【新人教生物必修2】第4章　基因的表达 章末总结4(共27张PPT)

(共27张PPT)
第四章　基因的表达
章末总结
构建·知识网络
转录、翻译过程中碱基互补配对关系
DNA模板链 ACG GAT CTT
DNA编码链 TGC CTA GAA
mRNA(密码子) UGC CUA GAA
反密码子 ACG GAU CUU
氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸
(1)决定氨基酸的密码子应为mRNA上的三个相邻碱基，查密码子表也以此为依据。
(2)mRNA上碱基序列与DNA编码链序列除用“U”代替“T”外，其余完全相同。
(3)数密码子个数的规则；①一般为从左向右；②每相邻的3个碱基构成1个密码子；③不能重叠数，且密码子与密码子之间不存在多余的碱基，即“不间断不重叠”。
如图为翻译过程中搬运原料的工具——tRNA，其反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，其他数字表示核苷酸的位置。下表为四种氨基酸对应的全部密码子。下列相关叙述正确的是 (　　)
氨基酸 密码子
色氨酸 UGG
甘氨酸 GGU、GGA、GGG、GGC
苏氨酸 ACU、ACA、ACG、ACC
脯氨酸 CCU、CCA、CCG、CCC
A．转录过程中也需要该搬运原料的工具
B．该tRNA中含有氢键，由两条链构成
C．该tRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸
D．氨基酸与反密码子都是一一对应的
【答案】C　
【解析】转录过程不需tRNA。呈三叶草型的tRNA中含有氢键，仍是单链。有些氨基酸对应的密码子不只一个，因此氨基酸与反密码子不是一一对应关系。该tRNA的反密码子的读取方向为“3′端→5′端”，即UGG，对应的密码子为ACC，即苏氨酸。
与基因表达有关的酶
分类 功能 产物 用途
解旋酶 破坏氢键，解开双螺旋，形成脱氧核苷酸链 DNA单链 DNA复制
RNA聚合酶 催化DNA转录形成RNA(具有解旋功能) RNA 转录
分类 功能 产物 用途
DNA聚合酶 催化DNA复制形成脱氧核糖核苷酸链；连接的是单个脱氧核糖核苷酸，形成磷酸二酯键 DNA DNA复制
逆转录酶 催化RNA逆转录形成DNA，存在于某些病毒体内 DNA 逆转录
DNA酶 催化DNA水解，破坏磷酸二酯键 脱氧核糖核苷酸 水解DNA
下列4支试管中分别模拟的是中心法则中的某个过程。请据图回答问题：
(1)4支试管分别模拟中心法则中的哪个过程？
(2)4支试管模拟的过程分别需要什么酶？
【答案】(1)a：DNA的复制；b：转录；c：RNA的复制；d：逆转录。
(2)a：解旋酶和DNA聚合酶；b：RNA聚合酶；c：RNA聚合酶；d：逆转录酶。
素养解读：本章内容涉及遗传的分子学基础中的重要内容——基因的表达、基因控制性状的方式以及中心法则等内容。基因表达中，无论是转录还是翻译，都能培养学生的科学思维素养，其中概念较多，易混点多，需要从本质上进行理解，对相似概念和过程采取比较的方法进行学习。对基因对性状的控制方式的学习可以培养学生的科学思维、生命观念以及科学探究素养。
1．(科学思维)下图表示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在 (　　)
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
【答案】C　
【解析】由图中信息可知，转录与翻译同时进行，即转录还没有结束，翻译便启动；而真核细胞内的转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行，因此图示过程只能发生在原核细胞内；翻译过程中，应是核糖体沿着mRNA移动；C正确，A、B、D均错误。
2．(科学探究)下图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验。下列相关叙述合理的是 (　　)
A．若X是mRNA，Y是多肽，则管内必须加入氨基酸
B．若X是DNA，Y含有U，则管内必须加入逆转录酶
C．若X是tRNA，Y是多肽，则管内必须加入脱氧核苷酸
D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内必须加入DNA酶
【答案】A　
【解析】若X是mRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，因此管内必须加入氨基酸；若X是DNA，Y含有U，则Y为RNA，管内发生的是转录过程，因此不需要加入逆转录酶，而需要加入RNA聚合酶等；若X是tRNA，Y是多肽，则管内发生的是翻译过程，因此不需要加入脱氧核苷酸；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则管内发生的是逆转录过程，因此需要加入逆转录酶。
3．(科学思维)白化病和黑尿病都是因酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。下图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析下列叙述不正确的是 (　　)
A．并非人体所有的细胞都含有酶B
B．控制酶D合成的基因发生改变会导致黑尿病
C．白化病和黑尿病的发生说明基因可通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状
D．图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制
【答案】C　
【解析】不同细胞中基因的表达情况不同，因此人体中并非所有细胞都含酶B；由图可知控制酶D合成的基因发生改变，尿黑酸不能转化为乙酰乙酸，从而会导致患黑尿病；白化病和黑尿病的发生说明基因可通过控制酶的合成来控制代谢，进而控制生物体的性状。
4．(科学探究)确定核糖体是蛋白质合成的场所以后，科学家曾提出如下问题：核糖体所含的RNA是翻译的模板吗？为此他们进行了如下实验：
第一步：将大肠杆菌在重培养基(含有15NH4Cl和13C葡萄糖)上培养，使细菌上各种成分(包括细菌核糖体)被重的同位素标记。然后他们使用T4噬菌体感染细菌，噬菌体感染后，大肠杆菌将不合成自身成分。
第二步：将细菌转移到轻培养基(含有14NH4Cl和12C葡萄糖)上培养，同时将放射性标记14C的尿嘧啶加到培养基上，培养后对核糖体进行密度梯度离心。
分析实验结果：
(1)如果新出现的RNA含14C，那么它是以________为模板转录而成的。
(2)如果所分离的大肠杆菌核糖体密度全为重(均含________、________)，那么核糖体所含的RNA________(填“是”或“不是”)翻译的模板。新合成的RNA称作________。
【答案】(1)T4噬菌体DNA　(2)15N　13C　不是　mRNA(信使RNA)
【解析】T4噬菌体感染大肠杆菌后，宿主细胞将不合成自身成分，新出现的RNA是以T4噬菌体DNA为模板转录成的。(2)T4噬菌体侵染前，大肠杆菌的核糖体均含15N、13C，噬菌体侵染细菌后，所分离的大肠杆菌核糖体也含15N、13C。这样就否定了翻译模板是核糖体RNA这一猜想。新合成的RNA可以称为mRNA(信使RNA)。
典例　(2018·江苏卷)长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。下图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：
(1)细胞核内各种RNA的合成都以________为原料，催化该反应的酶是________。
(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸分子合成多肽链的是________，此过程中还需要的RNA有________________。
(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内________(图示①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。
(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是____________________。
考查角度 考查了DNA分子的复制、遗传信息的转录和翻译
考查目的 培养识图判断能力、获取并处理信息的能力和科学思维
考查难度 难度适中
解题策略：
(1)思考角度　解答本题首先关联“转录和翻译”的概念和过程，然后根据图形判断图中两个数字代表的物质或结构名称以及lncRNA形成后发挥作用的机理。
(2)思维流程　解读题干可知：图中①表示染色质，主要由DNA和蛋白质组成；②表示核孔，是大分子进出细胞核的通道，具有选择性。
DNA通过转录形成RNA，以mRNA为模板翻译形成蛋白质，图中lncRNA是DNA通过转录形成的，其可以与染色质上的DNA分子结合，也可以通过核孔与细胞质中的蛋白质和RNA结合。
【解析】(1)构成RNA的基本单位是四种核糖核苷酸，催化RNA合成的酶是RNA聚合酶。(2)细胞中的RNA都是转录形成的，有三种类型，即mRNA、tRNA、 rRNA，其中指导氨基酸脱水缩合的是mRNA(作为翻译的模板)，此过程中还需要tRNA搬运氨基酸、rRNA参与翻译。(3)据图分析lncRNA前体加工成熟后，有的与核内染色质结合，有的能穿过核孔与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合来发挥其作用。(4)分析可知，lncRNA与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的分化形成多种免疫细胞，从而增强人体免疫抵御能力。
【答案】(1)4种核糖核苷酸　RNA聚合酶
(2) mRNA(信使RNA)　tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)　
(3)染色质　核孔
(4)分化　增强人体的免疫抵御能力