2.4.0基因的表達

1、第4章 基因的表達,一、RNA的結(jié)構(gòu)與分類 1.基本單位及組成 _；_；堿基：_；_。,磷酸,核糖,A、U、G、C,核糖核苷酸,2.結(jié)構(gòu)：一般是_，比DNA短。有的存在局部堿基配對現(xiàn)象，從而具有局部雙鏈和局部環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 3.分布：在_內(nèi)合成，通過_進入細胞質(zhì)。 4.分類 (1)mRNA：將遺傳信息從_傳遞到細胞質(zhì)中。 (2)tRNA：_，識別密碼子。 (3)rRNA：_的組成成分。 【點撥】mRNA、tRNA、rRNA均是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，在翻譯過程中共同發(fā)揮作用。,單鏈,細胞核,核孔,細胞核內(nèi),轉(zhuǎn)運氨基酸,核糖體,二、轉(zhuǎn)錄 (1)概念：在_中，以_的一條鏈為模板合成_的過程。 (2)過程,細胞核,

2、DNA,RNA,一條母鏈,4種核糖核苷酸,RNA(主要是mRNA),DNA模板鏈,DNA(基因),轉(zhuǎn)錄,翻譯,基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程,三、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：_； 模板：_； 原料： ； 產(chǎn)物： 。 (3)運載工具：_； 配對方式： .,氨基酸,mRNA,一定氨基酸順序的蛋白質(zhì),核糖體,mRNA,20種游離的氨基酸,蛋白質(zhì)(或多肽鏈),tRNA,AU、UA、CG、GC,2.密碼子 (1)概念：_上決定1個氨基酸的三個相鄰堿基。 (2)種類：_種。其中決定氨基酸的密碼子有_種(_種起始密碼子)，_有3種。 【點撥】每種氨基酸對應(yīng)一

3、種或幾種密碼子，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運；一種密碼子決定 一 種氨基酸。 議一議：若一個基因在復(fù)制過程中發(fā)生堿基對的替換，這種變化是否一定反映到蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)上？,mRNA,64,61,2,終止密碼子,答案：不一定，因為密碼子有簡并性。,3反密碼子 (1)概念：每個_上的3個堿基可以與_上的_互補配對，稱為_ (2)種類：_,tRNA,mRNA,密碼子,反密碼子,61,四、基因?qū)π誀畹目刂?1中心法則的提出及其發(fā)展 (1)提出者：_ (2)內(nèi)容圖解： . (3)補充后的內(nèi)容圖解： .,克里克,2.基因控制性狀 (1)基因通過_來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，如白化病。 (2)基因還能通過

4、控制_直接控制生物體的性狀，如囊性纖維病。,控制酶的合成,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),基因,環(huán)境條件,細胞質(zhì)基因,葉綠體基因,DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較,1.區(qū)別,細胞分裂的間期,生物個體發(fā)育的整個過程,主要在細胞核,主要在細胞核,核糖體,DNA 的兩條單鏈,DNA的一條鏈,mRNA,4種脫氧核苷酸,4種核糖核苷酸,20種氨基酸,解旋酶、DNA 聚合酶、ATP,RNA聚合酶、ATP,酶、ATP、tRNA,2個雙鏈DNA,1個單鏈RNA,多肽鏈,分別進入兩個 子代DNA 分子 中,恢復(fù)原樣,重 新組成雙螺旋 結(jié)構(gòu),水解成單個 核糖核苷酸,邊解旋邊復(fù)制、半保留 復(fù)制,邊解旋邊轉(zhuǎn)錄,1條mRNA上同時結(jié)合多個核

5、糖體合成多條肽鏈,DNADNA,DNAmRNA,mRNA蛋白質(zhì),傳遞遺傳信息,表達遺傳信息,使生物表現(xiàn) 出各種性狀,2.聯(lián)系,DNA,復(fù) 制,【高考警示鐘】 假設(shè)題干：如圖為原核細胞轉(zhuǎn)錄、翻譯的示意圖，圖示是否表示有4條多肽鏈正在合成？,正確答案：不能表示4條多肽鏈正在合成，而表示有4條mRNA正在合成。,3.復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中堿基互補配對原則及有關(guān)數(shù)量關(guān)系 (1)DNA分子復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程中的堿基互補配對原則 DNA分子復(fù)制時：親代鏈與子代鏈間存在堿基互補配對 DNA分子轉(zhuǎn)錄時：模板鏈與RNA鏈間存在堿基互補配對 翻譯過程中：mRNA中密碼子與tRNA中反密碼子間存在堿基互 補配對,

6、(2)基因中堿基、RNA中堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)量的關(guān)系 即：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=1/3mRNA中的堿基數(shù)目=1/6DNA(基因)中的堿基數(shù)目,1.中心法則的理解與分析 (1)所有生物的中心法則,DNA,轉(zhuǎn)錄,逆轉(zhuǎn)錄,RNA,翻譯,蛋白質(zhì),復(fù)制,復(fù)制,(2)細胞生物及噬菌體等DNA病毒的中心法則 (3)煙草花葉病毒等大部分RNA病毒的中心法則,(4)HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒的中心法則,2.基因控制性狀的途徑 (1)直接途徑 機理：基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物體性狀。 實例：鐮刀型細胞貧血癥、囊性纖維病的病因。 (2)間接途徑 機理：基因酶的合成細胞代謝生物性狀。 實例：白化病、豌豆的粒形。,控制,控制,控制

7、,控制,控制,3.基因與性狀的關(guān)系 (1)基因是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能單位。 (2)一般而言，一個基因決定一種性狀。 (3)生物體的一種性狀有時受多個基因的影響，如玉米葉綠素的形成至少與50多個不同基因有關(guān)。,(5)生物的性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果?；蛐拖嗤?，表現(xiàn)型可能不同；基因型不同，表現(xiàn)型可能相同。,【課堂演練】下列有關(guān)生物體內(nèi)基因、酶與性狀的關(guān)系，正確的是( ) A.絕大多數(shù)酶是基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物 B.一種性狀只能由一種基因控制 C.基因控制性狀可通過控制酶的合成來實現(xiàn) D.細胞只要含有某種酶的基因，就會有相應(yīng)的酶 【解析】選C。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，是基因表達的產(chǎn)物；一種性狀也可能由多種

8、基因控制；基因控制性狀可通過控制酶的合成來實現(xiàn)，也可通過控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)；基因選擇性表達，不同的細胞會表達不同的基因。,【課堂提高】下列關(guān)于中心法則的敘述中，錯誤的是( ),【解析】選D。逆轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板，脫氧核苷酸為原料合成DNA的過程，該過程僅發(fā)生于某些RNA病毒在宿主細胞內(nèi)的增殖過程中。,遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較 1.區(qū)別,DNA,mRNA,tRNA,脫氧核苷酸(堿基對)的排列順序,直接決定mRNA 中堿基排列順序,間接決定氨基酸排列順序,mRNA上三個相 鄰的堿基,直接決定翻譯的起止和氨基酸排列順序,識別密碼子,與密碼子互補配 對的三個堿基,2.聯(lián)系 (1)遺傳信息是

9、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 (3)反密碼子則起到識別密碼子的作用。,3.對應(yīng)關(guān)系,【技巧點撥臺】 密碼子、反密碼子和氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系 由于mRNA上的密碼子除終止密碼子外有61種對應(yīng)20種氨基酸，而tRNA上的反密碼子與對應(yīng)氨基酸的密碼子一一對應(yīng)，因此： (1)一種氨基酸可由多種密碼子決定，可由多種tRNA來轉(zhuǎn)運。 (2)一種密碼子只決定一種氨基酸，同樣一種tRNA只轉(zhuǎn)運一種氨基酸。,信使RNA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

10、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,【解析】選C。密碼子和反密碼子之間發(fā)生堿基互補配對，密碼子改變，反密碼子一定發(fā)生改變；但由于一種氨基酸可以由多種密碼子決定，密碼子改變，氨基酸不一定改變。,【變式訓(xùn)練】下列關(guān)于tRNA和氨基酸之間相互關(guān)系的說法，正確的是( ) A.每種氨基酸都可由幾種tRNA攜帶 B.每種氨基酸都有它特定的一種tRNA C.一種tRNA可以攜帶幾種結(jié)構(gòu)相似的氨基酸 D.一種氨基酸可由一種或幾種特定的tRNA將它帶到核糖體上 【

11、解析】選D。一種氨基酸的密碼子可以有一個或多個，所以可以由一種或幾種特定的tRNA來運輸，因此，tRNA具有特異性；特定的tRNA將氨基酸運輸?shù)郊毎械暮颂求w上，tRNA與mRNA上的密碼子相配對，從而完成氨基酸的轉(zhuǎn)運過程。,分析類實驗的解題關(guān)鍵 基因表達產(chǎn)物的判斷技巧 【案例】為研究某病毒的致病過程，在實驗室中做了如圖所示的模擬實驗。,(1)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的部分堿基序列是-CTTGTACAA-，則試管甲中模擬的是_過程。 (2)將提純的產(chǎn)物X加入試管乙，反應(yīng)后得到產(chǎn)

12、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。,(3)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_。 (4)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_，而決定該化合物合成的遺傳信息來自_。若該病毒除感染小鼠外，還能感染其他哺乳動物，則說明所有生物共用一套_。該病毒遺傳信息的傳遞過程為_。,【命題人透析】 (1)根據(jù)堿基序列判斷DNA和RNA RNA一般為單鏈，堿基U是其特有成分；DNA一般為雙鏈，堿基T是其特有成分。根據(jù)題干堿基序列可判斷A為RNA，X為DNA，而以RNA為模板指導(dǎo)形成DNA

13、的過程，我們稱之為逆轉(zhuǎn)錄。 (2)根據(jù)核糖體和病毒的物質(zhì)組成判斷產(chǎn)物名稱 根據(jù)題干信息“Y是能與核糖體結(jié)合的單鏈大分子”，推知Y是RNA，試管乙中模擬的是轉(zhuǎn)錄過程； 根據(jù)題干信息“Z是組成該病毒外殼的化合物”，推知Z是蛋白質(zhì)，丙試管中模擬的是翻譯過程。,(3)病毒繁殖時所需物質(zhì)的來源 病毒營寄生生活，在宿主內(nèi)以病毒自身的RNA為模板，以宿主細胞內(nèi)的原料(脫氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸等)經(jīng)一系列的化學(xué)反應(yīng)最終合成RNA和蛋白質(zhì)外殼，組裝形成新的病毒。 【標(biāo)準(zhǔn)答案】 (1)逆轉(zhuǎn)錄 (2)mRNA 轉(zhuǎn)錄 (3)蛋白質(zhì)(或多肽) (4)小鼠上皮細胞 病毒RNA 密碼子,【閱卷人點評】 得分要點 答案

14、是惟一的，每個題空的答案只有與標(biāo)準(zhǔn)答案一致才能得分。 失分案例 (1)錯答為“轉(zhuǎn)錄”。 (2)錯答為“RNA”，原因是誤將RNA等同于mRNA。 (4)錯答為“DNAmRNA蛋白質(zhì)”。原因是忘記了該病毒為RNA病毒。,有個mRNA，覺得自己很孤單，就拉個核糖體過來翻譯個蛋白給自己作伴，翻譯好之后對蛋白說：“你好，我是你的模板?！钡鞍渍f：“你好，我是 RNase?！眒RNA沉默了一下，說：“沒關(guān)系,反正我本來也活不了多久.你就陪陪我吧?！钡鞍渍f：“好”。于是兩個人（？）就手拉手默默地站在一起。過了一會兒蛋白忽然說：“其實我現(xiàn)在還不是RNase。”mRNA：“嗯?！钡鞍祝骸拔椰F(xiàn)在只是多肽。”mRNA笑了。蛋白：“可是我很快就會變成真的RNase了?！眒RNA：“沒有關(guān)系。我總是要死的。”于是蛋白依舊和mRNA靠在一起，他慢慢地轉(zhuǎn)圈，折疊，開始修飾自己。他越來越像真的RNase，而mRNA慢慢地開始降解。蛋白說我走吧，離開了我你也許能活得久一些呢。mRNA說你別走。我有些話要和你說。mRNA說，你知道么，我也有過一個模板，他叫DNA。蛋白說：“他現(xiàn)在在哪里呢？”mRNA說：“他的啟動子關(guān)閉了。他睡著了?！钡鞍讍枺骸笆钦l把他的啟動子關(guān)掉