高三生物一輪復(fù)習課件第六單元 【知識建構(gòu)+備課精研】 基因的表達

[課標要求]概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，生物的性狀主要通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)。第六單元

第4課時

基因的表達1.為什么RNA適合做信使？3種RNA的作用分別是什么？與DNA相比RNA特有的化學(xué)組成？2.啟動子、終止子、起始密碼子、終止密碼子的位置及作用分別是什么？

3.轉(zhuǎn)錄的場所、條件、特點分別是什么？翻譯的場所、條件、特點分別是什么？多聚核糖體有什么意義？

4.密碼子的概念和特點？密碼子簡并性對生物體的生存發(fā)展有什么意義？

5.寫出完整的中心法則，并說明體現(xiàn)了基因的哪兩大功能？

6.基因與性狀的關(guān)系是怎樣的？

內(nèi)容聚焦教材P64-69,步步高P175-176基因控制生物性狀指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)體現(xiàn)者基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達。

基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？DNA核糖體遺傳信息儲存在細胞核的DNA中，蛋白質(zhì)的合成發(fā)生在核糖體。DNA能否直接從細胞核進入細胞質(zhì)中指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成？核糖核苷酸蛋白質(zhì)氨基酸密碼子核糖體遺傳物質(zhì)一、RNA的結(jié)構(gòu)和功能①能儲存遺傳信息。②RNA一般為單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細胞核轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)中為什么RNA適合做信使？提出問題實驗思路加入RNA酶降解細胞中的RNA，觀察蛋白質(zhì)合成情況（減法原理）；再加入從細胞提取的RNA，觀察蛋白質(zhì)的合成情況（自身對照）。預(yù)期結(jié)果加入RNA酶降解細胞中的RNA后，蛋白質(zhì)合成停止，再加入細胞中提取的RNA后，細胞又可重新合成蛋白質(zhì)。實驗證據(jù)①1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲進行了實驗；若加入RNA酶降解細胞中的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用放射性同位素標記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內(nèi)，然后將細胞核轉(zhuǎn)移到未標記的變形蟲中。經(jīng)過一段時間發(fā)現(xiàn)放射性已在細胞質(zhì)中。實驗結(jié)論RNA就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使。如何設(shè)計一個實驗說明RNA可能就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使？一、RNA的結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)錄（mRNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)）DNA分子

堿基互補配對主要在細胞核四種核糖核苷酸DNA的一條鏈（供轉(zhuǎn)錄的那一條）ATP、RNA聚合酶A-U、T-A、G-C、C-GDNA→mRNA場所：原則：模板：條件：

遺傳信息流動：時間：活細胞新陳代謝過程中mRNA轉(zhuǎn)錄通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程叫做轉(zhuǎn)錄。二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄（線粒體、葉綠體）①RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來②游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補配對③在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上④合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)RNA與模板鏈是互補的mRNA、rRNA和tRNA都是轉(zhuǎn)錄而來的二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，至少需要3個堿基對應(yīng)1個氨基酸堿基和氨基酸間的對應(yīng)關(guān)系可能最多編碼的氨基酸種類1個堿基→1個氨基酸2個堿基→1個氨基酸3個堿基→1個氨基酸4個堿基→1個氨基酸…………三聯(lián)體密碼的提出三聯(lián)體密碼的實驗證據(jù)野生型噬菌體插入3個堿基(位置接近)野生型或接近野生型噬菌體野生型噬菌體野生型或接近野生型噬菌體上述實驗結(jié)果可以用三聯(lián)體密碼解釋，但難以用四聯(lián)體密碼解釋刪去3個堿基(位置接近)，41664256三、遺傳信息的翻譯堿基序列如何轉(zhuǎn)化為氨基酸序列？1.遺傳密碼子的破譯除去DNA和mRNA的細胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸肽鏈實驗結(jié)論：與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU（第一個被破譯的密碼子）。在多位科學(xué)家的不斷實驗下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。1961年8月，尼倫伯格和馬太無細胞蛋白質(zhì)合成體系破譯遺傳密碼三、遺傳信息的翻譯密碼子（共64個）種類起始密碼子普通密碼子終止密碼子3種，UAA、UGA、UAG,不編碼氨基酸2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸59種,只編碼氨基酸①正常情況下UGA是不編碼氨基酸，特殊情況下編碼硒代半胱氨酸。②真核生物用AUG作為起始密碼子，原核生物還可用GUG作為起始密碼子，此時編碼甲硫氨酸mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱為1個密碼子三、遺傳信息的翻譯2.密碼子的概念和特點絕大多數(shù)氨基酸都有幾個密碼子1)密碼子簡并性幾乎所有的生物都共用一套密碼子2)密碼子通用性3)相鄰的密碼子無間隔、不重疊①由于密碼子的簡并性，當密碼子中有一個堿基改變時，可能并不會改變其對應(yīng)的氨基酸;②當某種氨基酸使用頻率高時，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。說明當今生物可能有著共同的起源。說明生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。三、遺傳信息的翻譯2.密碼子的概念和特點三、遺傳信息的翻譯3.遺傳信息、密碼子和反密碼子翻譯mRNA分子

堿基互補配對細胞質(zhì)的核糖體mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白質(zhì)場所：原則：模板：條件：

遺傳信息流動：蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯21種游離氨基酸、ATP、酶tRNA三、遺傳信息的翻譯游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程4.翻譯的概念①mRNA進入細胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。②攜帶某個氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。③甲硫氨酸與該氨基酸形成肽鍵，轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。④核糖體沿mRNA移動，讀取下一個密碼子，原占位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成隨著核糖體的移動直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成才告終止2個tRNA的結(jié)合位點5.翻譯的過程三、遺傳信息的翻譯6.翻譯過程的三種模型圖解讀①甲中一個核糖體與mRNA的結(jié)合位點形成幾個tRNA結(jié)合位點？核糖體沿著mRNA移動的方向是？②乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關(guān)系是？圖中核糖體移動的方向是？多聚核糖體形成的意義是？③丙是哪一類細胞內(nèi)內(nèi)發(fā)生的什么過程？特點是？與真核細胞不同的原因是？三、遺傳信息的翻譯7.“列表法”比較復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯

復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要在細胞核主要在細胞核細胞質(zhì)(核糖體)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核糖核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸原則A－T、G－CT－A、A－U、G－CA－U、G－C結(jié)果兩個子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA蛋白質(zhì)信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)意義傳遞遺傳信息表達遺傳信息三、遺傳信息的翻譯實際基因表達過程中的數(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)注計算中“最多”和“最少”問題三、遺傳信息的翻譯（多選）下列關(guān)于轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述正確的是（）A.在RNA聚合酶作用下DNA雙螺旋解開B.轉(zhuǎn)錄和翻譯需要的原料都是核苷酸C.tRNA、rRNA和mRNA都從DNA轉(zhuǎn)錄而來D.同一細胞中兩種RNA的合成有可能同時發(fā)生E.細胞中的RNA合成過程不會在細胞核外發(fā)生F.基因轉(zhuǎn)錄時，遺傳信息通過模板鏈傳遞給mRNAG.一個基因的兩條DNA鏈可轉(zhuǎn)錄出兩條相同的RNAH.真核生物基因表達的過程即是蛋白質(zhì)合成的過程I.一個基因在短時間內(nèi)可表達出多條完全相同的多肽鏈J.多個核糖體共同完成一條肽鏈的合成ACDF對位練習1.下列有關(guān)遺傳信息、密碼子和反密碼子的敘述，錯誤的是(

)A.遺傳信息位于DNA上，遺傳密碼位于mRNA上，反密碼子位于tRNA上B.一種密碼子在不同細胞中決定不同種氨基酸C.不同密碼子編碼同種氨基酸可增強密碼子的容錯性D.密碼子與反密碼子不是一一對應(yīng)的B對位練習2.

在某反應(yīng)體系中，用固定序列的核苷酸聚合物（mRNA）進行多肽的合成，實驗的情況及結(jié)果如表：實驗序號重復(fù)的mRNA序列生成的多肽中含有的氨基酸種類實驗一（UUC）n，即UUCUUC…絲氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸實驗二（UUAC）n，即UUACUUAC…亮氨酸、蘇氨酸、酪氨酸請根據(jù)表中的兩個實驗結(jié)果，判斷下列說法不正確的是(

)A.上述反應(yīng)體系中應(yīng)加入細胞提取液，但必須除去其中的DNA和mRNAB.實驗一和實驗二的密碼子可能有：UUC、UCU、CUU和UUA、UAC、ACU、CUUC.通過實驗二的結(jié)果推測：mRNA中不同的密碼子有可能決定同一種氨基酸D.通過實驗一和實驗二的結(jié)果，能夠推測出UUC為亮氨酸的密碼子D對位練習9.圖為基因表達過程示意圖,Ⅰ、Ⅱ表示基因表達的不同過程,X表示某種酶。據(jù)圖判斷,下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.X表示DNA聚合酶,能識別DNA特定序列,移動方向是由左向右B.核糖體含有rRNA,能識別mRNA特定序列,移動方向是由左向右C.過程Ⅱ中有多個核糖體和mRNA結(jié)合,每個核糖體上形成的肽鏈是不同的D.過程Ⅰ還未完成,過程Ⅱ即已開始,該現(xiàn)象可能發(fā)生在真核細胞的線粒體中D對位練習（2022·湖南·高考）大腸桿菌核糖體蛋白與rRNA分子親和力較強，二者組裝成核糖體。當細胞中缺乏足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白可通過結(jié)合到自身mRNA分子上的核糖體結(jié)合位點而產(chǎn)生翻譯抑制。下列敘述錯誤的是A．一個核糖體蛋白的mRNA分子上可相繼結(jié)合多個核糖體，同時合成多條肽鏈B．細胞中有足夠的rRNA分子時，核糖體蛋白通常不會結(jié)合自身mRNA分子C．核糖體蛋白對自身mRNA翻譯的抑制維持了RNA和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡D．編碼該核糖體蛋白的基因轉(zhuǎn)錄完成后，mRNA才能與核糖體結(jié)合進行翻譯D對位練習1957年克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯少數(shù)生物遺傳信息可以從RNA流向RNA或RNA流向DNA生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制通常發(fā)生在RNA病毒中，一般認為正常細胞不發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制。四、中心法則生物種類遺傳信息的傳遞過程原核生物真核生物DNA病毒RNA復(fù)制病毒逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制RNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制復(fù)制RNA各類生物遺傳信息傳遞過程四、中心法則（2022·浙江·高考）“中心法則”反映了遺傳信息的傳遞方向，其中某過程的示意圖如下。下列敘述正確的是A．催化該過程的酶為RNA聚合酶 B．a(chǎn)鏈上任意3個堿基組成一個密碼子C．b鏈的脫