学案与测评课件生物人教版必修二第4章基因的表达

1、考纲要求展示考纲要求展示遗传信息的转录和翻译遗传信息的转录和翻译基因与性状的关系基因与性状的关系知识网络构建知识网络构建第第1 1、2 2节基因指导蛋白质的合成、节基因指导蛋白质的合成、 基因对性状的控制基因对性状的控制 比较三种rna 二、遗传信息的转录和翻译二、遗传信息的转录和翻译 转录转录翻译翻译场所场所主要在主要在_核糖体核糖体模板模板dna(基因基因)的的一条链一条链_原料原料四种游离的核四种游离的核糖核苷酸糖核苷酸_酶酶_等等特定的酶特定的酶产物产物rna_三、中心法则三、中心法则1提出者：提出者：_2. 图解图解(1)开始提出的中心法则开始提出的中心法则_(2)完善后的中心法则完

2、善后的中心法则_为什么反密码子比密码子少为什么反密码子比密码子少3个？个？囊性纤维病中，蛋白结构为何会异常？【自我校对】【自我校对】一、一、1. 核糖核苷酸核糖核糖核苷酸核糖aguc2. 单核孔细胞质单核孔细胞质思考：思考：名称名称结构结构功能功能存在存在mrna线性线性翻译的模板翻译的模板细胞质细胞质rrna复杂复杂参与核糖参与核糖体的催化体的催化细胞质、核细胞质、核trna三叶草型三叶草型转运氨基酸转运氨基酸细胞质、核细胞质、核二、细胞核二、细胞核mrna20种氨基酸种氨基酸rna聚合酶蛋聚合酶蛋白质白质(肽链肽链)三、三、1. 克里克克里克(2)思考：因为3个终止密码子没有相应的编码氨基

3、酸的反密码子。四、控制酶的合成淀粉分支酪氨酸结构思考：cftr基因突变，缺失3个碱基，cftr蛋白结构和功能异常。2. (1)dna复制、转录和翻译过程复制、转录和翻译过程1. dna复制、转录和翻译过程比较复制、转录和翻译过程比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间有丝分裂间期和减数第有丝分裂间期和减数第一次分裂间期一次分裂间期个体发育过程中个体发育过程中场所场所主要在细胞核，少部分主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体在线粒体和叶绿体主要在细胞核，主要在细胞核，少部分在线少部分在线粒体和叶绿粒体和叶绿体体核糖体核糖体原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸

4、模板模板dna的两条链的两条链dna中的一条链中的一条链mrna碱基碱基配对配对at、cg、ta、gcau、gc、ta、cgau、gc、ua、cg模板模板去向去向分别进入两个子分别进入两个子代代dna分子中分子中恢复原样，恢复原样，与非模板与非模板链重新绕链重新绕成双螺旋成双螺旋结构结构水解成单个核苷酸水解成单个核苷酸特点特点边解旋边复制，边解旋边复制，半保留复制半保留复制边解旋边边解旋边转录，转录，dna双链双链全保留全保留一个一个mrna上可连续上可连续结合多个核糖体，顺结合多个核糖体，顺次合成多肽链次合成多肽链产物产物两个子代双链两个子代双链dna分子分子mrna、trna、rrna蛋白

5、质蛋白质(多肽链多肽链)复制遗传信息，复制遗传信息，使遗传信息从亲使遗传信息从亲代传给子代代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状各种遗传性状2. 遗传信息、密码子和反密码子的比较遗传信息、密码子和反密码子的比较 比较比较项目项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子概念概念dna上碱基上碱基对或脱氧核苷对或脱氧核苷酸的排列顺序酸的排列顺序mrna上决定一个上决定一个氨基酸或提供转录氨基酸或提供转录终止信号的终止信号的3个相邻个相邻的碱基的碱基trna上，可以与上，可以与mrna上的密码子互补配对的上的密码子互补配对的3个碱基个碱基种类种类4n种种(

6、n为碱基为碱基对的数目对的数目)64种，其中决定氨种，其中决定氨基酸的密码子有基酸的密码子有61种种61种种作用作用间接决定蛋白间接决定蛋白质中氨基酸的质中氨基酸的排列顺序排列顺序直接控制蛋白质中直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序识别密码子，转运氨基识别密码子，转运氨基酸酸相关相关特性特性具有多样性和具有多样性和特异性特异性一种密码子只能决一种密码子只能决定一种氨基酸，而定一种氨基酸，而一种氨基酸可能有一种氨基酸可能有一种或几种密码子一种或几种密码子一种一种trna只能识别和转只能识别和转运一种氨基酸，而一种运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几氨基酸可以由一种或几种种trna

7、转运转运【例【例1】(2010江苏高考江苏高考t30)铁蛋白是细胞内储存多余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的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的fe3、铁调节蛋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mrna起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，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。当阻遏铁蛋白的合成。当fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合浓度高时，铁调节蛋白由于结合fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋

8、白mrna一端结合，沿一端结合，沿mrna移动，遇到起始密码后开始翻译移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示如下图所示)。回答下列问题：。回答下列问题：(1)图中甘氨酸的密码子是图中甘氨酸的密码子是_，铁蛋白基因中决定的，铁蛋白基因中决定的“”“”模板链碱基序列为模板链碱基序列为_。(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；，从而抑制了翻译的起始；fe3浓度高时，铁调节浓度高时，铁调节蛋白由于结合而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白蛋白由于结合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

9、以避免能够翻译。这种调节机制既可以避免_对对细胞的毒性影响，又可以减少细胞的毒性影响，又可以减少_。(3)若铁蛋白由若铁蛋白由n个氨基酸组成。指导其合成碱基数远大于个氨基酸组成。指导其合成碱基数远大于3n，主要原因是主要原因是_。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为密码子为uua、uug、cuu、cuc、cua、cug)，可以通过改变，可以通过改变dna模板链上的一个碱基来实现，即由模板链上的一个碱基来实现，即由_。 【解析】【解析】(1)根据携带甘氨酸的根据携带甘氨酸的trna的反密码子的反密码子cca可以判断甘可以判断甘氨酸的

10、密码子为氨酸的密码子为ggu，甘，甘色色天对应的密码子天对应的密码子为为ggugacugg判断模板链碱基序列判断模板链碱基序列为为ccactgacc(2)当当fe3浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，使蛋白浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，使蛋白质的翻译缺少起始密码，从而阻止核糖体在质的翻译缺少起始密码，从而阻止核糖体在mrna上移动，遏制上移动，遏制铁蛋白的合成，由于铁蛋白的合成，由于fe3具有很强的氧化性，因此这种机制既能具有很强的氧化性，因此这种机制既能减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细胞内物质和能源

11、的消耗。胞内物质和能源的消耗。(3)mrna并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，起始密码之前和并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，起始密码之前和终止密码之后的序列不翻译。终止密码之后的序列不翻译。(4)色氨酸密码子为色氨酸密码子为ugg，对应模式链碱基序列为，对应模式链碱基序列为acc，当第二，当第二个碱基个碱基ca时，此序列对应的密码子变为时，此序列对应的密码子变为uug，恰为亮氨酸密，恰为亮氨酸密码子。码子。【答案】【答案】(1)gguccactgacc(2)核糖体在核糖体在mrna上的结合与移动上的结合与移动fe3细胞内物质和能量细胞内物质和能量的浪费的浪费 (3)mrna两端存在不翻译的序

12、列两端存在不翻译的序列 (4)ca基因表达过程中的计算转录、翻译过程中dna(基因)碱基数 mrna碱基数 多肽链氨基酸数6 3 l。参考图解如下： 有关计算的关系式可总结为：蛋白质中氨基酸的数目参加转移的trna数目1/3mrna的碱基数目1/6基因中的碱基数。以上比例关系都是最大值，原因如下：(1)dna中有的片段无遗传效应，不能转录出mrna。(2)在基因片段中，有的片段起调控作用，不转录。(3)转录出的mrna中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，所以基因或dna上碱基数目比蛋白质氨基酸数目的6倍多。1. (原创原创)成熟的成熟的mrna中，终止密码子并不是中，终止密码子并不是mrn

13、a上最后一个密码子。上最后一个密码子。终止密码子后面还有一条多聚腺苷酸序列终止密码子后面还有一条多聚腺苷酸序列(多个腺嘌呤核糖核苷酸形成的多个腺嘌呤核糖核苷酸形成的序列序列)。mrna对应的基因中没有多个胸腺嘧啶脱氧核苷酸形成的序列。对应的基因中没有多个胸腺嘧啶脱氧核苷酸形成的序列。据此推测下列说法合理的是据此推测下列说法合理的是()a. mrna转录形成后经过一个加工过程，加上多个腺嘌呤核苷酸转录形成后经过一个加工过程，加上多个腺嘌呤核苷酸b. 密码子密码子aaa对应的氨基酸是赖氨酸，对应的氨基酸是赖氨酸，mrna翻译形成的多肽具有多聚翻译形成的多肽具有多聚赖氨酸尾巴。赖氨酸尾巴。c. 基因

14、中具有相应的多聚腺苷酸序列的模板，转录成多聚腺苷酸序列基因中具有相应的多聚腺苷酸序列的模板，转录成多聚腺苷酸序列d. 如果如果mrna中有中有m个密码子，其中一个是终止密码子，则这个个密码子，其中一个是终止密码子，则这个mrna形成的多肽链氨基酸数目是形成的多肽链氨基酸数目是m1。【解析】由于基因中没有多个胸腺嘧啶脱氧核苷酸形成的序列，所以多聚【解析】由于基因中没有多个胸腺嘧啶脱氧核苷酸形成的序列，所以多聚腺苷酸序列一定是转录之后加上的。腺苷酸序列一定是转录之后加上的。a正确，正确，c错误。错误。c项中，翻译时遇项中，翻译时遇到终止密码子，翻译停止，所以多聚腺苷酸序列不能翻译成多聚赖氨酸。到终

15、止密码子，翻译停止，所以多聚腺苷酸序列不能翻译成多聚赖氨酸。d项中，多聚腺苷酸序列形成多个项中，多聚腺苷酸序列形成多个aaa密码子，不能翻译，所以密码子，不能翻译，所以mrna形形成的多肽链氨基酸数目不是成的多肽链氨基酸数目不是m1。【答案】【答案】aa中心法则中心法则几个过程的比较中心法则几个过程的比较过程过程模板模板原料原料碱基互碱基互补配对补配对产物产物实例实例dna的复制：的复制：dnadnadna的的两条链两条链a、t、c、g四种四种脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸attacggcdna以以dna作作遗传物质的遗传物质的生物生物dna的转录：的转录：dnarnadna的的一条链一条链a、

16、u、g、c四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸autacggcrna绝大部分生绝大部分生物物翻译：翻译：rna多肽多肽信使信使rna20余种氨基酸余种氨基酸auuacggc多肽多肽除病毒外的除病毒外的细胞生物细胞生物rna的复制：的复制：rnarnarnaa、u、g、c四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸auuacggcrna部分部分rna病毒，如感病毒，如感冒病毒冒病毒rna的逆转录：的逆转录：rnadnarnaa、t、c、g四种四种脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸atuacggcdna某些致癌病某些致癌病毒、艾滋病毒、艾滋病病毒等病毒等【例【例2】 (原创原创)当肉瘤病毒侵染鸡的细胞时，病毒的当肉瘤病毒侵染鸡

17、的细胞时，病毒的rna进入进入宿主细胞。在宿主细胞中，以病毒单链宿主细胞。在宿主细胞中，以病毒单链rna为模板，在病毒带入为模板，在病毒带入的某种酶的作用下，合成互补的的某种酶的作用下，合成互补的dna分子。随后这条分子。随后这条dna链利用链利用宿主细胞的宿主细胞的dna聚合酶，合成双链聚合酶，合成双链dna分子。双链分子。双链dna整合到宿整合到宿主细胞染色体的主细胞染色体的dna中，成为原病毒。原病毒跟宿主染色体以同中，成为原病毒。原病毒跟宿主染色体以同一步调复制，通过宿主细胞的有丝分裂，把原病毒传递到子细胞一步调复制，通过宿主细胞的有丝分裂，把原病毒传递到子细胞中。一般带有原病毒的细胞

18、转化成癌变状态，这些癌细胞增殖形中。一般带有原病毒的细胞转化成癌变状态，这些癌细胞增殖形成肿瘤。据以上材料下列说法正确的是成肿瘤。据以上材料下列说法正确的是()a. 肉瘤病毒繁殖过程中存在肉瘤病毒繁殖过程中存在rna复制复制b. 病毒带入的某种酶是病毒带入的某种酶是rna聚合酶聚合酶c. 肉瘤病毒繁殖过程中既有逆转录，也有肉瘤病毒繁殖过程中既有逆转录，也有dna复制复制d. 原病毒由宿主细胞传到子细胞的过程通过转录和翻译完成原病毒由宿主细胞传到子细胞的过程通过转录和翻译完成【解析】【解析】a项中，肉瘤病毒存在逆转录，不存在项中，肉瘤病毒存在逆转录，不存在rna复制。复制。b项中，病毒带入项中，

19、病毒带入的某种酶是逆转录酶。的某种酶是逆转录酶。c项中，肉瘤病毒是项中，肉瘤病毒是rna病毒，在宿主细胞内先经过病毒，在宿主细胞内先经过逆转录形成单链逆转录形成单链dna，单链，单链dna经过经过dna复制形成双链复制形成双链dna，c正确。正确。d项项中，双链中，双链dna和宿主细胞的染色体和宿主细胞的染色体dna整合，随着宿主细胞整合，随着宿主细胞dna复制而复制，复制而复制，原病毒由宿主细胞传到子细胞的过程通过原病毒由宿主细胞传到子细胞的过程通过dna复制完成。复制完成。【答案】【答案】c不同生物体内以及不同生理过程中，中心法则中遗传信息的流动过程有何不同？ (1)在生物生长繁殖过程中遗

20、传信息的传递方向为(2)在细胞内蛋白质合成过程中，遗传信息的传递方向(如胰岛细胞中胰岛素的合成)为dna(含胰岛素基因) mrna 胰岛素转录转录翻译翻译(5)某些某些rna病毒病毒(如烟草花叶病毒如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁在宿主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为殖过程中，遗传信息的传递方向为 逆转录逆转录转录转录翻译翻译(3)(3)含逆转录酶的含逆转录酶的rnarna病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传病毒在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为信息的传递方向为 rna dna mrna rna dna mrna 蛋白质蛋白质(4)dna(4)dna病毒病毒( (如噬菌体如噬菌体)

21、)在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信在寄主细胞内繁殖过程中，遗传信息的传递方向为息的传递方向为2. (2010海南高考海南高考)下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是()a. 线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则b. dna中的遗传信息是通过转录传递给中的遗传信息是通过转录传递给mrna的的c. dna中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序d. dna病毒中没有病毒中没有rna，其遗传信息的传递不遵循中心法则，其遗传信息的传递不遵循中心法则【答案】【答案】d基因对性状的控

22、制二、基因与性状的对应关系二、基因与性状的对应关系1. 一般而言，一个基因只决定一种性状。一般而言，一个基因只决定一种性状。2. 生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。多个不同基因有关。3. 有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也结灰色的种子。的基因也结灰色的种子。1. 1. 一般而言，一个基因只决定一种性状。一般而言，一个基因只决定一种性状。2. 2. 生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米生物体的一个性状有时受多个基因的影响

23、，如玉米叶绿素的形成至少与叶绿素的形成至少与5050多个不同基因有关。多个不同基因有关。3. 3. 有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也结灰色的种子。基因也结灰色的种子。【例【例3】 (原创原创)缺乏缺乏fe，植物不能合成叶绿素；人体胰岛，植物不能合成叶绿素；人体胰岛素基因发生突变，可以导致糖尿病。二者原因分别是素基因发生突变，可以导致糖尿病。二者原因分别是()fe是合成叶绿素有关酶的成分是合成叶绿素有关酶的成分组成叶绿素的氨基酸含组成叶绿素的氨基酸含fe，fe位于位于r基内基内胰岛素基因直接体现性状胰岛素基因直接体现性状基因通基因通过控制某些激素的合成控制性状过控制某些激素的合成控制性状a. b. c. d. 【解析】叶绿素不属于蛋白质，故【解析】叶绿素不属于蛋白质，故不对。叶绿素的合不对。叶绿素的合成需要一系列酶的催化，成需要一系列酶的催化，fe是其中有关酶的成分。胰是其中有关酶的成分。胰岛素基因控制胰岛