5.3 基因的表达-备战2025年高考生物一轮复习固本拓维优质备考课件（全国通用）

基因的表达 CONTENTS 目录 01 遗传信息的转录 02 遗传信息的翻译 03 中心法则 04 基因与性状的关系 基因的结构 生物多样性的直接原因 ，根本原因 。 蛋白质的多样性 基因的多样性 基因的结构 基因A 基因B 基因C 含有3个基因的DNA片段的模式图 某种性状的表达，如能够指导相应蛋白质的合成、控制生物体的性状等 基因通常是有遗传效应的DNA片段 但一段DNA片段不一定是基因 有遗传效应的片段 性状 染色体 体现 呈线性排列 组成 遗传因子 新名 染色质 同种物质 基因 DNA+蛋白质 注意：如果遗传物质是RNA，则基因就是具有遗传效应的RNA片段。 遗传信息的转录 DNA(基因） 主要存在于细胞核中 蛋白质的合成 在细胞质中的核糖体上进行 信使 通过RNA RNA也可储存遗传信息； RNA是单链，比DNA短，能 够通过核孔转移到细胞质中。 遗传信息的转录 ①种类： rRNA、mRNA、 tRNA 分布 结构 主要在细胞质中 主要在细胞质中 与蛋白质合成核糖体 单链 三叶草形，有碱基互补配对 单链 功能 翻译的模版 识别并转运氨基酸 参与形成核糖体 遗传信息的转录 转录 碱基互补配对 主要在细胞核 四种核糖核苷酸 DNA的一条链（供转录的那一条） ATP、RNA聚合酶 A－U、T－A G－C、C－G DNA→mRNA 场所： 原则： 模板： 条件： 遗传信息流动： 时间： 活细胞新陈代谢过程中 转录 DNA分子 mRNA ★注意：细胞中不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。 遗传信息的转录 U A G C 游离的核糖核苷酸 RNA聚合酶 第1步：DNA双链解开，碱基暴露出来 第2步：游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶作用下开始mRNA的合成 第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上 第4步：新合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双螺旋恢复。 DNA 遗传信息的转录 启动子： RNA聚合酶识别和结合位点 能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质 终止子： 结束转录 非编码区 编码区 非编码区 1. 原核基因 启动子VS起始密码子 终止子VS终止密码子 遗传信息的转录 外显子：编码区内能编码蛋白质的序列。 内含子：编码区不能编码蛋白质的序列。 加工 成熟mRNA 前体mRNA 转录 非编码区 编码区 非编码区 2. 真核基因 1. 原核细胞基因的编码区是连续的。 2. 真核细胞基因的编码区是间隔的、不连续的。 遗传信息的翻译 蛋白质 mRNA （碱基） （氨基酸） 翻译 1. 概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。 mRNA 游离的氨基酸 tRNA 多肽 核糖体 遗传信息的翻译 密码子：mRNA上三个相邻的碱基决定1个氨基酸，每3个这样的碱基叫作1个密码子 2.密码子的简并性 3.密码子的通用性 1.密码子的专一性 遗传信息的翻译 mRNA tRNA mRNA tRNA 终止密码 脱离 遗传信息的翻译 ① tRNA (填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中 (填“是”或“不是”)只有三个碱基。 ② 模型甲中一个核糖体与mRNA的结合位点形成_____个tRNA结合位点，核糖体沿着mRNA移动的方向是 ________ 。 不是 含有 2 由左往右 遗传信息的翻译 ③ 乙图中反映出mRNA与核糖体存在的数量关系是 _________________________________ 。 ④ 图乙中核糖体移动的方向是____ ；多聚核糖体形成的意义是____________________________________。 一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体 由右向左 少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质 DNA复制 转录 翻译 蛋白质 时间 场所 模板 原料 条件 原则 特点 产物 信息传递 细胞分裂间期 主要是细胞核 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 解旋酶，DNA聚合酶等 A-T、T-A、C-G、G-C 半保留复制、边解旋边复制 2个子代DNA分子 生长发育过程 主要是细胞核 基因的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 边解旋边转录 RNA 生长发育过程 细胞质 mRNA 21种氨基酸 tRNA、酶等 多核糖体翻译蛋白质 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 A-U、T-A、C-G、G-C A-U、T-A、C-G、G-C 真核细胞中复制、转录、翻译的比较 遗传信息的翻译 18 中心法则 中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 中心法则的完善 逆转录 复制 中心法则 亲代传递给子代的也是信息：DNA上的遗传信息； 亲代传递给子代的是物质：染色体、DNA； 遗传信息作为生命的“设计手册”，通过转录和翻译来支配对应的蛋白质合成，进而控制生物的性状； 综上所述：生命就是物质、能量和信息的统一体。 受精卵 基因与性状的关系 1.皱粒豌豆的形成机制 基 因 酶 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。（教材P71黑体字） 基因与性状的关系 2.白化病 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。（教材P71） 基因与性状的关系 3.囊性纤维化的形成机制 基 因 结构蛋白 蛋白功能 生物的性状 CFTR基因缺失了3个碱基 患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌繁殖，造成肺部感染 CFTR蛋白结构异常，导致CFTR转运氯离子的功能异常 CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，氨基酸顺序异常 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（教材P71黑体字） 基因与性状的关系 A∥T T∥A 缬氨酸 镰刀状 溶血性贫血 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（教材P71黑体字） 基因与性状的关系 基因 结构蛋白 细胞结构 生物性状 酶或激素 细胞代谢 生物性状 直接作用 间接作用 所有的基因都能控制生物的性状？ 科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因； 另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(教材P72) 基因的选择性表达 1.翻译时，________是沿着________移动的，一个 mRNA 分子上可以________结________核糖体，同时进行______________的合成。意义：少量的 mRNA 可以迅速合成出________________________。 2.真核细胞核 DNA 转录、翻译的时间、场所_______(相同/不同)，_____转录______翻译。 原核细胞 DNA 转录、翻译的时间、场所_______(相同/不同)，_____转录______翻译。 3.根据下面的中心法则图解回答 (1)各过程名称：①__________；②________；③_________； ④________； ⑤__________ (2)下列细胞中能发生哪些过程（填序号，按发生顺序） 根尖分生区：______________；口腔上皮细胞、表皮细胞：______________； 哺乳动物成熟红细胞：_____________；烟草花叶病毒(RNA 病毒)：______________； HIV 病毒(RNA 病毒)：_______________。 (3)中心法则各过程都遵循_____________________原则。 1.翻译时，核糖体是沿着 mRNA 移动的，一个 mRNA 分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成。意义：少量的 mRNA 可以迅速合成出大量的蛋白质。 2.真核细胞核 DNA 转录、翻译的时间、场所不同(相同/不同)，先转录后翻译。 原核细胞 DNA 转录、翻译的时间、场所相同(相同/不同)，边转录边翻译。 3.根据下面的中心法则图解回答 (1)各过程名称：① DNA 复制 ；② 转录 ；③ RNA 复制 ； ④ 翻译 ； ⑤逆转录 (2)下列细胞中能发生哪些过程（填序号，按发生顺序） 根尖分生区： ①②④ ； 口腔上皮细胞、表皮细胞： ②④ 哺乳动物成熟红细胞： 无 ； 烟草花叶病毒(RNA 病毒)： ③④ ； HIV 病毒(RNA 病毒)： ⑤①②④ (3)中心法则各过程都遵循 碱基互补配对 原则。 基因与性状的关系 表观遗传：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。（教材P74页） 基因与性状的关系 除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。（教材P74，相关信息） H3 组蛋白修饰与染色质活性的关系 基因与性状的关系 ②特点 A.可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。 B.不变性：基因的碱基序列保持不变。 C.可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可能发生去甲基化。 ③理解表观遗传应注意的三个问题 A.表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。 B.表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。 C.表观遗传一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。 基因与性状的关系 环境影响 选择性表达（奢侈基因） 蛋白质种类数量 细胞形态结构功能改变 调控作用的基因 表观遗传修饰 DNA修饰：甲基化 蛋白质修饰：甲基化、乙酰化 $$