高考生物第一轮复习用书 第六单元 第三课时基因与性状的关系课件 新人教版.ppt

第三课时基因与性状的关系 一 基因指导蛋白质的合成 1 rna 1 基本单位 核糖核苷酸 2 空间结构 一般是单链或部分双链 且比dna短 3 种类 2 遗传信息的转录 1 概念 在细胞核中 以 dna的一条链为模板合成rna的过程 2 遗传信息转录的场所主要是 细胞核 模板为dna双链中的一条链 原料是细胞中游离的 核糖核苷酸 产物为mrna 配对原则是a u t a g c c g 3 过程 a dna双链解开 碱基得以暴露 b 游离的 核糖核苷酸随机地与 dna模板链上的碱基碰撞 当该核糖核苷酸与dna的碱基互补时 两者以 氢键结合 c 新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 mrna分子上 d 合成的mrna从 dna模板链上释放 而后 dna双链恢复 3 遗传信息的翻译 1 概念 游离在细胞质中的氨基酸 以mrna为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 2 遗传信息翻译的场所是核糖体 模板为mrna 原料是20种游离的氨基酸 产物是有一定氨基酸顺序的蛋白质 或多肽 运载工具是trna 配对原则是a u u a g c c g 3 密码子 a 概念 信使rna3个相邻碱基决定1个氨基酸 此3个相邻碱基称为1个密码子 b 种类 64种 其中决定氨基酸的密码子有61种 终止密码子有3种 4 反密码子 a 概念 每个转运rna上的一端有3个碱基可以与mrna上的3个碱基配对 称为反密码子 共61种 b 位置 转运rna上与携带氨基酸相对应的另一端 5 肽链合成后的去向 肽链合成后 就从核糖体与mr na的复合物上脱离 运往各自 岗位 盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子 二 基因对性状的控制 1 中心法则的提出和发展 1 提出者 克里克 2 内容 遗传信息可从dna流向dna 也可以从dna流向rna进而流向蛋白质 即遗传信息的转录和翻译 但是遗传信息不能从蛋白质传到蛋白质 也不能从蛋白质流向rna或dna 3 发展与补充 历经考验后的中心法则 补充了遗传信息从rna流向rna 以及从rna流向dna这两条途径 4 完善后的中心法则内容 2 基因 蛋白质与性状的关系 1 机理 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程 进而控制生物体性状 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 2 基因与性状的关系 a 一般来说 基因决定生物体的性状 b 基因与性状的关系并不都是简单的线性关系 c 性状的形成是基因与环境共同作用的结果 3 细胞质基因 1 分布 线粒体 叶绿体等细胞器中 2 功能 能进行半自主自我复制 并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成 3 线粒体dna缺陷引起的疾病特点 母系遗传 都只 能通过母亲传给后代 一 基因指导蛋白质的合成 1 dna与rna分子的判断 1 若核酸中出现碱基t或五碳糖为脱氧核糖 则其必为dna 2 若a t c g 则为单链dna 若a t c g 则一般认为是双链dna 3 若出现碱基u或五碳糖为核糖 则必为rna 4 要确定是dna还是rna 必须知道碱基的种类或五碳糖的种类 是单链还是双链 还必须知道碱基比率 2 三种rna的比较 规律精讲精析 遗传信息 密码子和反密码子三者之间的关系可表示为 1 不同生物体内的dna分子上的遗传信息不同 但它们都共用一套密码子 2 一种密码子只对应一种氨基酸 但一种氨基酸可以由不止一种密码子决定 3 一种trna只能转运一种氨基酸 但一种氨基酸可以由不止一种trna转运 3 复制 转录和翻译的联系 典例1 2011年江苏高考 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 思路剖析 翻译时 应该是核糖体沿mrna移动 而不是mrna在核糖体上移动 答案 c 典例2 2011年海南高考 关于rna的叙述 错误的是 a 少数rna具有生物催化作用 b 真核细胞内mrna和trna都是在细胞质中合成的 c mrna上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 d 细胞中有多种trna 一种trna只能转运一种氨基酸 思路剖析 起生物催化作用的酶绝大多数是蛋白质 少数是rna 真核细胞内mrna和trna都是在细胞核中经转录过程合成 细胞中有多种trna 一种trna只能识别并转运一种氨基酸 mrna上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 答案 b 1 中心法则适用的情况 从中心法则图解看出 遗传信息的转移分为两类 1 以dna为遗传物质的生物 包括真核生物和原核生物以及dna病毒 遗传信息传递 用实线箭头表示 包括dna复制 rna转录和蛋白质的翻译 二 基因对性状的控制 2 以rna为遗传物质的生物遗传信息传递 包括虚线箭头表示过程 即rna复制 rna逆转录 rna的自我复制和逆转录过程 在病毒单独存在时是不能进行的 只有寄生到寄主细胞中后才发生 a 不具逆转录能力的rna病毒 如流感病毒 烟草花叶病毒 车前草病毒 遗传信息传递过程 2 中心法则五个过程的比较 规律精讲精析 1 逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成 2 根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程 如由模板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 3 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 3 基因 蛋白质 性状的关系 1 基因是有遗传效应的dna片段 2 基因通过控制蛋白质的合成来控制性状 3 基因控制性状的两种方式 直接途径 基因结构蛋白质细胞结构生物性状 如镰刀型细胞贫血症 间接途径 基因酶或激素细胞代谢生物性状 如白化病 生物个体发育 5 生物的性状与基因不是一一对应关系 有些性状是受单基因控制的 有些性状是由多对基因来决定的 有的基因可能影响多种性状 4 生物的性状还受环境条件的影响 是生物的基因型和环境条件共同作用的结果 即 典例3在牧草中 白花三叶草有两个稳定遗传的品种 叶片内含氰 hcn 和不含氰的 现已研究查明 白花三叶草的叶片内的氰化物是经下列生化途径产生的 基因d h分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成 d h无此功能 现有两个不产氰的品种杂交 f1全部产氰 f1自交得f2 f2中有产氰的 也有不产氰的 用f2各表现型的叶片的提取液做实验 实验时在提取液中分别加入产氰糖苷酶和氰酸酶 然后观察产氰的情况 结果记录于下表 1 由生化途径可以看出 基因与生物性状的关系是 2 两个不产氰品种的基因型是 在f2中产氰和不产氰的理论比为 3 叶片 叶肉细胞中缺乏酶 叶片 可能的基因型是 4 从代谢的角度考虑 怎样使叶片 的提取液产氰 说明理由 思路剖析 1 可根据生化途径进行判断 但要注意全面 2 由两个不产氰的品种杂交 f1全产氰 可知两个不产氰的品种是纯合子 亲本的基因型ddhh和ddhh f1基因型为ddhh f2中产氰类型9d h 不产氰类型为3d hh 3ddh 1ddhh 故比值为9 7 3 叶片 叶肉细胞提取液中加入氰酸酶后能够产氰 故含有含氰糖苷 缺乏的是氰酸酶 叶片 因加入产氰糖苷酶后能产氰 故缺乏的是d控制的产氰糖苷酶 所以基因型为ddhh或ddhh 4 依据提取液中加入产氰糖苷酶和氰酸酶其中之一都不产生氰 推测叶片 的 基因型为ddhh 只有同时加入产氰糖苷酶和氰酸酶才能产氰 答案 1 多个基因决定一个性状 基因通过控制酶的合成控制生物的代谢进而控制生物的性状 2 ddhh和ddhh9 7 3 氰酸ddhh或ddhh 4 同时加入产氰糖苷酶和氰酸酶含氰糖苷在氰酸酶的作用下能产氰 1 有关蛋白质合成的叙述 正确的是 多选 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 携带了氨基酸序列的遗传信息的是mrna上的密码子 而不是trna上的反密码子 核糖体在mrna上按照一定方向移动 使肽链不断延长 答案 abd 思路剖析 理解mrna和trna的特点是解答该题的关键 三种终止密码子均不编码氨基酸 trna上的反密码子具有特异性 每种trna只转运一种氨基酸 2 下列关于基因 蛋白质与性状的关系的描述中 正确的是 a 基因与性状的关系呈线性关系 即一种性状由一个基因控制 b 白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的 c 皱粒豌豆种子中 编码淀粉分支酶的基因被打乱 不能合成淀粉分支酶 淀粉含量低而蔗糖含量高 d 70 的囊性纤维病患者中 编码一个cftr蛋白的基 因缺失了3个碱基 这种变异属于染色体结构变异 思路剖析 理解基因与性状之间的关系 准确区分染色体变异与基因突变是解决本题的关键 基因与性状的关系复杂 一种性状由一对基因控制 也可能一对性状受多对基因控制 a项错误 人类的白化病是由于控制酶 酪氨酸酶 合成的基因的表达受影响 进而影响黑色素形成 导致出现白化症状 而不是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的 b项错误 豌豆皱粒的成因是编码淀粉分支酶的基因被打 乱 不能合成淀粉分支酶 造成淀粉含量低蔗糖含量高 种子吸水能力降低 表现出种子皱缩 c项正确 编码cftr蛋白的基因缺失了3个碱基 应属于基因突变 不是染色体结构变异 d项错误 答案 c 3 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所表示的四个过程依次分别是 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 参与a e过程的rna种类有 5 在真核细胞中 a和b两个过程发生的主要场所是 6 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 7 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 思路剖析 图中a e分别表示dna复制 转录 翻译 逆转录 rna复制过程 其中翻译过程需要tr na和核糖体同时参与 dna复制发生在真核细胞有丝分裂和减数第一次分裂的间期 rna主要有三种 rrna mrna trna 这三种rna均参与蛋白质的合成过程 其中trna可携带氨基酸 trna上的反密码子可与mrna上的密码子相配对 真核细胞dna复制和转录的主要场所是细胞核 其次是线粒体和叶绿 体 rna病毒有两种类型 一种不具有逆转录酶 rna可直接作为复制和翻译的模板 另一种具有逆转录酶 需先逆转录合成dna 再进行转录和翻译过程 答案 1 dna复制 转录 翻译 逆转录 2 c 3 间 4 rrna mrna trna 5 细胞核 6 trna 转运rna 氨基酸 7 如下图 1 基础再现 下图表示细胞中某生理过程 相关说法最准确的是 一 选择题 本题共8小题 每小题6分 共48分 a 图中共有8种核苷酸 会在转录过程中出现 b 图中共有5种核苷酸 会在翻译过程中出现 c 图中共有6种核苷酸 会在逆转录过程中出现 d 图中共有4种核苷酸 会在dna复制过程中出现 示dna单链和rna 可能是转录或逆转录过程 共有6种核苷酸 3种脱氧核苷酸和3种核糖核苷酸 答案 c 思路剖析 图中同时含有碱基a和u 两条链分别表 2 基础再现 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 发生了氨基酸的转换 发生替换的根本原因在于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 如果生物体性状发生变化 则控制其性状的基因也一 定产生了变化 思路剖析 基因结构中的个别碱基发生了替换 导致氨基酸的转换 致使血红蛋白不正常 所以表现出镰刀型细胞贫血症 因此 经过推理可知 基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状 而没体现出基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 也没有体现出基因变化与性状变化之间的关系 答案 b 3 基础再现 下图 表示了真核细胞中遗传信息的传递方向 有关说法错误的是 a 真核细胞的核仁与rrna的合成以及核糖体的形成有关 b 遗传信息传递规律 中心法则 是美国生物学家沃森1957年首先提出的 c 过程需要dna链作模板 四种核糖核苷酸为原料 d 一条mrna可相继与多个核糖体结合 加快了翻译的速度 思路剖析 中心法则是英国生物学家克里克1957年首先提出的遗传信息在细胞内生物大分子间转移的基本法则 答案 b 4 基础再现 下列有关生物体内基因与酶关系的叙述 正确的是 a 绝大多数酶是基因转录的重要产物 b 酶和基因都是细胞内染色体的组成成分 c 基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的 d 只要含有某种酶的基因 细胞中就有相应的酶 酶 rna 才是转录的产物 染色体的主要成分是蛋白质和dna 此处的蛋白质是结构蛋白 基因表达具有选择性 有某种基因不一定能表达出相应的蛋白质 答案 c 思路剖析 大多数酶是基因表达的产物 只有少数 5 视角拓展 下列有关图中的生理过程 图中 代表核糖体 代表多肽链 的叙述中 不正确的是 a 图中所示的生理过程主要有转录和翻译 b 链中 a t g c 的比值与 链中此项比值相等 c 一种细菌的 由480个核苷酸组成 它所编码的蛋白质的长度一定为160个氨基酸 d 遗传信息由 传递到 需要trna作工具 思路剖析 图中以dna的一条链 为模板合成链 的过程应为转录 因此 为mrna 与 结合形成多肽链 该过程为翻译 a t g c 为互补碱基之和的比例 该比例在两条互补链中相等 遗传信息由 传递到 的过程为翻译 需要trna转运氨基酸 由480个核苷酸组成 即160个密码子 这些密码子中有不决定氨基酸的终止密码子 因此编码的蛋白质长度应小于160个氨基酸 答案 c 6 视角拓展 在烟草和烟草花叶病毒中 遗传信息的传递情况分别是 a 和 b 和 c 和 d 和 思路剖析 烟草是真核生物 其遗传信息传递途径只有 而烟草花叶病毒为rna病毒 其遗传信息传递途径应为图示中的 过程只发生于逆转录病毒中 答案 b 7 视角拓展 某dna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 则上图所示的转运rna trna 所携带的氨基酸是 注 反密码子从携带氨基酸的一端开始读码 a 赖氨酸b 丙氨酸c 半胱氨酸d 苏氨酸 思路剖析 题图中所示的trna中反密码子的读码方向是由右向左 即反密码子为ugc 根据基因表达中的碱基互补配对原则 可知该trna对应的密码子为acg 则dna模板链上的碱基序列为tgc 查表可知该trna对应的氨基酸为苏氨酸 答案 d 8 视角拓展 将某多肽 分子式为c55h70o19n10 彻底水解后 得到下列4种氨基酸 r基均不含氮元素 谷氨酸 c5h9no4 苯丙氨酸 c9h11no2 甘氨酸 c2h5no2 丙氨酸 c3h7no2 则基因在控制合成该多肽的过程中所需核苷酸有多少种 a 4b 8c 30d 60 思路剖析 该题审题是关键 基因表达包括转录和翻译两个过程 只有转录过程需要以核苷酸为原料合成rna 因此需要的核苷酸为4种 答案 a 9 基础再现 14分 下图为实验室中进行的相关模拟实验 请据图回答问题 二 非选择题 本题共4小题 共52分 1 图中甲 乙模拟实验模拟的过程分别是 2 图中乙过程要顺利进行 还需向试管中加入的物质 或细胞结构有 3 人们通过研究发现 有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成 从而抑制细菌的繁殖 现发现一种新型抗生素 请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌dna和人体dna的转录过程 实验步骤 第一步 取a b c d4支试管 各加入足量的atp 核糖核苷酸 相关的酶的混合溶液 第二步 第三步 4 预期实验结果并得出实验结论 该实验有可能会出现种实验结果 如果出现 则说明该抗生素只阻断细菌dna的转录 不阻断人体dna的转录 思路剖析 1 甲试管中dna为模板 核糖核苷酸为原料 生成物必然是rna 说明模拟的是转录过程 乙试管中有mrna 原料为氨基酸 说明模拟的是翻译过程 2 翻译过程需要mrna 氨基酸 酶 atp 还需要运载工具trna 场所是核糖体 3 要探究这种抗生素能否阻断细菌dna和人体dna的转录过程 需要设置对照实验 实验变量为抗生素的有无 而观察指标为是否有rna生成 因要探究抗生素对人体dna和细菌dna转录的影响 需有两组对照 答案 1 转录翻译 2 trna核糖体 3 第二步 向a试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液 b试管中滴加等量的蒸馏水 同时a b试管中加入等量相同的细菌dna 向c试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液 d组滴加等量的蒸馏水 同时c d试管中加入等量相同的人体dna第三步 把a b c d4支试管在相同且适宜的条件下培养一段时间后 检测4支试管中有无rna的生成 4 4a试管中无rna生成 b试管中有rna生成 c d试管中均有rna生成 10 视角拓展 13分 油菜细胞中有一种中间代谢产物简称为pep 其运输到种子后有下图所示的两条转化途径 科研人员根据pep的转化途径培育出了高油油菜 即产油率由原来的35 提高到了58 请回答下列问题 1 基因a与物质c在化学组成上的区别是前者含有和 2 据图可知 油菜含油量提高的原因是的形成 抑制了酶b合成中的过程 此外 图中信息还提示可采取措施提 高油菜的含油量 3 油菜的花色有黄白之分 种子中芥酸含量有高低之分 成熟时间有早晚之分 黄花低芥酸早熟和白花高芥酸晚熟油菜杂交 f1全部为白花高芥酸早熟 f1自交得到f2 请回答下列问题 三对相对性状中显性性状分别是 若三对基因遵循遗传的自由组合定律 则f2的表现型有种 f2中高芥酸早熟个体的比例为 其中纯合子占 f2中杂合的黄花低芥酸早熟个体的比例为 思路剖析 1 dna与rna在化学组成上的区别是dna含有胸腺嘧啶和脱氧核糖 2 油菜含油量提高的原因是物质c 双链rna 的形成 抑制了酶基因的翻译过程 提高酶a的活性可以提高油菜的含油量 3 f1全部为白花高芥酸早熟 所以白花 高芥酸 早熟为显性性状 f1为杂合子aabbcc 所以f2的表现型有23种 f2中高芥酸早熟个体的比例为 3 4 2 其中纯合子 占 1 3 2 f2中杂合的黄花低芥酸早熟个体aabbcc的比例为 1 4 1 4 1 2 1 32 答案 1 胸腺嘧啶 t 脱氧核糖 2 物质c 双链rna 翻译提高酶a的活性 抑制酶b的活性 诱变使基因b不表达等 答案合理即可 3 白花 高芥酸 早熟 89 161 91 32 11 高度提升 10分 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 甘 天 色 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 思路剖析 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 ccactga