必修二 第三单元 第三讲 基因的本质与基因的表达.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1.,染色体、,DNA,、基因、脱氧核苷酸的关系,2,基因、染色体、蛋白质、性状的关系,3,基因的基本功能,(1),遗传信息的传递：发生在传种接代过程中，通过复制实,现遗传信息由亲代到子代的传递。,(2),遗传信息的表达：发生在生物个体发育过程中，是通过,转录和翻译控制蛋白质合成的过程，通过遗传信息的表,达控制个体发育过程。,亲代遗传信息 子代遗传信息,mRNA,蛋白质,(,子代性状,),|,生殖过程,|,个体发育,|,表达,DNA,上有很多片段，其中有遗传效应的片段才叫基因，没,有遗传效应的片段不叫基因。,对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和,叶绿体是基因的次要载体。,对于原核细胞来说，基因在拟核中的,DNA,分子或质粒上，,DNA,是裸露的，并没有与蛋白质一起构成染色体，因此，,没有染色体这一载体。,位于染色体上的基因随染色体传递给子代，其遗传遵,循孟德尔遗传定律。,位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传给,后代，是细胞质遗传的基础。,1,对染色体、,DNA,、基因三者关系的叙述中，错误的是,(,),A,每条染色体上含有一个或两个,DNA,，,DNA,分子上含有,多个基因,B,都能复制、分离和传递，且三者行为一致,C,三者都是生物细胞内的遗传物质,D,生物的传种接代中染色体的行为决定着,DNA,和基,因的行为,解析：,遗传物质是,DNA,或基因，而不是染色体，染色体上还含有蛋白质，蛋白质不是遗传物质。,答案：,C,1.DNA,的基本功能,功能,遗传信息的传递,遗传信息的表达,复制,转录,翻译,时间,有丝分裂间期和减数第一次分裂间期,个体发育过程中,场所,主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体,细胞核,核糖体,原料,4,种脱氧核苷酸,4,种核糖核苷酸,20,种氨基酸,模板,DNA,的两条链,DNA,中的一条链,mRNA,功能,遗传信息的传递,遗传信息的表达,复制,转录,翻译,条件,特定的酶和,ATP,特定的酶、,ATP,和,tRNA,碱基配对,AT,、,CGTA,、,GC,AU,、,GC,、,TA,、,CG,AU,、,GC,、,UA,、,CG,模板去向,分别进入两个子代,DNA,分子中,恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构,分解成单个核苷酸,特点,边解旋边复制，半保留复制,边解旋边转录，,DNA,双链全保留,一个,mRNA,上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链,功能,遗传信息的传递,遗传信息的表达,复制,转录,翻译,产物,两个双链,DNA,分子,三种单链,RNA,蛋白质,(,多肽链,),意义,复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代,表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状,mRNAtRNArRNA,(1)DNA,功能间的关系：,(2),在核糖体上合成的只是多肽链，多肽链折叠、加工,成具有复杂空间结构的蛋白质是在内质网、高尔基,体中进行的，即蛋白质多样性原因中氨基酸的种类、,数目和排列顺序是在核糖体上完成的。,(3),遗传信息、密码子、反密码子,遗传信息是指,DNA,上特定的脱氧核苷酸排列顺序。,密码子是,mRNA,上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基。密码子共,64,种，但决定氨基酸的只有,61,种。,反密码子是,tRNA,的反密码环上能与,mRNA,的密码子互补配对的三个相邻碱基，因此,tRNA,有,61,种。,每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种,tRNA,转运；但一种密码子只能决定一种氨基酸，且一种,tRNA,只能转运一种氨基酸。,2,DNA,与,RNA,(1)DNA,分子与,RNA,分子的区别,区别,DNA,RNA,结构,通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构,通常是单链结构，极少数病毒是双链结构,基本单位,脱氧核苷酸,核糖核苷酸,五碳糖,脱氧核糖,核糖,含氮碱基,A,、,G,、,C,、,T,A,、,G,、,C,、,U,产生途径,DNA,复制、逆转录,转录、,RNA,复制,区别,DNA,RNA,存在部位,主要位于细胞核中的染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体中,主要位于细胞质中,功能,主要的遗传物质，传递和表达遗传信息,生物体内若无,DNA,时，,RNA,是遗传物质，若存在,DNA,时，,RNA,辅助,DNA,完成功能,少数,RNA,有催化作用,(2),三种,RNA,的比较,mRNA,tRNA,rRNA,分布部位,常与核糖体结合,细胞质中,与蛋白质结合形成核糖体,特点,带有从,DNA,上转录下来的遗传信息,一端能与氨基酸结合，另一端有反密码子与,mRNA,上的遗传密码子配对,由核仁组织区的,DNA,转录而来，是核糖体的组成物质,mRNA,tRNA,rRNA,功能,翻译时作模板,翻译时作搬运氨基酸的工具,合成蛋白质的场所,结构,单链,单链，常有部分碱基对形成三叶草结构,单链,共同点,都是转录产生；,基本单位相同；,都与翻译过程有关,2,(2010,潍坊质检,),观察下面的某生理过程示意图,(,甲,表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸,),，回答问题：,(1),丙氨酸的密码子是,_,，连接甲和丙的化学键的结构简式是,_,。,(2),若,中尿嘧啶和腺嘌呤之和占,42%,，则相应的,分子片,段中胞嘧啶占,_,。,(3),若该过程合成的物质是抗利尿激素，,中合成的物质首先进入,_,中进行加工，这种激素作用的靶部位是,_,。,(4),在该生理过程中，遗传信息的流动途径是,_,，细胞中,tRNA,共有,_,种。,(5),一种氨基酸可以由多个密码子决定，这对生物生存和,发展的重要意义是,_,。,解析：,从转运丙氨酸的,tRNA,的反密码子可以推知其密码子为,GCU,。若,mRNA,中，,U,A42%,，则对应的,DNA,片段中,A,T,42%,，又,A,T,且,T,C,50%,，则,C,为,29%,。抗利尿激素在核糖体合成后首先进入内质网进行初加工，作用部位为肾小管和集合管，作用是促进其对原尿中水的重吸收。图示过程为基因表达过程：,DNA mRNA,蛋白质，对应氨基酸的密码子共有,61,种，因此,tRNA,也有,61,种。,答案：,(1)GCU,NHCO,(2)29%,(3),内质网肾小管和集合管,(4)DNA RNA,蛋白质,61,(5),在一定程度上防止由于碱基的改变而导致生物性状的改变,(,或：当某种氨基酸使用频率高时，几种密码子决定同一种氨基酸，可以保证翻译速度,),下表有关基因表达的选项中，不可能的是,(,),基因,表达的细胞,表达产物,A.,细菌抗虫蛋白基因,抗虫棉叶肉细胞,细菌抗虫蛋白,B.,人酪氨酸酶基因,正常人皮肤细胞,人酪氨酸酶,C.,动物胰岛素基因,大肠杆菌,工程菌细胞,动物胰岛素,D.,兔血红蛋白基因,兔成熟红细胞,兔血红蛋白,解析,哺乳动物成熟红细胞无细胞核及细胞器，其内的血红蛋白是在其成熟之前合成的。通过基因工程可将细菌抗虫蛋白基因导入抗虫棉叶肉细胞而后表达生成细菌抗虫蛋白；也可将动物胰岛素基因导入大肠杆菌使其在大肠杆菌内表达生成动物胰岛素。正常人皮肤细胞中的酪氨酸酶基因表达，可生成酪氨酸酶，在该酶的作用下产生黑色素使其肤色正常。,答案,D已知,a,、,b,、,c,、,d,是某细菌,DNA,片段上的,4,个基因，下图中,W,表示野,生型，,、,、,分别表示三种缺,失不同基因的突变体，虚线表示所缺失的基因。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性，发现仅在野生型和突变体,中该酶有活性，则编码该酶的基因是,(,),A,基因,a,B,基因,b,C,基因,c D,基因,d,解析,本题着重考查学生的识图能力，由题图可知野,生型,(W),中包括四个基因,a,、,b,、,c,、,d,，突变体,中包括基因,a,、,b,、,c,三个，突变体,中包括基因,a,一个，突变体,中包括,基因,c,、,d,，又从题干中,“,仅在野生型和突变体,中该酶有活,性,”,，可知该酶具有活性必须含有,a,、,b,、,c,基因中的一个或,多个。根据突变体,可排除,a,基因对该酶的作用，由突变体,可排除,c,、,d,基因对该酶的作用，故答案为,B,。,答案,B,下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。,(1),完成过程,需要,_,等物质从细胞质进入细胞核。,(2),从图中分析，核糖体的分布场所有,_,。,(3),已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程,、,，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中,RNA,聚合酶均保持很高活性。由此可推测该,RNA,聚合酶由,_,中的基因指导合成。,(4),用,鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞溶胶中,RNA,含量显著减少，那么推测,鹅膏蕈碱抑制的过程是,_(,填序号,),，线粒体功能,_(,填,“,会,”,或,“,不会,”,),受到影响。,解析,(1),转录需要模板、能量、酶、原料等。,(2),核糖体主要分布在细胞溶胶、线粒体、叶绿体、核膜等处，由题意可知核糖体分布在细胞溶胶和线粒体。,(3),题意中指出溴化乙啶、氯霉素主要影响线粒体中的转录与翻译，而线粒体中,RNA,聚合酶活性仍很高，说明,RNA,聚合酶与线粒体中的,DNA,无关，从而分析得出指导合成,RNA,聚合酶的基因分布在细胞核中。,(4),分析题干给出的信息，结合图形，即可得出答案。,答案,(1)ATP,核糖核苷酸、酶,(2),细胞溶胶和线粒体,(3),核,DNA(,细胞核,),(4),会,(1),细胞质基因与细胞核基因的比较,细胞质基因,细胞核基因,存在部位,叶绿体、线粒体细菌质粒,细胞核,是否与蛋,白质结合,否，,DNA,分子裸露,与蛋白质结合为染色体,结构,双链,DNA,双链,DNA,功能,复制、转录、翻译,复制、转录、翻译,基因数量,少,多,遗传方式,母系遗传,遵循孟德尔遗传规律,细胞质基因,细胞核基因,联系,线粒体和叶绿体是半自主细胞器，这些部位的,基因的活动还要受核基因的控制、制约,核基因的复制、转录在细胞核内进行，翻译在细胞质的核糖体上进行；质基因的复制、转录、翻译均在细胞质的线粒体、叶绿体内完成，因为这两类细胞器中有自己的核糖体,(2),细胞质遗传的特点,母系遗传：受精卵中的细胞质几乎都来自卵细胞,(,母本,),。,杂交后代不出现一定的分离比,(,即不遵循孟德尔遗传定,律,),：母本减数分裂形成卵细胞时，质基因是随机的、不,均等的分配。,本讲实验,对照实验的设计,所谓对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证：,“,其他条件完全相同,”,。具体来说有如下四个方面：,(1),所选用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质,量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽,量相同或至少大致相同。,(2),所用实验器具要相同，即试管、烧杯、水槽、广口瓶等,器具的大小型号要完全一样。,(3),所用实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相,同。尤其要注意体积上等量的问题。,(4),所用处理方法要相同，如：保温或冷却；光照或黑暗；,搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来,说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的,处理。,(2010,海口调研,),在克里克得出,3,个碱基可以排列成,1,个遗传密码的实验结论后，科学家们开始探索一个特定的遗传密码所对应的特定的氨基酸究竟是哪一个。尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术，在每一个试管中加入一种氨基酸，再加入除去了,DNA,和,mRNA,的细胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸，结果在加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链，如下图请回答。,(1),实验中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是,_,。,(2),细胞提取液为该实验具体提供了,_,。,(3),实验中所用的细胞提取液需除去,DNA,和,mRNA,的原因是,_,。,(4),要确保实验结论的科学性，需设计对照实验。本题目所给实验中，对照实验是,_,。,(5),要想知道更多氨基酸的密码子，你如何改变上述实验？,(,简述,)_,。,(6),本实验所用的细胞提取液可以用大肠杆菌制备。请简述,制备方法：,对大肠杆菌进行振荡裂解；,_,；,_,。,经上述操作，得到了除去,DNA,和,mRNA,的细胞提取液。,(,大肠杆菌中,mRNA,约在,30,60,分钟内自行分解，因此,操作中可不考虑,),解析,多聚尿嘧啶核苷酸的作用相当于,mRNA,，细胞提取液为转录提供了能量、酶、核糖体、,tRNA,。实验中除去,DNA,和,mRNA,的原因是排除,DNA,、,mRNA,对体外,合成蛋白质的影响。,答案,(1),作为模板,mRNA,直接控制蛋白质,(,多肽,),合成,(2),能量、酶、核糖体、,tRNA(,不能缺项,),(3),排除细胞中的,DNA,、,mRNA,对体外合成蛋白质的影响,(4),加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验,(5),依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸,(6),离心、过滤，获取匀浆,用,DNA,酶处理匀浆，除去,DNA,本题是密码子破译的实验，对照类型为相互对照：,(1),相同的多聚核苷酸不同的氨基酸肽链；,(2),不同的多聚核苷酸不同的氨基酸不同的肽链。,由此，即可破译各种氨基酸密码子。,随堂高考,1,(2009,海南高考,),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,解析：,DNA,复制是以脱氧核糖核苷酸为原料，而转录则是以核糖核苷酸作为原料。,答案：,C,2,(2009,广东高考,),有关蛋白质合成的叙述，正确的是,(,多选,),(,),A,终止密码子不编码氨基酸,B,每种,tRNA,只转运一种氨基酸,C,tRNA,的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息,D,核糖体可在,mRNA,上移动,解析：,遗传信息是指,DNA,分子中脱氧核苷酸序列，而不是在,tRNA,上。,答案：,ABD,3,(2008,江苏高考,),叶绿体的,DNA,能指导自身小部分蛋白质,在叶绿体内的合成。下列叙述中错误的是,(,),A,叶绿体,DNA,能够转录,B,叶绿体,DNA,是遗传物质,C,叶绿体内存在核糖体,D,叶绿体功能不受细胞核调控,解析：,本题考查细胞质遗传及分析能力叶绿体的,DNA,能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成，叶绿体内,存在核糖体，因此叶绿体,DNA,能够转录和翻译，叶绿体,DNA,是细胞质内的遗传物质。叶绿体功能受细胞核调控。,答案：,D,4,(2008,上海高考,),下列各细胞结构中，可能存在碱基互,补配对现象的有,(,),染色体,中心体,纺锤体,核糖体,A,B,C,D,解析：,染色体的主要组成成分是,DNA,和蛋白质。在,DNA,复制和转录的过程中发生碱基互补配对现象。翻译的场所在核糖体，也可发生碱基互补配对现象。,答案：,B,5,(2008,江苏高考,),下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。,据图判断，下列描述中正确的是,(,多选,)(,),A,图中表示,4,条多肽链正在合成,B,转录尚未结束、翻译即已开始,C,多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译,D,一个基因在短时间内可表达出多条多肽链,解析：,图示表明转录可多点进行，转录尚未结束，翻译即已开始。翻译时，每个,RNA,上结合多个核糖体，每个核糖体上合成一条肽链，这样可有效提高基因表达的效率。,答案：,BD,6,(2007,上海高考,),下图表示,“,神经肽与细胞膜通透性关系,”,的实验过程和部分结果。请据图回答。,(1),实验一的结果说明乙种动物胃细胞膜上具有与神经肽结合的,，这种大分子物质是,；从实验二的结果，可推测甲种动物卵母细胞的核中，没有控制该物质合成的,。,(2),在实验三的四种物质,A,、,B,、,C,、,D,和过程、中：,a,能发生半保留复制的物质是,_,；碱基组成与功能相同的物质有,_,和,_,。,(,用图中字母回答,),b,有解旋发生的过程是,_,；有逆转录酶参与的过程是,_,；会发生碱基序列,UAC,和,AUG,配对的过程是,_,。,(,用图中标号回答,),(3),实验四，若,B,注入到同样的甲种动物卵母细胞的细胞质中，加入神经肽会引起细胞膜通透性改变吗？试说明理由,_,_,_,。,解析：,(1),由于乙种动物胃细胞与加入的神经肽共同培养后细胞膜的通透性发生了改变，说明乙种动物胃细胞能识别神经肽，其识别依靠细胞膜上的受体，受体的化学本质是蛋白质；甲动物卵母细胞与加入的神经肽共同培养后细胞膜的通透性没有发生改变，说明细胞膜上没有这种神经肽的受体，由于受体是蛋白质，其合成受基因控制，乙种动物有这种基因而甲种动物没有。,(2),由于实验三的结果是细胞膜通透性改变，可以推出从乙种动物胃细胞内提取的物质,A,是,mRNA,，合成的,B,为,DNA,，由,B,转录的,C,为,mRNA,，细胞膜上的,D,为受体蛋白。因此，能发生半保留复制的物质是,DNA,，即,B,；,A,和,C,都是控制合成同一种受体蛋白的,mRNA,，因此其碱基组成与功能相同；,DNAmRNA,为转录，此过程需要解旋，即图中的；,mRNADNA,过程为逆转录，需要逆转录酶参与，即图中；发生碱基序列,UAC,和,AUG,配对的过程为翻译，图中的表示翻译。,(3)DNA,复制和转录的场所在细胞核中，,DNA,是大分子物质，注入细胞质后不能进入细胞核，因此不能完成复制和转录，也就不能合成受体，细胞膜的通透性不会改变。,答案：,(1),受体蛋白质遗传信息,(,或遗传物质,/,基因,/DNA),(2)a.B,A,C,b,(3),不能，因为真核细胞遗传信息的复制和转录必须在细胞核内进行,