高三生物一轮复习-基因的表达课件.ppt
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1、高三生物一轮复习制作:宁炳凰1遗传信息的转录和翻译过程及相关计算2基因与蛋白质及性状的关系 判断下列说法是否正确:1一个密码子决定一个氨基酸,一个氨基酸只有一个密码子()2基因是DNA分子携带的遗传信息()3DNA是蛋白质合成的直接模板()4每种tRNA只转运一种氨基酸()5mRNA转录的同时就与核糖体结合()提示:1.2.3.4.5.DNADNA的转录过程的转录过程DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T TCATG A TT AAG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNADNA模板信息链模板信息链游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸AG T AC A
2、 A A T AGCUGACGGUUURNA聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CA
3、G T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNA小结概念:在中,以 的一条链为模板合成 的过程。场所:(主要)模板:原料:产物:结果:DNA(基因)中的遗传信息就传递到RNA上(此时RNA也携带了遗传信息)细胞核细胞核DNAmRNA细胞核细胞核DNA的一条链的一条链四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸mRNA类别类别项目项目复制复制转录转录场所场所解旋解旋模板模板原料原料酶酶能量能量碱基碱基配对配对产物产物细胞核细胞核只解有遗传效应的片段只解有遗传效应的片段只有只有DNA的一条链的一条链四种核糖核苷酸四种核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶ATPAUG
4、CTACGmRNA细胞核细胞核完全解旋完全解旋DNA的两条链的两条链四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶ATPATCGTAGC子代子代DNA二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译二、遗传信息的翻译 1 1、定义:在细胞质中的、定义:在细胞质中的 上上,以游离在细胞质中的以游离在细胞质中的 为原料,为原料,以以 合成具有合成具有 的蛋的蛋白质的过程,称为白质的过程,称为翻译翻译。mRNA为模板为模板一定氨基酸种类、数量和排列一定氨基酸种类、数量和排列顺序以及空间结构顺序以及空间结构各种氨基酸各种氨基酸核糖体核糖体2 2、遗传密码:、遗传密码:遗传学
5、上把遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序,叫做中决定氨基酸的不同碱基排列顺序,叫做“遗传密码遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基相邻的三个碱基叫做叫做密码子密码子。密码子密码子UCAUG A UUAmRNA密码子密码子密码子密码子(1)密码子表起始a a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应一种氨基酸可以和多个密码子相对应b b、一个密码子只和一种氨基酸相对应一个密码子只和一种氨基酸相对应c c、二个密码子(、二个密码子(AUG-AUG-甲硫、甲硫、GUG-GUG-缬)可以作为起始密码,同缬)可以作为起始密码,同时可以决定氨基酸。三个终止密码(时可以决
6、定氨基酸。三个终止密码(UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA)不决定)不决定任何氨基酸。任何氨基酸。d d、氨基酸的种类;、氨基酸的种类;2020种种 密码子的种类:密码子的种类:6464种(种(6161种有义密码)种有义密码)(2)密码子表中的规律:密码子表中的规律:c c、简并性:除甲硫氨酸外、简并性:除甲硫氨酸外,一种氨基酸有两种以上的密码子。一种氨基酸有两种以上的密码子。(3)(3)遗传密码的特性:遗传密码的特性:a a、有、有3 3个终止密码,没有对应的氨基酸个终止密码,没有对应的氨基酸(也没有对应的也没有对应的tRNAtRNA),所,所以,在以,在6464个遗传密码中,能决定氨
7、基酸的遗传密码子只有个遗传密码中,能决定氨基酸的遗传密码子只有6161个。个。b b、通用性:地球上几乎所有的生物共用一套密码子表、通用性:地球上几乎所有的生物共用一套密码子表.但在线粒但在线粒体基因中,个别密码子也有例外情况体基因中,个别密码子也有例外情况。d.摆动性摆动性:一个密码子中第三个碱基的改变一般不会导致氨基酸的一个密码子中第三个碱基的改变一般不会导致氨基酸的改变改变e.无标点性和不重复性:无标点性和不重复性:RAN控制蛋白质合成时在一次翻译过程控制蛋白质合成时在一次翻译过程中一个碱基只读一次中一个碱基只读一次(不重复不重复),除非遇到终止密码除非遇到终止密码,否则中途不会否则中途
8、不会停顿停顿.3密码子与反密码子(1)密码子是指上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫一个密码子;密码子共有种,其中决定氨基酸的密码子有 种。(2)反密码子:每种tRNA只能识别并转运,它的一端是携带氨基酸的部位,另一端有三个碱基,叫反密码子,共有 种,而氨基酸只有种,故一种氨基酸可由一种或多种tRNA来转运。mRNA6461一种氨基酸一种氨基酸tRNA61204 4、翻译过程、翻译过程A U G G AUA U CmRNA?甲硫氨酸CUA反密码子核糖体核糖体密码子密码子A A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸转运转运RNARNA氨基酸氨基酸A A U亮氨酸亮氨酸AC
9、 U天门冬氨酸天门冬氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸 反密码子反密码子UCAUG A UUAmRNA细胞质细胞质UCAUG A UUAAA U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸核糖体核糖体UCAUG A UUAA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸U UC CA AU UG GA AU UU UA AA AA AU U亮氨酸亮氨酸A AC CU U天门冬天门冬氨酸氨酸A AU UG G异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬
10、氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键UCAUG A UUAA A U亮氨酸亮氨酸AC U天门冬天门冬氨酸氨酸AUG异亮氨酸异亮氨酸UCAUG A UUAA A UAC UAUG亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸肽链肽链 肽链合成完毕后,一条或肽链合成完毕后,一条或几条肽链通过一定的空间构建几条肽链通过一定的空间构建方式组成一种或多种具有特定方式组成一种或多种具有特定空间结构的空间结构的蛋白质蛋白质,从面表现,从面表现出生物体特定的出生物体特定的性状性状。翻译小结翻译小结场所场所:模板模
11、板:原料原料:条件条件:产物产物:原则原则:细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上以以信使信使RNARNA为为模板模板二十种氨基酸二十种氨基酸需要酶和需要酶和ATPATP多个多肽或蛋白质多个多肽或蛋白质密码子与反密码子配对密码子与反密码子配对,既碱既碱基基互补配对原则(互补配对原则(A=UA=U,G=CG=C)遗传信息的遗传信息的转录转录与与翻译翻译的比较的比较转录转录翻译翻译场所场所原料原料配对配对解旋解旋产物产物主要是细胞核主要是细胞核细胞质细胞质4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸氨基酸氨基酸DNADNAmRNAmRNAA AU U、T TA A、C CG GmRNAmRNAtRNAtRNAA AU
12、 U、C CG G有有无无RNARNA多肽(还需加工)多肽(还需加工)实质?基因指基因指导导蛋白蛋白质质的合成的合成基因指导蛋白质合成的全过程基因指导蛋白质合成的全过程真核细胞中复制、转录、翻译的比较真核细胞中复制、转录、翻译的比较DNADNA复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板原料原料酶酶能量能量原则原则特点特点产物产物遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码生物性状生物性状细胞分裂间期细胞分裂间期细胞核细胞核DNADNA的两条链均为模板的两条链均为模板四种四种脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-TA-T、G-CG-C半保留复制半保留复制边解旋边复制边解旋边复
13、制2 2个子代个子代DNADNA分子分子生长发育过程生长发育过程细胞核细胞核基因的一条链为模板基因的一条链为模板四种四种核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA聚合酶等聚合酶等ATPATPA-UA-U、T-AT-AG-C G-C,C-GC-G边解旋边转录边解旋边转录1 1个个信使信使RNARNA生长发育过程生长发育过程细胞质细胞质mRNAmRNA为模板为模板二十种氨基酸二十种氨基酸特定的酶等特定的酶等ATPATPmRNAmRNA与与tRNAtRNA配对配对 A-U,G-CA-U,G-C多个特定氨基酸多个特定氨基酸顺序的蛋白质顺序的蛋白质知知识识拓展拓展(1)从核糖体上脱离下来的只是多肽链,多肽链往往还
14、要从核糖体上脱离下来的只是多肽链,多肽链往往还要在相应的细胞器在相应的细胞器(内质网、高尔基体内质网、高尔基体)内加工,最后才形成具有一定空内加工,最后才形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。间结构和特定功能的蛋白质。(2)复制和转录发生在复制和转录发生在DNA存在的部位,如细胞核、叶绿体、线粒存在的部位,如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。体、拟核、质粒等部位。(2)联联系系遗传遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺顺序,通序,通过转录过转录,使,使遗传遗传信信息息传递传递到到mRNA的核糖核苷酸的排列的核糖核苷酸的排列顺顺序上。序上。mRNA的密的密码码子
15、直接控制蛋白子直接控制蛋白质质分子中氨基酸的排列分子中氨基酸的排列顺顺序,反密序,反密码码子子则则起到起到识别识别密密码码子的作用。子的作用。知知识识拓展拓展由于由于mRNA上的密码子除终止密码子外有上的密码子除终止密码子外有61种对应氨基种对应氨基酸,而酸,而tRNA上的反密码子与对应氨基酸的密码子一一对应,因此:上的反密码子与对应氨基酸的密码子一一对应,因此:(1)一种氨基酸可有多种密码子,可由多种一种氨基酸可有多种密码子,可由多种tRNA来转运。来转运。(2)一种密码子只决定一种氨基酸,一种一种密码子只决定一种氨基酸,一种tRNA只转运一种氨基酸。只转运一种氨基酸。11967年科学家破年
16、科学家破译译了全部的了全部的遗传遗传密密码码子。关于子。关于遗传遗传密密码码或或遗传遗传密密码码子的叙述正确的是子的叙述正确的是()A遗传遗传密密码码是是DNA上能上能够够决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的3个相个相邻邻的碱基的碱基B绝绝大多数生物通用一套大多数生物通用一套遗传遗传密密码码子子C因因为为有有20种氨基酸,所以种氨基酸,所以遗传遗传密密码码子也一定有子也一定有20种种D遗传遗传密密码码的形成主要是在核糖体上的形成主要是在核糖体上解析解析:考查对遗传密码子的理解。遗传密码是经:考查对遗传密码子的理解。遗传密码是经DNA转录而形成的转录而形成的mRNA上的碱基序列。可见,其形成主要在细
17、胞核中,存在于上的碱基序列。可见,其形成主要在细胞核中,存在于mRNA上。虽然氨基酸种类为上。虽然氨基酸种类为20种,但同一种氨基酸可以有不同遗传密码子。种,但同一种氨基酸可以有不同遗传密码子。答案答案:B2已知甲、乙、丙已知甲、乙、丙3种种类类型的病毒,它型的病毒,它们们的的遗传遗传信息的信息的传递传递方向方向如如图图所示,所示,(注:注:图图中中单单螺旋螺旋线线表示表示RNA,双螺旋,双螺旋线线表示表示DNA)根据根据图图回答下列回答下列问题问题:(1)对对三种三种类类型的病毒分型的病毒分别举别举例:例:甲甲_;乙;乙_;丙;丙_。(2)图图中中1、8表示表示遗传遗传信息的信息的_过过程。
18、程。图图中中2、5、9表示表示遗传遗传信息的信息的_过过程。程。图图中中3、10表示表示遗传遗传物物质质的的_,该过该过程程进进行所必需的物行所必需的物质质条件是条件是_。(3)图图中中7表示表示遗传遗传信息的信息的_,此,此过过程需有程需有_酶酶的作的作用。用。这这一一现现象的象的发现发现,其意,其意义义是是_。解析解析:(1)据图分析,甲为据图分析,甲为DNA病毒,如噬菌体;乙、丙均为病毒,如噬菌体;乙、丙均为RNA病毒,但丙需进行逆转录过程,如病毒,但丙需进行逆转录过程,如HIV和某些致癌病毒;烟草花叶病和某些致癌病毒;烟草花叶病毒的遗传信息的传递方向是乙图所示过程。毒的遗传信息的传递方
19、向是乙图所示过程。(2)1、8表示遗传信息的转录过程,图中表示遗传信息的转录过程,图中2、5、9表示遗传信息的翻表示遗传信息的翻译过程,图中译过程,图中3、10表示遗传物质的自我复制,该过程进行所必需的表示遗传物质的自我复制,该过程进行所必需的物质条件是模板、酶、脱氧核苷酸和物质条件是模板、酶、脱氧核苷酸和ATP。(3)图中图中7表示遗传信息的逆转录过程,此过程需有逆转录酶的作用。表示遗传信息的逆转录过程,此过程需有逆转录酶的作用。这一现象的发现,是对这一现象的发现,是对“中心法则中心法则”的重要补充。的重要补充。答案答案:(1)甲:噬菌体乙:烟草花叶病毒丙:某些致癌病毒甲:噬菌体乙:烟草花叶
20、病毒丙:某些致癌病毒(2)转录转录翻翻译译复制模板、复制模板、酶酶、脱氧核苷酸和、脱氧核苷酸和ATP(3)逆逆转录转录逆逆转录转录对对“中心法中心法则则”的重要的重要补补充充基因基因对对性状的控制性状的控制1中心法则的理解与分析中心法则的理解与分析(1)图解分析图解分析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。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中心法中心法则则体体现现了了DNA的两大基本功能的两大基本功能a对遗传对遗传信息的信息的传递传递功能,它是通功能,它是通
21、过过DNA复制完成的,复制完成的,发发生于生于亲亲代代产产生子代的生殖生子代的生殖过过程或程或细细胞增殖胞增殖过过程中。程中。b对遗传对遗传信息的表达功能,它是通信息的表达功能,它是通过转录过转录和翻和翻译译完成的,完成的,发发生在个生在个体体发发育育过过程中。程中。(2)中心法中心法则则与基因表达的关系与基因表达的关系(2)基因与生物性状的关系基因与生物性状的关系基因是控制生物性状的基因是控制生物性状的遗传遗传物物质质的功能和的功能和结结构构单单位。位。生物体的一个性状有生物体的一个性状有时时受多个基因的影响,如玉米叶受多个基因的影响,如玉米叶绿绿素的形素的形成至少与成至少与50多个不同基因
22、有关。多个不同基因有关。一般而言,一个基因只决定一种性状。一般而言,一个基因只决定一种性状。环环境因素会影响生物性状,如人境因素会影响生物性状,如人类类身高不完全取决于基因,可身高不完全取决于基因,可受后天受后天营营养及养及锻炼锻炼状况影响。状况影响。知知识识拓展拓展(1)生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单单基因基因”是指成对基因,并不是单个基因。是指成对基因,并不是单个基因。(2)表现型是基因型和环境共同作用的结果。基因是内因,环境是表现型是基因型和环境共同作用的结果。基因是内因,环境是外因。外因。3下列有关生物体内基因与下列有关生物体内基因
23、与酶酶关系的叙述,正确的是关系的叙述,正确的是()A绝绝大多数大多数酶酶是基因是基因转录转录的重要的重要产产物物B酶酶和基因都是和基因都是细细胞内染色体的胞内染色体的组组成成分成成分C基因控制生物的性状有些是通基因控制生物的性状有些是通过过控制控制酶酶的合成来控制相的合成来控制相应应代代谢过谢过程程实现实现的的D只要含有某种只要含有某种酶酶的基因,的基因,细细胞中就有相胞中就有相应应的的酶酶解析解析:大多数酶是基因表达的产物,只有少数酶大多数酶是基因表达的产物,只有少数酶(RNA)才是转录的产才是转录的产物。染色体的主要成分是蛋白质和物。染色体的主要成分是蛋白质和DNA,此处的蛋白质是结构蛋白
24、。,此处的蛋白质是结构蛋白。基因表达具有选择性,有某种基因不一定能表达出相应的蛋白质。基因表达具有选择性,有某种基因不一定能表达出相应的蛋白质。答案答案:C4(2011年南京模拟年南京模拟)请请回答下列与中心法回答下列与中心法则则有关的两个有关的两个问题问题:.如如图图A表示以表示以DNA为为模板模板转录转录RNA的的过过程程图图解。解。图图中中4、5表示表示两种功能不同的两种功能不同的酶酶,请请据据图图分析回答下列分析回答下列问题问题:(1)在玉米的叶肉在玉米的叶肉细细胞中,能胞中,能够进够进行行该过该过程的程的细细胞胞结结构有构有_、_、_。(2)转录过转录过程中,程中,DNA首先在首先在
25、_的催化作用下,将的催化作用下,将DNA分子中碱基分子中碱基对间对间的的_断开,断开,该过该过程称程称为为_。(3)然后在然后在RNA聚合聚合酶酶的催化作用下,以其中的甲的催化作用下,以其中的甲链为链为模板,以模板,以_为为原料,合成出原料,合成出_。(4)在真核在真核细细胞的胞的细细胞核中,胞核中,转录转录的的产产物通物通过过_进进入到入到细细胞胞质质中,与中,与_结结合在一起指合在一起指导导蛋白蛋白质质的生物合成。的生物合成。.(1)为为研究某病毒的致病研究某病毒的致病过过程,在程,在实验实验室中做了如室中做了如图图B所示的模所示的模拟实验拟实验。从病毒中分离得到物从病毒中分离得到物质质A
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