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1、第17講基因的表達,概述遺傳信息的轉錄和翻譯。,必備知識梳理,關鍵能力突破,遺傳信息的轉錄和翻譯 1.RNA的結構和種類,,,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.遺傳信息的轉錄 (1)概念:在細胞核中,以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程。,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,(2)過程(見下圖),,,,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,3.遺傳信息的翻譯 (1)概念,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,(2)過程,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,(3)翻譯過程中,mRNA與核糖體數(shù)量的關系 遺傳信息的翻譯過程中,通常一個mRNA結合多個核糖體的意義是少量的mRNA分子可以迅速合成出大量

2、的蛋白質,提高了蛋白質的合成效率。 教材拾遺(必修2第65頁“思考與討論,3”改編)組成蛋白質的20種氨基酸共對應多少種密碼子?由此推知一種氨基酸可能對應多個密碼子,這對生物體的生存發(fā)展有何意義? 答案20種氨基酸共對應61種密碼子,其意義主要表現(xiàn)為如下兩方面: (1)增強容錯性:當密碼子中有一個堿基改變時,由于密碼的簡并性,可能并不會改變其對應的氨基酸,因而有利于蛋白質或性狀的穩(wěn)定。 (2)保證翻譯速度:當某種氨基酸使用頻率高時,幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念通過從細胞水平和分子水平兩個層面分析轉錄和翻譯的過程

3、,建立起結構與功能相適應的觀念。 2.科學思維運用已有的知識和經(jīng)驗提出問題,運用數(shù)學方法分析堿基與氨基酸之間的關系,運用模型與建模感知基因的表達是一個多層次的、動態(tài)的、相互協(xié)調和配合的過程。,必備知識梳理,關鍵能力突破,仔細觀察下面兩圖,并思考回答下列問題。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(1)兩圖顯示的生理過程是轉錄和翻譯,二者的差異在于圖1所示轉錄、翻譯過程有“時空”差異,即轉錄在細胞核,時間在前;翻譯在核糖體,時間在后。圖2所示轉錄、翻譯同時進行。 (2)大腸桿菌可進行上圖2的過程,判斷依據(jù)是大腸桿菌為原核生物,其轉錄與翻譯是同時進行的,只能進行圖2過程不能進行圖1過程(圖1在細胞核中轉錄

4、,在細胞質中翻譯)。 (3)兩圖中af分別表示的物質或結構是mRNA、核 糖體、多肽鏈、DNA、mRNA、RNA聚合酶。,,,,,,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向1DNA與RNA的比較 1.(2018山東青島城陽期中)下面分別為DNA、tRNA的結構示意圖。以下敘述不正確的是( ) A.圖示DNA分子中的為氫鍵,tRNA中的b為磷酸二酯鍵 B.DNA分子復制、切割目的基因片段時分別破壞的化學鍵為 C.tRNA是由三個核糖核苷酸連接成的單鏈分子 D.c處表示反密碼子,可以與mRNA堿基互補配對,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向2DNA的復制、轉錄和翻譯的比較 2.(201

5、8山東萊蕪期中)如圖表示細胞內基因表達過程,下列有關敘述不正確的是( ) A.過程表示轉錄,該過程的模板是甲中的a鏈 B.過程表示翻譯,需要的原料是氨基酸 C.若甲的a鏈中(G+T)/(A+C)=2/3,則b鏈中(G+T)/(A+C)=3/2 D.過程需要RNA聚合酶催化,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,巧辨遺傳信息、密碼子和反密碼子 1.界定遺傳信息、密碼子(遺傳密碼)、反密碼子,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.辨析氨基酸與密碼子、反密碼子的數(shù)量關系 (1)每種氨基酸對應一種或幾種密碼子(即密碼子的簡并性),可由一種或幾種tRNA轉運。 (2)除終止密碼子外,一種密碼子只能決定一種

6、氨基酸;一種tRNA只能轉運一種氨基酸。 (3)密碼子有64種(3種終止密碼子;61種決定氨基酸的密碼子);反密碼子理論上有61種。,必備知識梳理,關鍵能力突破,3.DNA復制、轉錄和翻譯的比較(以真核生物為例),必備知識梳理,關鍵能力突破,考向3基因表達中的相關計算 3.(2018安徽蚌埠月考)一個mRNA分子有m個堿基,其中G+C有n個;由該mRNA合成的蛋白質有兩條肽鏈。則其模板DNA分子的A+T數(shù)最少、合成蛋白質時脫去的水分子數(shù)最多分別是( ) A.m、m/3-1B.m、m/3-2 C.2(m-n)、m/3-1D.2(mn)、m/3-2,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,1.理順

7、相關數(shù)量關系 DNA堿基數(shù)mRNA堿基數(shù)氨基酸數(shù)=631。,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.關注計算中“最多”和“最少”問題 (1)mRNA上堿基數(shù)目與蛋白質中氨基酸的數(shù)目關系:翻譯時,mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸,因此準確地說,mRNA上堿基數(shù)目是蛋白質中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。 (2)DNA上的堿基數(shù)目與蛋白質中的氨基酸的數(shù)目關系:基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應的蛋白質中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。 (3)不能忽略“最多”或“最少”等字:如mRNA上有n個堿基,轉錄產生它的基因中至少有2n個堿基,該mRNA指導合成的蛋白質中最多有n/3個氨基酸。,必備知識梳理,關鍵能力突破,中心

8、法則及相關拓展 1.中心法則 (1)提出者:克里克。 (2)補充后的內容圖解,,必備知識梳理,關鍵能力突破,(3)不同類型生物遺傳信息的傳遞 以DNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞 具有RNA復制功能的RNA病毒(如煙草花葉病毒) 具有逆轉錄功能的RNA病毒(如艾滋病病毒) 高度分化的細胞,必備知識梳理,關鍵能力突破,(4)聯(lián)系中心法則與基因表達的關系,必備知識梳理,關鍵能力突破,2.基因控制性狀的途徑 (1)直接控制途徑(用文字和箭頭表示),,必備知識梳理,關鍵能力突破,,,,,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,(2)間接控制途徑(用文字和箭頭表示) 白化病致病機理圖解,,,,,,,必備知

9、識梳理,關鍵能力突破,豌豆的圓粒和皺粒的形成機理圖解,,,,,,,,,必備知識梳理,關鍵能力突破,凝練核心素養(yǎng) 1.生命觀念從遺傳現(xiàn)象的實例入手,分析遺傳信息傳遞的本質,形成基因控制性狀是通過基因控制蛋白質合成來實現(xiàn)的觀念。 2.科學思維運用證據(jù)和邏輯分析實驗現(xiàn)象,得出結論,總結出遺傳信息傳遞的途徑。,必備知識梳理,關鍵能力突破,(生命觀念、科學思維)Q噬菌體的遺傳物質(Q RNA)是一條單鏈RNA。當噬菌體侵染大腸桿菌后,Q RNA立即作為模板翻譯出成熟蛋白、外殼蛋白和RNA復制酶(如圖所示),然后利用該復制酶復制Q RNA。下列敘述正確的是() A.Q RNA的復制需經(jīng)歷一個逆轉錄過程

10、B.Q RNA的復制需經(jīng)歷形成雙鏈RNA的過程 C.一條Q RNA模板只能翻譯出一條肽鏈 D.Q RNA復制后,復制酶基因才能進行表達,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,考向1中心法則過程分析 1.(2018福建師大附中期末)下圖是4種遺傳信息的流動過程,對應的敘述不正確的是( ) A.甲可表示胰島細胞中胰島素合成過程中的遺傳信息的傳遞方向 B.乙可表示逆轉錄病毒在宿主細胞內繁殖時的遺傳信息傳遞方向 C.丙可表示DNA病毒(如噬菌體)在宿主細胞內繁殖時的遺傳信息傳遞方向 D.丁可表示RNA病毒(如煙草花葉病毒)在宿主細胞內繁殖過程中的遺傳信息傳遞方向,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力

11、突破,中心法則各生理過程確認的三大依據(jù),必備知識梳理,關鍵能力突破,考向2分析基因對性狀的控制方式 2.(2018湖南瀏陽一中期末)埃博拉病毒(EBV)的遺傳物質是一種單鏈RNA,EBV感染后可能導致人體患埃博拉出血熱(EBHF)。EBV與宿主細胞結合后,將核酸蛋白質復合體釋放至細胞質,并啟動下圖途徑進行增殖,進而導致人體患病。下列推斷最為合理的是( ) A.過程所需嘌呤比例與過程所需嘧啶比例相同 B.過程中需要的氨基酸與tRNA的種類、數(shù)量相同 C.EBV增殖過程需細胞提供四種脫氧核苷酸和ATP D.直接將EBV的-RNA注入人體細胞將引起EBHF,答案,解析,必備知識梳理,關鍵能力突破,

12、必備知識梳理,關鍵能力突破,圖解如下,必備知識梳理,關鍵能力突破,此外生物的性狀還受環(huán)境條件的影響,生物性狀是基因型和環(huán)境條件共同作用的結果,如水毛茛,其裸露于空氣中的葉為卵形,而沉于水中的葉卻為絲狀。 注:若涉及的物質并非蛋白質(如植物激素),則基因對其控制往往是通過“控制酶的合成來控制代謝過程進而控制生物性狀”這一間接途徑實現(xiàn)的,1,2,3,4,5,1.關于RNA的敘述,正確的是() A.75個堿基組成的tRNA,其上含有25個反密碼子 B.900個堿基組成的mRNA,其上含有的密碼子均決定氨基酸 C.結核桿菌的rRNA的形成與核仁密切相關 D.人體的不同細胞中,mRNA的種類不一定相同,

13、答案,解析,1,2,3,4,5,2.如圖為脈孢霉體內精氨酸的合成途徑示意圖。從圖中不能得出() A.精氨酸的合成是由多對基因共同控制的 B.基因可通過控制酶的合成來控制代謝過程 C.若基因不表達,則基因和也不表達 D.若產生鳥氨酸依賴突變型脈孢霉,則可能是基因發(fā)生突變,答案,解析,1,2,3,4,5,3.基因在表達過程中如有異常mRNA就會被細胞分解,如圖是S基因的表達過程,則下列有關敘述正確的是() A.異常mRNA的出現(xiàn)是基因突變的結果 B.圖中所示的為轉錄,為翻譯過程 C.圖中過程使用的酶是逆轉錄酶 D.S基因中存在不能控制翻譯成多肽鏈的片段,答案,解析,1,2,3,4,5,4.白化

14、病和黑尿病都是因為酶缺陷引起的分子遺傳病,前者不能由酪氨酸合成黑色素,后者不能將尿黑酸轉變?yōu)橐阴Ｒ宜?排出的尿液中因含有尿黑酸,遇空氣后氧化變黑。如圖表示人體內與之相關的一系列生化過程,據(jù)圖分析下列敘述不正確的是() A.若一個皮膚角質層細胞控制酶B合成的基因發(fā)生突變,不會導致白化病 B.若一個胚胎干細胞控制酶D合成的基因發(fā)生突變,可能會導致黑尿病 C.白化病和黑尿病說明基因是通過控制蛋白質的結構直接控制生物體性狀的 D.圖中代謝過程可說明一個基因可影響多個性狀,一個性狀也可受多個基因控制,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(2018江蘇高考)長鏈非編碼RNA(lncRNA)是長度大于200

15、個堿基,具有多種調控功能的一類RNA分子。下圖表示細胞中l(wèi)ncRNA的產生及發(fā)揮調控功能的幾種方式,請回答下列問題。,1,2,3,4,5,(1)細胞核內各種RNA的合成都以為原料,催化該反應的酶是。 (2)轉錄產生的RNA中,提供信息指導氨基酸分子合成多肽鏈的是,此過程中還需要的RNA有。 (3)lncRNA前體加工成熟后,有的與核內(圖示)中的DNA結合,有的能穿過(圖示)與細胞質中的蛋白質或RNA分子結合,發(fā)揮相應的調控作用。 (4)研究發(fā)現(xiàn),人體感染細菌時,造血干細胞核內產生的一種lncRNA,通過與相應DNA片段結合,調控造血干細胞的,增加血液中單核細胞、中性粒細胞等吞噬細胞的數(shù)量。該

16、調控過程的主要生理意義是。,1,2,3,4,5,答案 (1)四種核糖核苷酸RNA聚合酶 (2)mRNA(信使RNA)tRNA和rRNA(轉運RNA和核糖體RNA) (3)染色質核孔 (4)分化增強人體的免疫抵御能力,1,2,3,4,5,解析 本題考查基因表達與免疫的相關知識,屬于對生命觀念和科學思維的考查。(1)RNA的基本組成單位是四種核糖核苷酸;RNA是通過轉錄過程合成的,轉錄過程需要RNA聚合酶催化。(2)mRNA(信使RNA)直接指導多肽鏈的合成;多肽鏈的合成過程發(fā)生在核糖體(由RNA和蛋白質組成)上,該過程需要tRNA將氨基酸轉運至核糖體并與其上的mRNA上相應的密碼子相對應。(3)由圖可以直接看出,圖為染色質,lncRNA前體加工成熟后,有的與其中的DNA結合;圖為核孔,lncRNA前體加工成熟后,有的通過核孔進入細胞質與其中的RNA和蛋白質結合發(fā)揮作用。(4)造血干細胞通過分化,形成血液中單核細胞、中性粒細胞等吞噬細胞;吞噬細胞屬于免疫細胞,血液中單核細胞、中性粒細胞等吞噬細胞的增多,可以提高機體的免疫力。,