第四章:基因的表达.pptx
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1、 第 4 章 基 因 的 表达 命题分析综合分析近三年各地高考试题,高考命题在本章命题分析综合分析近三年各地高考试题,高考命题在本章有以下规律:有以下规律:1.1.从命题形式上看,本章内的小综合是比较常见的类型,从命题形式上看,本章内的小综合是比较常见的类型,每个选项涉及到不同的知识点,对本章内容属于综合性考查。每个选项涉及到不同的知识点,对本章内容属于综合性考查。转录和翻译是两个不可分割的整体,考查时仍是两点结合同时转录和翻译是两个不可分割的整体,考查时仍是两点结合同时考查。考查。2.2.在命题思路上,本章非选择形式的考查多与其他信息结合,在命题思路上,本章非选择形式的考查多与其他信息结合,
2、如融入新的背景问题,与本章相关内容结合考查。一旦涉及到某如融入新的背景问题,与本章相关内容结合考查。一旦涉及到某个知识点,细节性问题所占的比例是非常高的,即考查知识掌握个知识点,细节性问题所占的比例是非常高的,即考查知识掌握的准确性。的准确性。3.3.纵观近三年高考题,本章的比重在迅速增加,无论是在题纵观近三年高考题,本章的比重在迅速增加,无论是在题型上还是在分值上,型上还是在分值上,20112011年各地高考题关于本章内容的考查基本年各地高考题关于本章内容的考查基本上都有较大的提升。并且尤其重视了中心法则和基因对性状的控上都有较大的提升。并且尤其重视了中心法则和基因对性状的控制方式方面的考查
3、。制方式方面的考查。根据近三年高考命题特点和规律,复习本章时,要注意以下根据近三年高考命题特点和规律,复习本章时,要注意以下几个方面:几个方面:1.1.对本章内容要整体掌握,系统化复习。复习思路可以是基对本章内容要整体掌握,系统化复习。复习思路可以是基因表达的整个逻辑过程,把因表达的整个逻辑过程,把复制、中心法则和环境影响复制、中心法则和环境影响有机结合,有机结合,镶嵌到整个复习思路中。镶嵌到整个复习思路中。2.2.复习本章时,可以把与本章内容相关的其他知识点、背景复习本章时,可以把与本章内容相关的其他知识点、背景材料和时事新闻等关联点适时适式地结合起来,这样才能在得分材料和时事新闻等关联点适
4、时适式地结合起来,这样才能在得分上占据一定的优势。上占据一定的优势。3.3.每个知识点复习时要细,要透彻,要准确,对考点上的本每个知识点复习时要细,要透彻,要准确,对考点上的本章内容要如数家珍般地熟悉,以备考查方式的改变。尤其注意复章内容要如数家珍般地熟悉,以备考查方式的改变。尤其注意复制、转录和翻译过程的比较,并与中心法则相联系,形成一个有制、转录和翻译过程的比较,并与中心法则相联系,形成一个有机整体。机整体。一、遗传信息的转录一、遗传信息的转录1RNA的结构和种类的结构和种类(1)结构:与结构:与DNA相比,相比,RNA在组成上的差异表现在:五碳在组成上的差异表现在:五碳糖是糖是 ,碱基组
5、成中没有,碱基组成中没有T,而替换为,而替换为 。(2)种类:种类:、tRNA和和 三种。三种。U(尿嘧啶尿嘧啶)核糖核糖mRNArRNA基础知识巩固(3)特点:一般是特点:一般是_,比,比DNADNA短。有的存在局部碱基配对短。有的存在局部碱基配对的现象,从而具有局部双链和局部环状结构的现象,从而具有局部双链和局部环状结构单链单链三种主要三种主要RNA的特点、功能、结构列表对比的特点、功能、结构列表对比2.遗传信息的转录遗传信息的转录转录转录细胞核细胞核DNA的一条链的一条链核糖核苷酸核糖核苷酸AUTA场所:主要在场所:主要在 模板:模板:原料:原料:4种游离的种游离的 配对原则:配对原则:
6、、CG、GC、产物:产物:mRNA二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译1翻译翻译(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以 为模为模板板 合成合成 的过程。的过程。(2)场所:细胞质中的场所:细胞质中的 。(3)运载工具:运载工具:。(4)碱基配对:碱基配对:、GC、CG。mRNA具有一定氨基酸顺序的蛋白质具有一定氨基酸顺序的蛋白质核糖体核糖体tRNAAUUA2密码子密码子(1)概念:概念:遗传学上把遗传学上把 上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的 叫一个密码子。叫一个密码子。(2)种类:种类:共共64种,其中决定氨基酸的密码子有种,其中决定氨基酸的密码子有
7、 种。种。三个相邻碱基三个相邻碱基mRNA61密 码 子 表3转运转运RNA(1)结构:形状像三叶草的叶,一端是携带结构:形状像三叶草的叶,一端是携带 的部位,的部位,另一端有三个碱基可与密码子互补配对,称为另一端有三个碱基可与密码子互补配对,称为 。(2)种类:种类:61种。种。氨基酸氨基酸反密码子反密码子三、中心法则及其发展三、中心法则及其发展1内容内容2发展发展(1)RNA肿瘤病毒的遗传信息由肿瘤病毒的遗传信息由RNA流向流向 。(2)致癌致癌RNA病毒能使遗传信息由病毒能使遗传信息由RNA流向流向 。RNADNA转录转录RNARNA的复制的复制RNARNA逆转录逆转录DNADNA的复制
8、的复制 _ _ 翻译翻译 _3完善后的中心法则内容完善后的中心法则内容(用简式表示用简式表示)四、基因、蛋白质与性状的关系四、基因、蛋白质与性状的关系1基因对性状的控制基因对性状的控制(1)直接控制:通过控制直接控制:通过控制 来直接控制来直接控制生物生物 性状。性状。(2)间接控制:通过控制间接控制:通过控制 来控制代谢过程,从来控制代谢过程,从而而 控制生物性状。控制生物性状。蛋白质分子结构蛋白质分子结构酶的合成酶的合成2基因与性状的关系基因与性状的关系(1)基因与性状的关系并不都是基因与性状的关系并不都是 关系。如人的身高可关系。如人的身高可能能是由是由 决定的,同时,后天的营养和体育锻
9、决定的,同时,后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。炼等对身高也有重要作用。(2)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,精细地调控着生物体的性状。复杂的相互作用,精细地调控着生物体的性状。线性线性多个基因多个基因1.三者的区别三者的区别复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂细胞分裂(有丝分裂和有丝分裂和减数第一次分裂前减数第一次分裂前)的的间期间期个体生长发育的整个个体生长发育的整个过程过程复制复制转录转录翻译翻译场所场所主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核细胞质的核糖体糖体模板模板DNA的两
10、条的两条单链单链DNA的一条的一条链链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸20种氨基酸种氨基酸条件条件都需要特定的酶和都需要特定的酶和ATP复制复制转录转录翻译翻译产物产物2个双个双链链DNA一个单链一个单链RNA(mRNA,tRNA,rRNA)多肽链多肽链(或或蛋白质蛋白质)产物产物去向去向传递到传递到2个子细个子细胞胞离开细胞核进离开细胞核进入细胞质入细胞质组成细胞结组成细胞结构蛋白质或构蛋白质或功能蛋白质功能蛋白质复制复制转录转录翻译翻译特点特点边解旋边复制,边解旋边复制,半保留复制半保留复制边解旋边转录;转边解旋边转录;转录后录后DNA仍恢复原仍恢复原来
11、的双链结构来的双链结构翻译结束后,翻译结束后,mRNA分解分解成单个核苷成单个核苷酸酸碱基碱基配对配对AT,TA,CG,GCAU,TA,CG,GCAU,UA,CG,GC复制复制转录转录翻译翻译遗传信遗传信息传递息传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白蛋白质质意义意义使遗传信息使遗传信息从亲代传给从亲代传给子代子代表达遗传信息,使生物表现出各表达遗传信息,使生物表现出各种性状种性状2.联系联系DNADNA核糖核苷酸序列核糖核苷酸序列遗传密码遗传密码氨基酸序列氨基酸序列遗传性状遗传性状表现表现出性出性状状脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列遗传信息遗传信息基基因因mRNAmRNA转录转录蛋白质蛋白质翻
12、译翻译复复制制3.3.复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系(1)DNA(1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则DNADNA分子复制时:亲代链与子代链间存在碱基互补配对分子复制时:亲代链与子代链间存在碱基互补配对DNADNA分子转录时:模板链与分子转录时:模板链与RNARNA链间存在碱基互补配对链间存在碱基互补配对翻译过程中:翻译过程中:mRNAmRNA中密码子与中密码子与tRNAtRNA中反密码子间存在碱基互补配中反密码子间存在碱基互补配对对 (2)(2)基因中碱基、
13、基因中碱基、RNARNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系即:蛋白质中氨基酸的数目即:蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA=1/3mRNA中的碱基数目中的碱基数目=1/6DNA(=1/6DNA(基基因因)中的碱基数目中的碱基数目(1)对细胞结构生物而言,对细胞结构生物而言,DNA复制发生于细胞分裂过程中,复制发生于细胞分裂过程中,而转录和翻译则发生于而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化以及生长细胞分裂、分化以及生长等过程。等过程。(2)DNA中含有中含有T而无而无U,而,而RNA中含有中含有U而无而无T,因此可通过,因此可通过放射性同位素放射性同位素标记标记T或或U
14、,研究,研究DNA复制或转录复制或转录过程。过程。(3)在翻译过程中,一条在翻译过程中,一条mRNA上可同时结合多个核糖体,上可同时结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,但不能可同时合成多条多肽链,但不能缩短每条肽链的合成时间。缩短每条肽链的合成时间。特别提醒【特别提醒特别提醒】如图为原核细胞转录、翻译的示意图,图示是否表示有如图为原核细胞转录、翻译的示意图,图示是否表示有4 4条多肽条多肽链正在合成?链正在合成?正确答案:正确答案:不能表示不能表示4条多肽链正在合成,而表示有条多肽链正在合成,而表示有4条条mRNA正在合成。正在合成。错误答案:错误答案:有有4条多肽链正在合成。条多肽链正在合
15、成。分析:分析:审题不细,不能正确分清审题不细,不能正确分清mRNA链和多肽链的关系,链和多肽链的关系,DNA模板链在模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是聚合酶的作用下产生的是mRNA,即有,即有4条条mRNA链,而同一条链,而同一条mRNA链上结合多个核糖体,同时合成若链上结合多个核糖体,同时合成若干条多肽链,由图可知,干条多肽链,由图可知,mRNA的形成先后顺序为由右到左。的形成先后顺序为由右到左。【例例1】(2011广州调研广州调研)下图是基因指导多肽合成的模式下图是基因指导多肽合成的模式图。据图分析正确的是图。据图分析正确的是 ()A因为因为中含有碱基中含有碱基U,所以其上有密码子,所
16、以其上有密码子B和和过程均发生了碱基互补配对过程均发生了碱基互补配对C甲图表示转录过程,乙图表示翻译过程甲图表示转录过程,乙图表示翻译过程D若若过程合成过程合成160个氨基酸,则个氨基酸,则mRNA上共有上共有480个核苷酸个核苷酸解析解析:选选 图中图中是是tRNA,在其上有反密码子,密码子位,在其上有反密码子,密码子位于于mRNA上。上。表示表示mRNA指导蛋白质合成,即翻译过程,指导蛋白质合成,即翻译过程,图图表示以表示以DNA为模板合成为模板合成mRNA,即转录,转录和翻译过,即转录,转录和翻译过程都发生碱基互补配对。合成程都发生碱基互补配对。合成160个氨基酸组成的蛋白质,个氨基酸组
17、成的蛋白质,至少需要至少需要mRNA上上480个核苷酸,但还有终止密码等,因此个核苷酸,但还有终止密码等,因此mRNA上碱基数大于上碱基数大于480个。个。B【例例2】在遗传信息的传递过程中,一般不可能发生的是在遗传信息的传递过程中,一般不可能发生的是 ()ADNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B核基因转录形成的核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行穿过核孔进入细胞质中进行 翻译过程翻译过程CDNA复制、转录都是以复制、转录都是以DNA一条链为模板,翻译则是一条链为模板,翻译则是 以以mRNA为模板为模板DDNA复制、转录和翻译的
18、原料依次是脱氧核苷酸、核复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核 糖核苷酸、氨基酸糖核苷酸、氨基酸.解析:解析:遗传信息传递时,遗传信息传递时,DNA的复制是以两条单链分别为的复制是以两条单链分别为模板进行的。模板进行的。答案:答案:C1.三者区别三者区别比较项目比较项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子位置位置DNAmRNAtRNA含义含义DNA上碱基上碱基对对或脱氧核或脱氧核苷酸的排列苷酸的排列顺顺序序mRNA上决定上决定一个氨基酸或一个氨基酸或提供提供转录终转录终止止信号的信号的3个相个相邻邻的碱基的碱基tRNA上的可以上的可以与与mRNA上的上的密密码码子互子互补补配配对对
19、的的3个碱基个碱基比较项目比较项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子种类种类4n种种(n为为碱基碱基对对的数目的数目)64种,其中决定氨种,其中决定氨基酸的密基酸的密码码子有子有61种种61种种作用作用间接决定蛋白间接决定蛋白质中氨基酸的质中氨基酸的排列顺序排列顺序直接控制蛋白质中直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序识别密码识别密码子子比较比较项目项目遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子相关相关特性特性具有多样性和具有多样性和特异性特异性一种密码子只一种密码子只能决定一种氨能决定一种氨基酸,而一种基酸,而一种氨基酸可能由氨基酸可能由一种或几种密一种或几种密码子决定
20、码子决定一种一种tRNA只只能识别和转运能识别和转运一种氨基酸,一种氨基酸,而一种氨基酸而一种氨基酸可以由一种或可以由一种或几种几种tRNA转转运运2联系联系(1)遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,使遗传信息传递到使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。的核糖核苷酸的排列顺序上。(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺的密码子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。序,反密码子则起到翻译的作用。以上关系表示如下:以上关系表示如下:【例例3】(2011济南质检济南质检)mRNA上决定氨
21、基酸的某个密码子上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换,则识别该密码子的的一个碱基发生替换,则识别该密码子的tRNA及转运的氨及转运的氨基酸发生的变化基酸发生的变化()AtRNA一定改变,氨基酸一定改变一定改变,氨基酸一定改变BtRNA不一定改变,氨基酸不一定改变不一定改变,氨基酸不一定改变CtRNA一定改变,氨基酸不一定改变一定改变,氨基酸不一定改变DtRNA不一定改变,氨基酸一定改变不一定改变,氨基酸一定改变【解析解析】选选 因因tRNA是与是与mRNA上的密码子配对,故密上的密码子配对,故密码子的一个碱基发生替换,对应的码子的一个碱基发生替换,对应的tRNA一定改变,又因一定改变,又
22、因一种氨基酸可能对应多种密码子,故密码子改变不一定一种氨基酸可能对应多种密码子,故密码子改变不一定引起氨基酸的改变。引起氨基酸的改变。C 密码子具有简并性和通用性。简并性指一种氨基酸可对密码子具有简并性和通用性。简并性指一种氨基酸可对应多种密码子。通用性是指生物界共用一套遗传密码。应多种密码子。通用性是指生物界共用一套遗传密码。由于密码子具有简并性,故基因突变并不一定导致其由于密码子具有简并性,故基因突变并不一定导致其合成的蛋白质发生改变。合成的蛋白质发生改变。特别提醒1.中心法则与生物种类的关系中心法则与生物种类的关系图解表示出遗传信息的传递有图解表示出遗传信息的传递有5个过程。个过程。(1
23、)以以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递为遗传物质的生物遗传信息的传递(2)以以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递为遗传物质的生物遗传信息的传递(3)中心法则体现了中心法则体现了DNA的两大基本功能的两大基本功能传递遗传信息:传递遗传信息:它是通过它是通过DNA复制完成的,发生于复制完成的,发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。表达遗传信息:表达遗传信息:它是通过转录和翻译完成的,发生在它是通过转录和翻译完成的,发生在个体发育过程中。个体发育过程中。(1)DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的
24、生物所遵循的法则。的法则。(2)RNA复制和逆转录只发生在被复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中。病毒寄生的细胞中。(3)逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶,它能以已知的逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶,它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。为模板合成目的基因。特别提醒2基因对性状控制的方式基因对性状控制的方式基因控制性状需经过一系列步骤,基因控制性状有如下基因控制性状需经过一系列步骤,基因控制性状有如下两种方式:两种方式:(1)直接途径:基因直接途径:基因 结构蛋白质结构蛋白质 细胞结构细胞结构 生生物性状,如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。物性状,如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维
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