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1、第四单元基因的表达,第20讲 考点整合,细胞核,核糖核苷酸,mRNA,核糖体,mRNA,转运RNA(tRNA),逆转录,环境,蛋白质,酶的合成,探究点一几个概念的比较,第20讲 要点探究,1DNA和RNA的异同,易错点 DNA与RNA的判定方法(1)根据五碳糖种类来判定：若有核糖，一定为RNA；若有脱氧核糖，一定为DNA。(2)根据含氮碱基种类来判定：若含T，一定为DNA；若含U，一定为RNA。所以用放射性同位素标记T或U，可探知DNA或RNA，若大量利用T，可认为进行DNA的合成；若大量利用U，可认为进行RNA的合成。(3)根据含氮碱基含量比例来判定：若嘌呤嘧啶，肯定不是双链DNA(如果含有
2、T则可能为单链DNA，否则可能为RNA)。2遗传信息、密码子和反密码子,说明(1)密码子的特点：一是通用性：在生物界中，从病毒到人类，密码子基本上是通用的，证明了生物彼此之间存在着亲缘关系；二是简并性，由于能决定氨基酸的密码子种类(61种)多于氨基酸种类(20种)，所以每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运。(2)一种密码子只能决定一种氨基酸，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。,例1下列关于生物体内DNA和RNA有关叙述错误的是()ADNA和RNA组成元素都只有C、H、O、N、P五种B在人体中，由A、T、U三种碱基构成的核苷酸种类是4种CDNA具有双螺旋结构，RNA则不具有
3、此结构，所以生物界只以DNA做遗传物质，有利于遗传信息的稳定传递D用3H标记的胸苷和3H标记的尿苷分别处理活的洋葱根尖，一段时间后检测放射性，前者只部分细胞具有放射性，后者可见于所有细胞,C,解析 核酸由C、H、O、N、P五种元素组成，其基本组成单位为核苷酸，构成DNA的核苷酸由脱氧核糖、磷酸、碱基(A、T、C、G)组成，构成RNA的核苷酸由核糖和磷酸及碱基(A、U、C、G)组成。前者称脱氧核糖核苷酸，后者称核糖核苷酸，所以B项中可构成两种脱氧核苷酸和两种核糖核苷酸。DNA分子是由双链构成的双螺旋结构，有利于遗传信息的稳定遗传。RNA单链不利于保持遗传物质的稳定性，但少数病毒仍以RNA作为遗传
4、物质。胸苷是合成DNA的原料，所以在分裂的细胞中进行DNA复制时才会用到。而任何活的细胞在合成蛋白质时总要用到由尿苷参与合成的RNA，所以D项正确。,点评 帮助学生加强对DNA和RNA的理解和应用。本题主要考查DNA和RNA的组成元素、核苷酸种类以及空间结构等。下面的变式题考查学生对密码子和反密码子的理解。,变式题有关蛋白质合成的叙述，不正确的是()A终止密码子不编码氨基酸B每种tRNA只转运一种氨基酸CtRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D核糖体可在mRNA上移动,C,解析 mRNA上64中密码子除了三种终止密码子不编码氨基酸外，其余的都可以编码蛋白质，所以A项对；tRNA上的反密码
5、子与mRNA上的密码子互补配对，每种tRNA只转运一种氨基酸，所以B项对；遗传信息储存在mRNA中，tRNA的反密码子不携带遗传信息，所以C项错；核糖体可在mRNA上移动，所以D项对。,探究点二有关DNA复制、转录和翻译的比较,1DNA复制、转录和翻译的比较表,说明(1)复制和转录发生在DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。(2)同一个体不同体细胞的细胞核所含的基因是相同的，但是所表达的基因不同，所以不同细胞中的mRNA和蛋白质种类不同。真核生物的质基因的表达发生在线粒体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生在核内，翻译则发生在细胞质内的核糖体上。(3)一个mRNA分子上
6、可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链。,(4)从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构的蛋白质，但不能认为原核生物缺少上述两种细胞器就不能进行对多肽的加工(例如糖蛋白的合成)。(5)真核生物由于有核膜，核膜将细胞核与细胞质分隔开来，因此，转录是在细胞核中进行的，翻译则是在细胞质中进行的。可见，真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的分隔。而原核生物没有核膜，原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。2基因表达中相关数量计算,说明计算中“最多”和“最少”的分析(1)翻译
7、时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些，即mRNA上的碱基数目最少是蛋白质中氨基酸数目的3倍。(2)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生此mRNA的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。(3)做题时应看清是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个数。,例2有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是()A两种过程都可在细胞核中发生B两种过程都有酶参与反应C两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料D两种过程都以DNA为
8、模板,C,解析 两种过程都可以在细胞核中发生；两种过程都需要酶参与反应；两种过程都以DNA为模板；DNA复制以脱氧核苷酸为原料，而转录以核糖核苷酸为原料，所以C错。,点评 本题属于识记方面的知识，要求学生对DNA复制和转录、翻译等过程比较了解，而下面的变式题从基因控制蛋白质合成过程中各对应关系以及氨基酸合成蛋白质的方式角度进行检测。,变式题由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分子量为a，则该蛋白质的分子量最大为()Ana/6Bna/318(n/31)Cna18(n1)Dna/618(n/61),D,解析 根据中心法则，蛋白质合成过程：首先以DNA分子的1条链为模
9、板，转录形成mRNA，mRNA中3个碱基决定1个氨基酸，所以三者之间的数量关系为：DNA分子中碱基数mRNA碱基数氨基酸个数631。已知该基因中有n个碱基，则对应的氨基酸为n/6，氨基酸经脱水缩合形成蛋白质，形成蛋白质的过程中，脱去的水分子数为氨基酸总数减去1，水的相对分子质量为18，形成该蛋白质脱去的水分子的量为18(n/61)，又知氨基酸的平均分子量为a，所以该蛋白质的分子量最大为na/618(n/61)。,探究点三相关基因对性状的控制,1中心法则的内容图解图解表示出遗传信息传递的5个途径：,(4)DNA(或基因)中的碱基对数密码子个数氨基酸个数311。(5)同一个体的不同细胞表达的基因不
10、同，因而mRNA和蛋白质的类型不同。(6)可用于比较物种血缘关系的大分子有DNA、mRNA、蛋白质；没有物种特异性及细胞特异性的大分子是tRNA、rRNA。,(1)a表示DNADNA：以 DNA为遗传物质的生物自我复制过程，表示遗传信息的传递。(2)b表示DNARNA：主要发生在细胞核中的转录过程。(3)c表示RNA蛋白质：发生在细胞质核糖体上的翻译过程，b、c共同完成遗传信息的表达。(4)d表示RNADNA：SARS病毒、HIV病毒等少数RNA病毒在宿主细胞内的逆转录过程。(5)e表示RNARNA：以RNA作为遗传物质的生物(如RNA病毒)的自我复制过程。,说明DNA分子复制体现了遗传信息的
11、传递功能，发生在细胞增殖或者产生子代过程中，一般发生在细胞分裂间期，但是高度分化的细胞(不具有分裂能力的细胞)就不再发生了。转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育过程中。无论细胞能否分裂，只要是活细胞均可能进行(哺乳动物成熟的红细胞除外)。图中d(RNADNA的逆转录)和e(RNARNA的RNA自我复制)过程，当病毒单独存在时不能进行，只有当病毒寄生到寄主细胞中以后才发生。,逆转录需要逆转录酶催化，逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。这是获得目的基因的重要手段。中心法则的5条信息传递途径都遵循碱基互补配对原则。2中心法则与基因表达的关系
12、,(1)基因是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位。(2)基因是通过控制蛋白质的合成来控制性状的。(3)基因控制性状的两种方式直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状。基因控制,结构蛋白质控制,细胞结构控制,生物性状例如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。间接途径： 基因通过控制酶或激素来控制细胞代谢，进而控制生物体性状。基因控制,酶或激素控制,细胞代谢控制,生物性状,例如白化病、豌豆的粒型。说明(1)生物的有些性状是受单对基因控制的(如豌豆的高茎和矮茎，由一对等位基因控制)，而有些性状是由多对基因来决定的(如人的身高)。(2)生物的性状由基因决定，还受环境条件的影响，是生物的基
13、因和环境共同作用的结果，即表现型基因型环境条件。基因的改变不仅仅引起生物体单一性状的改变，基因与生物的性状并非简单的一一对应关系，还存在“多因一效”、“一因多效”的类型，如基因的改变不仅能影响豌豆的形状，还能影响豌豆的口味；并且基因的表达有时还会受基因表达产物的反馈调节。,(3)基因表达与个体发育之间的关系个体发育过程中产生的众多细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在不同时期表现的。所以在个体发育中，生物体内基因的表达有如下特点：虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞表达不同的基因，即选择性表达。如胰岛细胞能表达
14、胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。细胞内基因顺序表达。同一细胞的不同发育时期表达不同的基因。,D,点评 本题要求学生掌握不同生物能进行中心法则中的不同过程，从而加强对中心法则的理解，而下面的变式题是从基因对生物性状的控制方面进行检测。,变式题钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知()A该生物的基因型是杂合的B该生物与水母有很近的亲缘关系C绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达D改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光,C,解析 在某种生物中检测不到绿色荧光，
15、将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后就可检测到绿色荧光，可知绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。该生物的基因型纯合或杂合与绿色荧光无关，与亲缘关系无关。改变绿色荧光蛋白基因的一个核苷酸对，不一定导致突变(因为密码子具有简并性)。,第20讲 备用习题,1【2011杨浦期末】假设有一段mRNA上有60个碱基，其中A有15个，G有25个，那么转录该mRNA 的DNA分子区段中，“CT”的个数以及该mRNA翻译成的蛋白质所需氨基酸的个数分别是()A40、30 B40、20C60、20 D80、40,C,解析 CmRNA上含60 个碱基，根据mRNA上碱基数比蛋白质氨基酸数31，所以蛋白质中的氨基
16、酸个数为20个；DNA分子中的CTC1C2T1T2C1G1T1A1mRNA上的GCAU60，所以答案是C。,3【2011佛山模拟】在生物体内性状的表达遵循“DNARNA蛋白质”的表达原则，下面是几种与此有关的说法，你认为不正确的是()A在不分裂的细胞中，核DNA不变，RNA和蛋白质分子是变化的B“DNARNA”一般是在细胞核中完成，“RNA蛋白质”是在细胞质中完成C在同一个体不同的体细胞中，核DNA相同，RNA和蛋白质不同D在细胞的一生中，核DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的,D,解析 D在不分裂的细胞中，核DNA不会发生变化，但是细胞的代谢情况会发生改变，蛋白质合成情况不同，所以RNA
17、和蛋白质会变化，A正确，D错误；转录一般是在细胞核中完成，翻译是在细胞质中的核糖体上完成的，B正确；同一个体的不同细胞中核DNA是相同的，但是基因选择性表达，所以RNA和蛋白质不同，C正确。,4【2010正定中学】下列有关基因表达的叙述正确的是()A在真核生物中，刚从细胞核内DNA分子上转录下来的和之后结合在核糖体上的mRNA相比碱基序列一样B在高等动物不同的组织细胞中，表达的基因是不同的，这与激素的调节无关C动物胚胎发育过程是基因有序表达的过程D在生物细胞中，基因的转录与翻译是不可能同步进行的(即边转录边翻译),C,解析 C真核生物转录的mRNA要经过加工(剪切和拼接)后再与核糖体结合，所以序列不一样，A错误；在高等动物不同的组织细胞中，基因是选择性表达的，而激素会影响这个过程进而影响细胞的代谢，所以B错误；在原核细胞中基因的转录和翻译可以同步进行，D错误。动物胚胎发育过程是细胞分裂和分化的结果，细胞分化的实质是基因有序选择性表达的过程，C正确。,