物体的性状发生变化 则控制其性状的基因也一定发生了变化 解析 由题意可知 基因结构中的个别碱基发生了替换 导致氨基酸的替换 致使血红蛋白不正常 所以表现出镰刀型细胞贫血症 经过推理可知 基因可以通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状 而没有体现 基本单位 也没有体现基因变化与性状变化之间的必然关系 答案 b 7 下图是中心法则揭示的生物遗传信息由dna向蛋白质传递与