必修二 基因的表達(dá)

必修二基因的表達(dá)第1頁/共78頁一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1．RNA的結(jié)構(gòu)和種類(1)結(jié)構(gòu)：與DNA相比，RNA在組成上的差異表現(xiàn)在：五碳糖是

，堿基組成中沒有T，而替換為

。(2)種類：

、tRNA和

三種。U(尿嘧啶)核糖mRNArRNA第2頁/共78頁2．轉(zhuǎn)錄場所：主要在

模板：

原料：4種游離的

配對原則：

、C—G、G—C、

產(chǎn)物：mRNA細(xì)胞核DNA的一條鏈核糖核苷酸A—UT—A第3頁/共78頁二、遺傳信息的翻譯1．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。(2)場所：細(xì)胞質(zhì)中的

。(3)運載工具：

。(4)堿基配對：

、

、G—C、C——G。mRNA具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)核糖體tRNAA—UU—A第4頁/共78頁2．密碼子(1)概念：遺傳學(xué)上把

上決定一個氨基酸的

叫一個密碼子。(2)種類：共64種，其中決定氨基酸的密碼子有

種。三個相鄰堿基mRNA61第5頁/共78頁3．轉(zhuǎn)運RNA(1)結(jié)構(gòu)：形狀像三葉草的葉，一端是攜帶

的部位，

另一端有三個堿基可與密碼子互補配對，稱為

。(2)種類：61種。氨基酸反密碼子第6頁/共78頁三、中心法則及其發(fā)展1．內(nèi)容2．發(fā)展(1)RNA腫瘤病毒的遺傳信息由RNA流向

。(2)致癌RNA病毒能使遺傳信息由RNA流向

。RNADNA第7頁/共78頁3．完善后的中心法則內(nèi)容(用簡式表示)第8頁/共78頁四、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系1．基因?qū)π誀畹目刂?1)直接控制：通過控制

來直接控制生物

性狀。(2)間接控制：通過控制

來控制代謝過程，從而

控制生物性狀。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)酶的合成第9頁/共78頁2．基因與性狀的關(guān)系(1)基因與性狀的關(guān)系并不都是

關(guān)系。如人的身高可能是由

決定的，同時，后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對身高也有重要作用。(2)基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。線性多個基因第10頁/共78頁1.三者的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時間細(xì)胞分裂(有絲分裂和減數(shù)第一次分裂前)的間期個體生長發(fā)育的整個過程第11頁/共78頁復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體模板DNA的兩條單鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸條件都需要特定的酶和ATP第12頁/共78頁復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物2個雙鏈DNA一個單鏈RNA(mRNA，tRNA，rRNA)多肽鏈(或蛋白質(zhì))產(chǎn)物去向傳遞到2個子細(xì)胞離開細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)或功能蛋白質(zhì)第13頁/共78頁復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯特點邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄；轉(zhuǎn)錄后DNA仍恢復(fù)原來的雙鏈結(jié)構(gòu)翻譯結(jié)束后，mRNA分解成單個核苷酸堿基配對A-T，T-A，C-G，G-CA-U，T-A，C-G，G-CA-U，U-A，C-G，G-C第14頁/共78頁復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯遺傳信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)意義使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀第15頁/共78頁2．聯(lián)系第16頁/共78頁(1)對細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物而言，DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞分裂過程中，而轉(zhuǎn)錄和翻譯則發(fā)生于細(xì)胞分裂、分化以及生長等過程。(2)DNA中含有T而無U，而RNA中含有U而無T，因此可通過放射性同位素標(biāo)記T或U，研究DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄過程。(3)在翻譯過程中，一條mRNA上可同時結(jié)合多個核糖體，可同時合成多條多肽鏈，但不能縮短每條肽鏈的合成時間。

特別注意：第17頁/共78頁[例1]

(2010·廣州調(diào)研)下圖是基因指導(dǎo)多肽合成的模式圖。據(jù)圖分析正確的是

(

)第18頁/共78頁A．因為①中含有堿基U，所以其上有密碼子B．②和③過程均發(fā)生了堿基互補配對C．甲圖表示轉(zhuǎn)錄過程，乙圖表示翻譯過程D．若②過程合成160個氨基酸，則mRNA上共有480個核苷酸第19頁/共78頁解析：選

圖中①是tRNA，在其上有反密碼子，密碼子位于mRNA上。②表示mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，即翻譯過程，圖③表示以DNA為模板合成mRNA，即轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都發(fā)生堿基互補配對。合成160個氨基酸組成的蛋白質(zhì)，至少需要mRNA上480個核苷酸，但還有終止密碼等，因此mRNA上堿基數(shù)大于480個。B第20頁/共78頁1．在遺傳信息的傳遞過程中，一般不可能發(fā)生的是(

)A．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及翻譯過程都遵循堿基互補配對原則B．核基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA穿過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行

翻譯過程C．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄都是以DNA一條鏈為模板，翻譯則是

以mRNA為模板D．DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的原料依次是脫氧核苷酸、核

糖核苷酸、氨基酸.第21頁/共78頁解析：遺傳信息傳遞時，DNA的復(fù)制是以兩條單鏈分別為模板進(jìn)行的。答案：C第22頁/共78頁1.三者區(qū)別比較項目遺傳信息密碼子反密碼子位置DNAmRNAtRNA含義DNA上堿基對或脫氧核苷酸的排列順序mRNA上決定一個氨基酸或提供轉(zhuǎn)錄終止信號的3個相鄰的堿基tRNA上的可以與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基第23頁/共78頁比較項目遺傳信息密碼子反密碼子種類4n種(n為堿基對的數(shù)目)64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種61種作用間接決定蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序直接控制蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序識別密碼子第24頁/共78頁比較項目遺傳信息密碼子反密碼子相關(guān)特性具有多樣性和特異性一種密碼子只能決定一種氨基酸，而一種氨基酸可能由一種或幾種密碼子決定一種tRNA只能識別和轉(zhuǎn)運一種氨基酸，而一種氨基酸可以由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運第25頁/共78頁2．聯(lián)系(1)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。(2)mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子則起到翻譯的作用。第26頁/共78頁以上關(guān)系表示如下：第27頁/共78頁[例2]

(2010·濟南質(zhì)檢)mRNA上決定氨基酸的某個密碼子的一個堿基發(fā)生替換，則識別該密碼子的tRNA及轉(zhuǎn)運的氨基酸發(fā)生的變化是

(

)A．tRNA一定改變，氨基酸一定改變B．tRNA不一定改變，氨基酸不一定改變C．tRNA一定改變，氨基酸不一定改變D．tRNA不一定改變，氨基酸一定改變第28頁/共78頁解析：選

因tRNA是與mRNA上的密碼子配對，故密碼子的一個堿基發(fā)生替換，對應(yīng)的tRNA一定改變，又因一種氨基酸可能對應(yīng)多種密碼子，故密碼子改變不一定引起氨基酸的改變。C第29頁/共78頁

①密碼子具有簡并性和通用性。簡并性指一種氨基酸可對應(yīng)多種密碼子。通用性是指生物界共用一套遺傳密碼。②由于密碼子具有簡并性，故基因突變并不一定導(dǎo)致其合成的蛋白質(zhì)發(fā)生改變。第30頁/共78頁1.中心法則與生物種類的關(guān)系圖解表示出遺傳信息的傳遞有5個過程。第31頁/共78頁(1)以DNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞(2)以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息的傳遞第32頁/共78頁(3)中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能①傳遞遺傳信息：它是通過DNA復(fù)制完成的，發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細(xì)胞增殖過程中。②表達(dá)遺傳信息：它是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成的，發(fā)生在個體發(fā)育過程中。第33頁/共78頁(1)DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯是所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所遵循的法則。(2)RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在被RNA病毒寄生的細(xì)胞中。(3)逆轉(zhuǎn)錄酶在基因工程中是一種很重要的酶，它能以已知的mRNA為模板合成目的基因。第34頁/共78頁2．基因?qū)π誀羁刂频姆绞交蚩刂菩誀钚杞?jīng)過一系列步驟，基因控制性狀有如下兩種方式：(1)直接途徑：基因結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物性狀，如鐮刀型細(xì)胞貧血癥、囊性纖維病。(2)間接途徑：基因酶或激素細(xì)胞代謝生物性狀，如白化病、豌豆的粒型。第35頁/共78頁3．基因與性狀的關(guān)系(1)一般說來，一對基因控制一對相對性狀，但也有性狀由多個基因決定，甚至一個基因能影響生物的多種性狀。(2)生物的性狀表現(xiàn)是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。第36頁/共78頁[例3]

結(jié)合以下圖表分析，有關(guān)說法正確的是抗菌藥物青霉素環(huán)丙沙星紅霉素利福平抗菌機理抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成抑制細(xì)菌DNA解旋酶的活性能與核糖體結(jié)合抑制RNA聚合酶的活性第37頁/共78頁A．①～⑤可發(fā)生在人體健康細(xì)胞中B．青霉素和利福平能抑制DNA的復(fù)制C．結(jié)核桿菌的④和⑤都發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中D．環(huán)丙沙星可以抑制細(xì)菌的①和②，紅霉素可以抑制細(xì)

菌的③第38頁/共78頁[課堂筆記]

選

根據(jù)表中不同抗菌藥物的抗菌機理，青霉素與中心法則無直接關(guān)系，紅霉素能抑制翻譯過程，環(huán)丙沙星抑制DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，利福平抑制轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制。中心法則中的④和⑤發(fā)生在以RNA為遺傳物質(zhì)的病毒在宿主細(xì)胞中的增殖過程中，人體健康的細(xì)胞中是不存在該過程的。D第39頁/共78頁

本題易錯之處有三，一是混淆原核細(xì)胞與病毒遺傳信息在增殖過程中的異同，誤選C；二是不能將表格中的抗菌機理與中心法則中的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯有機聯(lián)系起來，誤選B；三是不清楚不同生物遺傳信息傳遞與表達(dá)的途徑有所不同，誤選A。第40頁/共78頁2．如下圖所示的過程，正常情況下在動植物細(xì)胞中都不可能發(fā)生的是

(

)A．①②

B．③④⑥C．⑤⑥ D．②④第41頁/共78頁解析：正常情況下，在動植物細(xì)胞中逆轉(zhuǎn)錄(③)、RNA的自我復(fù)制(④)不能發(fā)生。以蛋白質(zhì)為模板合成RNA，可以人工進(jìn)行，一般也不會發(fā)生在動植物細(xì)胞內(nèi)。答案：B第42頁/共78頁正常小鼠體內(nèi)常染色體上的B基因編碼胱硫醚γ-裂解酶(G酶)，體液中的H2S主要由G酶催化產(chǎn)生。為了研究G酶的功能，需要選育基因型為B－B－的小鼠，通過將小鼠一條常染色體上的B基因去除，培育出了一只基因型為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－不是顯隱性關(guān)系)。請回答：命題設(shè)計第43頁/共78頁(1)現(xiàn)提供正常小鼠和一只B＋B－雄性小鼠，欲選育B－B－雌性小鼠。請用遺傳圖解表示選育過程(遺傳圖解中表現(xiàn)型不作要求)。(2)B基因控制G酶的合成，其中翻譯過程在細(xì)胞質(zhì)的________上進(jìn)行，通過tRNA上的________與mRNA上的堿基識別，將氨基酸轉(zhuǎn)移到肽鏈上。酶的催化反應(yīng)具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，這是因為____________________。第44頁/共78頁(3)下圖表示不同基因型小鼠血漿中G酶濃度和H2S濃度的關(guān)系。B－B－個體的血漿中沒有G酶而仍有少量H2S產(chǎn)生，這是因為______________________。通過比較B＋B＋和B＋B－個體的基因型、G酶濃度與H2S濃度之間的關(guān)系，可得出的結(jié)論是_____________________________________________。第45頁/共78頁第46頁/共78頁【解題指導(dǎo)】

(1)可用逆推法尋找獲得B－B－所需要的相關(guān)基因型個體。要得到B－B－個體，需以攜帶B－基因的個體作為親本，而題干提供的正常小鼠和B＋B－雄性小鼠交配則可得到B＋B－的個體。(2)G酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，其在核糖體上以mRNA為模板，在tRNA參與下合成。因酶能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，故G酶能使H2S生成速率加快。(3)由題干信息：“體液中的H2S主要由G酶催化產(chǎn)生”及“B－B－個體的血漿中沒有G酶而仍有少量H2S產(chǎn)生”知：血漿中的H2S不僅僅由G酶催化產(chǎn)生。由G酶濃度、H2S濃度與個體基因型(B＋B＋、B＋B－、B－B－)的關(guān)系知：基因通過控制G酶的合成來控制代謝從而控制H2S濃度。第47頁/共78頁【答案】

(1)取B＋B＋雌性小鼠和B＋B－雄性小鼠雜交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－雄性小鼠雜交第48頁/共78頁

B＋B－(♀)×B＋B－(♂)↓

F2

B＋B＋

B＋B－

B－B－

1

∶

2

∶

1從F2的B－B－小鼠中選出雌性個體(2)核糖體反密碼子G酶能降低化學(xué)反應(yīng)活化能(3)血漿中的H2S不僅僅由G酶催化產(chǎn)生基因可通過控制G酶的合成來控制H2S濃度第49頁/共78頁實驗評價類題目的解題方法第50頁/共78頁此類試題實驗?zāi)康拿鞔_，圍繞實驗?zāi)康囊言O(shè)計好實驗，但由于實驗設(shè)計中存在某些不足，導(dǎo)致實驗結(jié)果不能說明實驗結(jié)論。解題時要研讀實驗?zāi)康?，看是否設(shè)計了變量，結(jié)果是否正確，原理使用是否妥當(dāng)，有無遵循單一變量原則等。理論指導(dǎo)第51頁/共78頁1．看有無對照實驗，如果有，看對照設(shè)計是否合理。2．看實驗是否遵循了單一變量原則。如研究溫度對酶活性的影響，則溫度為自變量。除單一變量外，各組實驗的其他條件應(yīng)完全一樣。包括：①實驗對象的一致性；②等量性原則——每次實驗所加試劑的量要相等；③實驗控制時間的一致性；④實驗條件的一致性等。第52頁/共78頁3．看實驗步驟的順序是否合理，步驟是否完整。4．看實驗儀器、藥劑的使用是否合理，包括藥劑的配備及用量的多少等。5．看實驗結(jié)果的驗證是否合理。第53頁/共78頁在克里克得出3個堿基可以排列成1個遺傳密碼的實驗結(jié)論后，科學(xué)家們開始探索一個特定的遺傳密碼所對應(yīng)的特定的氨基酸究竟是哪一個。尼倫伯格和馬太采用蛋白質(zhì)的體外合成技術(shù)，在每一個試管中加入一種氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，結(jié)果在加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈，如下圖請回答。命題設(shè)計第54頁/共78頁第55頁/共78頁(1)實驗中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是_________________________________________________________________。(2)細(xì)胞提取液為該實驗具體提供了___________________________________________________________________。(3)實驗中所用的細(xì)胞提取液需除去DNA和mRNA的原因是________________________________________________。第56頁/共78頁(4)為確保實驗結(jié)論的科學(xué)性，應(yīng)如何操作？_____________________________________________________________________________________________________________。(5)要想知道更多氨基酸的密碼子，你如何改變上述實驗？(簡述)___________________________________________。第57頁/共78頁(6)本實驗所用的細(xì)胞提取液可以用大腸桿菌制備。請簡述制備方法：①對大腸桿菌進(jìn)行振蕩裂解；②____________________________________________；③____________________________________________。經(jīng)上述操作，得到了除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液。(大腸桿菌中mRNA約在30～60分鐘內(nèi)自行分解，因此操作中可不考慮)。第58頁/共78頁【解題指導(dǎo)】多聚尿嘧啶的作用相當(dāng)于mRNA，細(xì)胞提取液為轉(zhuǎn)錄提供了能量、酶、核糖體、tRNA。實驗中除去DNA和mRNA的原因是排除DNA、mRNA對體外合成蛋白質(zhì)的影響。第59頁/共78頁【答案】

(1)作為模板mRNA直接控制蛋白質(zhì)(多肽)合成(2)能量、酶、核糖體、tRNA(缺項不對)

(3)排除細(xì)胞中的DNA、mRNA對體外合成蛋白質(zhì)的影響(4)加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他種類氨基酸的實驗(5)依次用不同種類的多聚核糖核苷酸替換上述實驗中的多聚尿嘧啶核苷酸(6)②離心、過濾，獲取勻漿③用DNA酶處理勻漿，除去DNA第60頁/共78頁1．下列哪項不是DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的共同點(

)A．需要多種酶參與B．能在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行C．遵循堿基互補配對原則

D．所用的原材料相同第61頁/共78頁解析：DNA分子的復(fù)制發(fā)生在間期，主要是細(xì)胞核內(nèi)，以脫氧核苷酸為原料，合成的是DNA，而轉(zhuǎn)錄也是主要發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)，是以核糖核苷酸為原料，合成的是RNA。答案：D第62頁/共78頁2．關(guān)于mRNA翻譯形成多肽鏈的生理過程的敘述，正確的是

(

)A．一種氨基酸在mRNA上有一種與之對應(yīng)的密碼子B．mRNA所攜帶的信息就是遺傳信息C．mRNA上的密碼子都有與之對應(yīng)的氨基酸D．mRNA上的GGC在人細(xì)胞中和豬細(xì)胞中決定的是同

一種氨基酸第63頁/共78頁解析：遺傳信息存在于DNA分子上；mRNA上有61個密碼子能與氨基酸對應(yīng)；一種氨基酸在mRNA上可能有多種與之對應(yīng)的密碼子，所有生物共用一套遺傳密碼。答案：D第64頁/共78頁3．有關(guān)蛋白質(zhì)合成的敘述，不正確的是(雙選)()A．終止密碼子不編碼氨基酸B．每種氨基酸都只能由一種tRNA轉(zhuǎn)運C．tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息D．核糖體可在mRNA上移動.第65頁/共78頁解析：64個密碼子中有3個是終止密碼子，不決定氨基酸。一種氨基酸可被一種或多種tRNA轉(zhuǎn)運。決定氨基酸序列的遺傳信息通常是在DNA分子上。答案：BC第66頁/共78頁4．在蛋白質(zhì)合成過程中，少量的mRNA分子就可以指導(dǎo)迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。其主要原因是

(

)A．一種氨基酸可能由多種密碼子來決定B．一種氨基酸可以由多種轉(zhuǎn)運RNA攜帶到核糖體中C．一個核糖體可同時與多條mRNA結(jié)合，同時進(jìn)行多條肽

鏈的合成D．一個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時進(jìn)行

多條肽鏈的合成第67頁/共78頁解析：在蛋白質(zhì)合成過程中，翻譯是一個快速的過程，通常一個mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時進(jìn)行多條肽鏈的合成，這樣少量的mRNA就可以指導(dǎo)迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。答案：D第68頁/共78頁5．(2010·廣州診研)下列關(guān)于基因與性狀關(guān)系的敘述，錯誤的是

(

)A．一對相對性狀可由多對基因控制B．基因可通過控制酶的合成進(jìn)而控制生物的性狀C．隱性基因控制的性狀不一定得到表現(xiàn)D．基因型相同，表現(xiàn)型就相同第69頁/共78頁解析：基因與性狀的關(guān)系是，基因型與環(huán)境條件共同決定生物性狀，因此基因型相同，環(huán)境不同時，表現(xiàn)型不一定相同。答案：D第70頁/共78頁6．鐮刀型細(xì)胞貧血癥是一種遺傳病，在對患者紅細(xì)胞的血紅蛋白分子進(jìn)行分析研究時發(fā)現(xiàn)，在組成血紅蛋白分子的多肽鏈上，發(fā)生了氨基酸的替換，發(fā)生替換的根本原因在于在控制其結(jié)構(gòu)的基因中發(fā)生了個別堿基的替換。分析以上材料可得出 (

)A．基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位和功能單位B．基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物的性狀C．基因結(jié)構(gòu)發(fā)生