高三生物基因指导蛋白质的合成(课件)

第4章基因的表达考向展望 基因的表达是从分子水平进一步详尽阐述遗传的物质基础和作用原理。它是高中必修本 “遗传与进化”中的重要基础知识，是重点、难点之一。该内容在高考中占重要的位置，是历来高考必考的内容。同时，该部分涉及的实验和分子学知识较多，还含有学生容易混淆的概念，在复习课中应对基因的表达功能等知识点从不同角度，不同层次的重复和对比，使学生有更深入、全面的理解和认识。第15课时 基因指导蛋白质的合成考纲要览【课标要求】遗传信息的转录和翻译。【考向瞭望】DNA分子的复制、转录、翻译、逆转录的区别、联系和应用。温故知新一、遗传信息的转录（一）RNA的结构：1、基本单位：核糖核苷酸由磷酸、五碳糖（核糖）、含氮碱基（A、U、G、C）。P2、结构：一般是单链结构。3、种类：（1）信使RNA（mRNA）：蛋白质合成的模板。（2）转运RNA（tRNA）：转运氨基酸，形似三叶草的叶。（3）核糖体RNA（rRNA）：核糖体的组成成分。（二）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、原料：4种游离的核糖核苷酸。3、碱基配对：AU、CG、GC、TA。4过程解旋：DNA双链解开，碱基得以暴露。配对：细胞中游离的核糖核苷酸与转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对。连接：在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。二、遗传信息的翻译（一）翻译：1、概念：游离在细胞质中的各种氨基酸以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。2、场所：细胞质的核糖体中。3、运载工具：tRNA。4、碱基配对：AU、UA、CG、GC。5.过程mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带一个特定氨基酸的tRNA，通过反密码子与第一个密码子互补配对，进入位点1。携带另一个特定氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。位点1、位点2相应的氨基酸脱水缩合形成肽键，位点1上的氨基酸转移到占据位点2的tRNA上。核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复进行直至读取到终止密码。肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，盘曲折叠成成熟的蛋白质_分子。（二）密码子：在mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。由A、U、G、C四种碱基中的任意三个组成。（三）反密码子：指tRNA上可以与mRNA上的碱基互补配对的3个碱基。五碳糖为核糖信使-RNA基本单位：核糖核苷酸一般是单链、较短过程种类mRNAtRNArRNA与DNA区别不含碱基T,替换成 U转录基因指导蛋白质的合成翻译知识网络重难探究例1有关基因转录与翻译的比较，正确的是 （ B ）两个过程的完成都需要碱基互补配对两个过程的完成都需要运载工具两个过程的产物都以碳链为骨架两个过程都以核酸作为模板A B C D【解析】两个过程的完成都需要碱基互补配对，产生的产物是mRNA和多肽链，都以碳链为骨架；基因转录与翻译的模板分别是DNA和RNA，都是核酸；基因翻译需转运RNA运载。【归纳】一、转录、翻译的比较转录翻译场所细胞核（线粒体、叶绿体）细胞质中核糖体上模板以DNA解旋的一条链为模板以mRNA为模板原料4种核糖核酸20种氨基酸碱基配对方式AU TACG GCAU UACG GC产物1条单链的mRNA多肽或蛋白质例2某蛋白质分子由一条含176个氨基酸的肽链构成。下列叙述中正确的是（ D ）A参与合成该多肽的细胞器应该有4种 B组成该多肽的氨基酸应该有20种 C该多肽的模板mRNA上能被翻译的密码子最多有64种 D参与合成该多肽的tRNA最多可有61种【解析】参与合成该多肽的细胞器是核糖体和线粒体，内质网和高尔基体不参与多肽的合成；构成生物蛋白质的氨基酸有20种，但多肽中不一定有全部的20种；能被翻译的密码子最多可有61种，有三种没有翻译能力； tRNA有61种，一个tRNA转运一个氨基酸，176个氨基酸最多可有61种tRNA。【归纳】二、遗传信息、密码子、反密码子1.遗传信息是指DNA分子中基因上的脱氧核苷(碱基)排列顺序。密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序。密码子种类起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸 普通密码子：59种，只编码氨基酸 终止密码子：3种，UAA、UGA、UAG，不编码 氨基酸，只是终止信号反密码子是指转运RNA上的一端的三个碱基排列顺序。构成生物的氨基酸有20种，但RNA不止20种，一共有61种。每种RNA上的反密码子要与RNA上的密码子互补配对。一种氨基酸可由几种RNA运载，但每种RNA只能运载一种氨基酸。2.密码子的特点：密码子具有通用性：不同的生物密码子基本相同，即共用一套密码子。密码子具有简并性：大多数的氨基酸都可以具有几组不同的密码子。（但一种密码子只能决定一种氨基酸，终止密码子除外。）密码子不重叠：两个密码子间没有标点符号，读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。密码子具有一定的方向性3.遗传信息、密码子、反密码子区别位置不同。遗传信息位于DNA分子的基因上，密码子位于 mRNA 上，反密码子位于 tRNA 上。这里要注意的是， DNA 分子上并不是所有片段都代表着遗传信息，非基因上的脱氧核苷酸的排列不含遗传信息。作用不同。遗传信息决定着 mRNA 上密码子的排序，密码子决定着氨基酸的种类， tRNA 上的反密码子则保证了 tRNA 准确的运载相应的氨基酸。 不同的生物个体具有不同的基因遗传信息，合成不同的 mRNA ，但共用一套密码子与反密码子，因此不同生物的密码子、反密码子和tRNA 的种类是相同的。误区警示一、遗传信息、密码子和反密码子的联系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。二、DNA与RNA的比较项目DNARNA全称脱氧核糖核酸核糖核酸组成成分碱基A、T、G、CA、U、G、C磷酸磷酸磷酸五碳糖脱氧核糖核糖基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸空间结构规则的双螺旋结构通常是单链结构类型通常只有一种三种：mRNA、tRNA、rRNA分布主要在细胞核中主要在细胞质中功能主要的遗传物质，只要生物体内有DNA，DNA就是遗传物质生物体内无DNA时，RNA是遗传物质；参与蛋白质的合成，即翻译工作；少数RNA有催化作用鉴定被甲基绿染成绿色被吡罗红染成红色相同点：化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；二者都是核酸，核酸中的碱基序列代表遗传信息；联系：RNA是以DNA的一条链为模板转录产生的，即RNA的遗传信息来自DNA。跟踪演练1.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AA代表氨基酸），下列叙述正确的是 A.能给该过程提供遗传信息的只能是DNAB.该过程合成的产物一定是酶或激素C.有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应D.该过程中有水产生2.DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则tRNA（UGC）所携带的氨基酸是 TTTCGTACGTGC赖氨酸丙氨酸半胱氨酸苏氨酸A.赖氨酸 B.丙氨酸 C.半胱氨酸 D.苏氨酸3.下列各细胞结构中，可能存在碱基互补配对现象的有 染色体 中心体 纺锤体 核糖体A. B. C. D.4.如图所示，给以适宜的条件各试管均有产物生成，则能生成DNA的试管是 A.a和d B.b和c C.只有b D.只有c5.下列关于RNA的叙述，错误的是 A.RNA催化细胞内的某些生化反应B.RNA是一种遗传物质C.RNA参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜6.治疗艾滋病（HIV病毒为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构很相似。下列对AZT作用的叙述，正确的是 A.抑制艾滋病病毒RNA基因的转录B.抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制C.抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录D.抑制艾滋病病毒RNA基因的表达过程 7.下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。“甲硫氨酸脯氨酸苏氨酸甘氨酸缬氨酸”密码子表：甲硫氨酸AUG 脯氨酸CCA、CCC、CCU苏氨酸ACU、ACC、ACA 甘氨酸GGU、GGA、GGG缬氨酸GUU、GUC、GUA根据上述材料，下列描述错误的是 A.这段DNA中的链起了转录模板的作用B.决定这段多肽链的遗传密码子依次AUG、CCC、ACC、GGG、GUAC.这条多肽链中有4个“CONH”的结构D.若这段DNA的链右侧第二个碱基T被G替代，这段多肽中将会出现两个脯氨酸8.关于转运RNA和氨基酸之间相互关系的说法，正确的是 A.每种氨基酸都可由几种转运RNA携带B.每种氨基酸都有它特定的一种转运RNAC.一种转运RNA可以携带几种结构上相似的氨基酸D.一种氨基酸可由一种或几种特定的转运RNA将它带到核糖体上9.有关密码子的叙述，正确的是 一种氨基酸可能有多种与之对应的密码子 密码子GCA在人细胞与细菌细胞中决定的氨基酸相同GTA、CCC、AUG都是密码子终止密码子由位于基因编码区下游的非编码区转录而来氨基酸不同对应的密码子肯定不同所有的密码子都决定一个氨基酸A. B. C. D.10.下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选 ）A、图中表示4条多肽链正在合成B、转录尚未结束，翻译即已开始C、多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D、一个基因在短时间内可表达出多条多肽链11.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（AT）/（GC）的比值与链中此项比值相同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RNA作工具12、人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的A、DNA碱基排列顺序不同B、核糖体不同C、转运RNA不同D、信使RNA不同13.下图表示某基因的片段及其转录出的信使RNA，请据图回答问题（几种相关氨基酸的密码子见下表）：亮氨酸CUA、CUC、CUG、CUU、UUA、UUG缬氨酸GUA、GUC、GUG、GUU甘氨酸GGU甲硫氨酸AUG（1）形成链的过程叫做 ，场所是 ，需要的原料是 。（2）形成链的过程与DNA复制的过程，都是遵循 原则。（3）链进入细胞质后与 结合，在合成蛋白质过程中，转运RNA运载的氨基酸依次是 （依次填写前两个氨基酸的名称）。（4）若该基因复制时发生差错，当上图a处所指由A变成G时，这种突变对该蛋白质的结构有无影响？ 。（5）若该基因有100个碱基对，可编码的氨基酸最多有 个。14RNA干扰机制如下：双链RNA一旦进入细胞内就会被一个称为Dicer的特定的酶切割成2123个核苷酸长的小分子干涉RNA（SiRNA）。Dicer酶能特异识别双链RNA，以ATP依赖方式切割由外源导入或者由转基因、病毒感染等各种方式引入的双链RNA，切割产生的SiRNA片断与一系列酶结合组成诱导沉默复合体（RISC）。激活的RISC通过碱基配对结合到与SiRNA同源的mRNA上，并切割该mRNA，造成蛋白质无法合成（如下图所示）。据图回答下列问题：（1）组成双链RNA的基本单位是 。（2）根据RNAi机理，RNAi能使相关基因“沉默”，其实质是遗传信息传递中 过程受阻。（3）通过Dicer切割形成的SiRNA，要使基因“沉默”，条件是SiRNA上有与mRNA互补配对的 。（4）有科学家将能引起RNA干扰的双链RNA的两条单链分别注入细胞，结果却没有引起RNA干扰现象，请据图分析最可能的因 。（5）RNA干扰技术具有广泛的应用前景。如用于乙型肝炎的治疗时，可以先分析乙肝病毒基因中的 ，据此通过人工合成 ，注入被乙肝病毒感染的细胞，就可以抑制乙肝病毒的繁殖。基因指导蛋白质的合成答案1-9 D D B A D C D D A 10. BD 11 C 12 D 13 （1）转录 细胞核 四种核糖核苷酸（2）碱基互补配对 （3）核糖体 甲硫氨酸、缬氨酸（4）无影响 （5）3314 （1）核糖核苷酸 （2）翻译（3）碱基（或核苷酸）序列（4）Dicer酶只能识别双链RNA，不能识别单链RNA（5）碱基序列 双链RNA