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1、第13讲基因的表达突破突破1 1遗传信息的传递与表达遗传信息的传递与表达突破突破2 2对中心法则的理解与分析对中心法则的理解与分析总纲目录总纲目录一、RNA的结构、种类和功能1.RNA与DNA的结构区别物质组成结构特点五碳糖特有碱基DNA脱氧核糖T(胸腺嘧啶)一般是双链RNA核糖U(尿嘧啶)通常是单链2.RNA的种类及功能二、遗传信息的转录和翻译1.转录(1)概念主要场所细胞核模板DNA的一条链原料4种游离的核糖核苷酸产物RNA(2)过程2.遗传信息的翻译(1)密码子和反密码子密码子:mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,共64种,其中决定氨基酸的密码子有61种。反密码子:位于tRNA上的与
2、mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。(2)翻译场所运载工具模板原料核糖体tRNAmRNA20种氨基酸1.中心法则图解a.DNA的复制;b.转录;c.翻译;d.RNA的复制;e逆转录。三、基因对性状的控制2.基因对性状的控制途径B、DaA、C、Eb1.一个tRNA分子中只有一个反密码子。()4.基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等。()3.真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质的合理解释是真核生物的mRNA必须通过核孔后才能翻译。()2.密码子位于tRNA的环状结构上。( )9.某些逆转录酶抑制剂可用于治疗艾滋病。()8.由逆转录酶催化的是RNADNA的过程。()7.原
3、核生物的mRNA转录的同时就与核糖体结合。()6.mRNA上碱基改变一定会改变肽链中氨基酸的种类。( )5.细菌的一个基因转录时,两条DNA链可同时作为模板,提高转录效率。( )突破突破1 1遗传信息的传递与表达遗传信息的传递与表达 1.DNA复制、转录、翻译过程的区别和联系(1)区别项目复制转录翻译时间细胞分裂的间期生物个体发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核核糖体模板DNA的两条单链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸条件解旋酶、DNA聚合酶、ATPRNA聚合酶、ATP酶、ATP、tRNA碱基配对情况亲代链与子代链间模板链与RNA链间密码子与反密码子间产
4、物2个双链DNA1个单链RNA多肽链模板去向分别进入两个子代DNA分子中恢复原样,重新组成双螺旋结构水解成单个核糖核苷酸特点边解旋边复制、半保留复制边解旋边转录1条mRNA上同时结合多个核糖体合成多条肽链遗传信息的传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质意义传递遗传信息表达遗传信息,使生物表现出各种性状(2)联系2.辨析遗传信息、密码子与反密码子项目遗传信息密码子反密码子存在位置在DNA上(RNA病毒除外)在mRNA上在tRNA上作用间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序识别密码子序列,运输相应氨基酸对应关系易错警示易错警示(1)翻译过程中碱基配对双方是mRNA上
5、的密码子和tRNA上的反密码子,故AU,UA配对,不会出现T。(2)一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(3)翻译起点:起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。翻译终点:识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。(4)翻译进程:核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。1.“两看法”判断核酸种类2.两种翻译模型的图析策略(1)图甲:、分别为tRNA、核糖体、mRNA、多肽链。一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。(2)图乙:1、2、3分别为mRNA、核糖体、多肽链。一个mRNA上可相继结合多个核糖体,同时合成多条相同的多肽链,而不是多个核糖体
6、共同完成一条肽链的合成。图乙中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板相同而相同。核糖体沿着mRNA移动,mRNA不移动。核糖体移动方向的判断依据是多肽链的长短。图中核糖体的移动方向是从左向右。考向考向1以基础判断或模式图分析的形式以基础判断或模式图分析的形式,考查转录和翻译的过程考查转录和翻译的过程1.(2018北京五十五中期中阶段性调研)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白,组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同,但排列顺序不同,其原因是参与这两种蛋白质合成的()A.tRNA种类不同B.mRNA碱基序列不同C.核糖体成分不同D.同一密码子所决定的氨基酸不同B答案BtRNA的种类是相同的,A错误;合
7、成蛋白质的直接模板是mRNA,翻译成的蛋白质不同,是因为直接模板mRNA中碱基的排列顺序不同,B正确;核糖体成分是相同的,C错误;同一密码子决定的氨基酸是相同的,密码子具有通用性,几乎在所有生物中都是相同的,D错误。2.在体外用14C标记半胱氨酸-tRNA复合物中的半胱氨酸(Cys),得到*Cys-tRNACys,再用无机催化剂镍将其中的半胱氨酸还原成丙氨酸(Ala),得到*Ala-tRNACys(见图,tRNA不变)。如果该*Ala-tRNACys参与翻译过程,那么下列说法正确的是(多选)()A.在一个mRNA分子上可以同时合成多条被14C标记的多肽链B.反密码子与密码子的配对由tRNA上结
8、合的氨基酸决定C.新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的AlaD.新合成的肽链中,原来Ala的位置会被替换为14C标记的Cys答案答案AC本题主要考查翻译的特点及从新情境中获取信息解决问题的能力。在一个mRNA分子上可以先后结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,A正确;反密码子与密码子的配对遵循碱基互补配对原则,是由密码子决定的,B错误;依据题干信息可知,用无机催化剂镍将*Cys-tRNACys中的半胱氨酸还原成丙氨酸时,tRNA不变,由此推测与其配对的密码子也未变,但所决定的氨基酸由半胱氨酸转变为丙氨酸,新合成的肽链中,原来Cys的位置会被替换为14C标记的Ala,C正确、D
9、错误。考向考向2以基础判断或图示分析的形式以基础判断或图示分析的形式,考查遗传信息、密码子、反密考查遗传信息、密码子、反密码子的对应关系码子的对应关系3.下图简要概括了在真核细胞内基因指导蛋白质合成过程中相关物质间的关系。据图分析,下列说法错误的是()A.表示基因,主要位于染色体上B.过程中碱基配对方式与过程中有所不同C.表示翻译,该过程离不开D.中的密码子决定其携带的氨基酸种类答案答案D图中表示基因,在真核细胞中主要位于染色体上,A正确;图中表示转录,图中表示翻译,转录过程中的碱基配对方式有TA,而翻译过程中没有,B正确;翻译过程离不开tRNA(),C正确;表示tRNA,其上存在反密码子,而
10、不是密码子,D错误。考向考向3以图示分析或实例分析的形式以图示分析或实例分析的形式,考查基因表达过程中的相关计算考查基因表达过程中的相关计算4.(2018北京八中期中)M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变,使mRNA增加了一个三碱基序列AAG,表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是()A.M基因突变后,参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加B.在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过碱基配对连接C.突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同D.在突变基因的表达过程中,最多需要64种tRNA参与C答案答案C在基因中嘌呤碱基与嘧啶碱基配对,基因发生插入突变后,嘌呤碱基数仍会等于嘧啶碱基数,
11、故A错误;在M基因转录时,核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接,B错误;若AAG插入点在密码子之间,突变前后编码的两条肽链,只有1个氨基酸不同,若AAG插入点在某一密码子中,则突变前后编码的两条肽链,最多有2个氨基酸不同,故C正确;因与决定氨基酸的密码子配对的反密码子共有61种,故基因表达过程中,最多需要61种tRNA参与,D错误。5.一个DNA分子转录形成的RNA中,腺嘌呤与尿嘧啶之和占全部碱基总数的42%。若该DNA分子中一条链的胞嘧啶占该链碱基总数的24%,胸腺嘧啶占30%,则另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的()A.21%12%B.34%12%C.30%24%D.58%30%B
12、答案答案B依题意和碱基互补配对原则可知:在RNA中,A+U=42%,C+G=58%,该DNA分子每一条链中,A+T=42%,C+G=58%(占一条链的比例)。又已知在该DNA分子一条链中,C=24%,T=30%,则该链中G=58%-24%=34%(与另一条链上的C相等),A=42%-30%=12%(与另一条链上的T相等),所以另一条链上胞嘧啶、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的34%、12%,A、C、D均错误,B正确。1.内容图解图解表示出遗传信息传递的过程:(1)以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递突破突破2 2对中心法则的理解与分析对中心法则的理解与分析逆转录需要逆转录酶,该酶在基因工程中常用
13、于催化合成目的基因。中心法则中各过程都遵循碱基互补配对原则(2)以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递2.中心法则与基因表达的关系易错警示易错警示(1)DNA的复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。(2)RNADNA的逆转录和RNARNA的自我复制过程,在病毒单独存在时不能进行,只有当病毒寄生到宿主细胞中后才可能发生。(3)逆转录需要逆转录酶催化。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶,它能催化以已知的mRNA为模板合成目的基因的过程。这是获得目的基因的重要手段。1.利用图示剖析中心法则的策略图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复
14、制过程;7为逆转录过程。2.确认中心法则各生理过程的三大依据1.(2018北京海淀期末)下图为中心法则示意图,相关叙述正确的是()A.发生在细胞核和线粒体中B.的碱基配对方式完全相同C.细胞中的tRNA通过过程复制D.在逆转录酶的催化作用下完成考向考向1依托中心法则图示依托中心法则图示,考查遗传信息的流动考查遗传信息的流动D答案答案D过程分别为DNA的复制、转录及翻译过程,对于细胞核基因来说,过程可能发生在细胞核中,过程发生在细胞质中的核糖体上;对于线粒体基因来说,过程都可以发生在线粒体中,A错误。过程为DNA的复制,所涉及的碱基互补配对方式有:A-T,G-C;过程为RNA的复制,所涉及的碱基
15、互补配对方式有:A-U、G-C、T-A,B错误。细胞中的tRNA由DNA转录而来,C错误;过程为逆转录过程,需要在逆转录酶的催化作用下完成,D正确。2.Q噬菌体的遗传物质(QRNA)是一条单链RNA。当噬菌体侵染大肠杆菌后,QRNA立即作为模板翻译出成熟蛋白、外壳蛋白和RNA复制酶(如图所示),然后利用该复制酶复制QRNA。下列叙述正确的是()A.QRNA的复制需经历一个逆转录过程B.QRNA的复制需经历形成双链RNA的过程C.一条QRNA模板只能翻译出一条肽链D.QRNA复制后,复制酶基因才能进行表达答案答案B单链QRNA的复制过程为:先以该RNA为模板合成一条互补RNA,再以互补RNA为模
16、板合成子代的QRNA,故此过程中不需要逆转录,但可形成双链RNA,A项错误、B项正确;由图知以该RNA为模板合成了多种蛋白质,故一条单链QRNA可翻译出多条肽链,C项错误;由题干信息可知,侵染大肠杆菌后,QRNA可立即作为模板翻译出RNA复制酶,D项错误。考向考向2以基因与生物代谢关系图示为载体以基因与生物代谢关系图示为载体,考查基因与生物性状的关系考查基因与生物性状的关系3.(2018北京东城期末)下列关于基因和遗传物质的叙述,正确的是()A.基因都在染色体上B.遗传物质的复制可在体外进行C.基因是遗传物质的基本组成单位D.基因表达过程中不会出现T-A碱基配对B答案答案B对于真核细胞而言,染
17、色体是基因的主要载体,线粒体和叶绿体也是基因的载体,A错误;PCR扩增技术为体外复制DNA的技术,B正确;遗传物质为DNA或RNA,其基本组成单位为脱氧核苷酸或核糖核苷酸,C错误;基因表达包括转录和翻译,在转录过程中,DNA中T与mRNA中A发生碱基互补配对,D错误。4.(2016北京理综)嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄(X)作为接穗,嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上,结果见图1。图1图2(1)上述嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂、形成组织后,经形成上下连通的输导组织。(2)研究者对X和M植株
18、的相关基因进行了分析,结果见图2。由图可知,M植株的P基因发生了类似于染色体结构变异中的变异,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L)。以P-L为模板可转录出,在上翻译出蛋白质,M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关。(3)嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因,研究者进行了相关检测,结果见下表。实验材料检测对象M植株的叶X植株的叶接穗新生叶P-LmRNA有无有P-LDNA有无无检测P-LmRNA需要先提取总RNA,再以mRNA为模板出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。检测P-LDNA需要提取基因组DNA,然后用PCR技术对图2中(选填序号)位点之间的片段扩增。
19、a.b.c.d.(4)综合上述实验,可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA。答案答案(1)愈伤细胞分化(2)重复mRNA核糖体(3)反转录c(4)从砧木被运输到接穗新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态解析解析本题是一道综合能力考查题。试题情境新颖,难度不大。(1)嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂形成愈伤组织后,经细胞分化形成输导组织。(2)据图2可知:M植株中的P基因发生了片段的重复,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因、(P-L),以形成的P-L为模板转录出mRNA,在核糖体上翻译出蛋白质。(3)检测P-LmRNA需先提取总RNA,再以mRNA为模板反转录出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。检测P-LDNA需要先提取基因组DNA,然后设计特定的引物进行扩增,能扩增出P-L目的片段,说明存在P-LDNA,据图中信息知,应选择扩增之间的片段,c选项正确。(4)据主题干信息“嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究”、(2)中“M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关”和表格中实验结果可推知:嫁接体中P-L基因的mRNA从砧木(M)被运输到接穗(X)新生叶中,发挥作用,影响新生叶的形态。核心构建核心构建
