41基因指导蛋白质合成人教版必修.pptx

第 4 章基因的表达Content基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成1.1.补填下面一棵知识树的相关内容补填下面一棵知识树的相关内容【答案答案】核糖核苷酸核糖核苷酸mRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA一条链一条链RNARNA核糖核苷酸核糖核苷酸mRNAmRNA核糖体核糖体2.(1)2.(1)密码子密码子.概念：在概念：在 上决定上决定1 1个氨基酸的个氨基酸的3 3个相邻的碱基。个相邻的碱基。.种类：种类：种，其中决定氨基酸的密码子有种，其中决定氨基酸的密码子有 种。种。(2)tRNA(2)tRNA.结构特点：形状像三叶草，一端有携带结构特点：形状像三叶草，一端有携带 的部位的部位，另一端有另一端有3 3个碱基可与密码子互补配对，称为个碱基可与密码子互补配对，称为 。.种类：种类：种。种。6161mRNAmRNA64646161氨基酸氨基酸反密码子反密码子考点一DNADNA与与RNARNA的比较的比较比较项目比较项目全称全称脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸核糖核酸核糖核酸分布分布主要存在于细胞核中主要存在于细胞核中主要存在于细胞质中主要存在于细胞质中化学组成化学组成基本组成单位基本组成单位脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸碱基碱基嘌呤嘌呤腺膘呤（）腺膘呤（）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（）腺嘌呤（）腺嘌呤（）鸟嘌呤（）鸟嘌呤（）嘧啶嘧啶胞嘧啶（）胞嘧啶（）胸腺嘧啶（）胸腺嘧啶（）胞嘧啶（）胞嘧啶（）尿嘧啶（）尿嘧啶（）五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸空间结构空间结构规则的双螺旋结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构通常呈单链结构比较项目比较项目分类分类通常只有一类通常只有一类mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA三类三类功能功能主要的遗传物质，只要生物体内主要的遗传物质，只要生物体内存在，就以作为遗存在，就以作为遗传物质传物质生物体内若无时，生物体内若无时，是遗传物质，若存在时，是遗传物质，若存在时，辅助完成功能辅助完成功能 少数具有催化作用少数具有催化作用相同点：相同点：化学组成成分中都有磷酸及碱基、化学组成成分中都有磷酸及碱基、二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息二者都是核酸，核酸中的碱基序列就是遗传信息联系：是以的一条链为模板转录产生的，即的遗传信息来自联系：是以的一条链为模板转录产生的，即的遗传信息来自1.1.在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是在细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数，这是为什么？一般哪些生物嘌呤碱基等于嘧啶碱基数？为什么？一般哪些生物嘌呤碱基等于嘧啶碱基数？【答案答案】细胞生物中细胞生物中DNADNA和和RNARNA共同存在，共同存在，RNARNA是单链结构，是单链结构，因此细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数；因此细胞生物中嘌呤碱基数一般不等于嘧啶碱基数；DNADNA病毒。病毒。2.RNA2.RNA有哪三种？它们都参与翻译过程吗？它们是如何产生有哪三种？它们都参与翻译过程吗？它们是如何产生的？的？【答案答案】mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA；都参与翻译过程；这三种；都参与翻译过程；这三种RNARNA都是转录产生的。都是转录产生的。1.1.右图为生物体内转运氨基酸右图为生物体内转运氨基酸m m的转运的转运RNARNA，对此叙述正确的是对此叙述正确的是 ()()A.A.该转运该转运RNARNA还能识别并转运其他氨基酸还能识别并转运其他氨基酸 B.B.氨基酸氨基酸m m只能由该转运只能由该转运RNARNA转运转运 C.C.氨基酸氨基酸m m的密码子只是的密码子只是UUAUUA D.D.转运转运RNARNA是由许多个核糖核苷酸构成的是由许多个核糖核苷酸构成的D D【解析解析】转运转运RNARNA是由多个核糖核苷酸脱水缩合而成的，其是由多个核糖核苷酸脱水缩合而成的，其中有三个游离的碱基（反密码子）能与信使中有三个游离的碱基（反密码子）能与信使RNARNA上的密码子发上的密码子发生碱基配对。一种转运生碱基配对。一种转运RNARNA只能转运一种氨基酸，而一种氨基只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由多种转运酸可以由多种转运RNARNA转运。转运。考点二DNADNA的功能的功能1.1.复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂（有丝分裂和细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂）的间减数第一次分裂）的间期期个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程场所场所主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体细胞质的核糖体模板模板的两条单链的两条单链的一条链的一条链mRNAmRNA原料原料种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸种核糖核苷酸种核糖核苷酸种氨基酸种氨基酸条件条件酶（解旋酶、酶（解旋酶、聚合酶等）、聚合酶等）、酶（聚合酶等）、酶（聚合酶等）、酶、酶、tRNAtRNA复制复制转录转录翻译翻译产物产物个双链个双链一个单链一个单链（mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA）多肽链多肽链模板模板去向去向分别进入个子代分别进入个子代分子中分子中恢复原样，与非模板恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结链重新绕成双螺旋结构构分解成单个核苷酸分解成单个核苷酸特点特点半保留复制，边解半保留复制，边解旋边复制旋边复制边解旋边转录边解旋边转录一个一个mRNAmRNA上结合多个核上结合多个核糖体，顺次合成多条肽糖体，顺次合成多条肽链链碱基碱基配对配对，,，,，,，遗传信息遗传信息传递传递 mRNAmRNAmRNA mRNA 蛋白质蛋白质意义意义使遗传信息从亲代使遗传信息从亲代传给子代传给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状表达遗传信息，使生物表现出各种性状2.2.遗传信息、密码子和反密码子的比较遗传信息、密码子和反密码子的比较(1)(1)区别区别存在位置存在位置含义含义生理作用生理作用遗传遗传信息信息DNADNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸(碱基对碱基对)的的排列顺序排列顺序直接决定直接决定mRNAmRNA中碱基排列中碱基排列顺序，间接决定氨基酸排顺序，间接决定氨基酸排列顺序列顺序密码子密码子mRNAmRNAmRNAmRNA上上3 3个相邻的碱基个相邻的碱基直接决定翻译的起止和氨直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序基酸排列顺序反密反密码子码子tRNAtRNA与密码子互补的与密码子互补的3 3个碱个碱基基识别密码子识别密码子(2)(2)联系联系遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到传信息传递到m m的核糖核苷酸的排列顺序上。的核糖核苷酸的排列顺序上。m m的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到识别密码子的作用。反密码子则起到识别密码子的作用。(3)(3)对应关系（如图所示）对应关系（如图所示）1.1.多聚核糖体的形成有何意义？多聚核糖体的形成有何意义？【答案答案】使少量使少量mRNAmRNA就可以合成大量蛋白质。就可以合成大量蛋白质。2.2.密码子有多少种？对应氨基酸的密码子有多少种？密码子有多少种？对应氨基酸的密码子有多少种？tRNAtRNA有有多少种？多少种？【答案答案】6464；6161；6161。3.3.一种氨基酸只对应一种密码子吗？一种一种氨基酸只对应一种密码子吗？一种tRNAtRNA只对应一种氨只对应一种氨基酸吗？基酸吗？【答案答案】不一定；是。不一定；是。2.2.下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是下图表示细胞中蛋白质合成的部分过程，相关叙述不正确的是 （）A.A.丙的合成可能受到一个以上基因的控制丙的合成可能受到一个以上基因的控制 B.B.图示过程没有遗传信息的传递图示过程没有遗传信息的传递 C.C.过程过程a a在核糖体上进行在核糖体上进行 D.D.甲、乙中均含有起始密码子甲、乙中均含有起始密码子B B【解析解析】由图可以看出，甲、乙是由图可以看出，甲、乙是mRNAmRNA，a a是翻译过程，丙是翻译过程，丙是蛋白质，因此图示过程有遗传信息的传递过程，所以是蛋白质，因此图示过程有遗传信息的传递过程，所以B B错误。错误。*拓展演练拓展演练*染色质是由、组蛋白和非组蛋白等成分组成的。为了探究染色质是由、组蛋白和非组蛋白等成分组成的。为了探究非组蛋白在转录过程中的作用，科学家从一只兔的体内分别取出非组蛋白在转录过程中的作用，科学家从一只兔的体内分别取出胸腺细胞和骨髓细胞的染色质进行了如图所示的分离重组实验胸腺细胞和骨髓细胞的染色质进行了如图所示的分离重组实验注：试管内满足合成的有关条件）。（注：试管内满足合成的有关条件）。（）兔的胸腺细胞和骨髓细胞都是由（）兔的胸腺细胞和骨髓细胞都是由 细胞细胞通过通过 和和 产生的，其形态和功能不同产生的，其形态和功能不同的直接原因是的直接原因是 。（）试管内（）试管内“满足合成的有关条件满足合成的有关条件”主要是指主要是指。（）本实验的设计思路是（）本实验的设计思路是。（）本实验的结果说明了（）本实验的结果说明了。受精卵受精卵细胞分裂细胞分裂细胞分化细胞分化合成的蛋白质不同合成的蛋白质不同原料（四种核糖核苷酸分子）、能量、酶、模板原料（四种核糖核苷酸分子）、能量、酶、模板 先把染色质各组分分开，先把染色质各组分分开，在重组过程中，再通过控制非组蛋白的添加，确定非组在重组过程中，再通过控制非组蛋白的添加，确定非组蛋白在转录中是否有作用蛋白在转录中是否有作用 非组蛋白对基因转录有影非组蛋白对基因转录有影响，缺少非组蛋白不能进行正常的转录响，缺少非组蛋白不能进行正常的转录【解析解析】根据分离重组实验幅图，对比观察，分析加入根据分离重组实验幅图，对比观察，分析加入组蛋白、非组蛋白的差异与组蛋白、非组蛋白的差异与m m是否产生的关系。是否产生的关系。题型一题型一 基因对生物性状的控制基因对生物性状的控制【例例1 1】20112011年浙江模拟题年浙江模拟题铁蛋白是细胞内储存多余铁蛋白是细胞内储存多余FeFe3+3+的蛋白，的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的铁蛋白合成的调节与游离的FeFe3+3+、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白铁应答元件是位于铁蛋白mRNAmRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当FeFe3+3+浓度高时，铁浓度高时，铁调节蛋白由于结合调节蛋白由于结合FeFe3+3+而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白铁蛋白mRNAmRNA一端结合，沿一端结合，沿mRNAmRNA移动，遇到起始密码后开始翻译移动，遇到起始密码后开始翻译(如图如图所示所示)。回答下列问题：。回答下列问题：深度突破深度突破 （1 1）图中甘氨酸的密码子是）图中甘氨酸的密码子是 ，铁蛋白基因中决定，铁蛋白基因中决定 的模板链碱基序列为的模板链碱基序列为 。（2 2）FeFe3+3+浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了，从而抑制了翻译的起始；，从而抑制了翻译的起始；FeFe3+3+浓度高时，浓度高时，铁调节蛋白由于结合铁调节蛋白由于结合FeFe3+3+而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNAmRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免能够翻译。这种调节机制既可以避免 对细胞的毒性影对细胞的毒性影响，又可以减少响，又可以减少 。（3 3）若铁蛋白由）若铁蛋白由n n个氨基酸组成，指导其合成的个氨基酸组成，指导其合成的mRNAmRNA的碱基数远的碱基数远大于大于3n3n，主要原因是，主要原因是 。(4)(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为密码子为UUAUUA、UUGUUG、CUUCUU、CUCCUC、CUACUA、CUG)CUG)，可以通过改变，可以通过改变DNADNA模板链上的一模板链上的一个碱基来实现，即由个碱基来实现，即由 。GGUGGUCCACTGACCCCACTGACC核糖核糖体在体在mRNAmRNA上的结合移动上的结合移动FeFe3+3+细胞内物质和能量的浪费细胞内物质和能量的浪费mRNAmRNA两端存在不翻译的序列两端存在不翻译的序列CACA 对应训练对应训练 【解析解析】本题考查了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以本题考查了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力。（及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力。（1 1）根据携带）根据携带甘氨酸的甘氨酸的tRNAtRNA的反密码子的反密码子CCACCA可以判断甘氨酸的密码子为可以判断甘氨酸的密码子为GGU,GGU,对应的密码子为对应的密码子为GGUGACUGGGGUGACUGG可判断模板链碱可判断模板链碱基序列为基序列为CCACTGACCCCACTGACC。（。（2 2）当）当FeFe3+3+浓度较低时，铁调节蛋白与铁浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白质的翻译缺少起始密码，从而阻止核糖体在应答原件结合，使蛋白质的翻译缺少起始密码，从而阻止核糖体在mRNAmRNA上移动，遏制铁蛋白的合成。由于上移动，遏制铁蛋白的合成。由于FeFe3+3+具有很强的氧化性，因此具有很强的氧化性，因此这种机制既能减弱其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成，这种机制既能减弱其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成，从而减少细胞内物质和能量的消耗。（从而减少细胞内物质和能量的消耗。（3 3）mRNAmRNA并不是所有序列都参并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。（与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。（4 4）色氨酸的密）色氨酸的密码子为码子为UGG,UGG,对应模板链的碱基序列为对应模板链的碱基序列为ACC,ACC,当第二个碱基当第二个碱基C C变为变为A A时，此时，此序列对应的密码子变为序列对应的密码子变为UUG,UUG,恰为亮氨酸的密码子。恰为亮氨酸的密码子。深度突破深度突破1 1（1 1）密码子位于）密码子位于 上，上，DNADNA转录形成转录形成 。由于。由于 对应的密码子为对应的密码子为GGUGACUGGGGUGACUGG，根据碱基互补，根据碱基互补配对原则，铁蛋白基因中模板链的碱基序列为配对原则，铁蛋白基因中模板链的碱基序列为 。（2 2）当）当FeFe3+3+浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答原件结合，使蛋白质的质的 （填（填“转录转录”或或“翻译翻译”）缺少起始密码，从而阻止）缺少起始密码，从而阻止核糖体在核糖体在 上移动，遏制铁蛋白的合成。由于上移动，遏制铁蛋白的合成。由于FeFe3+3+具有很具有很强的氧化性，因此这种机制既能减弱其毒性，又能在其含量较低时强的氧化性，因此这种机制既能减弱其毒性又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成，从而减少细胞内减少铁蛋白的合成，从而减少细胞内 的消耗。的消耗。（3 3）由于）由于mRNAmRNA两端存在不翻译两端存在不翻译 的碱基序列，因此，若的碱基序列，因此，若铁蛋白由铁蛋白由n n个氨基酸组成，指导其合成的个氨基酸组成，指导其合成的mRNAmRNA的碱基数远大于的碱基数远大于3n3n。（4 4）由图知色氨酸的密码子为）由图知色氨酸的密码子为 ,对应模板链的碱基序列对应模板链的碱基序列为为 ,当第二个碱基当第二个碱基 变为变为 时，此序列对应的密时，此序列对应的密码子变为码子变为UUG,UUG,恰为亮氨酸的密码子。恰为亮氨酸的密码子。返回例题返回例题 mRNAmRNAmRNAmRNACCACTGACCCCACTGACC翻译翻译mRNAmRNA物质和能量物质和能量氨基酸氨基酸UGGUGGACCACCC CA A 右图为原核细胞内基因控制蛋白质合成的示意右图为原核细胞内基因控制蛋白质合成的示意 图，据图分析正确的是图，据图分析正确的是 （）A.A.两处都有大分子的物质合成，图中两处都有大分子的物质合成，图中DNADNA 可以与有关蛋白质结合成染色体可以与有关蛋白质结合成染色体 B.B.两处都发生碱基互补配对，配对方式仅两处都发生碱基互补配对，配对方式仅 有有A A和和U U、G G和和C C C.C.处有处有DNADNA聚合酶参与，聚合酶参与，处没有处没有DNADNA聚合酶聚合酶 参与参与 D.D.处有处有DNARNADNARNA杂合双链片段，杂合双链片段，处没有处没有 DNARNADNARNA杂合双链片段杂合双链片段D D【解析解析】处合成处合成mRNAmRNA，处合成蛋白质，由于是原核生物，图处合成蛋白质，由于是原核生物，图中的中的DNADNA不能与蛋白质结合成染色体；不能与蛋白质结合成染色体；处发生的碱基互补配对方式处发生的碱基互补配对方式有有A A和和U U、G G和和C C、T T和和A A；处合成处合成mRNAmRNA需要解旋酶，不需要需要解旋酶，不需要DNADNA聚合酶聚合酶参与；参与；处合成处合成mRNAmRNA，有，有DNADNARNARNA杂合双链片段，杂合双链片段，处合成蛋白质，处合成蛋白质，没有没有DNADNARNARNA杂合双链片段。杂合双链片段。探究课题探究课题 探究性实验和验证性实验探究性实验和验证性实验*理论归纳理论归纳*1.1.二者的区别二者的区别探究性实验探究性实验验证性实验验证性实验实验实验目的目的探索研究对象的未知属性、探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关特征以及与其他因素的关系系实验实验假设假设假设一般采用假设一般采用“如果如果A A，则，则B”B”的形式表述，是根据现的形式表述，是根据现有的科学理论、事实，对所有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或要研究的对象设想出一种或几种可能的答案、解释几种可能的答案、解释因为结论是已知的，所以因为结论是已知的，所以不存在假设问题不存在假设问题探究性实验探究性实验验证性实验验证性实验实验原理实验原理 因探究内容而异因探究内容而异因验证内容而异因验证内容而异实验过程实验过程应有的实验步骤实际上应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容并未完成，因探究内容而异而异应有的实验步骤可以是曾应有的实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因经做过或尚未做过的，因验证内容而异验证内容而异实验现象实验现象 未知，可以不描述未知，可以不描述已知，应准确描述已知，应准确描述实验结实验结果预测果预测对应假设，分类讨论对应假设，分类讨论结果只有一种结果只有一种结论结论根据预测的结果得出相根据预测的结果得出相应结论应结论对应实验目的做出肯定结对应实验目的做出肯定结论论2.2.探究性实验假设的基本要求探究性实验假设的基本要求(1)(1)假设与实验目的具有统一性：当一个实验课题确定后，应假设与实验目的具有统一性：当一个实验课题确定后，应围绕实验目的或目标进行构思，提出猜想，形成假设，体现两者围绕实验目的或目标进行构思，提出猜想，形成假设，体现两者之间的一致性。之间的一致性。(2)(2)假设的客观性：科学研究中的假设不是凭空想像的，而是假设的客观性：科学研究中的假设不是凭空想像的，而是以一定的科学事实和已有的知识和生活经验作出的尝试性回答。以一定的科学事实和已有的知识和生活经验作出的尝试性回答。(3)(3)假设的推测性和预见性：既然假设带有一定的猜想成分，假设的推测性和预见性：既然假设带有一定的猜想成分，就不可能保证与实验过程中产生的现象、数据和形成的实验结论就不可能保证与实验过程中产生的现象、数据和形成的实验结论等百分之百相符合，这就需要在后续的科研过程中对假设进行修等百分之百相符合，这就需要在后续的科研过程中对假设进行修正，这说明假设具有推测性。但是假设毕竟以一定的科学原理作正，这说明假设具有推测性。但是假设毕竟以一定的科学原理作支撑，不是支撑，不是“瞎猜瞎猜”，因此它还具有预见性。，因此它还具有预见性。(4)(4)假设的多样性：假设既然是以客观背景提出来的，就有可假设的多样性：假设既然是以客观背景提出来的，就有可能形成几种不同的推测，进而形成不同的假设，这体现了假设的能形成几种不同的推测，进而形成不同的假设，这体现了假设的多样性。多样性。