生物基础知识综合复习第六单元遗传的分子基础专题15基因控制蛋白质合成与表观遗传课件

专题15基因控制蛋白质合成与表观遗传课标解读教材内容学业水平1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现(1)基因通常是DNA分子的功能片段(2)DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA(3)遗传信息通过翻译指导蛋白质的合成(4)基因控制生物性状(基因—蛋白质—性状)(5)遗传信息流从DNA→RNA→蛋白质水平二2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象(1)基因序列不变,表型可能改变(2)改变了的表型有些可以遗传水平二知识点1知识点2知识点3DNA的功能、转录和翻译1.DNA的功能(1)基因的本质基因是具有遗传效应的DNA片段(包括局部病毒的RNA片段),是遗传物质结构和功能的根本单位,是DNA(局部生物是RNA)分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。(2)DNA分子的功能①DNA以自身为模板,通过半保存复制,保持遗传信息的稳定性。②DNA根据它所存储的遗传信息决定蛋白质的结构知识点1知识点2知识点32.DNA与RNA的异同

比较项目DNARNA结构通常是双螺旋结构通常是单链结构基本单位脱氧核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)五碳糖脱氧核糖核糖碱基A、G、T、CA、G、U、C产生途径DNA复制、逆转录转录、RNA复制存在部位主要位于细胞核中主要位于细胞质中功能携带和表达遗传信息①mRNA:携带来自DNA的遗传信息,决定蛋白质中氨基酸的顺序②tRNA:识别并携带特定的氨基酸到核糖体的相应位置③rRNA:核糖体的重要组成成分知识点1知识点2知识点33.转录(1)概念:以DNA的一条链为模板,依据碱基互补配对原那么,合成RNA的过程。(2)具体过程知识点1知识点2知识点34.翻译(1)合成场所:核糖体。(3)遵循原那么:碱基互补配对原那么。知识点1知识点2知识点3(4)产物:多肽链(蛋白质)。(5)翻译特点:在一个mRNA上有假设干个核糖体同时进行翻译,提高了翻译的效率。(6)遗传信息、遗传密码比较比较项目遗传信息遗传密码(密码子)概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序指在mRNA上每3个相邻的核苷酸排列成的三联体,决定一种氨基酸作用控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的氨基酸序列知识点1知识点2知识点3比较项目遗传信息遗传密码(密码子)种类基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同,决定了遗传信息的多样性64种(61种:编码氨基酸;3种:终止密码子,不编码氨基酸)联系①基因中脱氧核苷酸的序列

mRNA中核糖核苷酸的序列②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补③基因是合成蛋白质的最终模板,mRNA是合成蛋白质的直接模板知识点1知识点2知识点3(7)反密码子①概念:tRNA的一端有三个核苷酸序列,能与mRNA密码子的核苷酸互补配对,以此来识别密码子,称为反密码子。②种类数:61种。5.基因的表达(1)概念:基因形成RNA产物以及mRNA被翻译为蛋白质的过程。(2)过程:以DNA为模板,在细胞核中合成RNA;然后,RNA转移到细胞质中,在细胞质中控制蛋白质的合成。知识点1知识点2知识点3考向1基因的本质典例1以下有关基因本质或分布的表达,正确的选项是()A.基因是有遗传效应的DNA片段B.一条染色体上只含有一个基因C.基因位于DNA分子一条链上D.某些基因通过翻译即可完成表达知识点1知识点2知识点3答案

D

解析

在细胞生物中,基因是有遗传效应的DNA片段,在某些病毒中,基因是具有遗传效应的RNA片段,A项错误;一条染色体上含有多个基因,B项错误;在细胞生物中,基因位于DNA分子的两条链上,C项错误;某些病毒的遗传物质为RNA,基因通过翻译即可完成表达,D项正确。知识点1知识点2知识点3考向2DNA的功能典例2一个生物个体的生命活动中,DNA表现出两个根本功能,就是将遗传信息()A.储存和复制 B.传递和表达C.复制和转录 D.转录和翻译答案B解析一个生物个体的生命活动中,DNA表现出两个根本功能,就是将遗传信息传递和表达,即DNA的复制、转录和翻译。知识点1知识点2知识点3考向3转录的过程典例3-1(2021浙江7月学考)高等动物细胞核中某基因的转录过程示意图如下,其中①表示RNA,②和③分别表示DNA分子的两条单链。以下表达正确的选项是()A.①与②的碱基互补配对,①与③的碱基组成相同分子在甲处解开双螺旋,在乙处恢复双螺旋C.转录形成的RNA分子,其长度与DNA分子相同D.通过核孔进入细胞质的mRNA,可相继结合多个核糖体知识点1知识点2知识点3答案

D解析

在转录过程中,①是新合成的RNA,②是模板链,③是编码链,①与②的碱基互补配对,①的碱基组成是G、C、A、U,而③的碱基组成是G、C、A、T,①和③的碱基组成不完全相同。①由左向右延伸,DNA分子在乙处解开双螺旋,在甲处恢复双螺旋。只有具有遗传效应的DNA片段才是基因,才能转录产生RNA,所以RNA分子的长度一般比DNA分子短得多。mRNA是大分子物质,通过核孔进入细胞质,可相继结合多个核糖体,提高蛋白质合成的效率,并以少量mRNA合成大量蛋白质。知识点1知识点2知识点3典例3-2(2021浙江7月学考)以下图为真核细胞内的转录过程示意图,①②表示两条多聚核苷酸链。以下表达正确的选项是()A.①的结构单位是4种碱基B.②表示多聚脱氧核苷酸链聚合酶催化①②之间磷酸二酯键的形成D.细胞核和线粒体均可发生该过程答案

D

解析

分析图示可知,①表示转录的模板链,其结构单位是4种脱氧核苷酸,A项错误;②表示多聚核糖核苷酸链(RNA链),B项错误;RNA聚合酶催化一条链上相邻核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键,C项错误;细胞核和线粒体均可发生转录过程,D项正确。知识点1知识点2知识点3考向4RNA的种类及功能典例4以下关于DNA复制和RNA种类、功能的表达,正确的选项是()复制时,仅有一条脱氧核苷酸链可作为模板B.脱氧核苷酸需在DNA酶参与下才能连接形成新的子链C.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸D.真核细胞内的mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的知识点1知识点2知识点3答案

C

解析

DNA分子复制时,两条脱氧核苷酸链都作为模板,A项错误;脱氧核苷酸需在DNA聚合酶参与下才能连接形成新的子链,B项错误;一种氨基酸可能由一种或几种tRNA来转运,因此细胞中有许多tRNA,但tRNA具有专一性,一种tRNA只能转运一种氨基酸,C项正确;真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核中通过转录过程合成的,D项错误。知识点1知识点2知识点3考向5遗传信息、密码子、反密码子典例5以下关于遗传信息、密码子、反密码子的表达正确的选项是()上任意3个碱基构成密码子B.每一种密码子都与一个反密码子相互对应C.密码子和氨基酸不一定存在一一对应关系上核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息答案

C

解析

mRNA上三个相邻的碱基,决定一个氨基酸,称作密码子,A项错误;终止密码子不编码氨基酸,没有对应的反密码子,B项错误;一种氨基酸对应有一种或几种密码子,因此密码子和氨基酸不一定存在一一对应关系,C项正确;DNA上脱氧核糖核苷酸的排列顺序代表遗传信息,D项错误。知识点1知识点2知识点3考向6翻译的过程典例6-1(2021浙江1月学考)以下图是遗传信息的翻译过程示意图。某些氨基酸的局部密码子是天冬酰胺(AAU)、亮氨酸(UUA)。以下表达正确的选项是()A.图中核糖体从左向右移动B.图中①为天冬酰胺C.分子②的根本单位是脱氧核苷酸D.该过程中没有氢键的形成和断裂知识点1知识点2知识点3答案A解析根据肽链的长度判断核糖体从左向右移动,A项正确;图中①氨基酸对应的密码子为UUA,代表的是亮氨酸,B项错误;分子②是tRNA,根本组成单位是核糖核苷酸,C项错误;该过程中有氢键的形成和断裂,D项错误。知识点1知识点2知识点3典例6-2以下图是真核细胞遗传信息表达中某过程的示意图。某些氨基酸的局部密码子(5'→3')是丝氨酸(UCU);亮氨酸(UUA、CUA);异亮氨酸(AUC、AUU);精氨酸(AGA)。以下表达正确的选项是()A.图中①为亮氨酸B.图中结构②上tRNA结合位点有两个C.该过程需要RNA聚合酶参与D.该过程可发生在线粒体基质和细胞核基质中知识点1知识点2知识点3答案

B

解析

图中①氨基酸对应的密码子是AUU,代表异亮氨酸,A项错误;图中②表示核糖体,从右向左移动,核糖体上有两个tRNA结合位点,B项正确;该过程不需要RNA聚合酶参与,C项错误;该过程表示翻译,可发生在线粒体基质中,不能发生在细胞核基质中,D项错误。知识点1知识点2知识点3考向7遗传信息表达的综合分析典例7-1以下关于遗传信息表达过程的表达,正确的选项是()A.一个DNA分子转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板B.转录过程中,RNA聚合酶没有解开DNA双螺旋结构的功能C.多个核糖体可结合在一个mRNA分子上共同合成一条多肽链D.编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的脱氧核苷酸组成答案

A

解析

一个DNA分子含有多个基因,其转录一次,可形成一个或多个合成多肽链的模板,A项正确;转录过程中,RNA聚合酶具有解开DNA双螺旋结构的功能,B项错误;多个核糖体可结合在一个mRNA分子上分别合成多条相同的多肽链,C项错误;编码氨基酸的密码子由mRNA上3个相邻的核苷酸组成,mRNA上没有脱氧核苷酸,D项错误。知识点1知识点2知识点3典例7-2miRNA是一种小分子RNA,某miRNA能抑制W基因控制的蛋白质(W蛋白)的合成。某真核细胞内形成该miRNA及其发挥作用的过程示意图如下。以下表达正确的选项是()知识点1知识点2知识点3基因转录时,RNA聚合酶与该基因的起始密码相结合基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原那么,即A与T配对、C与G配对抑制W蛋白的合成是双链结构的miRNA直接与W基因mRNA结合所致知识点1知识点2知识点3答案B解析miRNA基因转录时,RNA聚合酶与该基因首端的启动子相结合,A项错误;真核细胞内W基因转录形成的mRNA在细胞核内加工后,进入细胞质用于翻译,B项正确;miRNA与W基因mRNA结合遵循碱基互补配对原那么,即A与U配对、C与G配对,C项错误;miRNA抑制W蛋白的合成,是通过miRNA与蛋白质结合形成的miRNA蛋白质复合物与W基因的mRNA结合所致,D项错误。知识点1知识点2知识点31.遗传信息表达过程中的易错点(1)密码子位于mRNA上,RNA聚合酶结合位点位于DNA上基因的启动部位。转录时,在RNA聚合酶的作用下,仅是解开包括一个或几个基因的DNA片段的双螺旋。(2)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA携带遗传信息,3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。(3)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。知识点1知识点2知识点3(4)并不是所有密码子都是统一的,个别密码子在不同生物体内表达的氨基酸不同。(5)并不是所有的密码子都决定氨基酸,其中终止密码子不决定氨基酸。(6)一个核糖体会独立完成一条肽链的合成,并非多个核糖体配合完成一条多肽链的合成。知识点1知识点2知识点32.转录模型与细节分析(1)模型知识点1知识点2知识点3(2)细节分析①转录方向:已完成的RNA链会与模板DNA别离,因此RNA-DNA杂交区域为正在转录区,故判断图示转录方向为由左至右。②RNA聚合酶的功能:使DNA解旋,催化转录过程形成RNA。③转录模板:转录的模板为模板链,非模板链为编码链。但需注意的是,不同基因的模板链和编码链在DNA分子中可能相同,也可能不同,而同一基因的编码链和模板链在DNA分子中是固定的。知识点1知识点2知识点33.翻译过程的三种模型图解读

知识点1知识点2知识点3(1)图甲翻译模型分析a.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。b.一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。c.翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸。d.翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸),翻译停止。e.翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。知识点1知识点2知识点3(2)图乙表示真核细胞内的翻译过程,其中①是mRNA,⑥是核糖体,②③④⑤表示正在合成的4条多肽链。a.数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。b.意义:少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质,大大提高了翻译效率。c.方向:从右向左,判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。d.结果:合成的仅是多肽链,要形成蛋白质往往还需要将多肽链运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。e.形成的多条肽链氨基酸序列相同的原因:有相同的模板mRNA。(3)图丙表示原核细胞的转录和翻译过程,图中①是DNA模板链,②③④⑤表示正在合成的4条mRNA,mRNA上结合核糖体同时进行翻译过程。知识点1知识点2知识点3基因对生物性状的控制及中心法那么1.基因对生物性状的控制(1)基因通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反响,从而间接控制生物体性状。(2)基因通过控制蛋白质的合成,决定生物体特定的组织或器官的结构,进而影响其功能。(3)细胞内有多种功能性RNA分子参与性状表现。有一些RNA具有调控基因表达的功能。知识点1知识点2知识点32.中心法那么(1)提出者:克里克。(2)要点:遗传信息通过复制从DNA传递到DNA,由DNA通过转录传递到RNA,然后由RNA通过翻译合成蛋白质,决定蛋白质的特异性。(3)内容图解(用简式表示):知识点1知识点2知识点3考向1基因对生物性状的控制典例1-1以下有关基因对性状控制的表达,错误的选项是()A.生物的性状受基因和环境因素的共同作用B.两个个体身高不同,二者基因型一定不同C.基因可通过控制蛋白质结构直接控制生物体性状D.基因可通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物性状答案

B

解析

生物的性状受基因和环境因素的共同作用,A项正确;两个个体身高不同,二者基因型可能不同,也可能相同,B项错误;基因可通过控制蛋白质结构直接控制生物性状,C项正确;基因可通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物性状,D项正确。知识点1知识点2知识点3典例1-2科学家从基因控制蛋白质合成的角度阐释豌豆种子圆粒性状的产生机制如右上图所示。据图分析错误的选项是()过程形成的三种主要产物最终均可以出现在翻译过程中B.完成b过程的条件包括mRNA、核糖核苷酸、核糖体、能量C.皱粒豌豆细胞内淀粉含量低,蔗糖含量高,味道更甜美D.图示说明基因可通过控制酶的合成间接控制生物体的性状知识点1知识点2知识点3答案

B

解析

图中a表示转录过程,该过程形成的三种主要产物是mRNA、rRNA、tRNA,最终都可以出现在翻译过程中,A项正确;图中b表示翻译过程,完成b过程的条件包括mRNA、tRNA、氨基酸、核糖体、能量等,B项错误;皱粒豌豆细胞内淀粉分支酶不能合成,导致豌豆种子中淀粉的合成受阻,淀粉含量低,蔗糖含量高,味道更甜美,C项正确;图示说明基因能够通过控制酶的合成,从而间接控制生物体的性状,D项正确。知识点1知识点2知识点3考向2中心法那么典例2-1(2021浙江1月选考)遗传信息传递方向可用中心法那么表示。以下表达正确的选项是()A.劳氏肉瘤病毒的RNA可通过逆转录合成单链DNAB.烟草花叶病毒的RNA可通过复制将遗传密码传递给子代C.果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息传递给子代D.洋葱根尖细胞中DNA聚合酶主要在G2期通过转录和翻译合成答案

A

解析

劳氏肉瘤病毒是一种逆转录类RNA病毒,其遗传物质RNA能够通过逆转录合成单链DNA,A项正确;遗传密码位于翻译过程中作为模板的mRNA上而不是遗传物质RNA上,B项错误;果蝇体细胞中核DNA分子通过转录将遗传信息表达而非传递,C项错误;DNA聚合酶需要在S期之前的G1期合成,D项错误。知识点1知识点2知识点3典例2-2以下图表示生物体内遗传信息的传递过程。请据图答复以下问题。(1)①过程需要的原料是,模板是亲代DNA的条链。

(2)②过程表示,主要是在中进行的。

(3)逆转录酶催化

(填序号)过程,能进行该过程的生物的遗传物质是

。

(4)真核细胞中遗传信息表达的最后阶段为图中的

(填序号)过程,场所是

。

知识点1知识点2知识点3答案

(1)4种脱氧核苷酸两(2)转录细胞核(3)③

RNA

(4)⑤核糖体解析

(1)①过程是DNA的复制,模板是亲代DNA的两条链,原料是4种游离的脱氧核苷酸。(2)②过程是转录,主要在细胞核中进行,在线粒体、叶绿体中也可进行。(3)逆转录酶可催化逆转录,即③过程,只发生于RNA病毒中。(4)真核细胞中遗传信息表达的最后阶段是⑤翻译,场所是核糖体。知识点1知识点2知识点31.基因对生物性状的控制(1)表达mRNA参与性状控制某些基因(如胰岛素基因、唾液淀粉酶基因等)转录产生的是mRNA,通过翻译产生蛋白质直接控制生物性状,或通过酶调控细胞内的生物化学反响,间接控制生物性状。(2)表达功能性RNA参与性状表现某些基因表达的是功能性RNA,如tRNA、rRNA等,这些功能性RNA参与蛋白质的合成或调控基因表达等。知识点1知识点2知识点32.不同生物遗传信息传递的比较知识点1知识点2知识点3生物的表观遗传现象1.基因序列不变,表型可能改变(1)表观遗传现象的概念即使亲代传递给后代的DNA序列没有改变,亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化,也会通过某种途径遗传给下一代,即父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代的遗传现象。知识点1知识点2知识点3(2)表观遗传与传统遗传学的比较项目表观遗传传统遗传学基因序列不改变DNA序列,基于非基因序列改变所致基因表达水平的变化基于基因序列改变所致基因表达水平的变化遗传性可以遗传可以遗传知识点1知识点2知识点32.改变了的表型有些可以遗传(1)组蛋白的乙酰化乙酰基(CH3CO—)把氨基(—NH2)上的正电荷屏蔽起来,组蛋白的正电荷减少,与带负电的DNA分子片段(某基因)缠绕的力量减弱,基因可以被读取,即进行转录。(2)DNA的甲基化基因启动子中的胞嘧啶加上甲基基团(—CH3),会使染色质高度螺旋化,凝缩成团,此时基因无法被识别,失去转录活性。(3)表观遗传机制的意义使生物打破DNA变化缓慢的限制,使后代能迅速获得亲代应对环境因素做出的反响而发生的变化。知识点1知识点2知识点3考向1表观遗传现象典例1(