《基因的表达》课件.ppt

第4章基因的表达,一轮复习,命题分析综合分析近三年各地高考试题，高考命题在本章有以下规律：1.从命题形式上看，本章内的小综合是比较常见的类型，每个选项涉及到不同的知识点，对本章内容属于综合性考查。转录和翻译是两个不可分割的整体，考查时仍是两点结合同时考查。,命题分析,2.在命题思路上，本章非选择形式的考查多与其他信息结合，如融入新的背景问题，与本章相关内容结合考查。一旦涉及到某个知识点，细节性问题所占的比例是非常高的，即考查知识掌握的准确性。3.纵观近三年高考题，本章的比重在迅速增加，无论是在题型上还是在分值上，2011年各地高考题关于本章内容的考查基本上都有较大的提升。并且尤其重视了中心法则和基因对性状的控制方式方面的考查。,根据近三年高考命题特点和规律，复习本章时，要注意以下几个方面：1.对本章内容要整体掌握，系统化复习。复习思路可以是基因表达的整个逻辑过程，把复制、中心法则和环境影响有机结合，镶嵌到整个复习思路中。2.复习本章时，可以把与本章内容相关的其他知识点、背景材料和时事新闻等关联点适时适式地结合起来，这样才能在得分上占据一定的优势。,备考策略,3.每个知识点复习时要细，要透彻，要准确，对考点上的本章内容要如数家珍般地熟悉，以备考查方式的改变。尤其注意复制、转录和翻译过程的比较，并与中心法则相联系，形成一个有机整体。,一、遗传信息的转录1RNA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。,U(尿嘧啶),核糖,mRNA,rRNA,基础知识巩固,(3)特点：一般是_，比DNA短。有的存在局部碱基配对的现象，从而具有局部双链和局部环状结构,单链,三种主要RNA的特点、功能、结构列表对比,2.遗传信息的转录,转录,细胞核,DNA的一条链,核糖核苷酸,AU,TA,二、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：、GC、CG。,mRNA,具有一定氨基酸顺序的蛋白质,核糖体,tRNA,AU,UA,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。,三个相邻碱基,mRNA,61,密码子表,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。,氨基酸,反密码子,三、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。,RNA,DNA,转录,RNA的复制,RNA逆转录,四、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。,蛋白质分子结构,酶的合成,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。,线性,多个基因,1.三者的区别,2.联系,DNA,复制,3.复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系(1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则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)基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系即：蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA中的碱基数目=1/6DNA(基因)中的碱基数目,(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。,特别提醒,【特别提醒】如图为原核细胞转录、翻译的示意图，图示是否表示有4条多肽链正在合成？,正确答案：不能表示4条多肽链正在合成，而表示有4条mRNA正在合成。错误答案：有4条多肽链正在合成。分析：审题不细，不能正确分清mRNA链和多肽链的关系，DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，即有4条mRNA链，而同一条mRNA链上结合多个核糖体，同时合成若干条多肽链，由图可知，mRNA的形成先后顺序为由右到左。,【例1】(2011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:选图中是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。,B,【例2】在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是()ADNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程CDNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板DDNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸,.,解析：遗传信息传递时，DNA的复制是以两条单链分别为模板进行的。,答案：C,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：,【例3】(2011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()AtRNA一定改变，氨基酸一定改变BtRNA不一定改变，氨基酸不一定改变CtRNA一定改变，氨基酸不一定改变DtRNA不一定改变，氨基酸一定改变,【解析】选因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。,C,密码子具有简并性和通用性。简并性指一种氨基酸可对应多种密码子。通用性是指生物界共用一套遗传密码。由于密码子具有简并性，故基因突变并不一定导致其合成的蛋白质发生改变。,特别提醒,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。,(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。,特别提醒,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：(1)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、囊性纤维病。(2)间接途径：基因酶或激素细胞代谢生物性状，如白化病、豌豆的粒型。,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。,【例4】结合以下图表分析，有关说法正确的是（）,A可发生在人体健康细胞中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环丙沙星可以抑制细菌的和，红霉素可以抑制细菌的,【解析】选根据表中不同抗菌药物的抗菌机理，青霉素与中心法则无直接关系，红霉素能抑制翻译过程，环丙沙星抑制DNA复制和转录，利福平抑制转录和RNA复制。中心法则中的和发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞中的增殖过程中，人体健康的细胞中是不存在该过程的。,D,本题易错之处有三，一是混淆原核细胞与病毒遗传信息在增殖过程中的异同，误选C；二是不能将表格中的抗菌机理与中心法则中的DNA复制、转录和翻译有机联系起来，误选B；三是不清楚不同生物遗传信息传递与表达的途径有所不同，误选A。,1如下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是(),ABCD,复习巩固,解析：正常情况下，在动植物细胞中逆转录()、RNA的自我复制()不能发生。以蛋白质为模板合成RNA，可以人工进行，一般也不会发生在动植物细胞内。,答案：B,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,课堂反馈,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,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BmRNA所携带的信息就是遗传信息CmRNA上的密码子都有与之对应的氨基酸DmRNA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(双选)()A终止密码子不编码氨基酸B每种氨基酸都只能由一种tRNA转运CtRNA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：64个密码子中有3个是终止密码子，不决定氨基酸。一种氨基酸可被一种或多种tRNA转运。决定氨基酸序列的遗传信息通常是在DNA分子上。,答案：BC,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广州诊研)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_、_、_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)：_；_。,解析：图中a表示DNA复制，b是转录，c是翻译，d是逆转录，e是RNA的自我复制。在翻译过程中需要tRNA和核糖体同时参与。DNA复制过程发生在真核细胞分裂的间期。真核细胞中，转录和翻译的主要场所是细胞核。tRNA能特异性识别信使RNA分子并转运氨基酸。RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径：RNA自我复制形成RNA，RNA翻译成蛋白质；RNA在逆转录酶的作用下形成DNA，DNA通过转录和翻译形成蛋白质，从而表现出特定的生物性状。,答案：(1)DNA复制转录翻译逆转录(2)c(3)间(4)细胞核(5)tRNA(转运RNA)氨基酸(6)RNADNARNA蛋白质,实验评价类题目的解题方法,理论指导,此类试题实验目的明确，围绕实验目的已设计好实验，但由于实验设计中存在某些不足，导致实验结果不能说明实验结论。解题时要研读实验目的，看是否设计了变量，结果是否正确，原理使用是否妥当，有无遵循单一变量原则等。,1看有无对照实验，如果有，看对照设计是否合理。2看实验是否遵循了单一变量原则。如研究温度对酶活性的影响，则温度为自变量。除单一变量外，各组实验的其他条件应完全一样。包括：实验对象的一致性；等量性原则每次实验所加试剂的量要相等；实验控制时间的一致性；实验条件的一致性等。,3看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。4看实验仪器、药剂的使用是否合理，包括药剂的配备及用量的多少等。5看实验结果的验证是否合理。,【例】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)为确保实验结论的科学性，应如何操作？_。(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3060分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。,【解析】多聚尿嘧啶的作用相当于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(缺项不对)(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：正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚裂解酶(G酶)，体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为BB的小鼠，通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为BB的雄性小鼠(B表示