基因指导蛋白质合成高考一轮复习

1、基因指导蛋白质合成高考一轮复习典例： 如图所示为真核细胞DNA复制过程模式图，下列分析错误的是() A酶将单个脱氧核苷酸连接成DNA片段B图中可体现出边解螺旋边复制及半保留复制的特点 C复制完成后，甲、乙可在有丝分裂后期、减数第二次分裂后期分开 D将一条链被15N标记的该DNA分子(第1代)转移到含14N的培养基上培养到第n代，则只含14N的DNA分子数为2n2D第1页/共66页 D解析 图中酶为解旋酶，酶为DNA聚合酶，DNA聚合酶将单个的脱氧核苷酸连接成DNA片段；图中的DNA分子边解螺旋边复制，新合成的子链与作为模板的母链一起形成子代DNA分子，体现了半保留复制的特点；复制成的两个DNA

2、分子形成姐妹染色单体，通过着丝点相连，在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，着丝点分裂，两条染色单体分离，两个DNA分子分开；将一条链被15N标记的该DNA分子(第1代)转移到含14N的培养基上培养到第n代，则只含14N的DNA分子数为2n1。第2页/共66页基因基因控制生物控制生物性状性状蛋白质蛋白质体现者体现者第3页/共66页第1节 基因指导蛋白质的合成包括：转录和翻译第4页/共66页DNA主要在主要在细胞核细胞核蛋白质的合成蛋白质的合成在细胞质在细胞质( (核核糖体糖体) )进行进行指导指导通过通过RNA第5页/共66页 如何解读如何解读DNA的信息呢？的信息呢？遗传信息的转录遗传信息的转

3、录1、RNA与与DNA的区别的区别核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖第6页/共66页二者化学组成上的区别：第7页/共66页比较RNA与DNA结构的不同 比较项目比较项目DNARNA结结 构构基本单位基本单位五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基功能功能主要存在部位主要存在部位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核核 糖糖A T C GA U C G通常双螺旋结构通常双螺旋结构一般单链结构一般单链结构细胞核细胞核细胞质细胞质遗传信息的储存、传遗传信息的储存、传递、表达递、表达第8页/共66页RNA的种类的种类信使信使 RNA mRNA核糖体核糖体 RNA rRNA 转运转运 RNA tRNA 2

4、、RNA的类型的类型第9页/共66页信使信使RNA（m RNA）：）：转录遗传信息，翻译的转录遗传信息，翻译的 模板，即传递遗传信息的作用。模板，即传递遗传信息的作用。转运转运RNA （t RNA ）：）：识别密码子，运输特定识别密码子，运输特定 氨基酸，呈三叶草型结氨基酸，呈三叶草型结构。构。核糖体核糖体RNA （r RNA ）：）：核糖体的组成成分。核糖体的组成成分。强调：三种不同的强调：三种不同的 RNA(mRNA、tRNA、rRNA)都都是通过是通过转录转录形成的形成的，都在翻译过程，都在翻译过程中共同发挥作用中共同发挥作用。第10页/共66页 4、转录、转录转录的定义：转录的定义：转

5、录的场所：转录的场所：转录的模板：转录的模板：转录的原料：转录的原料：转录的条件：转录的条件：转录时的碱基配对：转录时的碱基配对：转录的产物：转录的产物：RNAGC、CG、TA、AU（8）遗传信息传递的方向）遗传信息传递的方向 在细胞核中，以在细胞核中，以DNA的一条链为模的一条链为模板，合成板，合成RNA的过程。的过程。细胞核、线粒体、叶绿体。细胞核、线粒体、叶绿体。DNA分子的一条链。分子的一条链。四种核糖核苷酸。四种核糖核苷酸。模板、原料、能量、酶。模板、原料、能量、酶。mRNA。DNA第11页/共66页 转录主要发生在细胞核。叶绿体和线粒体中有少量DNA，因此也有转录发生，此外，原核细

6、胞的转录发生在拟核、质粒。 转录遵循碱基互补配对原则，即AU、TA、CG、GC。 细胞核中形成的RNA通过核孔进入细胞质(穿过0层 膜，需要能量)。 转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因，不同种类的细胞选择转录相应的基因，从而产生相应的mRNA，将来合成相应的蛋白质，即基因的选择性表达。第12页/共66页AG T AC A A A T AGCUGACGGUUU转录的过程转录的过程游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸第13页/共66页AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶第14页/共66页AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U第15页/

7、共66页AG T AC A A A T AGCGACGGUUU U第16页/共66页AG T AC A A A T GCGACGGUUU UA第17页/共66页AG T AC A A A T GCGACGUUGU UA第18页/共66页AG T AC A A A T GCGACGUGU UAU第19页/共66页AG T AC A A A T GCGACGGU UAU U第20页/共66页AG T AC A A A T GCGACGGU UAU UA第21页/共66页AG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA U第22页/共66页AG T AC A A A T GGCGGU U

8、AU UA U C第23页/共66页AG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA第24页/共66页转录与复制有哪些不同点？答案：主要是模板、原料、酶的差异。第25页/共66页遗传信息的翻译遗传信息的翻译1、概念：、概念： 游离在细胞质中的各种氨基酸，就以游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。蛋白质的过程。第26页/共66页mRNA：碱基的数量碱基的数量排列顺序排列顺序蛋白质：蛋白质：氨基酸的数量氨基酸的数量排列顺序排列顺序种类种类决定决定决定决定决定决定?种种?种种4种种20种种讨论：讨论

9、：一个碱基决定一个氨基酸，一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4二个碱基决定一个氨基酸，二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16三个碱基决定一个氨基酸，三个碱基决定一个氨基酸，43 = 642、碱基与氨基酸的对应关系、碱基与氨基酸的对应关系第27页/共66页UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子3 3、密码子、密码子 密码子：密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的上决定一个氨基酸的三个相邻的 碱基碱基第28页/共66页密码子表U U A G AUA U C第29页/共66页 遗传密码共遗传密码共64个，能决定氨基酸的遗传密个，能决定氨基酸的遗传密码只有码只有

10、61个。个。有有3 3个个终止密码终止密码子，没有对应的氨子，没有对应的氨基酸基酸。（。（起始密码子起始密码子） 一个密码子决定一个特定的氨基酸。一个密码子决定一个特定的氨基酸。 简并性：简并性：色氨酸及甲硫氨酸各只色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密有一个密码。多数氨基酸有二个以上的密码子。码。多数氨基酸有二个以上的密码子。在一定程在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。改变。 4、遗传密码的特性、遗传密码的特性 通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。第30页/共66页问题：问题：mRNA如何将信息翻译成蛋白质？如何将信息翻译成蛋白质

11、？ 5、翻译的过程、翻译的过程转运转运RNA(tRNA)第31页/共66页A U G G AUA U C？甲硫氨酸CUA反密码子核糖体tRNA作用作用第32页/共66页UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNA第33页/共66页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体mRNA mRNA 与核糖体结合与核糖体结合第34页/共66页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNA tRNA 上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 .第35页/共

12、66页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNA tRNA 将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位置相应位置 第36页/共66页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合第37页/共66页UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. . 另一个另一个 tRNA tRNA 上的碱基与上的碱基与mRN

13、AmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . 第38页/共66页UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构第39页/共66页UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸第40页/共66页UCAUG A UUA 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质第41页/共66页小

14、结：小结：细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）mRNA蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸ATP、酶、酶 、转运转运RNA（tRNA）GC、CG、mRNA蛋白质蛋白质第42页/共66页基因控制蛋白质合成的过程基因控制蛋白质合成的过程DNA的遗传信息的遗传信息mRNA的遗传信息的遗传信息蛋白质的氨基酸排列顺序蛋白质的氨基酸排列顺序数量数量n3n6n第43页/共66页 例1 某生物基因表达过程如图所示，已知图中标注的肽链含有68个氨基酸残基。下列叙述与该图相符的是() A在RNA聚合酶的作用下DNA双螺旋解开 BDNARNA杂交区域中A应与T配对C核糖体移动的方向由a到b，且翻译产生了两条氨基酸序列不同的肽链D与

15、该肽链合成相关的mRNA和基因的碱基数目分别为204和408A第44页/共66页 A解析 RNA聚合酶是复合酶，具有解开DNA双螺旋的作用，如图所示当它与DNA分子的某一启动部位相结合时，包括一个或者几个基因的DNA 片段的双螺旋解开， A项正确；根据碱基的组合和互补配对原则，DNARNA杂交区域中，DNA单链中的A与RNA单链中的U配对，DNA单链中的T与RNA单链中的A配对， B项错误；图中先合成的肽链较长，所以核糖体移动的方向是由b到a，两条肽链都以此mRNA为模板合成，所以氨基酸序列是相同的，C项错误；由于mRNA上终止密码子的存在等原因，相对应的mRNA和基因上的碱基数目分别大于20

16、4和408，D项错误。第45页/共66页变式题 2013成都诊断 如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是()A图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧BmRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGU C图示过程中碱基的配对方式有AU、CG、AT D图示过程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶A第46页/共66页 A解析 从图中可以看出，核糖体在mRNA上移动的方向是从左向右，所以起始密码子应位于RNA链上的左侧，A项正确；从图中可以看出，甘氨酸是位于天冬氨酸之前的氨基酸，即对应天冬氨酸密码子(GAC)之前的密码子(GGU)，但由于密码子具有简并性，因此不能说明其他位置上的甘氨酸对

17、应的密码子也是GGU，B项错误；图中所示的过程为翻译，该过程中无AT之间的配对，C项错误；翻译过程中不需要RNA聚合酶，D项错误。第47页/共66页 【规律技巧】 解答翻译相关的题目时，应注意以下几点： (1)mRNA与核糖体的数量关系：翻译过程中，一个模板mRNA先后与4个核糖体结合，形成多聚核糖体，4个核糖体合成了4条相同的肽链。第48页/共66页 (2)存在上述关系的意义：一个mRNA可同时结合多个核糖体，这样少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白质，大大提高了翻译的效率。 (3)蛋白质合成方向的判断：翻译的方向可依据肽链的长短来判断，长的翻译在前，短的翻译在后。第49页/共66页

18、考点二 基因与生物性状的关系的理解 1中心法则的内容及各种生物的遗传信息传递途径 (1)中心法则中遗传信息传递的图解第50页/共66页(2)各类生物遗传信息的传递过程生物种类生物种类遗传信息的传递过程遗传信息的传递过程DNA病毒病毒(噬菌体噬菌体)RNA病毒病毒(SARS病毒病毒)逆转录病毒逆转录病毒(HIV)原核生物原核生物真核生物真核生物第51页/共66页 提醒 DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物和DNA病毒遵循的遗传信息传递法则；一般，RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，而在其他生物体内不能发生。中心法则中每一过程都遵循碱基互补配对原则，所以每一过程都能准确进

19、行。第52页/共66页 2基因、蛋白质与性状的关系 (1)基因的基本功能 储存遗传信息。 遗传信息的传递：发生在生物繁殖后代的过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。 遗传信息的表达：发生在生物生命活动进行过程中，基因通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程，蛋白质体现生物性状，进而实现基因中的遗传信息对生物体性状的控制。 (2)基因与性状的关系 基因是遗传物质结构和功能的基本单位，特定基因控制相应的性状。一般而言，一个基因只决定一种性状。第53页/共66页 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多个基因有关，又如图所示，基因1和基因2共同控制花的颜色。 有些基因

20、则会影响多种性状，如豌豆中控制花色的基因也控制种皮的颜色和叶腋有无黑斑。图61914第54页/共66页3基因、蛋白质与性状的关系(1)基因通过控制_来控制代谢过程，从而控制生物的性状，如白化病。酶的合成(2)基因通过控制性状，如囊性纤维病。_来直接控制RNA 的自我复制和逆转录只发生在 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才能进行。蛋白质的结构第55页/共66页 变式题 2013东北三省四市联考 如图61916所示为与神经递质合成酶有关的基因复制表达的过程，下列相关分析中错误的是 () A过程需要模板、原料、酶和能量四个条件 B若要获得该基因的mRNA，则可以选择口腔上皮细胞作实验材料 C图中过程一定发生碱基互补配对 D镰刀型细胞贫血症体现了基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状B第56页/共66页 B解析 是DNA的复制，需要模板、原料、酶和能量这四个条件；依题意，该图表示与神经递质合成酶相关的基因的表达过程，该过程只发生在神经细胞里，所以要获得该基因的mRNA，应选择神经细胞作实验材料；分别为DNA复制、转录和翻译过程，都遵循碱基互补配对原则；镰刀型细胞贫血症患者控制血红蛋白合成的基因发生突变，导致表达出的蛋白质分子结构与正常人的不同，体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性