高考生物专题课件13：基因的表达（共53张PPT)）

第13讲　基因的表达
高考生物专题课件
一、RNA的结构、种类和功能
1.RNA与DNA的结构区别
必备知识

物质组成
结构特点
五碳糖
特有碱基
DNA
脱氧核糖
①????T(胸腺嘧啶)????
一般是②????双链????
RNA
③????核糖????
④????U(尿嘧啶)????
通常是单链
2.RNA的种类及功能
?
二、遗传信息的转录和翻译
1.转录
(1)概念
主要场所
细胞核
模板
⑦????DNA的一条链????
原料
4种游离的⑧????核糖核苷酸????
产物
RNA
　　(2)过程
?
场所
运载工具
模板
原料
?????核糖体????
tRNA
?????mRNA????
20种?????氨基酸????
2.遗传信息的翻译
(1)密码子和反密码子
密码子:?????mRNA????上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,共64种,其中决
定氨基酸的密码子有?????61????种。
反密码子:位于?????tRNA????上的与mRNA上的密码子互补配对的3个碱
基。
(2)翻译
三、基因对性状的控制
1.基因是具有遗传效应的DNA片段
?
2.中心法则图解
?
a.?????DNA的复制????;b.?????转录????;c.?????翻译????;d.?????RNA的复制????;
e. ????逆转录????。
3.基因对性状的控制途径(连一连)
?
?????B、D—a　A、C、E—b????
?
1.mRNA、tRNA、rRNA都参与蛋白质的合成。?( √ )
2.真核生物基因上每三个相邻的碱基组成一个密码子。?( ? )
3.一个tRNA分子中只有一个反密码子。?( √ )
4.基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。?( √ )
5.细菌的一个基因转录时,两条DNA链可同时作为模板,提高转录效
率。?( ? )
6.mRNA 上碱基改变一定会改变肽链中氨基酸的种类。?( ? )
7.原核生物的mRNA转录的同时就与核糖体结合。?( √ )
8.相同的DNA分子转录出的mRNA是相同的。?( ? )
9.由逆转录酶催化的是RNA→DNA的过程。?( √ )
10.基因与性状是一一对应的。?( ? )
11.酪氨酸含酶合成基因通过控制黑色素的合成来控制生物性状。( ? )
突破1　遗传信息的传递与表达
?
深化突破
1.DNA复制、转录、翻译过程的区别和联系
?
项目
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂的间期
生物个体发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
核糖体
模板
DNA的两条单链
DNA的一条链
mRNA
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件
解旋酶、DNA聚合酶、ATP
RNA聚合酶、ATP
酶、ATP、tRNA
碱基配对情况
亲代链与子代链间
模板链与RNA链间
密码子与反密码子间
产物
2个双链DNA
1个单链RNA
多肽链
模板去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样,重新组成双螺旋结构
水解成单个核糖核苷酸
特点
边解旋边复制、半保留复制
边解旋边转录
1条 mRNA 上同时结合多个核糖体合成多条肽链
遗传信息的传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
传递遗传信息
表达遗传信息,使生物表现出各种性状
(1)区别
　　(2)联系
?
2.辨析遗传信息、密码子与反密码子
项目
遗传信息
密码子
反密码子
存在位置
在DNA上(RNA病毒除外)
在mRNA上
在tRNA上
作用
间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
直接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
识别密码子序列,运输相应氨基酸
对应关系
?
?易错警示????(1)翻译过程中碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA
上的反密码子,故A—U,U—A配对,不会出现T。
(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
(3)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。
(4)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移
动。
?
1.“两看法”判断核酸种类
?
?
2.两种翻译模型的图析策略
?
(1)图甲:
①Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。
②一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
(2)图乙:
①1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。
②一个mRNA上可相继结合多个核糖体,同时合成多条相同的多肽链,
而不是多个核糖体共同完成一条肽链的合成。图乙中4个核糖体合成
的4条多肽链因为模板相同而相同。
③核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。核糖体移动方向的判断依据
是多肽链的长短。图中核糖体的移动方向是从左向右。
?
考向1　以基础判断或模式图分析的形式,考查转录和翻译的过程
1.(2018上海普陀抽测)如图是有关真核细胞中DNA分子的复制、基因
表达的示意图,下列相关叙述错误的是?(　　)
?
A.甲、乙过程主要发生在细胞核内,丙过程发生在核糖体上
B.甲、乙两过程都需要DNA聚合酶、解旋酶的催化
C.甲、乙、丙过程都遵循碱基互补配对原则
D.甲、乙、丙过程所需原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
答案 B
解析　甲、乙、丙分别为DNA复制、转录与翻译,DNA复制与转
录主要发生在细胞核内,翻译主要发生在细胞质的核糖体上,A正确;
DNA复制过程需要DNA聚合酶、解旋酶的催化,转录过程只需要RNA
聚合酶的催化,B错误;DNA的复制、转录、翻译过程都遵循碱基互补
配对原则,C正确;DNA复制是合成子代DNA的过程,以脱氧核苷酸为原
料,转录是合成RNA的过程,以核糖核苷酸为原料,翻译是合成蛋白质的
过程,以氨基酸为原料,D正确。
2.在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-
tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*
Ala-tRNACys(见图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么
下列说法正确的是(多选)?(　　)
?
A.在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链
B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结合的氨基酸决定
C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala
D.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys
答案????AC
解析　本题主要考查翻译的特点及从新情境中获取信息解决问
题的能力。在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体,可同时合成
多条多肽链,A正确;反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则,
是由密码子决定的,B错误;依据题干信息可知,用无机催化剂镍将*Cys-
tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时,tRNA不变,由此推测与其配对的
密码子也未变,但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸,新合成的
肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C正确、D错误。
考向2　以基础判断或图示分析的形式,考查遗传信息、密码子、反密
码子的对应关系
3.如图是蛋白质合成时tRNA分子上的反密码子与mRNA上的密码子配
对情形,以下有关叙述错误的是?(　C　)
A.tRNA上结合氨基酸分子的部位为甲端
B.图中戊处上下链中间的化学键表示氢键
C.与此tRNA反密码子配对之密码子为UCG
D.蛋白质的合成是在细胞内的核糖体上进行的,
核糖体沿着mRNA由丙到丁移动
解析　tRNA上的甲端(羟基端)可结合氨基酸,另一端是磷酸基团,不
能结合氨基酸,A正确;图中戊处为局部双链结构,两条链中间的化学键
表示氢键,B正确;tRNA的碱基顺序是从非氨基酸臂那一端开始,而密码
子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对,因此与此tRNA反密码
子配对的密码子为GCU,C错误;蛋白质在核糖体上合成,翻译的方向是
从甲所在一侧向着乙所在一侧,D正确。
4.下图简要概括了在真核细胞内基因指导蛋白质合成过程中相关物质
间的关系。据图分析,下列说法错误的是?(　D　)
A.①表示基因,主要位于染色体上
B.②过程中碱基配对方式与③过程中有所不同
C.③表示翻译,该过程离不开④
D.④中的密码子决定其携带的氨基酸种类
解析 图中①表示基因,在真核细胞中主要位于染色体上,A正确;图
中②表示转录,图中③表示翻译,转录过程中的碱基配对方式有T—A,而
翻译过程中没有,B正确;翻译过程离不开tRNA(④),C正确;④表示tRNA,
其上存在反密码子,而不是密码子,D错误。
5.一个DNA分子转录形成的RNA中,腺嘌呤与尿嘧啶之和占全部碱基总
数的42%。若该DNA分子中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%,胸
腺嘧啶占30%,则另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的
? (　B　)
21%　12%　　 B. 34%　12%
C. 30%　24%　　D. 58%　30%
解析　依题意和碱基互补配对原则可知:在RNA中,A+U=42%,C+G=58%,该DNA分子每一条链中,A+T=42%,C+G=58%(占一条链的比例)。又已知在该DNA分子一条链中,C=24%,T=30%,则该链中G=58%-24%=34%(与另一条链上的C相等),A=42%-30%=12%(与另一条链上的T相等),所以另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的34%、12%,A、C、D均错误,B正确。
考向3　以图示分析或文字信息为载体,考查某些因素对基因表达的影响
6.许多基因的启动子内富含CG重复序列,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲
基化成为5-甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列与之相关的叙述
中,正确的是?(　C　)
A.在一条单链上相邻的C和G之间通过氢键连接
B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变
C.胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合
D.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
解析　在DNA的一条单链上相邻的两个碱基通过“脱氧核糖-磷酸
-脱氧核糖”结构相连,A错误;依题意,胞嘧啶甲基化后会抑制基因的转
录,RNA聚合酶与启动子结合后,催化转录进行,所以胞嘧啶甲基化会阻
碍RNA聚合酶与启动子结合,B错误、C正确;基因的表达包括转录和翻
译,基因甲基化抑制转录,所以基因的表达与基因的甲基化程度有关,D
错误。
7.2017年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国的三位科学家,他们发现
果蝇的昼夜节律与PER蛋白浓度的变化有关。图示PER蛋白作用的部
分过程,有关叙述错误的是?(　C　)
A.PER蛋白可反馈抑制per基因的转录
B.per mRNA的合成过程不会在细胞核外发生
C.PER蛋白与TIM蛋白结合后穿过核膜进入细
胞核
D.一个per mRNA分子上可结合多个核糖体同
时进行多条相同肽链的合成
解析　由图中可以看出:PER蛋白与TIM蛋白结合后会抑制per基因
的转录,A正确;per基因是核基因,故per mRNA的合成过程不会在细胞核
外发生,B正确;PER蛋白与TIM蛋白结合后为大分子,大分子物质不能穿
过核膜进入细胞核,只能通过核孔进入,C错误;如图一个per mRNA分子
上可结合多个核糖体同时进行多条相同肽链的合成,D正确。
突破2　对中心法则的理解与分析
?
1.内容图解
图解表示出遗传信息传递的过程:
(1)以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递
(2)以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递
①逆转录需要逆转录酶,该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。
②中心法则中各过程都遵循碱基互补配对原则。
2.中心法则与基因表达的关系
?
?
易错警示????(1)DNA的复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物
所遵循的法则。
(2)RNA→DNA的逆转录和RNA→RNA的自我复制过程,在病毒单独存
在时不能进行,只有当病毒寄生到宿主细胞中后才可能发生。
(3)逆转录需要逆转录酶催化。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的
酶,它能催化以已知的mRNA为模板合成目的基因的过程。这是获得目
的基因的重要手段。
?
1.利用图示剖析中心法则的策略
?
图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;
4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。
2.确认中心法则各生理过程的三大依据
?
?
?
?
考向1　依托中心法则图示,考查遗传信息的流动
1.(2018北京海淀期末)下图为中心法则示意图,相关叙述正确的是(? D )
A.①②③发生在细胞核和线粒体中
B.①④的碱基配对方式完全相同
C.细胞中的tRNA通过④过程复制
D.⑤在逆转录酶的催化作用下完成
解析　①②③过程分别为DNA的复制、转录及翻译过程,对于细胞
核基因来说,①②过程可能发生在细胞核中,③过程发生在细胞质中的
核糖体上;对于线粒体基因来说,①②③过程都可以发生在线粒体中,A
错误。①过程为DNA的复制,所涉及的碱基互补配对方式有:A-T,G-C;
④过程为RNA的复制,所涉及的碱基互补配对方式有:A-U、G-C、T-A,
B错误。细胞中的tRNA由DNA转录而来,C错误;⑤过程为逆转录过程,
需要在逆转录酶的催化作用下完成, D正确。
2.Qβ噬菌体的遗传物质(QβRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠
杆菌后,QβRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制
酶(如图所示),然后利用该复制酶复制QβRNA。下列叙述正确的是(　　)
?
A.QβRNA的复制需经历一个逆转录过程
B.QβRNA的复制需经历形成双链RNA的过程
C.一条QβRNA模板只能翻译出一条肽链
D.QβRNA复制后,复制酶基因才能进行表达
答案????B
解析　单链QβRNA的复制过程为:先以该RNA为模板合成一条互
补RNA,再以互补RNA为模板合成子代的QβRNA,故此过程中不需要逆
转录,但可形成双链RNA,A项错误、B项正确;由图知以该RNA为模板
合成了多种蛋白质,故一条单链QβRNA可翻译出多条肽链,C项错误;由
题干信息可知,侵染大肠杆菌后,QβRNA可立即作为模板翻译出RNA复
制酶,D项错误。
考向2　以基因与生物代谢关系图示为载体,考查基因与生物性状的关系
3.(2018北京东城期末)下列关于基因和遗传物质的叙述,正确的是(?? B? )
A.基因都在染色体上
B.遗传物质的复制可在体外进行
C.基因是遗传物质的基本组成单位
D.基因表达过程中不会出现T-A碱基配对
解析　对于真核细胞而言,染色体是基因的主要载体,线粒体和叶绿
体也是基因的载体,A错误;PCR扩增技术为体外复制DNA的技术,B正
确;遗传物质为DNA或RNA,其基本组成单位为脱氧核苷酸或核糖核苷
酸,C错误;基因表达包括转录和翻译,在转录过程中,DNA中T与mRNA
中A发生碱基互补配对,D错误。
4.(2018北京石景山期末)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图,
关于该流程的叙述正确的是?(　C　)
?
A.①过程是转录,以DNA的两条链为模板合成mRNA
B.②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程属于间接控制生物体的性状
D.某段DNA上发生了基因突变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变
解析　本题考查考生对基因表达及基因控制性状的理解。转录
以DNA的一条链为模板,A错误;翻译过程还需要tRNA,B错误;基因可以
通过决定蛋白质结构直接控制生物体的性状,如镰刀型细胞贫血症,也
可以通过控制酶的合成来控制代谢过程,如白化病,这属于间接控制生
物体的性状,C正确;基因突变时,形成的mRNA会改变,但由于密码子具
有简并性,该DNA指导合成的蛋白质不一定会改变,D错误。
填充:①双螺旋结构　②边解旋边复制、半保留复制
网络构建
核心构建
要语强记
1DNA的两条脱氧核苷酸链反向平行,脱氧核糖与磷酸交替连接构成基
本骨架,碱基对排列在内侧。
2遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序中,DNA分子中脱氧核苷酸的排
列顺序代表了遗传信息。
3DNA复制需要解旋酶和DNA聚合酶参与,具有边解旋、边复制、半保
留复制的特点。
4DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板,通过碱基互补
配对保证了复制能够准确进行。
5基因是具有遗传效应的DNA片段,DNA分子上分布着许多个基因。