基因的表達(dá) 【知識(shí)精講+備課精研+高效課堂】 高考生物一輪針對(duì)性復(fù)習(xí)課件

第18講基因的表達(dá)考點(diǎn)1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成基因控制生物性狀；主要在細(xì)胞核生命活動(dòng)主要承擔(dān)著；在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行通過RNA：RNA充當(dāng)了兩者之間信使。問題：為什么RNA適于作DNA的信使？一、RNA結(jié)構(gòu)和種類基因的表達(dá)1.基本單位：3.基本結(jié)構(gòu)：核糖核苷酸通常為單鏈

A

U

G

C2.組成成分：4.種類及功能：rRNAmRNA

tRNA與蛋白質(zhì)共同組成核糖體主要在細(xì)胞質(zhì)中，三葉草形；單鏈，比DNA短，能夠通過核孔；主要在細(xì)胞質(zhì)中；翻譯時(shí)作為模板注意：少數(shù)RNA還有催化功能（酶)或作為病毒遺傳物質(zhì)2.反密碼子是位于mRNA上相鄰的3個(gè)堿基

（

）1.tRNA是由3個(gè)核糖核苷酸組成的。

（

）一般由70-90個(gè)核苷酸形成3.tRNA與mRNA的基本組成單位相同，前者是雙鏈，后者是單鏈（

）×××判斷：氨基酸的運(yùn)載工具；“葉柄”-OH是與氨基酸結(jié)合的部位;“中間葉”有三個(gè)相鄰的核糖核苷酸─反密碼子，與信使RNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)。5.DNA與RNA的區(qū)別：比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG通常呈雙螺旋結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)再次思考：RNA為什么可以作為DNA的信使傳遞信息呢？①RNA也是由核苷酸組成，含氮堿基有A、G、C、U，具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞質(zhì)中。④RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動(dòng)的有序進(jìn)行。如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)說明RNA可能就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使？實(shí)驗(yàn)思路：加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，觀察蛋白質(zhì)合成情況（減法原理）；再加入從細(xì)胞提取的RNA，觀察蛋白質(zhì)的合成情況（自身對(duì)照）。預(yù)期結(jié)果：加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA后，蛋白質(zhì)合成停止，再加入細(xì)胞中提取的RNA后，細(xì)胞又可重新合成蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)：①1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。②1955Goldstein和Plaut用放射性同位素標(biāo)記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內(nèi)，然后將細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到未標(biāo)記的變形蟲中。經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)放射性已在細(xì)胞質(zhì)中。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：RNA就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使。二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.概念：以

為模板，按堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成RNA的過程。2.場(chǎng)所：主要是

，在

、

中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。3.過程：4.產(chǎn)物：

。DNA的一條鏈細(xì)胞核葉綠體線粒體信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA

堿基互補(bǔ)配對(duì)四種核糖核苷酸DNA的一條鏈（供轉(zhuǎn)錄的那一條）ATPA-U、T-A、G-C、C-GDNA→mRNA原則：模板：條件：

遺傳信息流動(dòng)：時(shí)間：活細(xì)胞新陳代謝過程中原料：能量：酶：RNA聚合酶1.解旋；2.催化磷酸二酯鍵的形成；3.與DNA上啟動(dòng)子結(jié)合，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄★注意：細(xì)胞中不是所有基因都會(huì)轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄是有選擇的。

細(xì)胞分化時(shí)基因選擇性表達(dá)源于基因的選擇性轉(zhuǎn)錄。特點(diǎn)：邊解旋，邊轉(zhuǎn)錄方向：以3’端→5’端方向閱讀模板，合成方向5‘端→3’端關(guān)于模板鏈的說明：ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNAUCGCUAGCRNARNA▲基因的兩條鏈中只有一條鏈?zhǔn)悄０彐湥籇NA分子中的不同基因，到底哪條鏈?zhǔn)怯幸饬x鏈因基因不同而不同。▲進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的只是DNA中的某個(gè)片段—基因；基因1基因2ab以基因?yàn)閱挝唬贿吔庑呣D(zhuǎn)錄三、遺傳信息的翻譯1.遺傳信息、密碼子與反密碼子比較項(xiàng)目實(shí)質(zhì)聯(lián)系遺傳信息

密碼子反密碼子DNA中脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基位于tRNA上的能與mRNA上對(duì)應(yīng)密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)相鄰堿基遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序。通過轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上；密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子可識(shí)別密碼子。第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸絲氨酸終止終止、硒代半胱氨酸A亮氨酸絲氨酸終止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸組氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸U異亮氨酸蘇氨酸天冬酰胺絲氨酸C異亮氨酸蘇氨酸賴氨酸精氨酸A甲硫氨酸（起始）蘇氨酸賴氨酸精氨酸GG纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U纈氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C纈氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A纈氨酸、甲硫氨酸（起始）丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

終止密碼子：

、

、

.

種類

起始密碼子：

（甲硫氨酸）、（

種）

____（纈氨酸、甲硫氨酸）

編碼氨基酸的密碼子______種或_____種64UAAUGA（硒代半胱氨酸）UAGAUGGUG6162特殊密碼子說明：①在正常情況下，UGA是終止密碼子，但在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。②在原核生物中，GUG也可以作起始密碼子，此時(shí)它編碼甲硫氨酸。③通常一種密碼子決定

種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)

種氨基酸。④每種氨基酸對(duì)應(yīng)

密碼子(密碼子的簡(jiǎn)并性)，可由_____________tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。一一一種或幾種一種或幾種思考·討論：（1）從密碼子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸這樣，絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱作密碼子的簡(jiǎn)并。你認(rèn)為密碼子的簡(jiǎn)并對(duì)生物體的生存發(fā)展有什么意義？

當(dāng)一個(gè)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸，增強(qiáng)了密碼子的容錯(cuò)性；當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。(2)幾乎所有的生物體都共用一套密碼子，這體現(xiàn)了密碼子的什么特點(diǎn)？

這體現(xiàn)了密碼子的通用性，說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。2.翻譯(1)概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以

為模板合成

的過程。mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)(2)場(chǎng)所或裝配機(jī)器：________。(3)過程：核糖體

堿基互補(bǔ)配對(duì)mRNAA－U、U－A、G－C、C－GmRNA→蛋白質(zhì)原則：模板：原料：

遺傳信息流動(dòng)：21種游離氨基酸ATP能量：酶條件：時(shí)間：活細(xì)胞新陳代謝過程中轉(zhuǎn)運(yùn)工具：tRNA方向：翻譯方向5‘端→3’端(4)產(chǎn)物：

多肽

蛋白質(zhì)盤曲折疊b.模型乙中核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是

，圖中合成的多肽鏈相同嗎？為什么？

。多個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合的生物學(xué)意義是

。補(bǔ)充：①翻譯過程的三種模型圖解讀a.模型甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成

個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)，核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是

。2由左往右c.模型丙是原核細(xì)胞內(nèi)（線粒體、葉綠體）發(fā)生的

過程，特點(diǎn)是

，與真核細(xì)胞不同的原因是

，原核細(xì)胞的基因中無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的模板。轉(zhuǎn)錄和翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核細(xì)胞無以核膜為界限的細(xì)胞核5'-端→3'-端相同，多個(gè)核糖體翻譯的是同一條mRNA，得到的是同一種多肽鏈。少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。②實(shí)際基因表達(dá)過程中的數(shù)量關(guān)系不符合6∶3∶1的原因:A.基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄后被剪切。B.在基因中，有的片段(非編碼區(qū))起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。C.合成的肽鏈在加工過程中可能會(huì)被剪切掉部分氨基酸。D.轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。關(guān)注計(jì)算中“最多”和“最少”問題DNAmRNA蛋白質(zhì)堿基數(shù)堿基數(shù)氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)tRNAtRNA數(shù)16n3nn36（n-m）01n遺傳信息密碼子反密碼子生物性狀③明確幾個(gè)“未必”A.改變DNA未必改變基因。B.改變基因未必改變mRNA。C.改變mRNA未必改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。D.細(xì)胞所含的基因相同時(shí)，其mRNA未必相同。突變部位：基因突變發(fā)生在基因的非編碼區(qū)。

密碼子簡(jiǎn)并性：若基因突變發(fā)生后，引起了mRNA上的密碼子改變，但由于一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多種密碼子，若新產(chǎn)生的密碼子與原密碼子對(duì)應(yīng)的是同一種氨基酸，此時(shí)突變基因控制的性狀不改變?！傲斜矸ā北容^DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯項(xiàng)目復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場(chǎng)所條件模板原料能量酶產(chǎn)物原則遺傳信息傳遞細(xì)胞核（主要場(chǎng)所）細(xì)胞核（主要場(chǎng)所）核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸21種游離的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶DNARNA多肽堿基互補(bǔ)配對(duì)A-TT-AG-CC-G堿基互補(bǔ)配對(duì)A-UT-AG-CC-G堿基互補(bǔ)配對(duì)A-UU-AG-CC-G特定的酶DNA→RNADNA→DNARNA→蛋白質(zhì)四、中心法則1.提出者：

。2.補(bǔ)充后的內(nèi)容圖解3.各種生物遺傳信息的傳遞途徑(1)能分裂的細(xì)胞生物及噬菌體等DNA病毒：克里克翻譯逆轉(zhuǎn)錄(2)具有RNA復(fù)制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒)：(3)具有逆轉(zhuǎn)錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒)：(4)高度分化的細(xì)胞：4.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是

的載體。(2)蛋白質(zhì)是信息的

。(3)

為信息的流動(dòng)提供能量。信息表達(dá)產(chǎn)物ATP★以上各過程均遵循

原則.中心法則實(shí)質(zhì)蘊(yùn)涵著______和______這兩類生物大分子之間的相互______和相互作用。核酸蛋白質(zhì)聯(lián)系堿基互補(bǔ)配對(duì)考點(diǎn)2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系一、基因的表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程分為

和

兩個(gè)階段。蛋白質(zhì)的功能具有多樣性，包括

。性狀是指生物體

的總稱。結(jié)構(gòu)蛋白、轉(zhuǎn)錄翻譯形態(tài)特征和生理特性催化、運(yùn)輸、免疫、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)是生物性狀的體現(xiàn)者也是生命活動(dòng)的主要______者。承擔(dān)基因控制生物體的性狀是通過控制蛋白質(zhì)的合成來實(shí)現(xiàn)的。①間接途徑：

基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而

間接

控制生物體的性狀正常插入DNA序列基因酶細(xì)胞代謝性狀例一：豌豆的圓粒和皺粒編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶正常,活性較高淀粉分支酶異常,活性較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，失水皺縮1、基因控制性狀的兩種途徑例二：人的白化癥狀形成機(jī)制編碼酪氨酸酶的基因異常缺少酶，酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素基因酶細(xì)胞代謝性狀酪氨酸酶無法正常合成缺乏黑色素表現(xiàn)白化癥狀

白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，導(dǎo)致機(jī)體不能合成黑色素。毛發(fā)白色，皮膚淡紅色，畏光。例三：囊性纖維病形成機(jī)制編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異?；虻鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)功能性狀CFTR蛋白缺少1個(gè)苯丙氨酸，蛋白結(jié)構(gòu)異常支氣管內(nèi)黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌大量繁殖，肺功能嚴(yán)重受損囊性纖維化氣管正常氣管

囊性纖維化是北美白種人常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。②直接途徑：

基因通過

控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀例四：鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能性狀編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生異常紅細(xì)胞成鐮刀型容易破裂，患溶血性貧血二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.生物多種性狀形成的基礎(chǔ)是

；2.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是

；

3.基因的選擇性表達(dá)與

有關(guān)?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的基因有些表達(dá)，有些不表達(dá)。A.管家基因：一類在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維

持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP

合成酶基因；B.奢侈基因：一類只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、

胰島素基因。4.表達(dá)的基因的分類細(xì)胞分化基因的選擇性表達(dá)基因表達(dá)的調(diào)控

三、表觀遺傳1.基因表達(dá)的調(diào)控

基因在哪種細(xì)胞中表達(dá)、什么時(shí)候表達(dá)以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會(huì)直接影響性狀①概念：生物體

基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳

變化的現(xiàn)象。表觀遺傳一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律2.表觀遺傳現(xiàn)象表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因②存在時(shí)期：普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。③實(shí)例：

同卵雙胞胎的微小差異，蜂王與工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為上的不同。④形成原因：DNA甲基化，構(gòu)成染色體的