高三生物一轮复习课件：第19讲基因的表达.pptx

第第1919讲讲 基因的表达基因的表达基因（基因（DNA）指导蛋白质合成的过程，叫指导蛋白质合成的过程，叫基因的表达基因的表达。考点一考点一 遗传信息的转录和翻译遗传信息的转录和翻译一、一、RNARNA的结构和功能的结构和功能(1)RNA(1)RNA结构层次：结构层次：元素组成：元素组成：C C、H H、O O、N N、P P基本单位：核糖核苷酸基本单位：核糖核苷酸磷酸磷酸含氮碱基：含氮碱基：A A、U U、C C、G G核糖核糖核糖核苷酸链核糖核苷酸链RNARNA一般是单链，而且比一般是单链，而且比DNADNA短，能通过核孔，短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。从细胞核转移到细胞质中。(真核真核)mRNAmRNA(信使信使RNA):RNA):rRNArRNA(核糖体核糖体RNA)RNA)：tRNAtRNA(转运转运RNA)RNA)：蛋白质蛋白质合成的直接模板合成的直接模板。每。每3 3个相邻碱基为个相邻碱基为1 1个密码子。个密码子。核糖体的组成成分。核糖体的组成成分。一、一、RNARNA的结构和功能的结构和功能(2)RNA(2)RNA种类和功能：种类和功能：识别和转运氨基酸。识别和转运氨基酸。一条核糖核苷酸链一条核糖核苷酸链经过折叠，像三叶草的叶型，经过折叠，像三叶草的叶型，而且局部存在碱基互补配对的情形。而且局部存在碱基互补配对的情形。其一端是携带氨基酸的部位，另一端突出来其一端是携带氨基酸的部位，另一端突出来3 3个碱基，每个个碱基，每个tRNAtRNA的这的这3 3个碱基可以与个碱基可以与mRNAmRNA上的密上的密码子互补配对，因而叫码子互补配对，因而叫反密码子反密码子。tRNAtRNA结构示意图结构示意图DNADNA和和RNARNA的比较的比较DNADNA（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸）RNARNA（核糖核酸）（核糖核酸）基本单位基本单位 核苷酸核苷酸 核苷酸核苷酸五碳糖五碳糖含氮碱基含氮碱基结结 构构 结构结构大多为大多为 结构结构分布分布真核生物：真核生物：原核生物：原核生物：脱氧（核糖）脱氧（核糖）核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖A A、C C、G G、T TA A、C C、G G、U U双螺旋双螺旋单链单链主要在细胞核主要在细胞核（线粒体、叶绿体）（线粒体、叶绿体）主要在拟核主要在拟核（质粒）（质粒）主要存在于细胞质主要存在于细胞质DNADNA（脱氧核糖核酸）（脱氧核糖核酸）RNARNA（核糖核酸）（核糖核酸）显色显色反应反应与与 反应呈绿色反应呈绿色与与 在沸水浴加热条件在沸水浴加热条件下呈下呈 。与与 反应呈反应呈 。功能功能是主要的是主要的 ，携带，携带和复制和复制 ，并指，并指导导 的合成。的合成。是是RNARNA病毒的病毒的 。mRNAmRNA：携带：携带 ，传递，传递 ，蛋白质合成的直接模板。，蛋白质合成的直接模板。tRNAtRNA：识别和转运：识别和转运 。rRNArRNA：的组成成分的组成成分 。少数作为少数作为 ，具有，具有 作用作用甲基绿甲基绿 二苯胺二苯胺蓝色蓝色吡罗红吡罗红红色红色遗传物质遗传物质遗传信息遗传信息蛋白质蛋白质遗传物质遗传物质密码子密码子遗传信息遗传信息氨基酸氨基酸核糖体核糖体催化催化酶酶二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录(1)(1)概念：概念：以以DNADNA的一条链的一条链为模板合成的为模板合成的RNARNA的过程的过程 。(2)(2)场所：场所：真核：真核：主要在细胞核主要在细胞核，还有线粒体、叶绿体，还有线粒体、叶绿体 原核：原核：主要在拟核主要在拟核，还有质粒，还有质粒 (3)(3)过程：过程：(3)(3)过程：过程：场所：场所：产物：产物：模板：模板：条件条件 原料：原料：酶：酶：能量：能量：碱基互补配对原则：碱基互补配对原则：遗传信息遗传信息流动方向：流动方向：细胞核细胞核（主要）、线粒体、叶绿体（主要）、线粒体、叶绿体mRNAmRNA、t tRNARNA、r rRNA RNA DNADNA的的 链链一条一条核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA聚合酶聚合酶 游离的四种游离的四种 ATPATPDNA mRNADNA mRNA二、遗传信息的转录二、遗传信息的转录A-U、T-A、C-G、G-C以真核生物为例以真核生物为例 密码子与反密码子密码子与反密码子1 1、密码子、密码子 (1)(1)概念：概念：mRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基个相邻的碱基决定决定1 1个氨基酸个氨基酸，每，每3 3个这样的碱基称为个这样的碱基称为1 1个密码子。个密码子。(2)(2)种类：种类：6464种种；其中决定氨基酸的密码子；其中决定氨基酸的密码子6161种种(包括包括2 2个起始密码子个起始密码子)，终止密码子有终止密码子有3 3种（不决定氨基酸）。种（不决定氨基酸）。U UC CA AU UG GA AU UU UA AmRNAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子(3)(3)特点：特点：通用性：通用性：自然界几乎所有生物自然界几乎所有生物共用一套密码子。共用一套密码子。专一性：专一性：一种密码子只对应一一种密码子只对应一种氨基酸。种氨基酸。简并性：简并性：一种氨基酸可有一种一种氨基酸可有一种或多种密码子或多种密码子当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简当密码子中有一个碱基改变时，由于密码的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；几种并性，可能并不会改变其对应的氨基酸；几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。的速度。密码子与反密码子密码子与反密码子2 2、反密码子、反密码子 tRNAtRNA上能与上能与mRNAmRNA的密码子互补配对的的密码子互补配对的3 3个碱基。个碱基。一种一种tRNAtRNA只能携带一种特定的氨基酸，细胞中的只能携带一种特定的氨基酸，细胞中的tRNAtRNA（反密码子）（反密码子）有有6161种种。(1)(1)概念：概念：(2)(2)种类：种类：A AA AU U异亮异亮氨酸氨酸A AC CA A 亮亮氨酸氨酸三、三、遗传信息的翻译遗传信息的翻译(1)(1)概念：概念：游离在细胞质中的各种游离在细胞质中的各种氨基酸氨基酸，以以mRNAmRNA为模板合成具有一定氨基酸为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程顺序的蛋白质的过程。P64P64(2)(2)场所：场所：核糖体核糖体(原核、真核原核、真核)(3)(3)运输工具：运输工具：tRNAtRNA（有（有6161种种)DNAmRNA肽链肽链核孔核孔进入进入m mRNARNA进入细胞质，与核糖体结合。进入细胞质，与核糖体结合。核核糖体与糖体与mRNAmRNA的结合部位会形成的结合部位会形成2 2个个tRNAtRNA的结合位的结合位点点。携带氨基酸的。携带氨基酸的tRNAtRNA，通过与，通过与AUGAUG互补配对，互补配对，进入位点进入位点1 1。携带下一个氨基酸的。携带下一个氨基酸的tRNAtRNA以同样的以同样的方式进入位点方式进入位点2 2。连接连接两个氨基酸形成肽键而转移到占据位两个氨基酸形成肽键而转移到占据位点点2 2的的tRNAtRNA上。上。延伸延伸核糖体沿核糖体沿mRNAmRNA移动移动，读取下一个密码，读取下一个密码子，原占据位点子，原占据位点1 1的的tRNAtRNA离开核糖体，占据位点离开核糖体，占据位点2 2的的tRNAtRNA进入位点进入位点1 1，一个新的携带氨基酸的，一个新的携带氨基酸的tRNAtRNA进入位点进入位点2 2，继续肽链的合成。直至核糖体，继续肽链的合成。直至核糖体读到终止密码。读到终止密码。(4)(4)过程：过程：翻译效率（特点：翻译效率（特点：）数量关系：数量关系：方向：方向：意义意义：结果：结果：少量的少量的mRNAmRNA分子可以迅速合成出分子可以迅速合成出 的蛋白质；的蛋白质；合成多条合成多条 的肽链。的肽链。（理由：（理由：相同）相同）从从 到到 （如图：从（如图：从 ）；）；1 1个个mRNAmRNA可相继结合可相继结合 个核糖体，个核糖体，进行多条肽链进行多条肽链的合成，称为的合成，称为多聚核糖体多聚核糖体；多多同时同时短短长长左到右左到右大量大量相同相同快速高效快速高效模板模板mRNAmRNA三、三、遗传信息的翻译遗传信息的翻译P67P67原核生物与真核生物转录翻译的比较原核生物与真核生物转录翻译的比较原核生物原核生物真核生物真核生物边转录边翻译边转录边翻译翻译过程典型模型分析翻译过程典型模型分析图甲中图甲中、分别为：分别为：、。图乙表示图乙表示 过程过程：(1)(1)是是 ，是是 ，、表示正在合成的表示正在合成的 。(2)(2)数量关系：一个数量关系：一个mRNAmRNA可同时结合可同时结合 。(3)(3)意义：意义：。P67P67(4)(4)方向：核糖体的移动方向为方向：核糖体的移动方向为从右向左从右向左，判断依据是多肽链的长短，判断依据是多肽链的长短，。(5)(5)结果：合成的仅是结果：合成的仅是 ，要形成蛋白质往往还需要运送至，要形成蛋白质往往还需要运送至 、等结等结构中进一步加工。构中进一步加工。形成的多条肽链相同的原因：有形成的多条肽链相同的原因：有 。tRNAtRNA核糖体核糖体mRNAmRNA多肽链多肽链真核细胞的翻译真核细胞的翻译mRNAmRNA核糖体核糖体4 4条多肽链条多肽链多个核糖体多个核糖体少量的少量的mRNAmRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质分子可以迅速合成出大量的蛋白质长的翻译在前长的翻译在前多肽链多肽链内质网内质网高尔基体高尔基体相同的模板相同的模板mRNAmRNA翻译过程典型模型分析翻译过程典型模型分析图甲中图甲中、分别为：分别为：tRNAtRNA、核糖体核糖体、mRNAmRNA、多肽链多肽链。图乙表示图乙表示真核细胞的翻译过程真核细胞的翻译过程：图丙表示图丙表示 过程过程：图中图中是是 ，、表示正在合成的表示正在合成的 ，在，在核糖体上同时进行翻译过程。核糖体上同时进行翻译过程。原核细胞的转录和翻译原核细胞的转录和翻译DNADNA模板链模板链4 4条条mRNAmRNA遗传信息的传递遗传信息的传递遗传信息的表达遗传信息的表达复制复制转录转录翻译翻译场所场所模板模板原料原料产物产物碱基配对碱基配对酶酶信息传递信息传递比较比较DNADNA复制、转录和翻译复制、转录和翻译 主要是细胞核主要是细胞核亲代亲代DNADNA的两条链的两条链4 4种游离的脱氧核苷酸种游离的脱氧核苷酸完全相同的两个完全相同的两个DNADNA分子分子ATAT、TATACGCG、GCGC解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶聚合酶DNADNADNADNA主要是细胞核主要是细胞核细胞质（核糖体）细胞质（核糖体）DNADNA的一条链的一条链mRNAmRNA4 4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸氨基酸氨基酸RNARNA多肽多肽AUAU、TATACGCG、GCGCAUAU、UAUACGCG、GCGCRNARNA聚合酶聚合酶 多种酶多种酶mRNAmRNA蛋白质蛋白质DNARNADNARNA DNA(DNA(基因基因)、mRNAmRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示上碱基数目与氨基酸数目之间的关系，如下图所示四、四、DNADNA的复制、转录和翻译的数量关系的复制、转录和翻译的数量关系DNADNA碱基数：碱基数：mRNAmRNA碱基数：氨基酸数碱基数：氨基酸数 6:3:16:3:1计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析mRNAmRNA上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，上碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：翻译时，mRNAmRNA上的上的终止终止密码子不决定氨基酸密码子不决定氨基酸，因此准确地说，因此准确地说，mRNAmRNA上的碱基数目是蛋白质中氨上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。DNADNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：基因或上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系：基因或DNADNA上的碱基数上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6 6倍还要多一些。倍还要多一些。注意注意“最多最多”或或“最少最少”：在回答有关问题时，应加上：在回答有关问题时，应加上“最多最多”或或“最最少少”等字，如等字，如mRNAmRNA上有上有n n个碱基，转录产生它的基因中至少有个碱基，转录产生它的基因中至少有2n2n个碱基，个碱基，该该mRNAmRNA指导合成的蛋白质中最多有指导合成的蛋白质中最多有n/3n/3个氨基酸。个氨基酸。四、四、DNADNA的复制、转录和翻译的数量关系的复制、转录和翻译的数量关系1.1.某蛋白质的某蛋白质的A A、B B两条肽链是由一个基因编码的，其中两条肽链是由一个基因编码的，其中A A链中的链中的氨基酸有氨基酸有m m个，个，B B链中的氨基酸有链中的氨基酸有n n个。下列有关叙述中正确的是个。下列有关叙述中正确的是A A该蛋白质的肽键数为该蛋白质的肽键数为m mn n1 1个个B B编码该蛋白质合成的编码该蛋白质合成的mRNAmRNA至少有至少有m mn n个密码子个密码子C C控制该蛋白质合成的控制该蛋白质合成的DNADNA上至少有上至少有3(m3(mn)n)个碱基个碱基D D基因的两条基因的两条DNADNA单链分别编码该蛋白质的两条肽链单链分别编码该蛋白质的两条肽链B Bm mn n2 26(m6(mn)n)基因的一条链作为模板转录形成基因的一条链作为模板转录形成mRNAmRNA，A A、B B两条肽链是基因的不同区段编码两条肽链是基因的不同区段编码2.2.如图是如图是tRNAtRNA的结构示意图的结构示意图,图中图中a a端是端是33端端,d,d端是端是55端端,反密反密码子的读取方向为码子的读取方向为“33端端55端端”。下表为四种氨基酸所对应。下表为四种氨基酸所对应的全部密码子的表格。相关叙述正确的是的全部密码子的表格。相关叙述正确的是A.A.图中图中b b处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键处上下链中间的化学键表示磷酸二酯键B.tRNAB.tRNA是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子是由三个核糖核苷酸连接成的单链分子C.C.该该tRNAtRNA在翻译过程中可搬运苏氨酸在翻译过程中可搬运苏氨酸D.cD.c处表示密码子处表示密码子,可以与可以与mRNAmRNA上相应的碱基互补配对上相应的碱基互补配对C C氨基酸氨基酸色氨酸色氨酸甘氨酸甘氨酸苏氨酸苏氨酸脯氨酸脯氨酸密码子密码子UGGUGGGGUGGUGGAGGAGGGGGGGGCGGCACUACUACAACAACGACGACCACCCCUCCUCCACCACCGCCGCCCCCC3.3.下图表示细胞内蛋白质的合成过程，下列叙述正确的是下图表示细胞内蛋白质的合成过程，下列叙述正确的是A A图示中的物质甲为图示中的物质甲为DNADNA解旋酶解旋酶B B图示过程主要发生在真核细胞中图示过程主要发生在真核细胞中C C氨基酸转运过程中有磷酸生成氨基酸转运过程中有磷酸生成D D核糖体沿着核糖体沿着mRNAmRNA从左向右移动从左向右移动C CRNARNA聚合酶聚合酶边转录边翻译边转录边翻译原核细胞原核细胞ATPATP水解产生水解产生ADPADP和磷酸和磷酸考点二考点二 中心法则及基因与性状的关系中心法则及基因与性状的关系一、中心法则一、中心法则(1)(1)提出者：提出者：克里克克里克（19571957年）年）(2)(2)补充后的补充后的中心法则中心法则内容内容：补充：补充：RNARNARNA RNA RNARNADNADNA一、中心法则一、中心法则(3)(3)不同生物不同生物中心法则的图解：中心法则的图解：a a.DNADNA病毒病毒(DNADNA为遗传物质，如为遗传物质，如T T2 2噬菌体噬菌体)b.b.RNARNA病毒病毒(含有含有RNARNA复制酶，复制酶，如如烟草花叶病毒烟草花叶病毒、流感病毒流感病毒)一、中心法则一、中心法则(3)(3)不同生物不同生物中心法则的图解：中心法则的图解：c.c.R RNANA病毒病毒(含有逆转录酶，如含有逆转录酶，如HIVHIV、致癌病毒致癌病毒)d.d.细胞细胞结构的结构的生物生物(DNADNA为遗传物质，如为遗传物质，如动物、植物、细菌、真菌动物、植物、细菌、真菌)高度分化的细胞，如高度分化的细胞，如洋葱表洋葱表皮细胞皮细胞、口腔上皮细胞等、口腔上皮细胞等 高等高等动植物只有动植物只有DNADNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；叶肉细胞等高度分化的细胞中无叶肉细胞等高度分化的细胞中无DNADNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞中无信息传递。哺乳动物成熟的红细胞中无信息传递。不同细胞中的中心法则途径不同细胞中的中心法则途径二、二、基因基因对对性状控制的性状控制的途径途径(1)(1)直接控制途径直接控制途径：基因基因控制控制蛋白质的蛋白质的结构结构直接控制生物体的性状直接控制生物体的性状二、二、基因基因对对性状控制的性状控制的途径途径(2)(2)间接间接控制途径控制途径：基因基因控制控制酶的合成酶的合成控控制制代谢过程代谢过程间接间接控制生控制生物体的性状物体的性状白化病致病机理图解白化病致病机理图解 豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解 编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的基因发生基因突变基因发生基因突变三、三、基因与性状的对应关系基因与性状的对应关系 一般而言，一般而言，一个基因决定一种性状一个基因决定一种性状，但有时，但有时一一个基因可影响个基因可影响多多个性状；个性状；（如：控制豌豆粒形的基因也决定其甜度）（如：控制豌豆粒形的基因也决定其甜度）生物体的一种性状有时受多个基因的影响生物体的一种性状有时受多个基因的影响；（如玉米叶绿素的（如玉米叶绿素的合合成与成与5050多个不同的基因有关）多个不同的基因有关）生物的性状是基因与环境共同作用的结果生物的性状是基因与环境共同作用的结果。基因型相同，。基因型相同，表现型表现型可能不同可能不同；基因型不同，表现型；基因型不同，表现型可能相同可能相同。4.(4.(20182018海南卷海南卷)关于复制、转录和逆转录的叙述关于复制、转录和逆转录的叙述,下列说法错下列说法错误的是误的是A.A.逆转录和逆转录和DNADNA复制的产物都是复制的产物都是DNADNAB.B.转录需要转录需要RNARNA聚合酶，逆转录需要逆转录酶聚合酶，逆转录需要逆转录酶C.C.转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸转录和逆转录所需要的反应物都是核糖核苷酸D.D.细胞核中的细胞核中的DNADNA复制和转录都以复制和转录都以DNADNA为模板为模板C C