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1、第19讲 基因的表达,【考纲解读】,考点一 遗传信息的转录和翻译,研析教材 内化基本概念,1.RNA的结构和种类 (1)基本单位: 。,核糖核苷酸,(2)组成成分:,鸟嘌呤,尿嘧啶,(3)结构:一般是 链,长度比DNA短;能通过 从细胞核转移到细胞质中。,单,核孔,(4)种类及功能,蛋白质,识别并转运氨基酸,核糖体,2.遗传信息的转录 (1)概念:以 为模板,按碱基互补配对原则合成RNA的过程。,DNA的一条链,(2)转录过程(见下图):,RNA聚合酶,碱基,一条链,核糖核苷酸,mRNA,DNA链,【深挖教材】 (1)遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程,该过程需要解旋酶吗?,提示:不需要
2、,RNA聚合酶也有解旋功能。,(2)原核细胞中转录过程主要在哪里进行?,提示:拟核。,3.遗传信息的翻译 (1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 (2)密码子 概念: 上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基称为1个密码子。 种类:64种,其中决定氨基酸的密码子有 种,终止密码子有 种。,mRNA,mRNA,61,3,(3)翻译过程,核糖体,tRNA,mRNA,终止密码,(4)过程图示,氨基酸,tRNA,核糖体,mRNA,多肽,【深挖教材】 (1)起始密码子AUG决定甲硫氨酸,为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸?,提示:翻译生成
3、的多肽链往往需进行加工修饰,甲硫氨酸在此过程中会被剪切掉。,(2)结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同吗?为什么?,提示:结合在一个mRNA上的多个核糖体合成的多条肽链相同,因为作为模板的mRNA相同。,思考探究 培养科学思维,1.下图为两类细胞遗传信息表达示意图,据图思考:,(1)肺炎双球菌为原核生物,只进行 (填“图1”或“图2”)过程。 (2)af依次为 。 (3)图1中翻译方向为 。判断依据是 。图1信息显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义在于 。,提示:(1)图2 (2)mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mRNA、RNA聚合酶 (3)从左向右 多肽链的长短,长的表明
4、先进行了翻译过程 少量mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质,2.填表比较DNA复制、转录、翻译,间,细胞核,细胞核,核糖体,两,一,mRNA,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,氨基酸,解旋,DNA聚合,RNA聚合,tRNA,间,2,多肽链,核孔,DNA,RNA,mRNA蛋白质,【深度思考】 遗传信息的复制和转录的单位相同吗?,提示:不相同,遗传信息的复制单位是DNA(或RNA),转录的单位是基因。,3.探究遗传信息、密码子与反密码子的关系,基因中脱氧核苷酸,mRNA,tRNA,密码子,剖析题型 提升核心素养,题型一 考查遗传信息的转录和翻译过程 1.(2017全国卷)下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的
5、是( ) A.tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来 B.同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生 C.细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生 D.转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补,C,解析:RNA是以DNA(基因)为模板转录的产物,包括tRNA、rRNA和mRNA三种;转录是以基因为单位的,不同基因的转录产物(RNA)不同,而且不同基因的转录过程相对独立,因此同一细胞中两种RNA的合成可能同时发生;真核细胞中,叶绿体和线粒体内也有少量的DNA,叶绿体和线粒体内的DNA也能作为转录的模板合成RNA;DNA是双链分子,转录时以其中一条链(即模板链)为模板,按照碱基互补配对原则
6、合成出RNA子链,因此转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补。,2.(2017海南卷)下列关于生物体内基因表达的叙述,正确的是( ) A.每种氨基酸都至少有两种相应的密码子 B.HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板 C.真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程 D.一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA,解析:一种氨基酸可能由一种或多种密码子编码;HIV的遗传物质为RNA,其可作为逆转录过程的模板合成DNA;rRNA和tRNA的合成也属于基因表达过程;一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA,而不是相同的RNA,而转录是以DNA的一条链为模板。,B,题后提升,有关基因表
7、达过程的四个易错点 (1)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。 (2)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。 (3)转录和翻译过程中的碱基配对不是AT,而是AU。 (4)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。,题型二 结合信息考查对基因表达过程的分析 3.研究发现人体的生物钟机理如图所示,下丘脑SCN细胞中,基因表达产物per蛋白的浓度呈周期性变化,振荡周期为24 h,下列分析正确的是( ) A.过程仅需要mRNA、tRNA 2种核酸参与 B.per
8、基因仅存在于下丘脑SCN细胞中 C.核糖体在图中的移动方向是从左向右 D.过程体现了细胞中物质的反馈调节机制,D,解析:读图知,为翻译,以mRNA为模板,需tRNA转运氨基酸,核糖体(rRNA为其组成成分)为场所,因此需3种核酸参与;人体所有细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来,故per基因存在于所有细胞中;合成肽链的长度由右向左增大,因此核糖体在图中的移动方向是从右向左。,4.(2018北京模拟)科研人员从肿瘤细胞中发现了蛋白S,为了研究其功能做了如下实验:将DNA模板和RNA聚合酶混合一段时间后加入原料,其中鸟嘌呤核糖核苷酸用32P标记,一起温育一段时间后加入肝素(可以与RNA聚合酶结合)
9、,然后再加入蛋白S,结果如下图所示。下列叙述不正确的是( ) A.对照组应加入不含蛋白S的缓冲液 B.曲线反映的是模板DNA的复制过程 C.肝素能抑制mRNA的合成 D.蛋白S能解除肝素抑制转录的作用,B,解析:对照组应加入不含蛋白S的缓冲液,保证其他生理过程不受影响;以DNA为模板,在RNA聚合酶的作用下发生的是DNA转录的过程,而不是DNA复制过程;分析曲线知,加入肝素之前,产物的合成量在增加,而加入肝素后两曲线表示的产物的放射性基本没有变化,在大约2.5 min时加入蛋白S后,一段时间后产物的放射性开始增强,说明蛋白S能解除肝素抑制转录的作用。,题型三 考查密码子和反密码子 5.如图是t
10、RNA的结构示意图,图中a端是3端,d端是5端,反密码子的读取方向为“3端5端”。下表为四种氨基酸所对应的全部密码子的表格。相关叙述正确的是( ),A.该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸 B.图中b处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键 C.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子 D.c处表示密码子,可以与mRNA上相应的碱基互补配对,A,解析:图中a端是3端,d端是5端,反密码子的读取方向为“3端5端”,因此该tRNA上反密码子是UGG,其对应的密码子是ACC,决定的氨基酸是苏氨酸;图中b处上下链中间的化学键表示氢键;tRNA是由多个核糖核苷酸连接成的单链分子,也存在局部双链结构;c处表示反
11、密码子,可以与mRNA上相应的密码子碱基互补配对。,解析:密码子是指mRNA上能编码氨基酸的三个相邻的碱基;有些氨基酸只对应一种密码子;由于密码子的简并性,当发生基因突变后氨基酸的种类可能并未发生改变即可以减少有害突变;密码子共64种,而反密码子与决定氨基酸的密码子对应,一般有61种。,6.(2019山东潍坊月考)下列有关密码子的叙述正确的是( ) A.基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序 B.每种氨基酸都对应多种密码子 C.密码子的简并性可以减少有害突变 D.密码子和反密码子中碱基可互补配对,所以两者种类数相同,C,考点二 基因对性状的控制,研析教材 内化基本概念,1.中心法则 (1)提
12、出者: 。,克里克,(2)补充后的内容图解,2.基因控制性状的途径 (1)直接控制途径(用文字和箭头表示),蛋白质结构,缺,失了3个,CFTR蛋 白结构,AT,TA,缬氨酸,镰刀状,溶血性贫血,(2)间接控制途径(用文字和箭头表示),酶的合成,代谢过程,白化病致病机理图解,酪氨酸,酪氨酸,不能将酪氨酸转化为黑色素,豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解,DNA序列,淀粉分支酶,淀粉降低,蔗糖,皱粒,淀粉分支酶,圆粒,3.基因与性状的对应关系 (1)一般而言,一个基因决定一种 。 (2)生物体的一种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多个不同的基因有关。,性状,多个,(4)生物体的性状
13、是基因和 共同作用的结果。基因型相同,表现型可能不同,基因型不同,表现型可能相同。,环境,【深挖教材】 (1)中心法则中遗传信息的传递是否都遵循碱基互补配对原则?,提示:是。,(2)为什么线粒体中基因控制的性状只能通过母方遗传给后代?,提示:受精时,精子的头部进入卵细胞中,受精卵中的细胞质基因几乎全部来自卵细胞。,思考探究 培养科学思维,1.据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程,(1)在正常人体细胞中发生的过程是 。,(2)和过程,碱基配对方式完全相同吗?,提示:不完全相同,过程是AT,TA,GC,CG;过程是AU,TA,GC,CG。,(3)HIV可发生上述什么过程?其宿主细胞主要是什么?
14、进行蛋白质合成的场所是哪里?“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供?,提示:HIV可发生的过程是,其宿主细胞是T淋巴细胞,进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体,“遗传信息流”的模板是由病毒自身提供的,原料是宿主细胞提供的。,2.写出不同类型生物遗传信息的传递 (1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 。 (2)具有RNA复制功能的RNA病毒(如烟草花叶病毒) 。 (3)具有逆转录功能的RNA病毒(如艾滋病病毒) 。 (4)高度分化的细胞 。,剖析题型 提升核心素养,题型一 考查中心法则 1.(2018海南卷)关于复制、转录和逆转录的叙述,下列说法错误的是( ) A.逆转录和DNA复制的产
15、物都是DNA B.转录需要RNA聚合酶,逆转录需要逆转录酶 C.转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸 D.细胞核中的DNA复制和转录都以DNA为模板,C,解析:转录所需要的反应物是核糖核苷酸,逆转录所需的反应物是脱氧核苷酸。,2.(2018福建龙岩期末)关于下图遗传信息传递途径的叙述,正确的是( ) A.人体细胞都有a、b、c途径 B.有e途径的生物也有d途径 C.a、b途径发生在细胞核中 D.c、d途径中碱基配对方式相同,D,解析:据图分析,a表示DNA的复制,只能发生在可以分裂的细胞中;d表示逆转录过程,e表示RNA分子的复制,都是以RNA为遗传物质的生物才能进行的过程,但是可以进行逆
16、转录过程的生物不一定能进行RNA复制;a表示DNA分子的复制,b表示转录,两个过程都主要发生于细胞核;c表示翻译,e表示RNA分子的复制,两个过程的碱基互补配对都发生在RNA链与RNA链之间,因此遵循的碱基互补配对方式相同。,题后提升 “三步法”判断中心法则各过程,题型二 考查基因对性状的控制 3.下列有关基因、蛋白质和性状的叙述,正确的是( ) A.基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,如人类白化病 B.基因中发生碱基对的改变,则生物体的性状一定发生改变 C.线粒体中的蛋白质都是由线粒体内部的基因控制合成的 D.基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在相互作用,解析:白化病是
17、由于基因突变造成酪氨酸酶不能合成,说明基因可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;由于密码子的简并性,基因中发生碱基对的改变,所编码的氨基酸不一定改变,则生物体的性状不一定发生改变;线粒体中的蛋白质一部分是由线粒体内部的基因控制合成的,另一部分是细胞核基因控制合成的;基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在相互作用。,D,4.(2018福建龙岩期末)如图表示基因、蛋白质与性状的关系,从图中无法得出的是( ) A.同一个基因可影响多种性状,多个基因也可控制一种性状 B.多数基因只控制一种性状,并且不受其他基因的干扰 C.基因与性状并不都是简单的线性关系,基因的表达具有多样性
18、D.表现型是基因型和环境共同作用的结果,解析:据图分析,同一个基因控制的产物与四种性状有关,不同基因控制合成的三种产物与同一种性状有关,说明同一个基因可影响多种性状,多个基因也可控制一种性状;基因是具有遗传效应的DNA片段,具有相对的独立性,多数基因只控制一种性状,并且不受其他基因的干扰;基因与性状并不都是简单的线性关系,基因的表达具有多样性;图示只能体现基因与性状之间的关系,没有涉及环境的作用。,D,课堂小结,【构建知识网络】,【记忆核心要点】 1.RNA与DNA在化学组成上的区别在于:RNA中含有核糖和尿嘧啶,DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。 2.转录是以DNA的一条链作为模板,主要发生在细胞核中,以4种核糖核苷酸为原料。 3.一种密码子只能决定一种氨基酸,但一种氨基酸可以由多种密码子来决定。 4.决定氨基酸的密码子位于mRNA上,有61种,反密码子位于tRNA上。 5.基因对性状的控制有两条途径:一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;二是基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状。,