必修二 基因的表达

必修二基因的表达第1页/共78页一、遗传信息的转录1．RNA的结构和种类(1)结构：与DNA相比，RNA在组成上的差异表现在：五碳糖是

，碱基组成中没有T，而替换为

。(2)种类：

、tRNA和

三种。U(尿嘧啶)核糖mRNArRNA第2页/共78页2．转录场所：主要在

模板：

原料：4种游离的

配对原则：

、C—G、G—C、

产物：mRNA细胞核DNA的一条链核糖核苷酸A—UT—A第3页/共78页二、遗传信息的翻译1．翻译(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以

为模板

合成

的过程。(2)场所：细胞质中的

。(3)运载工具：

。(4)碱基配对：

、

、G—C、C——G。mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质核糖体tRNAA—UU—A第4页/共78页2．密码子(1)概念：遗传学上把

上决定一个氨基酸的

叫一个密码子。(2)种类：共64种，其中决定氨基酸的密码子有

种。三个相邻碱基mRNA61第5页/共78页3．转运RNA(1)结构：形状像三叶草的叶，一端是携带

的部位，

另一端有三个碱基可与密码子互补配对，称为

。(2)种类：61种。氨基酸反密码子第6页/共78页三、中心法则及其发展1．内容2．发展(1)RNA肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向

。(2)致癌RNA病毒能使遗传信息由RNA流向

。RNADNA第7页/共78页3．完善后的中心法则内容(用简式表示)第8页/共78页四、基因、蛋白质与性状的关系1．基因对性状的控制(1)直接控制：通过控制

来直接控制生物

性状。(2)间接控制：通过控制

来控制代谢过程，从而

控制生物性状。蛋白质分子结构酶的合成第9页/共78页2．基因与性状的关系(1)基因与性状的关系并不都是

关系。如人的身高可能是由

决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。(2)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。线性多个基因第10页/共78页1.三者的区别复制转录翻译时间细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂前)的间期个体生长发育的整个过程第11页/共78页复制转录翻译场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件都需要特定的酶和ATP第12页/共78页复制转录翻译产物2个双链DNA一个单链RNA(mRNA，tRNA，rRNA)多肽链(或蛋白质)产物去向传递到2个子细胞离开细胞核进入细胞质组成细胞结构蛋白质或功能蛋白质第13页/共78页复制转录翻译特点边解旋边复制，半保留复制边解旋边转录；转录后DNA仍恢复原来的双链结构翻译结束后，mRNA分解成单个核苷酸碱基配对A­T，T­A，C­G，G­CA­U，T­A，C­G，G­CA­U，U­A，C­G，G­C第14页/共78页复制转录翻译遗传信息传递DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状第15页/共78页2．联系第16页/共78页(1)对细胞结构生物而言，DNA复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化以及生长等过程。(2)DNA中含有T而无U，而RNA中含有U而无T，因此可通过放射性同位素标记T或U，研究DNA复制或转录过程。(3)在翻译过程中，一条mRNA上可同时结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链，但不能缩短每条肽链的合成时间。

特别注意：第17页/共78页[例1]

(2010·广州调研)下图是基因指导多肽合成的模式图。据图分析正确的是

(

)第18页/共78页A．因为①中含有碱基U，所以其上有密码子B．②和③过程均发生了碱基互补配对C．甲图表示转录过程，乙图表示翻译过程D．若②过程合成160个氨基酸，则mRNA上共有480个核苷酸第19页/共78页解析：选

图中①是tRNA，在其上有反密码子，密码子位于mRNA上。②表示mRNA指导蛋白质合成，即翻译过程，图③表示以DNA为模板合成mRNA，即转录，转录和翻译过程都发生碱基互补配对。合成160个氨基酸组成的蛋白质，至少需要mRNA上480个核苷酸，但还有终止密码等，因此mRNA上碱基数大于480个。B第20页/共78页1．在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是(

)A．DNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行

翻译过程C．DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是

以mRNA为模板D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核

糖核苷酸、氨基酸.第21页/共78页解析：遗传信息传递时，DNA的复制是以两条单链分别为模板进行的。答案：C第22页/共78页1.三者区别比较项目遗传信息密码子反密码子位置DNAmRNAtRNA含义DNA上碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸或提供转录终止信号的3个相邻的碱基tRNA上的可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基第23页/共78页比较项目遗传信息密码子反密码子种类4n种(n为碱基对的数目)64种，其中决定氨基酸的密码子有61种61种作用间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序识别密码子第24页/共78页比较项目遗传信息密码子反密码子相关特性具有多样性和特异性一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能由一种或几种密码子决定一种tRNA只能识别和转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA转运第25页/共78页2．联系(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用。第26页/共78页以上关系表示如下：第27页/共78页[例2]

(2010·济南质检)mRNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的氨基酸发生的变化是

(

)A．tRNA一定改变，氨基酸一定改变B．tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变C．tRNA一定改变，氨基酸不一定改变D．tRNA不一定改变，氨基酸一定改变第28页/共78页解析：选

因tRNA是与mRNA上的密码子配对，故密码子的一个碱基发生替换，对应的tRNA一定改变，又因一种氨基酸可能对应多种密码子，故密码子改变不一定引起氨基酸的改变。C第29页/共78页

①密码子具有简并性和通用性。简并性指一种氨基酸可对应多种密码子。通用性是指生物界共用一套遗传密码。②由于密码子具有简并性，故基因突变并不一定导致其合成的蛋白质发生改变。第30页/共78页1.中心法则与生物种类的关系图解表示出遗传信息的传递有5个过程。第31页/共78页(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第32页/共78页(3)中心法则体现了DNA的两大基本功能①传递遗传信息：它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。②表达遗传信息：它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。第33页/共78页(1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。(2)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。(3)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。第34页/共78页2．基因对性状控制的方式基因控制性状需经过一系列步骤，基因控制性状有如下两种方式：(1)直接途径：基因结构蛋白质细胞结构生物性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。(2)间接途径：基因酶或激素细胞代谢生物性状，如白化病、豌豆的粒型。第35页/共78页3．基因与性状的关系(1)一般说来，一对基因控制一对相对性状，但也有性状由多个基因决定，甚至一个基因能影响生物的多种性状。(2)生物的性状表现是基因与环境共同作用的结果。第36页/共78页[例3]

结合以下图表分析，有关说法正确的是抗菌药物青霉素环丙沙星红霉素利福平抗菌机理抑制细菌细胞壁的合成抑制细菌DNA解旋酶的活性能与核糖体结合抑制RNA聚合酶的活性第37页/共78页A．①～⑤可发生在人体健康细胞中B．青霉素和利福平能抑制DNA的复制C．结核杆菌的④和⑤都发生在细胞质中D．环丙沙星可以抑制细菌的①和②，红霉素可以抑制细

菌的③第38页/共78页[课堂笔记]

选

根据表中不同抗菌药物的抗菌机理，青霉素与中心法则无直接关系，红霉素能抑制翻译过程，环丙沙星抑制DNA复制和转录，利福平抑制转录和RNA复制。中心法则中的④和⑤发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞中的增殖过程中，人体健康的细胞中是不存在该过程的。D第39页/共78页

本题易错之处有三，一是混淆原核细胞与病毒遗传信息在增殖过程中的异同，误选C；二是不能将表格中的抗菌机理与中心法则中的DNA复制、转录和翻译有机联系起来，误选B；三是不清楚不同生物遗传信息传递与表达的途径有所不同，误选A。第40页/共78页2．如下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是

(

)A．①②

B．③④⑥C．⑤⑥ D．②④第41页/共78页解析：正常情况下，在动植物细胞中逆转录(③)、RNA的自我复制(④)不能发生。以蛋白质为模板合成RNA，可以人工进行，一般也不会发生在动植物细胞内。答案：B第42页/共78页正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ­裂解酶(G酶)，体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为B－B－的小鼠，通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为B＋B－的雄性小鼠(B＋表示具有B基因，B－表示去除了B基因，B＋和B－不是显隐性关系)。请回答：命题设计第43页/共78页(1)现提供正常小鼠和一只B＋B－雄性小鼠，欲选育B－B－雌性小鼠。请用遗传图解表示选育过程(遗传图解中表现型不作要求)。(2)B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的________上进行，通过tRNA上的________与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为____________________。第44页/共78页(3)下图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。B－B－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为______________________。通过比较B＋B＋和B＋B－个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是_____________________________________________。第45页/共78页第46页/共78页【解题指导】

(1)可用逆推法寻找获得B－B－所需要的相关基因型个体。要得到B－B－个体，需以携带B－基因的个体作为亲本，而题干提供的正常小鼠和B＋B－雄性小鼠交配则可得到B＋B－的个体。(2)G酶的本质是蛋白质，其在核糖体上以mRNA为模板，在tRNA参与下合成。因酶能降低化学反应的活化能，故G酶能使H2S生成速率加快。(3)由题干信息：“体液中的H2S主要由G酶催化产生”及“B－B－个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生”知：血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生。由G酶浓度、H2S浓度与个体基因型(B＋B＋、B＋B－、B－B－)的关系知：基因通过控制G酶的合成来控制代谢从而控制H2S浓度。第47页/共78页【答案】

(1)取B＋B＋雌性小鼠和B＋B－雄性小鼠杂交P

B＋B＋(♀)×B＋B－(♂)↓

F1

B＋B＋

B＋B－

1

∶

1取F1中的B＋B－雌性小鼠和B＋B－雄性小鼠杂交第48页/共78页

B＋B－(♀)×B＋B－(♂)↓

F2

B＋B＋

B＋B－

B－B－

1

∶

2

∶

1从F2的B－B－小鼠中选出雌性个体(2)核糖体反密码子G酶能降低化学反应活化能(3)血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度第49页/共78页实验评价类题目的解题方法第50页/共78页此类试题实验目的明确，围绕实验目的已设计好实验，但由于实验设计中存在某些不足，导致实验结果不能说明实验结论。解题时要研读实验目的，看是否设计了变量，结果是否正确，原理使用是否妥当，有无遵循单一变量原则等。理论指导第51页/共78页1．看有无对照实验，如果有，看对照设计是否合理。2．看实验是否遵循了单一变量原则。如研究温度对酶活性的影响，则温度为自变量。除单一变量外，各组实验的其他条件应完全一样。包括：①实验对象的一致性；②等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等；③实验控制时间的一致性；④实验条件的一致性等。第52页/共78页3．看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。4．看实验仪器、药剂的使用是否合理，包括药剂的配备及用量的多少等。5．看实验结果的验证是否合理。第53页/共78页在克里克得出3个碱基可以排列成1个遗传密码的实验结论后，科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个。尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，如下图请回答。命题设计第54页/共78页第55页/共78页(1)实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是_________________________________________________________________。(2)细胞提取液为该实验具体提供了___________________________________________________________________。(3)实验中所用的细胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是________________________________________________。第56页/共78页(4)为确保实验结论的科学性，应如何操作？_____________________________________________________________________________________________________________。(5)要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？(简述)___________________________________________。第57页/共78页(6)本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备。请简述制备方法：①对大肠杆菌进行振荡裂解；②____________________________________________；③____________________________________________。经上述操作，得到了除去DNA和mRNA的细胞提取液。(大肠杆菌中mRNA约在30～60分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。第58页/共78页【解题指导】多聚尿嘧啶的作用相当于mRNA，细胞提取液为转录提供了能量、酶、核糖体、tRNA。实验中除去DNA和mRNA的原因是排除DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响。第59页/共78页【答案】

(1)作为模板mRNA直接控制蛋白质(多肽)合成(2)能量、酶、核糖体、tRNA(缺项不对)

(3)排除细胞中的DNA、mRNA对体外合成蛋白质的影响(4)加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验(5)依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸(6)②离心、过滤，获取匀浆③用DNA酶处理匀浆，除去DNA第60页/共78页1．下列哪项不是DNA复制和转录的共同点(

)A．需要多种酶参与B．能在细胞核内进行C．遵循碱基互补配对原则

D．所用的原材料相同第61页/共78页解析：DNA分子的复制发生在间期，主要是细胞核内，以脱氧核苷酸为原料，合成的是DNA，而转录也是主要发生在细胞核内，是以核糖核苷酸为原料，合成的是RNA。答案：D第62页/共78页2．关于mRNA翻译形成多肽链的生理过程的叙述，正确的是

(

)A．一种氨基酸在mRNA上有一种与之对应的密码子B．mRNA所携带的信息就是遗传信息C．mRNA上的密码子都有与之对应的氨基酸D．mRNA上的GGC在人细胞中和猪细胞中决定的是同

一种氨基酸第63页/共78页解析：遗传信息存在于DNA分子上；mRNA上有61个密码子能与氨基酸对应；一种氨基酸在mRNA上可能有多种与之对应的密码子，所有生物共用一套遗传密码。答案：D第64页/共78页3．有关蛋白质合成的叙述，不正确的是(双选)()A．终止密码子不编码氨基酸B．每种氨基酸都只能由一种tRNA转运C．tRNA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.第65页/共78页解析：64个密码子中有3个是终止密码子，不决定氨基酸。一种氨基酸可被一种或多种tRNA转运。决定氨基酸序列的遗传信息通常是在DNA分子上。答案：BC第66页/共78页4．在蛋白质合成过程中，少量的mRNA分子就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。其主要原因是

(

)A．一种氨基酸可能由多种密码子来决定B．一种氨基酸可以由多种转运RNA携带到核糖体中C．一个核糖体可同时与多条mRNA结合，同时进行多条肽

链的合成D．一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行

多条肽链的合成第67页/共78页解析：在蛋白质合成过程中，翻译是一个快速的过程，通常一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，这样少量的mRNA就可以指导迅速合成出大量的蛋白质。答案：D第68页/共78页5．(2010·广州诊研)下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是

(

)A．一对相对性状可由多对基因控制B．基因可通过控制酶的合成进而控制生物的性状C．隐性基因控制的性状不一定得到表现D．基因型相同，表现型就相同第69页/共78页解析：基因与性状的关系是，基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。答案：D第70页/共78页6．镰刀型细胞贫血症是一种遗传病，在对患者红细胞的血红蛋白分子进行分析研究时发现，在组成血红蛋白分子的多肽链上，发生了氨基酸的替换，发生替换的根本原因在于在控制其结构的基因中发生了个别碱基的替换。分析以上材料可得出 (

)A．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位B．基因可以通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状C．基因结构发生