1、第3讲 基因的表达,-2-,1.遗传信息的转录和翻译()。 2.基因与性状的关系()。,-3-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,遗传信息的转录和翻译 1.RNA的组成、结构与类型,-4-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.遗传信息的转录和翻译 (1)转录,-5-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(2)翻译,-6-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖翻译过程中,核糖体是如何使肽链延伸的?从核糖体上脱落下来的是有特定功能的蛋白质吗? 提示:翻译过程中,核糖体在mRNA上移动并依次读取密码子,进行肽链的合成,直到读取到mRNA上的终止密码子,合成才能终止。刚从
2、核糖体上脱落下来的肽链只能称之为多肽,其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。,-7-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)密码子与反密码子,-8-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.DNA复制、转录、翻译的比较,-9-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,-10-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与。 ( ) (2)tRNA分子中含有一定数目的氢键。( ) (3)反密码子是mRNA上三个相邻的碱基。( ) (4)真核细胞内,转录的同时,核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译。( ) (5)转录和翻译都是以
3、mRNA为模板合成生物大分子的过程。( ) (6)真核生物的tRNA呈三叶草结构。( ) (7)转录和翻译都以脱氧核苷酸为原料。( ) (8)tRNA的反密码子携带了遗传信息。 ( ),-11-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.根据下图分析回答问题。(1)图1中翻译的方向是从左向右,还是从右向左?判断的依据是什么? 提示:图1中翻译的方向是从左向右,判断的依据是多肽链的长短。 (2)图1显示一条mRNA可结合多个核糖体,其意义是什么? 提示:意义是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。,-12-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)图1中多条多肽链的氨基酸序列是否
4、相同?为什么?它们是否具有生物学活性? 提示:图1中多条多肽链的氨基酸序列相同,因为其模板mRNA相同。由于合成的仅是“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,形成特定空间结构后才具有生物学活性。,-13-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.图2所示的过程发生在大肠杆菌中,与图1相比有何区别?图2 提示:两图的区别在于图1所示的转录、翻译过程有“时空”差异,即转录发生在细胞核中,翻译发生在细胞质中的核糖体上;转录在前,翻译在后。图2所示的转录、翻译过程同时进行。 3.两图中af分别是什么物质或结构? 提示:af依次为mRNA、核糖体、多肽链、DNA、mR
5、NA、RNA聚合酶。,-14-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 DNA与RNA的比较 1.经过对某生物体内的核酸成分进行化学分析得知,该生物体内的核酸中,嘌呤占58%,嘧啶占42%,由此可以判断( ) A.此生物体内的核酸一定是DNA B.该生物一定不含DNA而只含RNA C.若此生物只含DNA,则一定是单链的 D.若此生物含DNA,则一定是双链的,答案,解析,-15-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是( )A.如果甲中的m是U,则甲一定是丙的基本单位 B.如果甲中的m是G,则甲一定是乙的基本单位 C.如果甲中的
6、a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中 D.如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中,答案,解析,-16-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 DNA的复制、转录和翻译 3.下图中a、b、c表示生物体内的三种生理过程。下列叙述正确的是( )A.a过程需要的原料为四种核糖核苷酸 B.在不同功能的细胞中进行b过程的基因存在差异 C.转运1号氨基酸的RNA含有起始密码子序列 D.分生区细胞能进行b和c过程,不能进行a过程,答案,解析,-17-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.(2017江苏卷,改编)在体外用14C 标
7、记半胱氨酸-tRNA 复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala-tRNACys(见右上图,tRNA 不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法错误的是 ( )A.在一个mRNA 分子上可以同时合成多条被14C 标记的多肽链 B.反密码子与密码子的配对由tRNA 上的三个相邻的碱基决定 C.新合成的肽链中,原来Cys 的位置会被替换为14C 标记的Ala D.新合成的肽链中,原来Ala 的位置会被替换为14C标记的Cys,答案,解析,-18-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向
8、3 基因表达的相关计算 5.一个mRNA分子有m个碱基,其中G+C有n个;由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子中A+T的最少数目、合成蛋白质时脱去水分子的最多数目分别是( ) A.m、m/3-1 B.m、m/3-2 C.2(m-n)、m/3-1 D.2(m-n)、m/3-2,答案,解析,-19-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.DNA和RNA合成的判断 用放射性同位素标记T或U,可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。,-20-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.巧辨遗传信息、密码子和反
9、密码子 (1)界定遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子,(2)辨析氨基酸与密码子、反密码子的数量关系 每种氨基酸对应1种或几种密码子(密码子的简并性),可由1种或几种tRNA转运。 1种密码子只能决定1种氨基酸,1种tRNA只能转运1种氨基酸。 密码子有64种(3种终止密码子和61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。,-21-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,3.基因表达中碱基数目的推算方法 (1)DNA和mRNA中对应碱基数目及比例的计算 DNA模板链中(A+T)或(C+G)与mRNA中(A+U)或(C+G)相等,则DNA分子中(A+T)所占的比例=mRNA中(A+U)
10、所占的比例。(只考虑编码氨基酸的序列) (2)基因控制蛋白质合成的相关计算 DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系,如右图所示。(只考虑编码氨基酸的序列),-22-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,基因与性状的关系 1.中心法则的提出及发展 (1)中心法则的内容DNA的复制; 转录 ;翻译; RNA复制 ; 逆转录 。 (2)RNA的自我复制和逆转录只发生在 RNA 病毒在宿主细胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有 逆转录酶 的参与。高等动植物体内只能发生DNA的复制、转录和翻译。 教材深挖从中心法则的名称上可以看出遗传信息的流动过程在生物学中的重要地位,这个法则反映
11、了遗传物质的哪两大功能? 提示:中心法则反映了遗传物质的传递与表达两大功能。,-23-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(3)各类生物中遗传信息的传递过程(中心法则),-24-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,教材深挖HIV的宿主细胞是什么?HIV进行蛋白质合成的场所是什么?其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供? 提示:HIV的宿主细胞是T淋巴细胞,该病毒进行蛋白质合成的场所是宿主细胞的核糖体,其“遗传信息流”的模板由病毒自身提供,原料由宿主细胞提供。,-25-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.基因对性状的控制 (1)基因控制性状的途径 直接控制途径,(2)基因
12、控制性状的实例(连线),-26-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(1)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。 ( ) (2)DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则。( ) (3)原核生物的tRNA合成无须基因指导。( ) (4)线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成。 ( ) (5)HIV(逆转录病毒)感染人体过程的遗传信息流示意图为 。 ( ) (6)基因与性状之间是一一对应的关系。( ),-27-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.下图是生物体内遗传信息的传递和表达过程,请据图分析回答下列问题。(1)过程发生的场所分别是 、 。 (2)能在人体细胞
13、中发生的过程有 (填标号),过程需要 酶。 (3)请补充完整RNA病毒遗传信息的流动途径。,-28-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,(4)遵循碱基互补配对原则的过程有 (填标号)。 (5)和过程,碱基配对方式完全相同吗? 。,答案: (1)(细胞质中的)核糖体 宿主细胞 (2) 逆转录 (3)蛋白质 逆转录 RNA (4) (5)不完全相同,-29-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.右图表示有关遗传信息传递的模拟实验,请据图回答问题。(1)若X是DNA的一条链,Y含有U,则试管内必须加入哪种酶? (2)若X是mRNA,Y是多肽,则试管内必须加入的原料是什么? (3)若X是
14、tRNA,Y是多肽,则试管内进行的生理过程是什么? (4)若X是HIV的RNA,Y是DNA,则试管内必须加入哪一种酶?,答案: (1)RNA聚合酶。 (2)氨基酸。 (3)翻译。 (4)逆转录酶。,-30-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向1 中心法则 1.下图表示中心法则中部分遗传信息的流动方向示意图。下列有关说法正确的是( )图1 图2 图3 A.烟草花叶病毒可发生图1中的过程 B.图1过程不可能同时发生于同一个细胞内 C.图2过程只发生在可增殖的细胞中,复制起点A先于B复制 D.图2、图3过程均可能发生在真核细胞中,均具有双向复制的特点,答案,解析,-31-,核心梳理,提能探
15、究,考向感悟,归纳总结,2.根据图示分析,下列叙述正确的是( )A.生物的遗传信息只能储存在DNA的脱氧核苷酸序列中,不能储存在RNA的核苷酸序列中 B.核苷酸序列不同的基因一定表达出不同的蛋白质 C.遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础 D.编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链,答案,解析,-32-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,考向2 基因控制性状的方式 3.豌豆的圆粒和皱粒的形成机理如下图所示。下列相关叙述正确的是( )A.皱粒豌豆的形成属于染色体结构变异 B.此图能够说明基因对生物性状的直接控制 C.插入外来DNA序列导致基因数目增加 D.豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状
16、,答案,解析,-33-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,4.下图是人体内苯丙氨酸与酪氨酸代谢的部分途径。下列相关叙述正确的是( )A.基因一般不会同时出现在人体内的同一个细胞中 B.苯丙酮尿症患者会因为黑色素不能合成同时患上白化病 C.当人体衰老时,酶的活性降低导致头发变白 D.基因的功能说明基因通过控制酶的合成从而控制生物的性状,答案,解析,-34-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,1.“三看法”判断中心法则各过程,-35-,核心梳理,提能探究,考向感悟,归纳总结,2.利用图示分类剖析中心法则图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RN
17、A复制过程;7为逆转录过程。,-36-,通关记,通关辨,通关练,1.RNA与DNA在化学组成上的区别:RNA中含有核糖和尿嘧啶,DNA中含有脱氧核糖和胸腺嘧啶。 2.转录以DNA的一条链为模板,主要发生在细胞核中,以4种核糖核苷酸为原料。 3.1种密码子只能决定1种氨基酸,但1种氨基酸可以有多种密码子。 4.决定氨基酸的密码子有61种,反密码子位于tRNA上,也有61种。 5.基因对性状的控制有两条途径:一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状;二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。,-37-,通关记,通关辨,通关练,1.转录和翻译并非都同时进行 (1)转录、翻译
18、有核膜隔开或具“时空差异”的应为真核细胞“核基因”指导的转录、翻译过程。 (2)原核细胞基因的转录、翻译可“同时”进行。 (3)真核细胞的线粒体、叶绿体中也有DNA及核糖体,其转录、翻译也存在“同时进行”的情况。,-38-,通关记,通关辨,通关练,2.“中心法则”的五大过程 (1)需要解旋的过程及相关酶:DNA复制(两条链都作为模板),需解旋酶解旋;转录(DNA的一条链作为模板),需RNA聚合酶解旋。 (2)高等动植物只进行DNA复制、转录、翻译三个过程,但具体到不同细胞,情况不尽相同。 (3)RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中,是后来发现的,是对中心法则的补充和完善。 (4)
19、DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制中都进行碱基的互补配对;进行互补配对的场所有四个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。,-39-,通关记,通关辨,通关练,1.下图表示细胞中基因表达的过程,表示物质,甲、乙表示过程。下列说法正确的是( ),-40-,通关记,通关辨,通关练,A.表示三种不同的RNA分子,含有密码子的是 B.在核仁中转录形成,原核细胞无核仁,不能形成 C.甲、乙两过程中,能进行碱基A和U配对的只有乙,乙中翻译方向是从左往右 D.都能通过核孔,答案,解析,-41-,通关记,通关辨,通关练,2.长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基,具有多种调控功能的一类RNA
20、分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式。请回答下列问题。,-42-,通关记,通关辨,通关练,(1)细胞核内各种RNA的合成都以 为原料,催化该反应的酶是 。 (2)转录产生的RNA中,提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是 ,此过程中还需要的RNA有 。 (3)lncRNA前体加工成熟后,有的与核内 (图示)中的DNA结合,有的能穿过 (图示)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合,发挥相应的调控作用。 (4)研究发现,人体感染细菌时,造血干细胞核内产生的一种lncRNA,通过与相应DNA片段结合,调控造血干细胞的 ,增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程
21、的主要生理意义是 。,-43-,通关记,通关辨,通关练,答案:(1)四种核糖核苷酸 RNA聚合酶 (2)mRNA(信使RNA) tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA) (3)染色质 核孔 (4)分化 增强人体的免疫抵御能力,-44-,通关记,通关辨,通关练,解析:(1)RNA的基本组成单位是四种核糖核苷酸;RNA是通过转录过程合成的,转录过程需要RNA聚合酶催化。(2)mRNA(信使RNA)直接指导多肽链的合成;多肽链的合成过程发生在核糖体(由RNA和蛋白质组成)上,该过程需要tRNA将氨基酸转运至核糖体并与其上的mRNA上相应的密码子配对。(3)由图可以直接看出,为染色质,为核孔,lncRNA前体加工成熟后,有的与染色质中的DNA结合,有的通过核孔进入细胞质与其中的RNA或蛋白质结合发挥作用。(4)造血干细胞通过分化形成单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞;吞噬细胞属于免疫细胞,血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的增多,可以增强人体的免疫抵御能力。,
