必修二4-1基因指導蛋白質(zhì)的合成和對性狀的控制.ppt

1、自主梳理 一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 1RNA的結(jié)構(gòu),(2)結(jié)構(gòu)：一般是 。 (3)種類：信使RNA ：蛋白質(zhì)合成的模板。 轉(zhuǎn)運RNA： ： ，形似三葉草的葉。 (rRNA)： 的組成成分。 2轉(zhuǎn)錄 (1)概念：在 中，以 的一條鏈為模板，合成 的過程。 (2)原料：4種游離的 。 (3)堿基配對： 、CG、GC、 。,單鏈,(mRNA),(tRNA),運載氨基酸,核糖體RNA,核糖體,細胞核,DNA,RNA,核糖核苷酸,AU,TA,二、遺傳信息的翻譯 1翻譯 (1)概念：游離在細胞質(zhì)中的各種 以 為模板，合成具有 的過程。 (2)場所： 。 (3)運載工具： 。 (4)堿基配對：AU、 、CG。,氨基

2、酸,mRNA,一定氨基酸順序的蛋白質(zhì),核糖體,tRNA,UA、GC,2密碼子 在 上決定1個氨基酸的 的堿基。 3反密碼子 指 上可以與mRNA上的 互補配對的3個堿基。,信使RNA,3個相鄰,tRNA,密碼子,互動探究 密碼子與氨基酸有怎樣的對應(yīng)關(guān)系？ 提示一種密碼子只能決定一種氨基酸(終止密碼子除外)，一種氨基酸可由一種或多種密碼子決定。,要點歸納 1DNA與RNA的比較,特別提示： (1)DNA少數(shù)存在于真核細胞的線粒體、葉綠體及原核細胞的質(zhì)粒上。 (2)RNA少數(shù)存在于細胞核中。,2DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較,感悟拓展 1遺傳信息、密碼子、反密碼子的區(qū)別 (1)存在位置不同：遺

3、傳信息存在于基因(DNA)中，是指基因(DNA)中的脫氧核苷酸的排列順序；密碼子位于mRNA上，是指mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基；反密碼子位于tRNA上，是指tRNA中與密碼子相互配對的三個堿基。 (2)作用不同：遺傳信息決定氨基酸的排列順序是間接作用；密碼子直接控制蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序；反密碼子是識別密碼子的。,2密碼子與氨基酸的關(guān)系 密碼子共有64種，但是編碼氨基酸的密碼子只有61種，有3種終止密碼子；一種氨基酸可以有一種或多種密碼子，但是一種密碼子只能決定一種氨基酸；起始密碼子也能決定氨基酸。密碼子是連續(xù)的，中間無其他堿基隔開，無論是病毒，還是原核生物和真核生物共用一套遺

4、傳密碼子。 3tRNA的功能 一是轉(zhuǎn)運氨基酸，二是識別密碼子，且一種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運一種氨基酸。所以tRNA有61種，一種氨基酸可有一種或幾種tRNA來轉(zhuǎn)運。tRNA并非只有三個堿基，有多個堿基，其基本組成單位是核糖核苷酸。,4基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質(zhì)中的氨基酸的數(shù)量關(guān)系 (1)轉(zhuǎn)錄時只以基因中的一條鏈為模板，因此轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子中的堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。 在轉(zhuǎn)錄時，基因模板鏈中的AT(或GC)與RNA分子中的UA(或CG)相等。,在DNA分子中： n，在mRNA鏈中： n。 無論在DNA分子中，還是在每一條鏈中以及RNA中，互補配對的兩堿基之和(AT或GC

5、或AU)所占總堿基的量也都是相同的。 (2)翻譯過程中，mRNA中每3個堿基決定1個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是mRNA堿基數(shù)目的1/3。,(3)基因(DNA)的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)氨基酸數(shù)631。但是因為基因中有非編碼區(qū)，真核生物的基因有內(nèi)含子，mRNA中有終止密碼子，實際上基因(DNA)的堿基數(shù)目要大于6n，mRNA中的堿基數(shù)目要大于3n，因此在分析時常常有“至少”或“最多”字樣。 常見的有關(guān)計算等式還有：蛋白質(zhì)中肽鏈的條數(shù)蛋白質(zhì)中的肽鍵數(shù)(或縮合時脫下的水分子數(shù))蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目參加轉(zhuǎn)運的tRNA數(shù)目1/3mRNA的堿基數(shù)1/6基因中堿基數(shù)。,1 tRNA與

6、mRNA堿基互補配對的現(xiàn)象可出現(xiàn)在真核細胞的() A細胞核中B核糖體上 C核膜上 D核孔處 解析堿基互補配對原則體現(xiàn)在真核生物遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程中，其轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)和信使RNA(mRNA)之間的堿基互補配對，發(fā)生在核糖體上蛋白質(zhì)的合成(即翻譯)過程中。 答案B,(2008山東模擬)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。若一個信使RNA中有m個堿基，其中GC有n個，該mRNA合成的蛋白質(zhì)由一條肽鏈構(gòu)成。則其模板DNA分子中的AT數(shù)、合成蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)分別是(),答案C 解析在信使RNA中GC有n個，則含有AU數(shù)為(mn)個，DNA中含有A

7、T數(shù)應(yīng)為2(mn)個；控制合成的蛋白質(zhì)中含有氨基酸的個數(shù)為m/3，形成一條肽鏈，所以脫去的水分子數(shù)為m/31。,自主梳理 一、中心法則的提出及其發(fā)展 1中心法則的提出 (1)提出人： 。 (2)內(nèi)容,克里克,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 。 3完善后的中心法則內(nèi)容,RNA,DNA,二、基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系 1基因?qū)π誀畹拈g接控制 (1)機理：基因通過控制 來控制代謝過程，進而控制生物體性狀。 (2)實例：白化病是由于控制 的基因異常引起的。,酶的合成,酪氨酸酶,2基因?qū)π誀畹闹苯涌刂?(1)機理：基因通過控制 直接控制

8、生物體的性狀。 (2)實例：囊性纖維病是由于編碼一個 (CFTR蛋白)的基因缺3個堿基引起的。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),跨膜蛋白,3基因與性狀的關(guān)系 (1)基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的 關(guān)系。如人的身高可能是由 決定的，后天的 和 也有重要作用。 (2)生物體性狀的調(diào)控網(wǎng)絡(luò) 基因與 、基因與 、基因與 之間存在著復(fù)雜的相互作用，精細地調(diào)控著生物體的性狀，即表現(xiàn)型(性狀) 。,線性,多個基因,營養(yǎng),體育鍛煉,基因,基因產(chǎn)物,環(huán)境,基因型,環(huán)境,互動探究 1.RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄在正常細胞結(jié)構(gòu)的生物體內(nèi)能發(fā)生嗎？ 2何時才能發(fā)生？ 提示1.不能，正常細胞結(jié)構(gòu)的生物體內(nèi)能發(fā)生DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程

9、。 2只有在RNA病毒寄生到寄主細胞中以后才能發(fā)生RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄。,3該發(fā)現(xiàn)體現(xiàn)了基因和性狀之間有何關(guān)系？這個發(fā)現(xiàn)對人類將產(chǎn)生什么影響？ 提示基因通過控制蛋白質(zhì)的合成決定性狀。人類可能研制出延長壽命的藥物，使人類得以延緩衰老，使壽命得以延長。,要點歸納 一、中心法則的理解與分析 1中心法則的內(nèi)容圖解 圖解表示出遺傳信息傳遞的5個途徑,(1)a表示DNADNA(或基因到基因)：主要發(fā)生在細胞核中的DNA自我復(fù)制過程，表示遺傳信息的傳遞。 (2)b表示DNARNA：主要發(fā)生在細胞核中的轉(zhuǎn)錄過程。 (3)c表示RNA蛋白質(zhì)：發(fā)生在細胞質(zhì)核糖體上的翻譯過程，b、c共同完成遺傳信息的表達。 (

10、4)d表示RNADNA：少數(shù)RNA病毒、甲型H1N1病毒、SARS病毒、HIV在宿主細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄過程。,(5)e表示RNARNA：以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物(如RNA病毒)的RNA自我復(fù)制過程。 實線表示的a、b、c途徑在自然界普遍存在，發(fā)生在絕大多數(shù)的生物體中；虛線表示的d、e途徑是后來發(fā)現(xiàn)的，這兩種信息傳遞途徑在少數(shù)生物體內(nèi)存在，是對中心法則的補充。,2中心法則的意義 (1)是對遺傳信息的傳遞過程的概括； (2)是對DNA基本功能的概括； (3)是對生物遺傳物質(zhì)和性狀關(guān)系以及傳遞途徑的概括。,二、基因與生物性狀之間的關(guān)系 1基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位。 2基因是通過

11、控制蛋白質(zhì)的合成來控制性狀的。 3基因控制性狀的兩種方式,.控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀 (1)苯丙酮尿癥及白化病,(2)豌豆粒型,.控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體的性狀 (1)鐮刀型細胞貧血癥,(2)囊性纖維病,感悟拓展 1中心法則與基因表達的關(guān)系,2等位基因和性狀的關(guān)系,3生物的有些性狀是受單基因控制的(如豌豆的高莖和矮莖，由一對等位基因控制)，而有些性狀是由多對基因來決定的(如人的身高)。 4生物的性狀由基因決定，還受環(huán)境條件的影響，是生物的基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，即表現(xiàn)型基因型環(huán)境條件。,5細胞質(zhì)基因與細胞核基因的比較,2下圖為脈胞霉體內(nèi)精氨酸的合成途徑示意圖 從

12、圖中不能得出的結(jié)論是(),A精氨酸的合成是由多對基因共同控制的 B基因可通過控制酶的合成來控制代謝 C若基因不表達，則基因和也不表達 D若產(chǎn)生鳥氨酸依賴突變型脈胞霉，則可能是基因發(fā)生突變 解析精氨酸的合成要受基因的共同影響，一個基因不表達，就不能合成精氨酸；基因可以通過控制酶的合成來控制生物的性狀；若只能外加鳥氨酸才能合成精氨酸，說明自身不能合成鳥氨酸，所以是不能合成酶；從圖中可以看出基因之間的表達并沒有相互影響。 答案C,鐮刀型細胞貧血癥是一種遺傳病，在對患者紅細胞的血紅蛋白分子進行分析研究時發(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)

13、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)生變化，性狀不一定發(fā)生變化 D如果生物體的性狀發(fā)生變化，則控制其性狀的基因也一定發(fā)生了變化,答案B 解析由題意可知，基因結(jié)構(gòu)中的個別堿基發(fā)生了替換，導致氨基酸的替換，致使血紅蛋白不正常，所以表現(xiàn)出鐮刀型細胞貧血癥。經(jīng)過推理可知，基因可以通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物體的性狀，而沒有體現(xiàn)“基本單位”，也沒有體現(xiàn)基因變化與性狀變化之間的必然關(guān)系。,命題熱點1中心法則的考查 【例1】請回答下列有關(guān)遺傳信息傳遞的問題。 (1)為研究某病毒的致病過程

14、，在實驗室中做了如下圖所示的模擬實驗。,從病毒中分離得到物質(zhì)A，已知A是單鏈的生物大分子，其部分堿基序列為GAACAUGUU。將物質(zhì)A加入試管甲中，反應(yīng)后得到產(chǎn)物X。經(jīng)測定產(chǎn)物X的部分堿基序列CTTGTACAA，則試管甲中模擬的是_過程。 將提純的產(chǎn)物X加入試管乙，反應(yīng)后得到產(chǎn)物Y。產(chǎn)物Y是能與核糖體結(jié)合的單鏈大分子，則產(chǎn)物Y是_，試管乙中模擬的是_過程。 將提純的產(chǎn)物Y加入試管丙中，反應(yīng)后得到產(chǎn)物Z。產(chǎn)物Z是組成該病毒外殼的化合物，則產(chǎn)物Z是_。,(2)若該病毒感染了小鼠上皮細胞，則組成子代病毒外殼的化合物的原料來自_，而決定化合物合成的遺傳信息來自_。若該病毒除感染小鼠外，還能感染其他哺乳

15、動物，則說明所有生物共有一套_。該病毒遺傳信息的傳遞過程為_ _。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄mRNA轉(zhuǎn)錄多肽(蛋白質(zhì))(2)小鼠上皮細胞病毒RNA密碼子RNA 蛋白質(zhì),解析從題中知A是單鏈的生物大分子，且含有堿基U，所以推測其為RNA，實驗中模擬的是逆轉(zhuǎn)錄，逆轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是DNA，DNA又可轉(zhuǎn)錄出mRNA，然后翻譯成多肽，所以可推斷出X為DNA，Y為mRNA，Z為多肽(蛋白質(zhì))，則乙試管中模擬的是轉(zhuǎn)錄過程。病毒利用的是自己的遺傳信息、宿主細胞的“工具”和原料，合成自己的蛋白質(zhì)外殼，這一事實說明了病毒和小鼠所用的密碼子是相同的，最后根據(jù)題中的轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄過程，歸結(jié)出遺傳信息的傳遞過程。,命題熱點2關(guān)于實驗

16、考查 探究或驗證某種藥物是阻斷轉(zhuǎn)錄、翻譯過程還是阻斷RNA功能或是核糖體功能，其結(jié)果是不能正常翻譯產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì)。 【例2】人們通過對青霉素、鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素等抗生素研究發(fā)現(xiàn)，抗生素之所以能夠殺死細菌等病原體而對人體無害，其原因是抗生素能夠有效地阻斷細菌細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成，而不影響人體細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成。于是人們對此提出了許多假設(shè)，其中有如下三點：,抗生素能阻斷細菌DNA的轉(zhuǎn)錄過程，而不影響人體DNA的轉(zhuǎn)錄過程。 抗生素能阻斷細菌轉(zhuǎn)運RNA的功能，而不影響人體轉(zhuǎn)運RNA的功能。 抗生素能阻斷細菌內(nèi)核糖體的功能，而不影響人體內(nèi)核糖體的功能。,接下來需要對這些假設(shè)逐一進行實驗驗證，如假設(shè)探究

17、抗生素是否阻斷細菌轉(zhuǎn)錄過程的實驗基本實驗思路：設(shè)置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌DNA的轉(zhuǎn)錄過程。甲組滴加一定濃度的適量抗生素的水溶液，乙組滴加等量蒸餾水，其它條件相同且適宜。最后檢測兩組實驗中RNA的生成量。實驗結(jié)果及結(jié)論：若甲、乙兩組中RNA的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌DNA的轉(zhuǎn)錄；若甲組中RNA生成量少于乙組中RNA的生成量，則抗生素能阻斷細菌DNA的轉(zhuǎn)錄。,現(xiàn)在請你依照上面實驗設(shè)計，探究假設(shè)“驗證抗生素是否阻斷細菌轉(zhuǎn)運RNA功能”，和假設(shè)“驗證抗生素是否阻斷細菌核糖體功能”。 請任選擇一種假設(shè)，寫出你的驗證性實驗的基本思路，并對實驗結(jié)果和結(jié)論進行預(yù)測。 答：你選擇假設(shè)_(/)。

18、基本實驗思路：_ _。,答案基本實驗思路：設(shè)置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌的翻譯過程。甲組加入用抗生素處理后的各種轉(zhuǎn)運RNA，乙組加入未用抗生素處理的等量各種轉(zhuǎn)運RNA。其余條件相同且適宜。最后檢測兩組實驗中蛋白質(zhì)的生成量。實驗結(jié)果及結(jié)論；若甲、乙兩組中蛋白質(zhì)的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌轉(zhuǎn)運RNA的功能；若甲組中蛋白質(zhì)生成量少于乙組中蛋白質(zhì)的生成量，則抗生素能阻斷細菌轉(zhuǎn)運RNA的功能。,基本實驗思路：設(shè)置甲、乙兩組實驗，進行體外模擬細菌的翻譯過程。甲組加入用抗生素處理后的細菌核糖體，乙組加入未用抗生素處理的等量細菌核糖體。其余條件相同且適宜。最后檢測兩組實驗中蛋白質(zhì)的生成量。實驗結(jié)果及結(jié)論：若甲、乙兩組中蛋白質(zhì)的生成量相等，則抗生素不阻斷細菌核糖體的功能；若甲組中蛋白質(zhì)生成量少于乙組中蛋白質(zhì)的生成量，則抗生素能阻斷細菌核糖體的功能。,1(2009重慶高考)下表有關(guān)基因表達的選項中，不可能的是(),答案D 解析哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核不能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，所以不能合成血紅蛋白，血紅蛋白的合成應(yīng)在未成熟的細胞中進行。,2(2009海南高考)有關(guān)真核細胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過程的敘述，錯誤的是() A兩種過程都可在細胞核中發(fā)生 B兩種過程都有酶參與反應(yīng) C兩種過程都以脫氧核糖核苷酸為原料 D兩種過程都以DNA為模板,答案C 解析本題