基因的表达一轮复习教学案(教师版)

基因的表达基因的功能：传递遗传信（DNA的复制）、表达遗传信息（转录和翻译）知识点1：RNA的结构1、基本单位：核糖核苷酸。 核糖A腺嘌呤G鸟嘌呤C胞嘧啶U尿嘧啶P含氮碱基2、元素组成：、3、结构：一般是单链，且比短，不稳定，变异频率高。4、种类 种类作用信使RNA（mRNA）蛋白质合成的直接模板转运RNA（tRNA）识别并转运氨基酸（一种tRNA只能转运一种氨基酸）核糖体RNA（rRNA）核糖体的组成成分有些RNA可作为酶，催化某些化学反应的完成在RNA病毒中，RNA可作为遗传物质6、存在部位：主要在细胞质注：1tRNA、mRNA、rRNA均是转录产生的，在翻译过程中共同发挥作用。2若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。3若AT、CG，则为单链DNA；若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA。4若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA。5要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率。知识点2：基因指导蛋白质的合成过程1、DNA复制、转录、翻译的比较DNA功能传递遗传信息(复制)表达遗传信息转录翻译时间有丝分裂间期；减前的间期生长发育的连续过程中场所真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞主要在拟核核糖体条件原料：四种脱氧核苷酸模板：DNA的两条链酶：解旋酶、DNA聚合酶等能量：ATP原料：4种核糖核苷酸模板：的一条链酶：聚合酶能量：原料：20种氨基酸模板：mRNA能量：ATP有关酶核糖体、tRNA（工具）等过程DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA(单链)，mRNA进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质（核糖体沿mRNA移动）模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸碱基配对A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-GA-U、U-A、G-C、C-G特点边解旋边复制；半保留复制边解旋边转录（DNA双链全保留）一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链产物两个双链DNA分子mRNA（主要）（tRNA、rRNA）有一定氨基酸序列的蛋白质意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状2、氨基酸与密码子、反密码子的关系（1）遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序(碱基对的排列顺序）（2）密码子存在于mRNA上，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；终止密码子有3种（UAA、UGA、UAG）,不决定氨基酸；起始密码子有2种（AUG甲硫氨酸、GUG缬氨酸），决定氨基酸。三个特点：专一性（一种密码子只决定一种氨基酸）简并性（一种氨基酸可以由几种密码子决定）（作用：增强了密码子的容错性）通用性（生物界共用一套遗传密码）（3）反密码子存在于tRNA上，共有61种。tRNA为61种 提醒：一种氨基酸可由一种或几种密码子决定，但一种密码子只决定一种氨基酸。 一种氨基酸可由一种或几种tRNA搬运，但一种tRNA只能搬运一种氨基酸。补充：比较启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别。3、mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图（多聚核糖体）数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，（同时进行多条多肽链的合成）目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。方向：从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。注意：图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。【典例1】关于图示生理过程的说法，正确的是()A能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核BmRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子C该图表示的是转录和翻译D该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供【典例2】关于转录和翻译的叙述，错误的是()A转录时以核糖核苷酸为原料B转录时RNA聚合酶能识别DNA中的特定碱基序列CmRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性【典例3】甲、乙图表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是(双选)()A甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子B甲、乙所示过程均可在细胞核内进行CDNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶D一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次【典例4】下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：（1）甲图表示的过程是翻译，乙图表示的过程是转录（2）乙过程的模板是DNA中的A链，进行的场所是细胞核，所需要的原料是4种核糖核苷酸。（3）甲过程的场所是核糖体，需要的模板是mRNA，运载氨基酸的工具是tRNA，以中已知序列为模板翻译后的产物是四肽，翻译过程中需要4个tRNA来运载。（4）DNA分子复制需要解旋酶和DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶。（5）甲、乙表示的过程的意义是表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状。知识点3：中心法则的提出及发展1.提出人：1957年，克里克。（1965年，发现RNA复制；1970年，发现逆转录。）2.完善的中心法则内容（用简式表示）注：RNA的自我复制和逆转录只发生在某些RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。对中心法则的理解：(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无逆转录功能的（如烟草花叶病毒等）：有逆转录功能的（如HIV等）：【典例3】如图为中心法则图解。下列有关叙述中，错误的是()A过程a只发生在有丝分裂的间期B过程b和c为基因的表达，具有选择性C过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对D过程d、e只发生在某些病毒体内【典例4】已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递情况可能是()ADNADNARNA蛋白质 BRNARNA蛋白质CDNARNA蛋白质 D蛋白质RNA知识点4：基因对性状的控制基因是控制生物性状的结构单位和功能单位（决定生物性状的基本单位）。1、基因对性状控制的方式(1)直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。(2)间接途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物的性状，如白化病。2、基因与性状的对应关系（1）一般而言，一个（对）基因只决定一种性状（2）生物体的一种性状有时受多个（对）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。所以，基因与性状并不是简单的线性关系。（考题中常考两对基因控制一种性状）3、性状（表现型）是由基因和环境共同作用的结果。【典例5】 下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中不正确的是 ()A生物体的性状完全由基因控制 B蛋白质的功能可以体现生物性状C蛋白质的结构可直接影响生物性状 D基因与性状不都是简单的线性关系【典例6】香豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由两对等位基因（A和a、B和b）共同控制，其显性基因决定花色的过程如图所示。（1）从图可见，紫花植株必需同时具有和基因，方可产生紫色物质。（2）基因型为AaBb和aaBb的个体，其表现型分别是紫花和白花。（3）AaBbAaBb的子代中，紫花植株与白花植株的比例分别为9/16和7/16。（4）本图解说明，基因与其控制的性状之间的数量对应关系是两对基因控制一种性状。基因对性状的控制方式是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。知识点5：基因指导蛋白质合成的有关计算1、DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系（6：3：1）【典例7】一个mRNA分子有m个碱基，其中GC有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的AT数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是(D) Am、1Bm、2 C2(mn)、1 D2(mn)、22、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=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-(氨基酸数肽链数）18若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量= n/6 a-18（ n/6 -m），若改为n个碱基对，则公式为 n/3a-18（n/3-m）。3、碱基数值和比例的计算：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。 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上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。5