2027届高三生物人教版一轮复习课件第25课 基因的结构和表达

第25讲 人教版 高中生物一轮复习 基因的结构和表达 1 基因的表达 主要表现为 基因指导蛋白质的合成 中心法则 控制性状 表观遗传 基因表达 控制酶的合成 控制蛋白质的结构 细胞分化 环境 翻译 转录 基因 DNA RNA 蛋白质 选择性表达 通过 通常位于 产物 产物 影响 遗传信息传递方向 原核细胞的基因结构 能转录 编码区 不能转录 非编码区 不能转录 非编码区 启动子 转录 调控 上游 下游 mRNA 翻译 蛋白质 终止子 基因A 基因B 基因C RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列，本身不被转录 给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列 转录 前体mRNA 加工 成熟mRNA 翻译 肽链 真核细胞的基因结构 上游 启动子 外显子 内含子 1 2 3 4 5 下游 非编码区 非编码区 编码区 终止子 （去掉内含子，拼接外显子） 一、DNA片段的遗传信息 DNA蕴含了大量的遗传信息 蕴藏在4种碱基（碱基对、脱氧核苷酸）的排列顺序之中 碱基的排列顺序千变万化 碱基的特定排列顺序 DNA的多样性 DNA的特异性 物质基础 一、DNA片段的遗传信息 实际上，基因组测序结果表明大部分随机排列的碱基序列从来不曾出现在生物体内，而有些序列却重复千百次。 （GATA)n 不同人的短串联重复序列（STR）重复次数可能存在差异，这种差异使得它在亲子鉴定、身份确认、刑侦分析等领域中具有重要作用 短串联重复序列（卫星DNA）：指DNA序列中由2至6个核苷酸单位组成的短重复序列，例如“GATA”可能在某个基因组位点上重复多次。 6 1、人类Y染色体上存在特定的STR（主要位于非编码区的短串联重复序列），通过PCR扩增、电泳分离这些序列可构建Y—STR分型图谱，用于男性亲缘关系鉴定（如父系家族溯源）。下列有关叙述正确的是（　　） A．若Y—STR发生突变，则不能用于亲缘关系鉴定 B．基于Y—STR的鉴定主要利用了DNA分子的多样性和特异性 C．Y—STR所在基因在亲子代传递时遵循孟德尔遗传定律 D．Y—STR对应的DNA片段都能合成特定功能的蛋白质 C 巩固练习 染色体 DNA 基因 脱氧核苷酸 染色体是DNA的主要载体 每条染色体上有1个或2个DNA分子 基因通常是有遗传效应的DNA片段 每个DNA分子 上有许多基因 基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息 每个基因由许多脱氧核苷酸组成 DNA是主要的 遗传物质 染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系 遗传信息的转录 1、为什么RNA可以作为DNA的信使？ 2、转录的主要场所、条件、碱基配对的方式、产物、转录的方向分别是什么？ 3、RNA聚合酶的结合位点在哪？作用及作用机制什么？ 4、合成核糖核苷酸链的过程是怎样的？ 5、转录的对象是谁？转录有什么特点？ 二、遗传信息的转录 1、为什么RNA可以作为DNA的信使？ RNA种类：mRNA（信使RNA）、rRNA（核糖体RNA）、tRNA（转运RNA） ①能通过核孔 ②能携带遗传信息 ③能准确传递遗传信息 RNA一般是单链，较短 RNA也由核苷酸连接而成， 碱基排列顺序能储存遗传信息 RNA、DNA间，也遵循碱基互补配对原则 二、遗传信息的转录 2、转录的主要场所、条件、碱基配对的方式、产物、转录的方向分别是什么？ 1、转录的场所:_____________ ①模板_______________ ②原料____________________ ③酶___________ ④能量___________________ 3、碱基配对的方式：__________________ 4、转录的产物：_______ 5、转录的方向：沿mRNA合成的_________ 2、转录的条件 主要在细胞核 DNA的一条链（模板链） ATP水解释放的能量 RNA聚合酶 4种游离的核糖核苷酸 5’→3’ RNA T—A、A—U、C—G （叶绿体、线粒体） 二、遗传信息的转录 3、RNA聚合酶的结合位点在哪？作用及作用机制是什么？ 4、合成核糖核苷酸链的过程是怎样的？ 5、转录的对象是谁？转录有什么特点？ 启动子 解旋、催化核糖核苷酸间磷酸二酯键的形成 终止（mRNA释放） 起始（DNA解螺旋） 延伸（合成mRNA） DNA中的基因一条链 边解旋边转录、选择性、转录后修饰（真核） 基因的结构（真核生物） 基因2 非编码区 非编码区 启动子 终止子 外显子 内含子 编码区 前体mRNA 成熟mRNA 转录 剪接 修饰 基因1 基因3 （编码区上游） （编码区下游） 5’ 3’ 5’ 3’ RNA 聚合酶 AUG UAA、UAG、UGA 起始密码子 终止密码子 图中基因1、2和3模板链一定都在图示DNA分子的同一条链上吗？ 13 B 2、（2025·四川卷）为杀死蜜蜂寄生虫瓦螨，研究人员对蜜蜂肠道中的S菌进行改造，使其能释放特定的双链RNA(dsRNA)。进入瓦螨体内的dsRNA被加工成siRNA后，能与瓦螨目标基因的mRNA特异性结合使其降解，导致瓦螨死亡。下列叙述正确的是（ ） A、siRNA的嘌呤与嘧啶之比和dsRNA相同 B、dsRNA加工成siRNA会发生氢键的断裂 C、瓦螨死亡的原因是目标基因的转录被抑制 D、用改造后的S菌来杀死瓦螨属于化学防治 二、遗传信息的转录 转录 时间 场所 模板 原料 酶 配对 特点 方向 产物 意义 生长发育过程中 DNA（某基因）的一条链为模板 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶(断氢键、形成磷酸酯键) A-U、 T—A、 C—G 、G—C 边解旋边转录 mRNA、tRNA、rRNA 遗传信息从DNA传递到RNA（mRNA）上，为翻译做准备 主要在细胞核或拟核，少部分在线粒体、叶绿体、质粒 子链的5’端→3’端 小结：遗传信息的转录 1、参与翻译的核酸有哪些？ 2、tRNA的结构特点、与氨基酸的关系、与氨基酸结合的部位分别是什么？ 3、什么是密码子、反密码子 4、密码子的简并性指什么，有什么意义？密码子还有什么特点？ 5、翻译的场所、模板、原料、条件（能量、酶、工具）、产物分别是什么？ 6、翻译的过程是什么？ 三、遗传信息的翻译 1、参与翻译的核酸有哪些？ 2、tRNA的结构特点、与氨基酸的关系、与氨基酸结合的部位分别是什么？ 3、密码子、反密码子分别指什么？ 三、遗传信息的翻译 mRNA、tRNA、mRNA 三叶草 （具有双链区域） 每种tRNA只能结合一种特定的氨基酸，一种氨基酸可能由多种不同的tRNA转运 tRNA的3’端（-OH） 密码子：mRNA上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基 反密码子：tRNA上与mRNA密码子互补配对的三个碱基 1、用体外实验的方法可合成多肽链。已知苯丙氨酸的密码子是UUU，若要在体外合成同位素标记的多肽链，所需的材料组合是（ ） ①同位素标记的tRNA ②蛋白质合成所需的酶 ③同位素标记的苯丙氨酸 ④人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸 ⑤除去了DNA和mRNA的细胞裂解液 A．①②④ B．②③④ C．③④⑤ D．①③⑤ C 巩固练习 2、（2024·湖北卷）编码某蛋白质的基因有两条链，一条是模板链（指导mRNA合成），其互补链是编码链。若编码链的一段序列为5’-ATG-3’，则该序列所对应的反密码子是（ ） A.5’-CAU-3’　　　　　　　 B.5’-UAC-3' C.5’-TAC-3’ D.5’-AUG-3' 三、遗传信息的翻译 A 4、密码子的简并性指什么，有什么意义？密码子还有什么特点？ 5、翻译的场所、模板、原料、条件（能量、酶、工具）、产物分别是什么？ 三、遗传信息的翻译 绝大多数氨基酸都由多种不同的密码子决定。 ①增加容错率。 ②可以保证使用频率高的氨基酸的运输效率，从而保证翻译的速度。 场所 模板 原料 能量 酶 工具 产物 核糖体 mRNA 氨基酸 ATP 多种酶 tRNA 多肽 3、氨酰-tRNA合成酶在基因表达过程中起关键作用，其功能是催化特定氨基酸与对应的tRNA结合，形成氨酰-tRNA。氨酰-tRNA再转移至核糖体中参与肽链的合成延伸。图中的PPi（焦磷酸：P～P）由两个磷酸基团连接而成，AMP是腺苷一磷酸。下列推测或判断错误的是（ ） 三、遗传信息的翻译 A．ATP需要断裂一个特殊化学键才能生成PPi B．PPi水解形成的Pi使氨酰-tRNA合成酶磷酸化而激活 C．氨酰-tRNA的结构是肽链合成具有方向性的原因之一D．推测细胞中应存在多种氨酰-tRNA合成酶 B 6、翻译的过程是什么？ 三、遗传信息的翻译 翻译的起点 翻译的终点 翻译过程中存在的碱基配对方式 携氨入1、2 肽键转入2 核体向3移 携肽2至1 携氨仅入2 2位达终止 没有转运及 至此翻译毕 起始密码子 终止密码子 A-U C-G 4、下列关于蛋白质合成的叙述错误的是（ ） A. 蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束 B. 携带肽链 tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点 C. 携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合 D. 最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸 C 巩固练习 1、数量关系： 2、方向： 3、意义： 4、结果： 1个mRNA可相继结合多个核糖体， 同时进行多条肽链的合成，称为多聚核糖体。 少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 由肽链_____→肽链_____的方向进行 短 长 多条相同的肽链。 因为是以同一个mRNA为模板翻译出来的。 mRNA 核糖体 三、遗传信息的翻译 24 ① 三、遗传信息的翻译 翻译的方向 相同 右→左 左→右 5’ 3’ ① 5’ 3’ 四条肽链氨基酸的排列顺序是否相同？ ① ② ③ ④ ①号tRNA携带的是哪种氨基酸？ ①号tRNA携带的是哪种氨基酸？ 左→右 丙氨酸 异亮氨酸 25 真核生物 先转录，后翻译 （转录和翻译的场所不同） 边转录边翻译 （无核膜，转录和翻译都在细胞质） 原核生物 真核生物和原核生物的转录和翻译的区别 线粒体、叶绿体中是边转录边翻译 26 C G T G C A C A T G C A C T G G T A DNA 谷氨酸 组氨酸 精氨酸 氨基酸 C G U G G A C A U mRNA 基因的碱基 ： mRNA的碱基： 氨基酸 = 6  3  1 实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因： 巩固练习 2.DNA、RNA、蛋白质的数量关系 ①基因中的内含子转录后被剪切。 ②在基因片段中，有的片段(如非编码区)起调控作用，不参与转录。 ③转录出的mRNA中有终止密码子，正常情况下，终止密码子不编码氨基酸。 ④mRNA中的起始密码子可能不在开头。 ⑤合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。 基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系的计算： 【说明】因为基因中存在启动子、内含子等片段，实际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n,或氨基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或“最多”字样。 27 项目 复制 转录 翻译 场所 条件 模板 原料 能量 酶 产物 特点 配对 信息传递 细胞核（主要场所） 细胞核（主要场所） 细胞质（核糖体） DNA的两条链 基因的一条链 mRNA 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 21种游离的氨基酸 ATP ATP ATP 解旋酶、DNA聚合酶、 DNA连接酶等 RNA聚合酶（断氢键、连磷酸酯键） DNA mRNA、tRNA、rRNA 多肽 A-T T-A G-C C-G A-U T-A G-C C-G A-U U-A G-C C-G 多种特定的酶 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质 半保留复制，边解旋边复制， 半不连续 边解旋边转录 多聚核糖体翻译蛋白质 小结：DNA的复制、转录、翻译的区别 四、中心法则 1、提出者： 2、补充后的内容图解 3、生命是物质、能量和信息的统一体 （1）_____________是信息的载体。 （2）蛋白质、RNA是信息的___________。 （3）_______为信息的流动提供能量。 克里克 DNA、RNA 表达产物 ATP D 巩固练习 （2026·河北卷）某RNA病毒为侵染动物细胞的逆转录病毒，其衣壳外有来自宿主细胞膜的脂质包膜。下列分析错误的是（ ） A．该病毒逆转录时，沿RNA模板链的3'→5' 方向合成DNA链 B．逆转录形成的RNA/DNA双链中碱基数量符合U+C=A+G C．该病毒衣壳蛋白的合成需借助宿主细胞的tRNA D．该病毒的脂质包膜中含有胆固醇 B 巩固练习 $