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1、第3讲基因的表达,一、RNA的结构和种类1基本单位及组成磷酸基团；_；碱基：_；核糖核苷酸。2结构一般是单链，比DNA短。有的存在局部碱基配对现象，从而具有局部双链和局部环状结构。3分布主要在_内合成，通过核孔进入细胞质。,细胞核,核糖,A、G、C、U,4分类(1)mRNA：将遗传信息从_传递到细胞质中。(2)tRNA：转运氨基酸，识别密码子。(3)rRNA：_的组成成分。解惑三种RNA的来源相同，都来自于转录。,核糖体,细胞核,二、遗传信息的转录和翻译1转录(1)概念,核糖核苷酸,DNA的一条链,(2)过程,RNA聚合酶,解旋酶,核糖核苷酸,2遗传信息的翻译(1)翻译的概念,核糖体,(2)密
2、码子概念：_上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。种类：64种。其中决定氨基酸的密码子有_种(2种起始密码子)，终止密码子有_种。(3)反密码子：位于_上的与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基，有61种。解惑若一个基因在复制过程中发生碱基替换，这种变化不一定反映到蛋白质的结构上，因为密码子具有简并性。,mRNA,61,3,tRNA,三、中心法则的提出及发展1完善的中心法则内容(用简式表示)2RNA的自我复制和逆转录只发生在_病毒在宿主细胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有_的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。,逆转录酶,RNA,四、基因、蛋白质与性状的关系1基因对性状的控制连一连,提示植物
3、激素等非蛋白质类物质体现生物性状都属于间接控制途径。2基因与性状的关系二者不都是简单的线性关系。,基因指导蛋白质的合成过程,1DNA复制、转录、翻译的比较,传递遗传信息(复制),表达遗传信息,转录,翻译,时间,有丝分裂间期；减前的间期,生长发育的连续过程中,场所,真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞主要在拟核，或者质粒,细胞质(核糖体),原料,四种脱氧核苷酸,四种核糖核苷酸,约20种氨基酸,DNA的两条链,DNA中的一条链,mRNA,条件,细胞代谢产生的ATP,解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等,RNA聚合酶等,催化氨基酸脱水缩合的酶等,过程,DNA边解旋边以两条链为模板,按
4、碱基互补配对原则,合成两条子链,子链与对应母链螺旋化,DNA解旋,以一条链为模板,按碱基互补配对原则形成mRNA(单链),mRNA进入细胞质与核糖体结合,以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子按碱基互补配对原则配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质,DNADNAATTACGGC,DNA mRNAAUTACGGC,mRNAtRNAAUUACGGC,模板去向,分别参与两个子代DNA分子构成,恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构,分解成单个核苷酸,特点,边解旋边复制；半保留复制,边解旋边转录，DNA双链全保留,一个mRNA上可连续结合多个核糖体,依次合成
5、多肽链,产物,两个与亲代DNA相同的双链DNA分子,主要是mRNA(还有tRNA、rRNA),具有特定氨基酸排列顺序的蛋白质,意义,复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代,表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状,提醒(1)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(2)翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。(3)翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，而mRNA不移动。,2遗传信息、密码子和反密码子的比较,DNA,mRNA,tRNA,含义,脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序,mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的
6、碱基,与密码子互补的三个碱基,生理作用,直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序,直接决定氨基酸的排列顺序,识别密码子,基因中的遗传信息是脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上；mRNA的密码子及其顺序直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用,(2014东莞统考)关于图示生理过程的说法,正确的是()A能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核BmRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子C该图表示的是转录和翻译D该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供解析由图可知，该图所示的生理过程包括转录和翻
7、译过程，且转录和翻译是同时进行的，故图示生理过程是发生在原核生物细胞内，原核生物无真正的细胞核，无线粒体；mRNA上的终止密码子在tRNA上找不到相应的反密码子。,C,D,解析：一种氨基酸可能有多种密码子与之对应，由于密码子与转运RNA上的反密码子一一对应，也就是说一种氨基酸可能被多种转运RNA搬运。,基因与性状的关系,1中心法则的提出与图解(1)克里克根据DNA分子的结构猜想的遗传信息的流向(2)新的研究成果丰富中心法则的内容提醒中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。,2各种生物的遗传信息传递分析(1)大部分生物(原核生物、真核生物、一些DNA病毒)遗传信息的传递过程(2)RNA病毒一些
8、RNA病毒遗传信息的传递过程,逆转录病毒遗传信息的传递过程提醒(1)逆转录需要病毒自身携带的逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。(2)RNA的复制也需要病毒自身携带的相关酶。,3中心法则与基因表达的关系(1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。(2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。,4基因和性状的关系,6基因与性状的数量对应关系(1)一般而言，一个基因只决定一种性状。(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红
9、花的基因也决定结灰色的种子。,7基因与环境的关系性状遗传控制环境的影响(表现型)(基因型)(环境条件)基因型是表现型的内因，而环境则是表现型的外因。,(2014安徽黄山七校联考)如图为中心法则图解。下列有关叙述中,错误的是()A过程a只发生在有丝分裂的间期B过程b和c为基因的表达，具有选择性C过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对D过程d、e只发生在某些病毒体内解析a为DNA复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期，A错误；b、c分别为转录和翻译过程，基因的表达具有选择性，B正确；d、e为逆转录和RNA复制，只发生在遗传物质为RNA的病毒体内，D正确；DNA复制、转录、翻译及逆转录
10、和RNA的复制过程中，都需要模板，都存在碱基互补配对原则，C正确。,A,2如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述不正确的是(双选)()A图中过程的场所分别是细胞核、核糖体B镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是基因突变C.人体衰老引起白发的直接原因是图中的酪氨酸酶活性下降D该图反映了基因对性状的控制都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,BD,解析：图中代表转录、代表翻译，转录和翻译分别发生在细胞核和核糖体；镰刀型细胞贫血症致病的直接原因是血红蛋白分子结构的改变，根本原因是基因突变；酪氨酸酶活性下降，导致黑色素形成减少，头发变白；图中基因1通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状，基因2通过控
11、制酶的合成控制代谢进而控制生物性状。,1思维误区误区1误认为每条DNA分子是特定的一条单链作为模板进行转录辨析DNA分子的复制是以一个DNA分子作为单位来进行的，复制后产生的是完整的DNA分子。而转录是以基因(DNA的片段)作为单位进行的。不同的基因模板链可能不同，那么转录的方向有可能相同或者相反。,误区2认为基因的任意一条链都可以作为转录的模板辨析每个基因的信息都是特定的，对应基因两条链中特定的一条。所以，对于每一个特定的基因来说，转录的方向又是特定的(由基因的启动子向基因的终止子)。误区3认为转录和翻译过程中遗传信息能够准确传递辨析DNA的复制能够准确传递遗传信息，但是转录和翻译并不相同，
12、转录过程中由于基因的非编码区和内含子的序列并不决定mRNA的序列而损失，翻译过程中由于存在终止子不决定氨基酸，密码子存在简并性等问题，导致由氨基酸序列不能知道准确的mRNA序列而出现信息损失。,误区4DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系误解辨析(1)它们彼此间的数目关系一般可表示为(如图)：蛋白质中氨基酸数目1/3mRNA碱基数目1/6DNA(或基因)碱基数目。(2)由于基因中有的片段不转录以及转录出的mRNA中有终止密码子等原因，所以基因中碱基数比蛋白质中氨基酸数目的6倍多(631的计算方法应注意一般默认的前提条件是有效对应片段的数量关系)。,(3)计算中“最多”和“最少
13、”的分析翻译时,mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。,D,分析mRNA分子中有m个碱基，其中GC数目为n个，推出AU数目为mn个，故DNA中AT数目为2(mn)。根据mRNA碱基数目蛋白质中氨基酸数目31可知，氨基酸数目为m/3。水分子数氨基酸数肽链数。,2易错点易错点1氨基酸与密码子、反密码子的数量关系辨析(1)每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子简并性),可由一种或几种
14、tRNA转运。(2)一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。(3)密码子有64种(3种终止密码子;61种决定氨基酸的密码子);反密码子理论上有61种。,易错点2六类酶解旋酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶、RNA聚合酶辨析(1)“解旋酶”是DNA分子复制时使氢键断裂。(2)“限制酶”是使两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(3)“DNA聚合酶”是DNA分子复制时依据碱基互补配对原则使单个脱氧核苷酸连成脱氧核苷酸链。(4)“DNA连接酶”是将两个DNA分子片段的末端“缝合”起来形成磷酸二酯键。(5)“RNA聚合酶”是RNA复制或DNA转录时依据碱基互补配对原则将单个核糖
15、核苷酸连接成核糖核苷酸链。(6)“逆转录酶”是某些RNA病毒在宿主细胞内利用宿主细胞的脱氧核苷酸合成DNA的一种酶。,易错点3错误地将下图中的多条肽链看作氨基酸序列不同辨析(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。(2)目的、意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。(3)方向：从左向右(见上图),判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。(4)结果: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。,(2014浙江温州十校联考)如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图,下列说法正确的是()A上的四种脱氧核苷酸可组合成64种密码子，代表20种氨
16、基酸B若中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构一定发生改变C上的一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运D只有与结合后才能发挥它的作用,D,分析图中为mRNA、为核糖体、为多肽链。mRNA上三个相邻的碱基组成一个遗传密码子，因此mRNA上的四种核糖核苷酸有64种组合，其中61种密码子，代表20种氨基酸，3种为终止密码子，不决定氨基酸。由于同一个氨基酸可能对应多个密码子，也会对应多种tRNA,因此mRNA上一个碱基的改变,其合成的多肽链的结构不一定发生改变。,1(2013高考新课标全国卷)关于蛋白质生物合成的叙述,正确的是()A一种tRNA可以携带多种氨基酸BDNA聚合酶是
17、在细胞核内合成的C反密码子是位于mRNA上相邻的3个碱基D线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成,D,解析：一种tRNA只能携带特定的一种氨基酸，而一种氨基酸可能由多种tRNA转运，A项错误。DNA聚合酶是蛋白质，是在细胞质中的核糖体上合成的，B项错误。反密码子是由位于tRNA上相邻的3个碱基构成的，mRNA上相邻的3个碱基可构成密码子，C项错误。线粒体是半自主性细胞器，其内含有部分DNA，可以控制某些蛋白质的合成，D项正确。,2(2013高考浙江卷)某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是()A在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开BDNARNA杂交区域中A应与T配对CmRNA翻译只
18、能得到一条肽链D该过程发生在真核细胞中,A,解析:RNA聚合酶可以将原核生物DNA双螺旋解开,A正确;DNARNA杂交区域中A应该与U配对，B错误；从图中可以看出mRNA翻译能得到多条肽链，C错误；转录和翻译的过程是同时进行的，只能发生在原核生物中，D错误。,3.(2011高考海南卷)关于RNA的叙述，错误的是()A.少数RNA具有生物催化作用B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D.细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸解析：真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核内合成的,故B错误。少数RNA是酶，具有催化
19、作用；mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基称为一个密码子；tRNA具有特异性,一种tRNA只能转运一种氨基酸。,B,4.(2011高考江苏卷)关于转录和翻译的叙述,错误的是()A转录时以核糖核苷酸为原料B转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列CmRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质D不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性解析：转录时以四种核糖核苷酸为原料；RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列，启动转录；不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性；核糖体沿着mRNA移动而不是mRNA在核糖体上移动，翻译出的是肽链而不是蛋白质，故C错误。,C,5(2013高考天津卷)肠道病毒EV71为单
20、股正链RNA(RNA)病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞内增殖的示意图。,据图回答下列问题：(1)图中物质M的合成场所是_。催化、过程的物质N是_。(2)假定病毒基因组RNA 含有7 500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。以病毒基因组RNA 为模板合成一条子代RNA的过程共需要碱基G和C_个。(3)图中RNA有三方面的功能，分别是_。,翻译的模板；复制的模板；病毒的重要组成成分,宿主细胞的核糖体,RNA复制酶(或RNA聚合酶或依赖于RNA的RNA聚合酶),9 000,(4)EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有_。(5)病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP
21、4四种蛋白组成，其中VP1、VP2、VP3裸露于病毒表面，而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接，另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生产疫苗，四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是_，更适宜作为抗原制成口服疫苗的是_。,体液免疫和细胞免疫,VP4,VP1,解析：(1)物质M是翻译的产物蛋白质，所以其合成场所是宿主细胞的核糖体。、过程均是以RNA为模板合成RNA，所以需要RNA复制酶。(2)以RNA为模板合成RNA时，需先合成RNA，然后以RNA为模板合成RNA，所以需要G和C的个数是7 50060%29 000。(3)由图示可知，RNA可作为翻译的模板、复制的模板和病毒的组成成分。(4)
22、病毒营寄生生活，侵入机体后会寄生在宿主细胞中，所以需经细胞免疫将病毒释放，然后由体液免疫将其消灭。(5)VP4因包埋在衣壳内侧，所以不适宜作为抗原制成疫苗；VP1不受胃酸的破坏，所以可作为抗原制成口服疫苗。,6(2013高考江苏卷)下图分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：(1)细胞中过程发生的主要场所是_。,细胞核,(2)已知过程的链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为_。(3)由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子
23、有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG)，则该基因的这个碱基对替换情况是_。,TA替换为CG(AT替换为GC),26%,(4)在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中,能发生过程、而不能发生过程的细胞是_。(5)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程时启用的起始点_(在“都相同”“都不同”“不完全相同”中选择)，其原因是_。解析：(1)图表示的过程依次是DNA的复制、转录和翻译。转录的场所主要是细胞核。(2)RNA中GU54%，则CA46%，可推出其DNA模板链中C(29%)A54%、G(19%)T46%，计算得DNA一条链中AT52%，故DNA双
24、链中AT52%，AT26%。(3)因为是由一个碱,不同组织细胞中基因进行选择性表达,浆细胞和效应T细胞,不完全相同,基对的改变引起的，所以是异亮氨酸密码子中第2个碱基U变为了碱基C，相应的基因中碱基对TA替换成了CG(或AT替换成了GC)。(4)人体成熟的红细胞中无细胞核，DNA复制、转录和翻译过程都不能发生；高度分化的细胞即浆细胞和效应T细胞中能进行转录和翻译，但不能进行DNA的复制；记忆细胞再次遇到相同抗原刺激时，能迅速增殖分化为效应细胞，故其过程均会发生。(5)1个DNA分子中含许多个基因，不同组织细胞中的基因进行选择性表达，故进行转录过程时起始点不完全相同。,7(2010高考江苏卷)铁
25、蛋白是细胞内储存多余Fe3的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合,沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如图所示)。回答下列问题：,CCACTGACC(CCAGTCACC),GGU,(2)Fe3浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_,从而抑制了翻译的起始;Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这
26、种调节机制既可以避免_对细胞的毒性影响，又可以减少_。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是_。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_。,核糖体在mRNA上的结合与移动,Fe3,细胞内物质和能量的浪费,mRNA两端存在不翻译的序列,CA,解析：(1)由翻译的特点，肽链合成过程中每结合一个氨基酸,核糖体就向右移动3个碱基的距离，由图可知甘氨酸对应密码子应为GGU，甘、天、色氨酸对应mRNA的碱基序列为GGUGACUGG，所以相应基因模
27、板链碱基序列为CCACTGACC也可以是CCAGTCACC(转录方向与前者相反)。(2)从题干信息看出铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，当Fe3浓度低时，铁调节蛋白会与铁应答元件结合，干扰核糖体在mRNA上的结合与移动，从而抑制翻译的起始；当Fe3浓度高时，Fe3会与铁调节蛋白结合，使翻译正常进行。这样既可以避免Fe3对,细胞的毒性影响，又可以减少细胞内物质和能量的浪费。(3)mRNA上存在着铁应答元件和终止密码等不对应氨基酸的碱基序列，故mRNA上碱基数远大于氨基酸数的3倍。(4)比较色氨酸和亮氨酸的密码子，色氨酸(UGG)与亮氨酸(UUG)只有一个碱基的差别，可以确定改变DNA模板链上的一个碱基可以实现色氨酸变成亮氨酸(UGGUUG)，故DNA模板链上碱基变化为CA。,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
