高三生物一轮复习课件【基础梳理+考点探究】基因的表达

第18讲基因的表达基因控制生物性质体现蛋白质？主要在细胞核在细胞质进行

基因是怎样指导蛋白质的合成呢？DNA核糖体基因指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达DNA能否直接从细胞核进入细胞质中指导蛋白质合成？二考点一RNA的结构与功能二考点一RNA的结构与功能如何设计一个实验说明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？提出问题实验思路①加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况②再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况减法原则自身对照预期结果加入RNA酶降解细胞中的RNA后，蛋白质合成停止，再加入细胞中提取的RNA后，细胞又可重新合成蛋白质。①1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验；若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。②1955Goldstein和Plaut用放射性同位素标记变形虫RNA的原料，发现放射性都在核内，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现放射性已在细胞质中。实验证据RNA就是基因与蛋白质之间的信使RNA和DNA在化学组成上的区别在于：____________________________________________RNA适合作为DNA信使的原因①RNA是由4种核糖核苷酸连接而成，分子组成与DNA很相似，使得RNA具备准确传递遗传信息的可能。②RNA一般是单链，而且比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶③RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”二考点一RNA的结构与功能缩合核糖核苷酸蛋白质氨基酸密码子核糖体遗传物质tRNAmRNArRNA信使RNA转运RNA核糖体RNA二考点一RNA的结构与功能完成大本P180的知识点梳理主要在细胞质中，三叶草形，有碱基互补配对；一端携带氨基酸，另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对主要在细胞质中；翻译时作为模板与蛋白质共同组成核糖体转录（RNA释放，DNA双链恢复）DNA分子

碱基互补配对主要在细胞核四种核糖核苷酸DNA的一条链（供转录的那一条）ATP、RNA聚合酶A-U、T-A、G-C、C-GDNA→mRNA场所：原则：模板：条件：

遗传信息流动：时间：活细胞新陈代谢过程中mRNAtRNArRNA转录通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成RNA的过程叫做转录。（线粒体、叶绿体）二考点二遗传信息的转录①RNA聚合酶将DNA双链解开，碱基暴露出来②游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对③在RNA聚合酶的作用下，新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的RNA分子上④合成的RNA从DNA链上释放，而后DNA双螺旋恢复RNA与模板链是互补的mRNA、rRNA和tRNA都是转录而来的二考点二遗传信息的转录★注意：细胞中不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。二考点二遗传信息的转录mRNA非模板链模板链RNA聚合酶①特点：转录时DNA是完全解开的吗？边解旋，边转录②条件：模板、原料、酶、能量等转录方向③方向：以3’端→5’端方向阅读模板，合成方向5‘端→3’端④RNA聚合酶

的作用将DNA双链解开，碱基暴露出来催化RNA的合成，催化形成磷酸二酯键特别提醒：启动子、终止子、外显子、内含子翻译mRNA分子

碱基互补配对细胞质的核糖体mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白质场所：原则：模板：条件：

遗传信息流动：蛋白质转录翻译21种游离氨基酸、ATP、酶tRNA游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程二考点三遗传信息的翻译2.翻译的过程组成人体蛋白质的氨基酸有21种，至少需要3个碱基对应1个氨基酸碱基和氨基酸间的对应关系可能最多编码的氨基酸种类1个碱基→1个氨基酸2个碱基→1个氨基酸3个碱基→1个氨基酸4个碱基→1个氨基酸…………三联体密码的提出三联体密码的实验证据野生型噬菌体插入3个碱基(位置接近)野生型或接近野生型噬菌体野生型噬菌体野生型或接近野生型噬菌体上述实验结果可以用三联体密码解释，但难以用四联体密码解释删去3个碱基(位置接近)，41664256碱基序列如何转化为氨基酸序列？二考点三遗传信息的翻译

遗传密码的破译除去DNA和mRNA的细胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸肽链实验结论：与苯丙氨酸对应的密码子是UUU（第一个被破译的密码子）。在多位科学家的不断实验下，终于破译了全部64密码子，并编制出密码子表。1961年8月，尼伦伯格和马太无细胞蛋白质合成体系破译遗传密码二考点三遗传信息的翻译

遗传密码的破译★1961年5月尼伦伯格和马太在实验中发现在无细胞蛋白质合成系统中加入多聚尿苷酸（polyU）后，合成出了多聚苯丙氨酸（poly-Phe）。显然polyU被用来作为遗传信息的携带者了，按照密码的三联体性质，应该是UUU为苯丙氨酸（Phe）编码，这是一个带有里程碑性的实验，它指出了完全阐明遗传密码的途径。密码子（共64个）种类起始密码子普通密码子终止密码子3种，UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸2种，AUG、GUG，也编码氨基酸59种,只编码氨基酸①正常情况下UGA是不编码氨基酸，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。②真核生物用AUG作为起始密码子，原核生物还可用GUG作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸mRNA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个密码子二考点三遗传信息的翻译

密码子的概念和特点绝大多数氨基酸都有几个密码子1)密码子简并性几乎所有的生物都共用一套密码子2)密码子通用性3)相邻的密码子无间隔、不重叠①由于密码子的简并性，当密码子中有一个碱基改变时，可能并不会改变其对应的氨基酸;②当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。说明当今生物可能有着共同的起源。说明生命在本质上是统一的。二考点三遗传信息的翻译

密码子的概念和特点二考点三遗传信息的翻译

遗传信息、密码子和反密码子与mRNA结合的核糖体读取到起始密码AUG，翻译开始核糖体沿mRNA移动，依次读取密码子，不断将tRNA携带的氨基酸合成到多肽链上核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成终止，肽链与核糖体脱离翻译过程起始延伸终止氨基酸之间通过什么方式连接？二考点三遗传信息的翻译生物学意义：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白质。注意：多个核糖体翻译的是同一条mRNA，得到的是同一种多肽链。是核糖体在mRNA上移动如何加快翻译的速度？→多个核糖体同时进行翻译翻译的方向：5'-端→3'-端图中合成的多肽链种类相同吗？最终形成的蛋白质呢？翻译方向是？为何多肽链长短不同？二考点三遗传信息的翻译①甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成几个tRNA结合位点？核糖体沿着mRNA移动的方向是？②乙反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是？图中核糖体移动的方向是？多聚核糖体形成的意义是？③丙是哪一类细胞内内发生的什么过程？特点是？与真核细胞不同的原因是？二考点三遗传信息的翻译

三种模型图解读1957年克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译少数生物遗传信息可以从RNA流向RNA或RNA流向DNA生命是物质、能量和信息的统一体逆转录和RNA复制通常发生在RNA病毒中，一般认为正常细胞不发生逆转录和RNA复制。二考点四

中心法则其他RNA病毒DNA生物原核生物真核生物DNA病毒能够增殖不能增殖RNA病毒烟草花叶病毒、冠状病毒、

HIV等逆转录病毒二考点四

中心法则

不同生物遗传信息的传递过程以DNA为遗传物质的生物：以RNA为遗传物质的生物（绝大多数）：以RNA为遗传物质的生物（少数，如逆转录病毒）：高度分化的细胞遗传信息的传递：二考点四

中心法则

不同生物遗传信息的传递途径DNA复制、转录和翻译的比较DNA复制转录翻译意义时期场所模板原料酶能量碱基配对产物传递遗传信息表达遗传信息(以真核细胞的核DNA为例)细胞分裂前的间期主要间期(能分裂细胞)或整个生命进程(不分裂细胞)主要是细胞核主要是细胞核细胞质中的核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸21种氨基酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多种酶A-T、G-CA-U、T-A、G-CA-U、G-CDNARNA多肽或蛋白质都需要能量实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因:A.基因中的内含子转录后被剪切。B.在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。C.合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。D.转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。关注计算中“最多”和“最少”问题二、基因指导蛋白质的合成二考点四

基因的表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系（1）基因控制性状的两种途径

①基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而

间接

控制生物体的性状

②基因通过

控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状二、基因控制性状的实例血红蛋白基因中的1个碱基对发生替换编码CFTR蛋白的基因中缺失了3个碱基对皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因编码酪氨酸酶的基因异常正常插入DNA序列基因酶细胞代谢性状例一：豌豆的圆粒和皱粒编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶正常,活性较高淀粉分支酶异常,活性较低淀粉合成正常淀粉含量高，有效保留水分淀粉合成受阻淀粉含量低，失水皱缩二考点四

基因的表达与性状的关系例二：人的白化症状形成机制编码酪氨酸酶的基因异常缺少酶，酪氨酸不能转化为黑色素基因酶细胞代谢性状酪氨酸酶无法正常合成缺乏黑色素表现白化症状图1白化病患者白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。二考点四

基因的表达与性状的关系例三：囊性纤维病形成机制编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR转运氯离子的功能异常基因蛋白质结构功能性状CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，蛋白结构异常支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损囊性纤维化气管正常气管

囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。二考点四

基因的表达与性状的关系二、基因的选择性表达与细胞分化（1）生物多种性状形成的基础是细胞分化（2）细胞分化的实质是基因的选择性表达（3）基因的选择性表达与基因表达的调控有关表达的基因分类：①管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的（ATP合成酶基因）②奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因二考点四

基因的表达与性状的关系(1)基因表达的调控

基因在哪种细胞中表达、什么时候表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种

调控会直接影响性状三、表观遗传现象(2)表观遗传

①概念

生物体

基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。②实例

同卵双胞胎的微小差异；蜂王与工蜂在形态、结构、生理和行为上的不同；柳穿鱼

花的形态结构的遗传；小鼠毛色的遗传等。表观遗传不遵循孟德尔遗传规律表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成二考点四

基因的表达与性状的关系Lcyc基因正常植株ALcyc基因高度甲基化植株B×（杂交）F1（自交）F2少部分植株的花与植株B相似F1植株的花与植株A相似讨论2：F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？植株A的Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。绝大部分植株的花与植株A相似二考点四

基因的表达与性状的关系资料2

某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色，介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。×AvyAvyaaAvya研究表