必修2第7讲基因的表达

必修2第7讲基因的表达

阅读教材P62-72的内容，完成面对面P110-111的知识清单填空。（12分钟）一、RNA的结构和种类1．基本单位及组成①磷酸基团；②________；③碱基：________________；④核糖核苷酸。2．结构一般是单链，比DNA短。有的存在局部碱基配对现象，从而具有局部双链和局部环状结构。3．分布主要在________内合成，通过核孔进入细胞质。细胞核核糖A、G、C、U4．分类(1)mRNA：将遗传信息从________传递到细胞质中。(2)tRNA：转运氨基酸，识别密码子。(3)rRNA：________的组成成分。[解惑]三种RNA的来源相同，都来自于转录。核糖体细胞核例1．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该(

)A．分析碱基类型，确定碱基比例B．分析蛋白质的氨基酸组成，确定五碳糖类型C．分析碱基类型，确定五碳糖类型D．分析蛋白质的氨基酸组成，确定碱基类型A二、遗传信息的转录和翻译1．转录(1)概念主要场所细胞核模板____________原料4种游离的____________产物RNA核糖核苷酸DNA的一条链(2)过程RNA聚合酶核糖核苷酸2．遗传信息的翻译(1)翻译的概念场所细胞质的________上模板mRNA运载工具tRNA原料20种氨基酸产物具有一定氨基酸顺序的蛋白质核糖体(2)密码子①概念：________上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。②种类：64种。其中决定氨基酸的密码子有________种(2种起始密码子)，终止密码子有________种。(3)反密码子：位于________上的与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基，有61种。[解惑]若一个基因在复制过程中发生碱基替换，这种变化不一定反映到蛋白质的结构上，因为密码子具有简并性。mRNA613tRNA总结归纳：基因指导蛋白质的合成过程1．DNA复制、转录、翻译的比较DNA功能

传递遗传信息(复制) 表达遗传信息转录翻译时间有丝分裂间期；减Ⅰ前的间期生长发育的连续过程中场所真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞主要在拟核，或者质粒细胞质(核糖体)原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸约20种氨基酸模板

DNA的两条链DNA中的一条链mRNA条件细胞代谢产生的ATP解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等RNA聚合酶等催化氨基酸脱水缩合的酶等过程DNA边解旋边以两条链为模板,按碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化DNA解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链),mRNA进入细胞质与核糖体结合以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子按碱基互补配对原则配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质碱基配对方式DNA

DNAA—TT—AC—GG—CDNA

mRNAA—UT—AC—GG—CmRNA

tRNAA－UU—AC—GG—C模板去向分别参与两个子代DNA分子构成恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点边解旋边复制；半保留复制边解旋边转录，DNA双链全保留一个mRNA上可连续结合多个核糖体,依次合成多肽链产物两个与亲代DNA相同的双链DNA分子主要是mRNA(还有tRNA、rRNA)具有特定氨基酸排列顺序的蛋白质意义复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状[提醒]

(1)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(2)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。

翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。(3)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，而mRNA不移动。2．遗传信息、密码子和反密码子的比较遗传信息密码子反密码子存在位置

DNAmRNAtRNA含义脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基与密码子互补的三个碱基生理作用直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序直接决定氨基酸的排列顺序识别密码子遗传信息密码子反密码子联系①基因中的遗传信息是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；②mRNA的密码子及其顺序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例2、(2014·东莞统考)关于图示生理过程的说法,正确的是(

)A．能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子C．该图表示的是转录和翻译D．该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供CD1．中心法则的提出与图解(1)克里克根据DNA分子的结构猜想的遗传信息的流向

(2)新的研究成果丰富中心法则的内容

[提醒]中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。三、中心法则的提出及发展2．各种生物的遗传信息传递分析(1)大部分生物(原核生物、真核生物、一些DNA病毒)遗传信息的传递过程(2)RNA病毒①一些RNA病毒遗传信息的传递过程②逆转录病毒遗传信息的传递过程[提醒]

(1)逆转录需要病毒自身携带的逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。(2)RNA的复制也需要病毒自身携带的相关酶。3．中心法则与基因表达的关系

由上可得出：中心法则体现了基因的两大功能(1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。(2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。例3、下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是(

)A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成的遗传信息的传递方向B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖的遗传信息传递方向C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向A1．基因和性状的关系四、基因、蛋白质与性状的关系基因对性状的控制[连一连]3．基因与性状的数量对应关系(1)一般而言，一个基因只决定一种性状。(2)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多个不同基因有关。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。4．基因与环境的关系性状＝遗传控制＋环境的影响(表现型)

(基因型)

(环境条件)基因型是表现型的内因，而环境则是表现型的外因。

例4、(2014·安徽黄山七校联考)如图为中心法则图解。下列有关叙述中,错误的是(

)A．过程a只发生在有丝分裂的间期B．过程b和c为基因的表达，具有选择性C．过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对D．过程d、e只发生在某些病毒体内A2．如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述不正确的是(双选)(

)A．图中①②过程的场所分别是细胞核、核糖体B．镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是基因突变C.人体衰老引起白发的直接原因是图中的酪氨酸酶活性下降D．该图反映了基因对性状的控制都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状BD1．思维误区误区1误认为每条DNA分子是特定的一条单链作为模板进行转录辨析DNA分子的复制是以一个DNA分子作为单位来进行的，复制后产生的是完整的DNA分子。而转录是以基因(DNA的片段)作为单位进行的。不同的基因模板链可能不同，那么转录的方向有可能相同或者相反。误区2认为基因的任意一条链都可以作为转录的模板辨析每个基因的信息都是特定的，对应基因两条链中特定的一条。所以，对于每一个特定的基因来说，转录的方向又是特定的(由基因的启动子向基因的终止子)。误区3认为转录和翻译过程中遗传信息能够准确传递辨析DNA的复制能够准确传递遗传信息，但是转录和翻译并不相同，转录过程中由于基因的非编码区和内含子的序列并不决定mRNA的序列而损失，翻译过程中由于存在终止子不决定氨基酸，密码子存在简并性等问题，导致由氨基酸序列不能知道准确的mRNA序列而出现信息损失。误区4

DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系误解辨析(1)它们彼此间的数目关系一般可表示为(如图)：蛋白质中氨基酸数目＝1/3mRNA碱基数目＝1/6DNA(或基因)碱基数目。(2)由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多(6∶3∶1的计算方法应注意一般默认的前提条件是有效对应片段的数量关系)。(3)计算中“最多”和“最少”的分析①翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。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，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。D[分析]

mRNA分子中有m个碱基，其中G＋C数目为n个，推出A＋U数目为m－n个，故DNA中A＋T数目为2(m－n)。根据mRNA碱基数目∶蛋白质中氨基酸数目＝3∶1可知，氨基酸数目为m/3。水分子数＝氨基酸数－肽链数。2．易错点易错点1氨基酸与密码子、反密码子的数量关系辨析(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性),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,一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)密码子有64种(3种终止密码子;61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。易错点2六类酶——解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶逆转录酶辨析(1)“解旋酶”是DNA分子复制时使氢键断裂。(2)“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(3)“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。(4)“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。(5)“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖核苷酸连接成核糖核苷酸链。(6)“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。易错点3错误地将下图中的多条肽链看作氨基酸序列不同辨析(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。(2)目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)方向：从左向右(见上图),判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。(4)结果:合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。

例6、(2014·浙江温州十校联考)如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图,下列说法正确的是(

)A．①上的四种脱氧核苷酸可组合成64种密码子，代表20种氨基酸B．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构一定发生改变C．①上的一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运D．①只有与⑥结合后才能发挥它的作用D1．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是(

)A．一种tRNA可以携带多种氨基酸B．DNA聚合酶是在细胞核内合成的C．反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成D当堂训练2．(2013·高考浙江卷)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是(

)

A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开B．DNA—RNA杂交区域中A应与T配对C．mRNA翻译只能得到一条肽链D．该过程发生在真核细胞中A3.(2011·高考海南卷)关于RNA的叙述，错误的是(

)A.少数RNA具有生物催化作用B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D.细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸解析：真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的,故B错误。少数RNA是酶，具有催化作用；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性,一种tRNA只能转运一种氨基酸。B4.(2011·高考江苏卷)关于转录和翻译的叙述,错误的是(

)A．转录时以核糖核苷酸为原料B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性解析：转录时以四种核糖核苷酸为原料；RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列，启动转录；不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性；核糖体沿着mRNA移动而不是mRNA在核糖体上移动，翻译出的是肽链而不是蛋白质，故C错误。C5．(2013·高考天津卷)肠道病毒EV71为单股正链RNA(＋RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。据图回答下列问题：(1)图中物质M的合成场所是_________________________。催化①、②过程的物质N是__________________________________