高中生物第3章遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)3.2遺傳信息的表達(dá)省公開課一等獎(jiǎng)新名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第2節(jié)遺傳信息表示1/361.概述遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯。2.利用數(shù)學(xué)方法分析堿基與氨基酸對(duì)應(yīng)關(guān)系。3.說明基因表示調(diào)控。4.解釋中心法則,舉例說明中心法則內(nèi)容在不一樣類型生物和細(xì)胞中區(qū)分。2/36一二三一、基因控制蛋白質(zhì)合成1.遺傳信息轉(zhuǎn)錄(1)概念:遺傳學(xué)上把由DNA合成RNA過程稱為遺傳信息轉(zhuǎn)錄。(2)場(chǎng)所:細(xì)胞核。(3)過程3/36一二三第一步,RNA聚合酶與開啟子結(jié)合,伴隨RNA聚合酶移動(dòng),DNA雙螺旋解開成為單鏈。第二步,以一條DNA鏈為模板,按堿基配對(duì)標(biāo)準(zhǔn),利用細(xì)胞核內(nèi)游離核糖核苷酸,在RNA聚合酶作用下合成一條RNA鏈。第三步,新合成RNA鏈被甩出,解旋兩條DNA單鏈結(jié)合在一起,恢復(fù)為原來(lái)雙螺旋結(jié)構(gòu)。(4)非編碼鏈和編碼鏈①作為模板DNA鏈稱為非編碼鏈。②與模板鏈互補(bǔ)DNA鏈稱為編碼鏈。4/36一二三(5)外顯子和內(nèi)含子①外顯子:DNA分子中編碼氨基酸序列。能(填“能”或“不能”)被轉(zhuǎn)錄成RNA。②內(nèi)含子:DNA分子中不編碼氨基酸序列。能(填“能”或“不能”)被轉(zhuǎn)錄成RNA。(6)RNA剪切:前體信使RNA內(nèi)含子在RNA本身催化作用下被切除掉,外顯子連接在一起,形成信使RNA。5/36一二三(7)轉(zhuǎn)錄終止序列類型①依賴于蛋白質(zhì)終止序列:主要利用蛋白質(zhì)水解釋放能量,把新生RNA鏈釋放出來(lái)。②不依賴于蛋白質(zhì)終止序列:是由合成RNA鏈結(jié)構(gòu)決定,該RNA序列富含G—C,且能夠形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),發(fā)夾結(jié)構(gòu)下游有一連串U,A—U之間氫鍵是最不穩(wěn)定,所以RNA鏈被釋放出來(lái)。(8)轉(zhuǎn)錄意義:經(jīng)過轉(zhuǎn)錄,DNA序列上基因信息傳遞到mRNA上。6/36一二三2.遺傳信息翻譯(1)翻譯定義和實(shí)質(zhì)①定義:以mRNA鏈上核糖核苷酸序列為模板,從一個(gè)特定起始位點(diǎn)開始,按每三個(gè)核糖核苷酸代表一個(gè)氨基酸標(biāo)準(zhǔn),依次合成一條多肽鏈過程叫翻譯。②實(shí)質(zhì):將mRNA中堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)氨基酸序列。(2)場(chǎng)所:細(xì)胞質(zhì)。(3)密碼子①概念:遺傳學(xué)上把mRNA上三個(gè)相鄰堿基,叫作一個(gè)密碼子。②特點(diǎn):連續(xù)性、簡(jiǎn)并性、專一性、含有起始(AUG)和終止密碼子(UAG、UAA、UGA)、通用性。7/36一二三(4)tRNA①結(jié)構(gòu):一端是攜帶氨基酸部位,另一端三個(gè)堿基決定其攜帶氨基酸種類,這三個(gè)堿基稱為反密碼子。②特點(diǎn):一個(gè)tRNA能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。(5)翻譯過程8/36一二三①mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合,形成多聚核糖體。②攜帶氨基酸t(yī)RNA進(jìn)入核糖體以后,以mRNA為模板,按照堿基配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)放置氨基酸,氨基酸經(jīng)過肽鍵連接形成肽鏈。③肽鏈再經(jīng)過一定折疊盤曲及修飾,最終形成一個(gè)含有一定氨基酸次序、有一定功效蛋白質(zhì)分子。DNA分子上脫氧核糖核苷酸排列次序決定了mRNA中核糖核苷酸排列次序,mRNA中核糖核苷酸排列次序又決定了氨基酸排列次序,氨基酸排列次序決定了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功效特異性,從而使生物體表現(xiàn)出各種各樣遺傳性狀。9/36一二三二、基因表示調(diào)控1.概念對(duì)基因表示過程調(diào)整作用就稱為基因表示調(diào)控。2.原核生物基因表示調(diào)控(以大腸桿菌乳糖分解代謝為例)(1)調(diào)控時(shí)期:主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄過程中。(2)調(diào)整機(jī)理:調(diào)整乳糖分解代謝根本原因是大腸桿菌DNA上有乳糖操縱子,它由一個(gè)操縱基因(O)、三個(gè)結(jié)構(gòu)基因、開啟子(P)和調(diào)整基因(I)組成,三個(gè)結(jié)構(gòu)基因分別是LacZ(編碼半乳糖苷酶)、LacY(編碼半乳糖苷透過酶)和LacA(編碼半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶)。10/36一二三11/36一二三當(dāng)培養(yǎng)基中沒有乳糖時(shí),調(diào)整基因產(chǎn)物調(diào)整蛋白與操縱基因結(jié)合,從而妨礙RNA聚合酶與開啟子結(jié)合,使三個(gè)結(jié)構(gòu)基因無(wú)法轉(zhuǎn)錄,不能合成份解乳糖半乳糖苷酶。當(dāng)培養(yǎng)基中只有乳糖時(shí),乳糖與調(diào)整基因產(chǎn)物調(diào)整蛋白結(jié)合,使調(diào)整蛋白不能與操縱基因結(jié)合,從而使RNA聚合酶順利地與開啟子結(jié)合,促進(jìn)三個(gè)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄,也就促進(jìn)了半乳糖苷酶合成。3.真核生物基因表示調(diào)控在調(diào)整原因作用下,伴隨生物體生長(zhǎng)發(fā)育,遺傳信息有序地表示。12/36一二三三、中心法則中心法則是由科學(xué)家克里克首先提出來(lái)。中心法則包含遺傳信息從DNA流向DNA(DNA自我復(fù)制)、從DNA流向RNA進(jìn)而流向蛋白質(zhì)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)、從RNA流向RNA(RNA復(fù)制)和從RNA流向DNA(逆轉(zhuǎn)錄),以下列圖。13/36一二三一、遺傳信息表示1.對(duì)翻譯過程解讀(1)堿基配對(duì)雙方是mRNA上密碼子和tRNA上反密碼子,故A—U、U—A配對(duì),不會(huì)出現(xiàn)T。(2)翻譯起點(diǎn):起始密碼子決定是甲硫氨酸。翻譯終點(diǎn):識(shí)別到終止密碼子(不決定氨基酸)翻譯停頓。(3)翻譯進(jìn)程:核糖體沿著mRNA移動(dòng),依次讀取密碼子,但mRNA不移動(dòng)。(4)真核生物轉(zhuǎn)錄形成mRNA由細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后才進(jìn)行翻譯;原核生物沒有核膜,所以轉(zhuǎn)錄同時(shí)也進(jìn)行翻譯(以下列圖)。14/36一二三15/36一二三2.tRNA結(jié)構(gòu)模式圖

16/36一二三(1)結(jié)構(gòu):三葉草狀。(2)位點(diǎn):氨基酸結(jié)合位點(diǎn)和反密碼子位點(diǎn)。(3)種類:61種。(4)單鏈結(jié)構(gòu),有配對(duì)區(qū)域,不出現(xiàn)堿基T。17/36一二三3.mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度關(guān)系(1)數(shù)量關(guān)系:一個(gè)mRNA可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體。(2)意義:少許mRNA分子就能夠快速合成出大量蛋白質(zhì)。(3)方向:判斷依據(jù)是多肽鏈長(zhǎng)短,較長(zhǎng)先翻譯出來(lái)。(4)結(jié)果:合成僅是多肽鏈,要形成蛋白質(zhì)還需要運(yùn)輸至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中深入加工。18/36一二三二、基因中堿基、信使RNA中堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)量關(guān)系1.轉(zhuǎn)錄時(shí),組成基因兩條鏈只有一條鏈?zhǔn)悄０彐?另一條鏈?zhǔn)蔷幋a鏈。所以,轉(zhuǎn)錄形成信使RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目標(biāo)1/2。2.翻譯過程中,信使RNA中每三個(gè)連續(xù)堿基決定一個(gè)氨基酸,所以經(jīng)翻譯合成蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目標(biāo)1/3?？傊?在轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中,基因中堿基數(shù)(指雙鏈)、信使RNA分子中堿基數(shù)、蛋白質(zhì)分子中氨基酸數(shù)之比為6∶3∶1(不考慮內(nèi)含子、終止密碼子等)。19/36一二三三、中心法則五個(gè)過程比較

20/36一二三21/36題型一題型二題型三遺傳信息表示

【例1】

依據(jù)下表中已知條件,判斷蘇氨酸密碼子是

(

)A.TGU

B.UGA

C.ACU

D.UCU22/36題型一題型二題型三解析：反密碼子與密碼子互補(bǔ),所以蘇氨酸密碼子第三個(gè)堿基為U,且密碼子由mRNA上堿基組成,不含堿基T,所以A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤。依據(jù)mRNA與DNA中模板鏈互補(bǔ)可推知蘇氨酸密碼子為UGU或ACU。答案：C23/36題型一題型二題型三堿基與氨基酸數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系

【例2】

某條多肽相對(duì)分子質(zhì)量為2778,若氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量為110,如考慮終止密碼子,則編碼該多肽基因長(zhǎng)度最少是(

)A.75對(duì)堿基

B.78對(duì)堿基C.90對(duì)堿基

D.93對(duì)堿基解析：設(shè)該多肽是由m個(gè)氨基酸組成,相鄰氨基酸之間脫去1分子H2O形成肽鍵,則多肽相對(duì)分子質(zhì)量=110

m-18(m-1)=2

778,m=30。那么控制該多肽密碼子有31個(gè)(終止密碼子不編碼氨基酸),則控制該多肽合成基因有93對(duì)堿基。答案：D24/36題型一題型二題型三中心法則

【例3】

科學(xué)家證實(shí),引發(fā)艾滋病人類免疫缺點(diǎn)病毒(HIV)是一個(gè)逆轉(zhuǎn)錄病毒。以下正確表示HIV感染人體過程“遺傳信息流”示意圖是(

)25/36題型一題型二題型三解析：HIV是以RNA為遺傳物質(zhì)病毒,進(jìn)入宿主細(xì)胞后,以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄成DNA,該DNA和人體細(xì)胞核內(nèi)DNA整合在一起,整合后HIVDNA分子在人體細(xì)胞能夠復(fù)制,還能夠轉(zhuǎn)錄出RNA,以RNA為模板翻譯成病毒蛋白質(zhì)。該DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)RNA可作為HIV遺傳物質(zhì)。該病毒無(wú)法控制宿主細(xì)胞合成RNA復(fù)制酶,故HIVRNA不能復(fù)制,所以A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D26/3612345671下列圖是某高等生物細(xì)胞中基因R表示過程示意圖,“→”表示信息傳遞或物質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑和方向,①~③表示物質(zhì)。以下相關(guān)敘述正確是(

)A.基因R表示過程只發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)B.過程a需要DNA聚合酶參加C.組成①和②堿基種類不一樣D.多個(gè)核糖體結(jié)合在②上,增大了③合成效率答案：D27/3612345672一段原核生物mRNA經(jīng)過翻譯可合成一條含有11個(gè)肽鍵多肽,則此mRNA分子最少含有堿基個(gè)數(shù)及轉(zhuǎn)錄此mRNA基因中堿基數(shù)最少依次為(

)A.33,66 B.36,72 C.12,72 D.11,66解析：一條含有11個(gè)肽鍵多肽,含有12個(gè)氨基酸。mRNA中3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸,所以,此mRNA中最少含有36個(gè)堿基,DNA中最少有72個(gè)堿基。答案：B28/3612345673DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生信使RNA過程中發(fā)生生理過程是

(

)A.內(nèi)含子不轉(zhuǎn)錄B.只進(jìn)行外顯子轉(zhuǎn)錄C.RNA聚合酶與開啟子結(jié)合D.以編碼鏈為轉(zhuǎn)錄模板解析：轉(zhuǎn)錄時(shí),RNA聚合酶首先與開啟子結(jié)合開啟轉(zhuǎn)錄過程,然后以DNA非編碼鏈為模板轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA,內(nèi)含子和外顯子都轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生前體信使RNA剪切掉內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄RNA后形成信使RNA。答案：C29/3612345674DNA分子復(fù)制與遺傳信息轉(zhuǎn)錄相同之處是(

)A.利用模板相同B.利用原料相同C.利用酶相同D.都遵照堿基互補(bǔ)配對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案：D30/3612345675在人體正常細(xì)胞中,遺傳信息流動(dòng)過程不包含(

)①DNA復(fù)制②RNA復(fù)制③轉(zhuǎn)錄④逆轉(zhuǎn)錄⑤翻譯A.①② B.②④

C.③⑤ D.③④解析：人體正常細(xì)胞內(nèi)無(wú)RNA復(fù)制,RNA都是經(jīng)過DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生。在異常情況下,RNA復(fù)制發(fā)生在RNA病毒入侵細(xì)胞后繁殖過程中,逆轉(zhuǎn)錄發(fā)生在少數(shù)RNA病毒入侵細(xì)胞后繁殖過程中。答案：B31/3612345676下列圖表示a、b、c三個(gè)核糖體相繼結(jié)合到一個(gè)mRNA分子上,并沿著mRNA移動(dòng)合成肽鏈過程。以下敘述錯(cuò)誤是(

)A.最早與mRNA結(jié)合核糖體是aB.核糖體沿箭頭①方向移動(dòng)C.圖示過程有水生成D.圖示過程堿基配對(duì)方式為A—U、G—C、U—A、C—G答案：A32/3612345677下列圖為某種真菌線粒體中蛋白質(zhì)生物合成示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題。

33/361234567(1)完成過程①需要

等物質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核。

(2)從圖中分析,核糖體分布場(chǎng)全部

。

(3)已知溴化乙啶、氯霉素分別抑制圖中過程③④,將該真菌分別接種到含溴化乙啶、氯