第三講 基因的表達,一、基因的表達轉(zhuǎn)錄和翻譯 1填寫轉(zhuǎn)錄的過程,知識梳理,解旋酶,一條鏈,核糖核苷酸,RNA,DNA,2填寫翻譯的過程,mRNA與核糖體的數(shù)量關(guān)系： 。 存在上述關(guān)系的意義：。 蛋白質(zhì)合成的方向： (據(jù)上圖)，判斷依據(jù)是根據(jù) 。 蛋白質(zhì)合成的結(jié)果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質(zhì)還需要運送至 等結(jié)構(gòu)中進一步加工。,一個mRNA可同時結(jié)合多個核糖體,從左向右,多肽鏈的長短，長的翻譯在前,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,少量的mRNA分子可,以迅速合成出大量的蛋白質(zhì),3比較密碼子與反密碼子 (1)密碼子： 上3個相鄰堿基，共64種，其中決定氨基酸的密碼子有 種。 (2)反密碼子：位于 上的與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基。,mRNA,61,tRNA,二、中心法則 1填寫中心法則的內(nèi)容,DNA的復(fù)制； ；翻譯； ； 。,轉(zhuǎn)錄,RNA復(fù)制,逆轉(zhuǎn)錄,2利用圖示分類剖析中心法則,(1)圖示中1、8為 過程；2、5、9為 過程；3、10為 過程；4、6為 過程；7為 過程。 (2)若甲、乙、丙為病毒，則甲為 病毒，如噬菌體；乙為 病毒，如煙草花葉病毒；丙為 病毒，如HIV。,轉(zhuǎn)錄,翻譯,DNA復(fù)制,RNA復(fù)制,逆轉(zhuǎn)錄,DNA,RNA,逆轉(zhuǎn)錄,三、基因與性狀的關(guān)系 1基因控制性狀的途徑,2.基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系 (1)一般而言，一個基因只決定 。 (2)生物體的一個性狀有時受 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)。 (3)有些基因則會影響 ，如決定豌豆開紅花的基因也決定結(jié)灰色的種子。,一種性狀,多個基因,多種性狀,【警示】 生物的大多數(shù)性狀是受單基因控制的。這里的“單基因”是指一對等位基因，并不是單個基因?；蚩刂粕矬w的性狀，但性狀的形成同時還受到環(huán)境的影響。,判斷下列說法的正誤。 1轉(zhuǎn)錄和翻譯都是以mRNA為模板合成生物大分子的過程。(2012·上海)( ) 2少數(shù)RNA具有生物催化作用。(2011·海南)( ) 3每種tRNA只轉(zhuǎn)運一種氨基酸。(2009·廣東)( ),自主檢測,×,4反密碼子是位于mRNA上相鄰的3個堿基。(2013·課標)( ) 5每種氨基酸僅由一種密碼子編程。(2010·廣東)( ) 6DNA復(fù)制就是基因表達的過程。(2010·廣東) ( ) 7決定氨基酸的密碼 子有64種，反密碼子位于tRNA上，也有64種。( ),×,×,×,×,8. (2012·安徽高考)如圖表示細胞內(nèi)某些重要物質(zhì)的合成過程。該過程發(fā)生在原核細胞內(nèi)，轉(zhuǎn)錄還未結(jié)束便啟動遺傳信息的翻譯。( ),考點一 基因的表達轉(zhuǎn)錄和翻譯,【核心突破】,1DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的區(qū)別和聯(lián)系 (1)區(qū)別：,(2)聯(lián)系：,【命題預(yù)測】,考向預(yù)測一 DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的異同點,1(2014·四川卷)將牛催乳素基因用32P標記后導(dǎo)入小鼠乳腺細胞，選取僅有一條染色體上整合有單個目的基因的某個細胞進行體外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的是 A. 小鼠乳腺細胞中的核酸含有5種堿基和8種核苷酸 B該基因轉(zhuǎn)錄時，遺傳信息通過模板鏈傳遞給mRNA,C連續(xù)分裂n次后，子細胞中32P標記的細胞占1/2n1 D該基因翻譯時所需tRNA與氨基酸種類數(shù)不一定相等 解析 小鼠乳腺細胞中的核酸含有A、G、C、T、U五種堿基，八種核苷酸，故A正確?；蚴蔷哂羞z傳信息的DNA片段，轉(zhuǎn)錄是以基因的一條鏈為模板指導(dǎo)合成RNA的過程，故B正確。連續(xù)分裂N次，子細胞中被標記的細胞占1/2n1，故C錯。 答案 C,2. 下列關(guān)于甲、乙、丙三個與DNA分子相關(guān)的圖形的說法不正確的是,A將圖甲DNA分子放在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代，子代含15N的DNA單鏈占總鏈數(shù)的7/8 B圖甲處的堿基對缺失可導(dǎo)致基因突變，限制性核酸內(nèi)切酶可作用于部位，解旋酶可作用于部位，圖乙中有8種核苷酸 C圖丙所示的生理過程為轉(zhuǎn)錄和翻譯，在藍藻細胞中可同時進行 D形成圖丙的過程可發(fā)生在擬核中，人的神經(jīng)細胞能進行圖乙所示生理過程的結(jié)構(gòu)只有細胞核,解析 有一條單鏈被15N標記的DNA分子在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制一代時，含15N標記的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的3/4，在含15N的培養(yǎng)液中復(fù)制兩代時，含15N標記的DNA單鏈占DNA總鏈數(shù)的7/8；藍藻等原核細胞的轉(zhuǎn)錄與翻譯過程可同時進行；人的神經(jīng)細胞中能進行轉(zhuǎn)錄過程的結(jié)構(gòu)有細胞核和線粒體。 答案 D,考向預(yù)測二 轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程 3. 下圖表示附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體的蛋白質(zhì)合成過程。判斷下列有關(guān)敘述不正確的是,A主要是在細胞核內(nèi)合成的，通過核孔進入細胞質(zhì) B徹底水解產(chǎn)物的種類比多 C與的氨基酸種類、數(shù)目及排列順序不同 D圖示過程合成的是分泌蛋白 解析 圖中和是同一多肽鏈，其氨基酸種類、數(shù)目和排列順序相同；是核糖體，由RNA和蛋白質(zhì)組成，是多肽鏈。 答案 C,4(2015·合肥月考)圖為翻譯過程中搬運原料的工具tRNA，其反密碼子的讀取方向為“3端5端”，其他數(shù)字表示核苷酸的位置。下表為四種氨基酸對應(yīng)的全部密碼子的表格。相關(guān)敘述正確的是,A轉(zhuǎn)錄過程中也需要搬運原料的工具 B該tRNA中含有氫鍵，由兩條鏈構(gòu)成 C該tRNA在翻譯過程中搬運蘇氨酸 D氨基酸與反密碼子都是一一對應(yīng)的,解析 題圖可知反密碼子為UGC，密碼子為ACG，由密碼子表可知轉(zhuǎn)運的是蘇氨酸，C正確。轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板，以脫氧核苷酸為原料合成信使RNA，不需要搬運工具，A錯誤。tRNA由一條鏈構(gòu)成，只是部分能配對，B錯誤。由圖可知一種氨基酸可以對應(yīng)幾種密碼子，從而對應(yīng)多種反密碼子，D錯誤。 答案 C,考點二 基因與性狀的關(guān)系,1中心法則的理解與分析 (1)所有生物的中心法則：,【核心突破】,(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中心法則與基因表達的關(guān)系,(1)DNA的復(fù)制體現(xiàn)了遺傳信息的傳遞功能，發(fā)生在細胞增殖或產(chǎn)生子代的生殖過程中。 (2)DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯共同體現(xiàn)了遺傳信息的表達功能，發(fā)生在個體發(fā)育的過程中。,【命題預(yù)測】,考向預(yù)測一 中心法則的內(nèi)容,5(2014·江蘇卷)研究發(fā)現(xiàn)，人類免疫缺陷病毒( HIV) 攜帶的RNA在宿主細胞內(nèi)不能直接作為合成蛋白質(zhì)的模板。依據(jù)中心法則(下圖)，下列相關(guān)敘述錯誤的是,A合成子代病毒蛋白質(zhì)外殼的完整過程至少要經(jīng)過環(huán)節(jié) B侵染細胞時，病毒中的蛋白質(zhì)不會進入宿主細胞 C通過形成的DNA可以整合到宿主細胞的染色體DNA上 D科學(xué)家可以研發(fā)特異性抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的藥物來治療艾滋病,解析 人類免疫缺陷病毒(HIV)屬反轉(zhuǎn)錄病毒的一種，主要攻擊人體的淋巴細胞， 在侵染過程中HIV整體進入T淋巴細胞內(nèi)，故B選項是錯誤的。HIV的遺傳物質(zhì)RNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA可整合到患者細胞的基因組中，再通過病毒DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，每個被感染的細胞就生產(chǎn)出大量的HIV，然后由被感染的細胞裂解釋放出來；根據(jù)題圖中的中心法則可知病毒DNA是通過逆轉(zhuǎn)錄過程合成，可見科研中可以研發(fā)抑制逆轉(zhuǎn)錄酶的藥物來治療艾滋病。故A、C、D選項均正確。 答案 B,【易考明示】 與中心法則有關(guān)的4點提示 (1)高等動植物只有DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯三條途徑，但具體到不同細胞情況不盡相同，如根尖分生區(qū)細胞等分裂旺盛的組織細胞中三條途徑都有；但葉肉細胞等高度分化的細胞無DNA復(fù)制途徑，只有轉(zhuǎn)錄和翻譯兩條途徑；哺乳動物成熟的紅細胞無信息傳遞。,(2)RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在RNA病毒中，是后來發(fā)現(xiàn)的，是對中心法則的補充和完善。 (3)進行堿基互補配對的過程上述五個都有；進行互補配對的場所有四個，即細胞核、葉綠體、線粒體、核糖體。 (4)需要解旋酶的過程：DNA復(fù)制(兩條鏈都作為模板)和轉(zhuǎn)錄(DNA的一條鏈作為模板)。,考向預(yù)測二 基因?qū)π誀畹目刂?6(2014·河北一模)如圖為皺粒豌豆形成的原因和囊性纖維病的病因圖解。下列敘述正確的是,A兩個實例都說明基因和性狀是一一對應(yīng)的關(guān)系 B用光學(xué)顯微鏡可觀察到淀粉分支酶基因發(fā)生的變化 C圖中CFTR基因和淀粉分支酶基因都發(fā)生了基因突變 DCFTR基因結(jié)構(gòu)異常后無法進行轉(zhuǎn)錄和翻譯,解析 淀粉分支酶基因說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程進而控制生物的性狀，CFTR說明基因通過控制蛋白質(zhì)直接控制生物的性狀，A錯誤；光學(xué)顯微鏡不能觀察到基因突變，B錯誤；圖中淀粉分支酶基因插入了外來DNA序列，CFTR基因缺失了3個堿基，都發(fā)生了基因突變，C正確；CFTR基因結(jié)構(gòu)異常但仍能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯，只是翻譯出的蛋白質(zhì)功能異常，D錯誤。 答案 C,7(2015·海安統(tǒng)考)下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀羁刂七^程示意圖。下列說法正確的是,A過程、都主要在細胞核中進行 B基因1和基因2不可能同時出現(xiàn)在同一個細胞中 C老年人細胞中不含有M2 DM1和M2不可能同時出現(xiàn)在同一個細胞中,解析 過程主要在細胞核中進行，過程在核糖體上進行，A錯誤；人體所有的體細胞都是由同一個受精卵有絲分裂形成的，含有相同的基因，因此基因1和基因2同時存在于人體所有的體細胞中，B錯誤；老年人細胞中含有M2，也能合成酪氨酸酶，只是酪氨酸酶的活性降低，C錯誤；M1、M2體現(xiàn)了特定基因的選擇性表達，不可能同時出現(xiàn)在同一個細胞中，D正確。 答案 D, 易錯易混,辨析遺傳信息、密碼子和反密碼子,遺傳信息，密碼子，反密碼子的位置，可用如圖表示：,【典例訓(xùn)練】 1(2014·貴陽模擬)某二倍體植物細胞內(nèi)的2號染色體上有M基因和R基因，它們編碼各自蛋白質(zhì)的前3個氨基酸的DNA序列如圖，起始密碼子均為AUG。下列敘述正確的是,A基因M在該二倍體埴物細胞中數(shù)目最多時可有兩個 B在減數(shù)分裂過程中等位基因隨a、b鏈的分開而分離 C基因M和基因R轉(zhuǎn)錄時都以b鏈為模板合成mRNA D若箭頭處的堿基突變?yōu)門，則對應(yīng)密碼子變?yōu)锳UC,解析 當該二倍體植株為純合子時，基因M在該二倍體植物細胞中數(shù)目最多時可有4個(有絲分裂后期)，A錯誤；在減數(shù)分裂過程中等位基因隨同源染色體的分開而分離，而不是隨著a、b鏈的分開而分離，B錯誤；起始密碼子均為AUG，則基因M以b鏈為模板合成mRNA，而基因R以a鏈為模板合成mRNA，C錯誤；基因M以b鏈為模板合成mRNA，若箭頭處的堿基突變?yōu)門，即CAGTAG，則對應(yīng)密碼子由GUCAUC，D正確。 答案 D,翻譯過程、基因與性狀的關(guān)系, 圖示解讀,(1)圖1表示真核細胞的翻譯過程。圖中是mRNA，是核糖體，、表示正在合成的4條多肽鏈，翻譯的方向是自右向左。 (2)圖2表示原核細胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，圖中是DNA模板鏈，、表示正在合成的4條mRNA，在核糖體上同時進行翻譯過程。,【典例訓(xùn)練】 2(2014·江門模擬)如圖是科學(xué)家對果蠅一條染色體上的基因測定結(jié)果。下列有關(guān)該圖的說法正確的是,A控制朱紅眼與深紅眼的基因是等位基因 B該染色體的DNA分子中堿基數(shù)磷酸數(shù)脫氧核糖數(shù) C控制白眼和朱紅眼的基因在遺傳時遵循基因的分離定律 D若截翅基因中發(fā)生堿基對的缺失，該染色體上的基因?qū)⒂?個變?yōu)?個,解析 朱紅眼與深紅眼基因是同一條染色體上的基因，不是等位基因，A錯誤；由于每一個脫氧核苷酸由一分子堿基、一分子磷酸和一分子脫氧核糖構(gòu)成，故該染色體的DNA分子中堿基數(shù)磷酸數(shù)脫氧核糖數(shù)，B正確；白眼和朱紅眼的基因位于同一條染色體上，不遵循基因的分離定律，C錯誤；截翅基因中發(fā)生堿基對的缺失，則發(fā)生了基因突變，突變?yōu)槠涞任换?，但染色體上的基因個數(shù)不變，D錯誤。 答案 B,DNA,mRNA,密碼子,多肽或蛋白質(zhì),tRNA,高考體驗,1(2014·海南卷)下列是某同學(xué)關(guān)于真核生物基因的敘述 攜帶遺傳信息 能轉(zhuǎn)運氨基酸 能與核糖體結(jié)合 能轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA 每相鄰三個堿基組成一個反密碼子 可能發(fā)生堿基對的增添、缺失、替換其中正確的是,A B C D 解析 基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，攜帶遺傳信息、能轉(zhuǎn)錄、也可能發(fā)生基因突變，所以正確，能轉(zhuǎn)運氨基酸的是tRNA、 能與核糖體結(jié)合的是mRNA、反密碼子位于tRNA上。 答案 B,2(2013·全國課標)關(guān)于蛋白質(zhì)生物合成的敘述，正確的是 A一種tRNA可以攜帶多種氨基酸 BDNA聚合酶是在細胞核中合成的 C反密碼子是位于mRNA上相鄰的三個堿基 D線粒體中的DNA能控制某些蛋白質(zhì)的合成,解析 tRNA的一端有三個堿基外露為反密碼子，與mRNA上的密碼子進行堿基互補配對，另一端攜帶一種氨基酸到達核糖體上，通過發(fā)生脫水縮合形成肽健，合成多肽鏈。所以A、C錯誤。DNA聚合酶是蛋白質(zhì)，在核糖體上合成，而細胞核內(nèi)無核糖體，不能合成蛋白質(zhì)，因而DNA聚合酶是在細胞質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)類酶，通過核孔進入細胞核發(fā)揮作用。B錯。線粒體中不僅具有自己的DNA，而且還有核糖體，能夠通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制一部分蛋白質(zhì)的合成，所以核糖體具有一定的獨立性。D正確。 答案 D,3(2014·上海卷)真核生物的核基因必須在mRNA形成之后才能翻譯蛋白質(zhì)，但原核生物的mRNA通常在轉(zhuǎn)錄完成之前便可啟動蛋白質(zhì)的翻譯，針對這一差異的合理解釋是 A原核生物的遺傳物質(zhì)是RNA B原核生物的tRNA是三葉草結(jié)構(gòu) C真核生物的核糖體可以進入細胞核 D真核生物的mRNA必須通過核孔后才能翻譯,解析 真核生物的核基因轉(zhuǎn)錄的場所是細胞核，而翻譯的場所是細胞質(zhì)中的核糖體，因此mRNA只有全部轉(zhuǎn)錄之后，通過核孔進入細胞質(zhì)中翻譯，而原核細胞沒有核膜，是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。故選D。 答案 D,4(2013·江蘇單科)圖分別表示人體細胞中發(fā)生的3種生物大分子的合成過程。請回答下列問題：,(1)細胞中過程發(fā)生的主要場所是_。 (2)已知過程的鏈中鳥嘌呤與尿嘧啶之和占堿基總數(shù)的54%，鏈及其模板鏈對應(yīng)區(qū)段的堿基中鳥嘌呤分別占29%、19%，則與鏈對應(yīng)的DNA區(qū)段中腺嘌呤所占的堿基比例為_。 (3)由于基因中一個堿基對發(fā)生替換，而導(dǎo)致過程合成的肽鏈中第8位氨基酸由異亮氨酸(密碼子有AUU、AUC、AUA)變成蘇氨酸(密碼子有ACU、ACC、ACA、ACG)，則該基因的這個堿基對替換情況是_。,(4)在人體內(nèi)成熟紅細胞、漿細胞、記憶細胞、效應(yīng)T細胞中，能發(fā)生過程、而不能發(fā)生過程的細胞是_。 (5)人體不同組織細胞的相同DNA進行過程時啟用的起始點_(在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中選擇)，其原因是_。,解析 (1)圖表示的過程依次是DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。轉(zhuǎn)錄的場所主要在細胞核中。 (2)RNA中GU54%、CA46%，則其DNA模板鏈中C(29%)A54%、G(19%)T46%，計算得DNA一條鏈中AT52%，故雙鏈中AT52%，AT26%。,(3)該基因突變是由于一個堿基對的改變引起的，故異亮氨酸的密碼子中第2個堿基U變?yōu)榱藟A基C成為蘇氨酸的密碼子，相應(yīng)的則是基因中T/A替換為了C/G(或A/T替換為了G / C)。 (4)人體成熟的紅細胞中無細胞核，復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程都不能發(fā)生，高度分化的細胞即漿細胞和效應(yīng)T細胞中能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯，但不能進行DNA的復(fù)制。,(5)1個DNA分子中含許多個基因，不同組織細胞因基因的選擇性表達，故進行轉(zhuǎn)錄過程時啟用的起始點不完全相同。 答案 (1)細胞核 (2)26% (3)T/A替換為C/G(A/T替換為G/C) (4)漿細胞和效應(yīng)T細胞 (5)不完全相同 不同組織細胞中基因進行選擇性表達,