高中生物总复习 第3单元 第3讲基因的表达课件 新人教版必修2

第三讲基因的表达一、基因指导蛋白质的合成磷酸磷酸 核糖核糖 A、U、G、C 单链单链 细胞核细胞核 核孔核孔 (4)分类mRNA将遗传信息从 传递到细胞质中。tRNA ，识别密码子。rRNA 的组成成分。2转录(1)概念：在细胞核中，以 为模板合成RNA的过程。(2)过程： 原料与DNA碱基互补并通过 结合RNA新链的延伸合成的 从DNA链上释放DNA复旋。细胞核内细胞核内转运氨基酸转运氨基酸核糖体核糖体DNA的一条链的一条链DNA解旋解旋氢键氢键RNA3翻译(1)概念：游离在细胞质中的 ，以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的 。(2)过程：mRNA进入细胞质与 结合一氨基酸按位点依次相连读取到 ，肽链合成结束。( 3 ) 密 码 子 ： 在 m R N A 上 决 定 1 个 氨 基 酸的 。共有 种，2种起始密码子决定氨基酸， 不决定氨基酸，所以共有61种决定氨基酸的密码子。各种氨基酸各种氨基酸mRNA蛋白质蛋白质核糖体核糖体终止密码子终止密码子3个相邻的碱基个相邻的碱基643种终止密码子种终止密码子(4)tRNA：三叶草形状，其一端是携带 的部位，另一端有3个碱基可以与mRNA上的 配对，称为 。共有61种。氨基酸氨基酸密码子密码子反密码子反密码子1DNA复制、转录和翻译的比较(1)三者的比较比较比较项目项目DNA复制复制转录转录翻译翻译概念概念以亲代以亲代DNA为模板，合为模板，合成子代成子代DNA的过程的过程以以DNA双链中双链中的一条链为模的一条链为模板，合成板，合成mRNA的过程的过程以以mRNA为模板为模板，合成具有一定，合成具有一定氨基酸顺序的蛋氨基酸顺序的蛋白质的过程白质的过程场所场所主要在细胞核中主要在细胞核中主要在细胞核主要在细胞核中中核糖体核糖体时间时间有丝分裂间期、减数第有丝分裂间期、减数第一次分裂间期一次分裂间期生长发育的连生长发育的连续过程中续过程中生长发育的连续生长发育的连续过程中过程中比较项目比较项目DNA复制复制转录转录翻译翻译模板模板DNA的每一条链的每一条链DNA的一条链的一条链mRNA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约约20种氨基酸种氨基酸酶酶解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶、DNA连接酶等连接酶等解旋酶、解旋酶、RNA聚聚合酶等合酶等特定的酶特定的酶能量能量均为均为ATP条件条件模板、原料、酶、能量、适宜的温度和模板、原料、酶、能量、适宜的温度和pH等等模板、原料、酶、模板、原料、酶、能量、适宜的温度能量、适宜的温度和和pH、tRNA、核、核糖体等糖体等碱基碱基互补互补配对配对原则原则GC，CG AT，TAGC，CG AU，TAGC，CG AU，UA比较项目比较项目DNA复制复制转录转录翻译翻译工具工具tRNA产物产物子代子代DNA分子分子mRNA蛋白质蛋白质(多肽多肽)、水、水产物去向产物去向传递到子细胞中传递到子细胞中离开细胞核，进入离开细胞核，进入细胞质，最终分解细胞质，最终分解成单个核苷酸成单个核苷酸留在细胞中，构留在细胞中，构成细胞的结构蛋成细胞的结构蛋白和功能蛋白白和功能蛋白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转录边解旋边转录快速，一个快速，一个mRNA可以相继可以相继结合多个核糖体结合多个核糖体，同时合成多条，同时合成多条肽链肽链意义意义将遗传信息由亲将遗传信息由亲代传递给子代，代传递给子代，从而保持了遗传从而保持了遗传信息的连续性信息的连续性DNA把遗传信息传把遗传信息传递给递给RNADNA的遗传信息的遗传信息由由mRNA传递给传递给蛋白质蛋白质(2)联系【特别提醒】(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、分化等过程。(2)DNA中含有T而无U，而RNA中含有U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。2遗传信息、密码子和反密码子的比较(1)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上决定上决定一个氨基酸或一个氨基酸或提供转录终止提供转录终止信号的信号的3个相个相邻的碱基邻的碱基tRNA上的可上的可以与以与mRNA上上的密码子互补的密码子互补配对的配对的3个碱个碱基基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种类种类4n种种(n为碱基为碱基对的数目对的数目)64种，其中决定氨基种，其中决定氨基酸的密码子有酸的密码子有61种种61种种作用作用间接决定蛋间接决定蛋白质中氨基白质中氨基酸的排列顺酸的排列顺序序直接控制蛋白质中氨直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序基酸的排列顺序识别并搬运由识别并搬运由mRNA决定的特决定的特定的氨基酸定的氨基酸相关相关特性特性具有多样性具有多样性和特异性和特异性一种密码子只能决定一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种一种氨基酸，而一种氨基酸可能有一种或氨基酸可能有一种或几种相对应的密码子几种相对应的密码子一种一种tRNA只能只能识别和转运一种识别和转运一种氨基酸，而一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一氨基酸可以由一种或几种相对应种或几种相对应的的tRNA转运转运(2)联系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。mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到搬运氨基酸的作用。(3)对应关系【特别提醒】密码子、tRNA与氨基酸的数量对应关系为：一种氨基酸可有多种密码子，可由多种tRNA来运输，而一种密码子只决定一种氨基酸，一种tRNA只运输一种氨基酸。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该过程中有水产生解析：翻译的直接模板是mRNA而不是DNA，A项不对；翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，而酶与激素不都是蛋白质，B项不对；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子，C项也不对；氨基酸脱水缩合形成多肽，D项正确。答案：D3基因指导蛋白质合成有关计算(1)转录时，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是DNA分子中碱基数目的一半，且模板链中AT(或CG)与mRNA分子中UA(或CG)相等。(2)翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的1/6。(3)蛋白质的有关计算蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数。(肽键数失去的水分子数)蛋白质平均相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数(肽键数18)。【特别提醒】解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数，是mRNA上的密码子的个数还是碱基个数，是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。2一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为()A331166B361272C123672D113666解析：一条含有11个肽键的多肽，则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此，mRNA中至少含有36个碱基，12个转运RNA，DNA中至少72个碱基。答案：B二、基因与性状的关系1中心法则DNA的复制 翻译 。2基因控制性状(1)基因通过 来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病。(2)基因还能通过控制 直接控制生物体的性状，如囊性纤维病。转录转录RNA的复制的复制RNA逆转录逆转录控制酶的合成控制酶的合成蛋白质的结构蛋白质的结构中心法则的理解与分析1内容图解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【特别提醒】(1)逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用以催化合成目的基因。(2)中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。2中心法则与基因表达的关系【特别提醒】(1)DNA复制、转录和翻译是所有细胞结构的生物所遵循的法则。(2)逆转录只发生在被某些RNA病毒寄生的细胞中。3如图所示的过程，下列说法错误的是()A正常情况下，在动植物细胞中都不可能发生B过程的产物相同，催化的酶也相同C真核细胞中，进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；进行的场所为核糖体D所需的原料分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸解析：图中是逆转录过程，除需DNA聚合酶外，还需要特定的逆转录酶。答案：B3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。(2)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50多个不同基因有关。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。【特别提醒】(1)生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。(2)基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。4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对中心法则相关知识模糊不清(1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。(2)RNA复制和逆转录只发生在少数RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。(3)进行碱基互补配对的过程上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。(4)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作模板)。 结合图表分析，下列有关说法正确的是抗菌药物抗菌药物抗菌机理抗菌机理青霉素青霉素抑制细菌细胞壁的合成抑制细菌细胞壁的合成环丙沙星环丙沙星抑制细菌抑制细菌DNA解旋酶解旋酶(可促进可促进DNA螺旋化螺旋化)的活性的活性红霉素红霉素能与核糖体结合能与核糖体结合利福平利福平抑制抑制RNA聚合酶的活性聚合酶的活性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环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和【错因分析】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。【正确解答】不同抗菌药物的抗菌机理不同，青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，红霉素能抑制翻译过程，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内的增殖过程中，人体的健康细胞中是不存在该过程的。答案：D1.1983年科学家证实，引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是()解析：逆转录病毒的遗传信息传递方式为RNA逆转录传递至DNA，而没有RNARNA的RNA复制过程，故可排除A、B、C三项。答案：D基因表达过程尽管在基因表达中一般讲DNA mRNA 氨基酸6 3 1，但由于mRNA中存在终止密码子等原因，故在mRNA上碱基数应大于蛋白质中氨基酸数的3倍，基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。2.某蛋白质由两条多肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为120，该蛋白质的相对分子质量为12 276，则编码该蛋白质合成的基因中脱氧核苷酸至少为()A432个 B864个 C360个 D720个解析：运用数学中列方程解应用题的方法，有助于问题的解决。假设氨基酸数为n，则该蛋白质脱去的水分子数为(n2)，则列方程为120n18(n2)12 276，解得n120。可知编码该蛋白质合成的基因中脱氧核苷酸数至少为1206720个(当题目中有“至少”字眼的时候，一般不考虑终止密码子)。答案：D 遗传信息传递与表达的相关机理遗传信息的传递与表达、基因对性状的控制是遗传学的重要基础知识，通过相关实验，探究基因对蛋白质合成过程的控制机理或基因对性状的控制过程可有助于加强对转录、翻译过程、基因与性状、环境因子对性状的影响等重点知识的理解与掌握，因此在复习中，可有意尝试相关内容的实验设计与探究训练，特别要关注“高起点、低落点”的基础性较强的实验探究题型的训练。【典型例题】 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的目的是_。(4)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？(简述)_。(5)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的目的是排除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)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(5)离心、过滤，获取匀浆用DNA酶处理匀浆，除去DNA