2025届高三一轮复习生物：基因指导蛋白质的合成课件

第四章 基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成 高中生物《遗传与进化》 中心法则与遗传密码子的破译 克里克( F. Crick，1916 ~ 2004 ) 尼伦伯格( M.W.Nirenberg，1927 ~ 2010 ) 克里克在DNA分子双螺旋结构模型建立以后，就投身于遗传密码的破译研究。当时DNA上的遗传信息传递给RNA的过程已经研究清楚，但是RNA如何指导蛋白质的合成仍然是一个谜团。 克里克的研究团队利用特定的化学试剂分别去除噬菌体DNA的一个、两个或三个核苷酸后，观察基因能否被正确的读取。实验结果表明：基因只有删除三个相邻的核苷酸时，才能被正确地读取。 1960年，正在从事体外蛋白质人工合成研究的尼伦伯格和同事们设计了一个精巧的实验破译了第一个遗传密码子。 将20种氨基酸平分成5组，分别加入五只试管，再向每支试管中加入多聚U（—UUUUUUUUUUUU—），结果确认只有加入苯丙氨酸的试管中有多肽产生了。 第一个遗传密码子：苯丙氨酸（UUU） 产生多肽 产生多肽 一、尼伦伯格的蛋白质体外合成实验 【尼伦伯格的结论】： 多聚U可以控制苯丙氨酸的合成——苯丙氨酸（UUU） 【密码子】 mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸称为一个密码子。 如：UUU、UUC可以编码苯丙氨酸；AAG、AAA可编码赖氨酸； ACU、ACC、ACA、ACG可编码苏氨酸等。 【特别提醒】 一般用三个连续的碱基表示密码子 四种碱基：A、U、G、C 【密码子表分析】 1、密码子共64种 2、起始密码子： （AUG—编码甲硫氨酸） 3、终止密码子： （UAA、UAG、UGA） 一般不编码氨基酸 【密码子的特点】 1、简并性： 绝大多数氨基酸对应几种遗传密码子 2、通用性： 几乎所有生物都共用一套遗传密码子 种类 功能 图示 二、几种常见的RNA分子的比较 mRNA （信使RNA） tRNA （转运RNA） rRNA （核糖体RNA） 病毒RNA 核酶 RNA 蛋白质合成的模板 转运氨基酸，三个连续的碱基为反密码子，可以识别密码子并与之结合 核糖体的组成成分 部分病毒的 遗传物质 在RNA自剪切中起催化作用 三、中心法则的过程 DNA的复制 DNA的转录 mRNA的翻译 DNA单链 DNA单链 mRNA 【遗传信息的流动】 1、DNA的复制、转录以及mRNA的翻译过程均有遗传信息的流动。其中转录、翻译过程合称基因的表达。 2、同一个体不同的细胞会进行基因的选择性表达（即：细胞分化的本质）：不同的细胞先转录产生不完全 相同的RNA，再翻译产生不完全相同的蛋白质。 【中心法则要点提醒】 1、生物的各种性状受DNA或RNA控制，但要通过蛋白质来体现。基因对性状的控制有两条途径：一是基因通过控制 蛋白质的结构直接控制生物体的性状。二是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状； 2、有些基因可决定或影响多种性状（如：豌豆的圆形、皱形基因也影响了种子中淀粉的数量和种类）。 一种性状也可受多个基因影响（如：人的身高受到很多个基因的影响）。 3、生物的性状是由基因决定，同时也受到环境的影响（如：韭菜【有光培养为绿色】、韭黄【无光培养为黄色】）。 4、转录主要发生在细胞核中，是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，以4种核糖核苷酸为原料。 5、翻译主要发生在细胞质的核糖体上，是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，以氨基酸为原料。 6、翻译过程中，mRNA相对静止，核糖体沿着mRNA移动，核糖体移动的方向就是翻译的方向。 （从mRNA的5’端 → 3’端方向进行）。 7、遗传信息的传递过程中遵循碱基互补配对原则（DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录过程有些差别）。 8、并非所有的生物都能进行中心法则的5种生理过程。如：RNA的复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞之中。 9、合成DNA的过程：DNA复制、逆转录。 合成RNA的过程：RNA复制、转录。 合成蛋白质的过程：翻译。 10、细胞分化的本质:基因选择性表达。（不同的细胞先转录产生不完全相同的RNA，再翻译产生不完全相同的蛋白质） DNA与DNA的碱基互补配对： DNA复制 DNA与RNA的碱基互补配对： 转录、逆转录 A — U T — A G — C C — G A — T T — A G — C C — G RNA与RNA的碱基互补配对： 翻译、RNA复制 A — U U — A G — C C — G 比较项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制 场 所 模 板 原 料 产 物 遗传信息 传递 中心法则各过程的比较 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞 DNA两条链 DNA一条链 mRNA 病毒RNA 病毒RNA 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 氨基酸 4种脱氧核苷酸 (宿主提供) 4种核糖核苷酸 (宿主提供) 关键酶 解旋酶、 DNA聚合酶 RNA聚合酶 多种酶 逆转录酶 （病毒带入宿主） RNA复制酶 （病毒带入宿主） DNA 各种RNA 蛋白质 DNA 病毒RNA DNA → DNA DNA → RNA mRNA → 蛋白质 RNA → DNA RNA → RNA 考点一、遗传信息的转录 1、下列哪项是DNA和RNA共同具有的 (　 　) A．规则的双螺旋结构 B．脱氧核糖 C．尿嘧啶 D．腺嘌呤 D 2、如图为转运某氨基酸的tRNA，对此相关叙述正确的是（ ） A. 该tRNA还能识别并转运其他氨基酸 B. 此种氨基酸只能由该tRNA转运 C. 编码此种氨基酸的密码子是GUA D. tRNA由多个核糖核苷酸构成 D 3、在人体中由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有 (　 　) A．2种 B．4种 C．5种 D．8种 C 4、下列关于真核生物DNA转录的叙述不正确的是 (　 　) A．DNA的两条链都做模板 B．以核糖核苷酸为原料 C．多数发生在细胞核 D．边解旋边转录 A 5、有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是 (　 　) A．两种过程都可在细胞核中发生 B．两种过程都有酶参与反应 C．两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料 D．两种过程都以DNA为模板 C 6、如图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，下列说法正确的是(　 　) A．该过程仅发生在细胞核内 B．该过程与DNA复制时碱基互补配对方式 完全相同 C．该过程涉及ATP的消耗 D．游离的脱氧核苷酸有秩序地与DNA单链 上的碱基互补配对 C 7、某DNA转录形成的mRNA分子中腺嘌呤(A)占碱基总数的10％，尿嘧啶(U)占碱基 总数的30％，则转录出该mRNA的DNA片段中，腺嘌呤(A)所占的比例为( ) A.10% B.20% C.30% D.40% B 8、对于下列图解，分析正确的是(　　) ①表示DNA复制过程　 ②表示DNA转录过程　 ③共有5种碱基　 ④共有5种核苷酸　 ⑤共有8种核苷酸　 ⑥A均代表同一种核苷酸 A．①②③ B．④⑤⑥ C．②③⑤ D．①③⑤ C 9、如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图，下列说法正确的是(　 　) A．①链的碱基A与②链的碱基T互补配对 B．②是以4种核糖核苷酸为原料合成的 C．如果③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶 D．转录完成后，核糖体进入细胞核与②结合，开始合成蛋白质 B DNA模板链 mRNA RNA聚合酶 10、如图某生物细胞核内一生理过程，关于图示的说法中错误的是(　 　) A．图中所示正在进行的过程是转录 B．从化学成分上看，图中的2和5相同 C．若已知a链上形成e链的片段中碱基比例为A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4， 则e链的碱基比例是U∶A∶C∶G＝1∶2∶3∶4 D．通过该过程，遗传信息由a传递到了e上 B G T A G U A 11、如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题： (1)在图中方框内用“→”或“←”标出转录的方向。 (2)b与c在结构组成上相同的化学基团为____________________， 不同的基团为____________________________。 (3)a为上述过程必需的有机物，其名称为___________，化学本质是________。 (4)在根尖细胞中，上述过程发生在________和__________中，若在叶肉细胞中， 还可出现在________中。 ← 磷酸基团、胞嘧啶 五碳糖（b是脱氧核糖，c是核糖） RNA聚合酶 蛋白质 细胞核 线粒体 叶绿体 RNA聚合酶 胞嘧啶脱氧核苷酸 mRNA 第四章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 高中生物《遗传与进化》 一、基因表达产物与性状的关系 编码淀粉分支酶的基因 （ R ） 合成淀粉分支酶 淀粉(大量) 种子吸水能力强 圆形种子 编码淀粉分支酶的基因 发生突变（ r ） 淀粉分支酶活性下降 淀粉(少量) 种子吸水能力减弱 皱形种子 实例一：豌豆圆形与皱形的形成机制 【结论】：基因可通过控制酶的合成来控制代谢 过程，间接控制生物的性状。 实例二：人类白化病的发病机理 酪氨酸酶 基因 mRNA 酪氨酸酶 酪氨酸 中间产物 黑色素 转录 翻译 催化 【注意】 基因突变的产生可以先影响转录产生的mRNA，再影响翻译产生的蛋白质，最后影响生物性状。 【结论】：基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接 控制生物的性状。 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸 CFTR蛋白空间结构发生变化 CFTR蛋白转运氯离子的功能异常 支气管黏液增多，管腔受阻，细菌 在肺部大量繁殖，肺功能严重受损 【结论】：基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体 的性状 实例三：人类肺部囊性纤维化的发病机理 二、基因的选择性表达与细胞分化 在受精卵发育为个体的过程中，既有细胞的分裂过程，也有细胞的分化过程。细胞分裂导致细胞数量增加，细胞分化导致细胞种类的增加。 三种细胞中基因相同，但转录产生的mRNA不完全相同，导致翻译产生的蛋白质不完全相同，最终导致细胞种类有所差别。 基因 选择性 表达 细胞 分化 细胞种类增加 三、表观遗传引起的可遗传变异 【表观遗传】：生物体基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 两侧对称花序 （Lcyc基因正常表达） 辐射对称花序 （Lcyc基因不表达） DNA的甲基化过程 DNA的甲基化 实例一 × Avy Avy aa 【表观遗传】：生物体基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 子代的基因型都是： Avy a 但却表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 虽然子代小鼠基因型相同，但是Avy基因甲基化程度越高，黄色素合成越少，黑色越明显。 实例二 【表观遗传】：生物体基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 实例三：同卵双胞胎之间的微小差异 实例四：蜜蜂种群内蜂王、工蜂的差异 【表观遗传】：生物体基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 实例五：烟草对人体的影响 烟草中的化学物质会导致人体DNA的甲基化水平增高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，导致精子活力下降，影响健康水平。 考点四、基因选择性表达与细胞分化 1、基因通过表达特定蛋白质来控制生物的性状，以下叙述有错误的是（     ） A. 基因上的碱基对序列是遗传信息                          B. 密码子在mRNA上 C. 密码子有61种                                                      D. 反密码子有61种 C 2、下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，错误的是( 　　) A．生物体的一切性状完全由基因控制，与环境因素无关 B．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 C．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状 D．基因的遗传信息可通过转录和翻译传递到蛋白质得以表达 3、Leber遗传性视神经病的患者出现视神经萎缩，视野变形等特征，此病由线粒体DNA上的基因控制。某女士的母亲患有此病，如果该女士结婚生育，下列预测正确的是( ) A．如果生男孩，孩子不会携带致病基因 B．如果生女孩，孩子不会携带致病基因 C．不管生男或生女，孩子都会携带致病基因 D．必须经过基因检测，才能确定 A C 4、关于基因、蛋白质与性状之间关系的叙述中不正确的是(　　) A．生物体的性状完全由基因控制 B．蛋白质是生命活动的体现者和承担者 C．蛋白质的结构由DNA结构控制 D．基因与性状不都是简单的线性关系 A 5、豌豆的某突变体中编码淀粉分支酶的基因(R)被插入的DNA序列打乱，导致淀粉分支酶不能合成，无法催化蔗糖合成淀粉，造成种子中积累较多的蔗糖，因而表现为甜和皱缩的新性状。上述实例说明( 　　) A.一个基因可以影响多个性状 B.一个性状可以受多个基因的影响 C.性状是基因和环境共同作用的结果 D.基因和性状之间是一一对应的关系 A 6、豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法 不正确的是( ) A.豌豆的圆粒和皱粒是一对相对性状 B.图中显示了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 C.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异 C 转录 翻译 7、下列有关细胞分化的叙述，正确的是(　 　) A.不会导致细胞中蛋白质种类发生变化 B.使细胞的数目和种类增多 C.基因选择性表达首先是选择性的转录了不同的基因，然后再翻译出不同的蛋白质D.会导致细胞中遗传物质改变 C 8、细胞分化过程中，一般不会出现的是(　 　) A．DNA上的基因发生改变 B．mRNA种类发生改变 C．蛋白质的种类发生改变 D．细胞的功能发生改变 A 10、下列关于细胞分化的描述正确的是(　 　) A．老年人体内没有细胞分化 B．细胞分化的方向是可逆转的 C．细胞分化使细胞功能趋向专门化 D．细胞分化增加了细胞的数量和种类 9、下列哪个案例能说明人体细胞已经发生分化(　 　 ) A．进行ATP的合成 B．进行呼吸酶的合成 C．合成血红蛋白 D．存在血红蛋白基因 C C 11、对下列各图分析不准确的是（ ） A.甲图中的①②③均遵循碱基互补配对原则 B.乙图中核糖体在mRNA上移动方向为从右到左，所用原料是氨基酸 C.丁图中该段中内有6种核苷酸 D.对于丙图，人体内细胞可以进行①②③⑤过程 D Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.74(fixed_gap:False) $$