1、 考 纲 下 载 1遗传信息的转录和翻译 2基因与性状的关系 3中心法则的内容及其应用 第四章基因的表达 热 点 提 示 1遗传信息的转录和翻译过程及相关计算 2基因与DNA、染色体、遗传信息的关系 3中心法则的内容及相关内容的区别、联系和应用 4基因与蛋白质及性状的关系第1、2节 基因指导蛋白质的合成 基因对性状的控制答案：核糖核苷酸A、U、C、G核糖 单mRNA 转运RNA核糖体RNA(rRNA)想一想：三种RNA都携带遗传信息吗？答案：三种RNA中只有mRNA携带遗传信息，mRNA在翻译过程中起模板的作用。其余二种RNA分别为核糖体的成分和作为运载氨基酸的工具。答案：细胞核DNA RNA
2、 细胞核 DNA的一条链 4种游离的核糖核苷酸 RNA(主要是mRNA)AUTA 看一看：DNA的转录和复制的主要区别有哪些？答案：转录是以DNA的一条链为模板，形成的是一个单链RNA。复制是以DNA分子的两条链为模板，形成的是两个双链DNA。答案:氨基酸 mRNA 一定氨基酸顺序的蛋白质 核糖体 mRNA 20种游离的氨基酸 蛋白质(或多肽链)tRNA AU、UA、CG、GC 议一议议一议：若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变：若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定反映到蛋白质结构上？化是否一定反映到蛋白质结构上？答案答案：不一定，因为密码子有简并性。：不一定，因
3、为密码子有简并性。答案:m R NA 一个密码子 mRNA 64 61 3 答案:tRNA mRNA密码子 反密码子 tRNA 61 答案:克里克和沃森 答案:代谢 蛋白质基因 环境条件 答案:细胞质基因 叶绿体基因 想一想：中心法则中几个生理过程准确进行的原因是什么？答案：前者为后者的产生提供了一个精确模板。严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依 据形成的。遗传密码的破译(人民教育版)(1)遗传密码的阅读方式非重叠的阅读方式：以3个碱基决定1个氨基酸，依次阅读。重叠的阅读方式：同一个碱基，被不同密码重复读取，解读出不同的含义。(2)克里克的实验证据克里克以T4噬菌体为实验材料
4、。实验发现：a.在相关的碱基序列中增加或删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；b.增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质。实验证明：遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有间隔。(3)遗传密码对应规则的发现尼伦伯格和马太采用蛋白质的体外合成技术方法：每个试管中分别加入一种氨基酸，加入除去DNA和mRNA的细胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。结果：加入了苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸的肽链。结论：尿嘧啶的碱基序列编码由苯丙氨酸组成的肽链。后续研究：科学家沿着蛋白质体外合成的思路，破译出全部的密码子，并编制出了密码子表。1.密码子及其特点【提示】概
5、念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基。2反密码子的特点及种类【提示】概念：与mRNA分子中密码子互补配对的tRNA上的3个碱基。特点：反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U。种类：61种，反密码子与61种决定氨基酸的密码子对应。1三者的区别复制转录翻译时间细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂)的间期个体生长发育的整个过程场所主要在细胞核主要在细胞核细胞质的核糖体模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)、ATP模板去向分别进入2个子代DNA分子中恢复原样，
6、与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核苷酸特点半保留复制，边解旋边复制边解旋边转录一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链碱基配对AT，TA，CG，GCAU，TA，CG，GCAU，UA，CG，GC遗传信息传递DNADNADNAmRNAmRNA蛋白质意义使遗传信息从亲代传递给子代表达遗传信息，使生物表现出各种性状 2.联系对细胞结构生物而言，DNA复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化等过程。DNA中含有T而无U，而RNA中含有U而无T，因此可通过放射性同位素标记T或U，研究DNA复制或转录过程。复制和转录发生在DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒
7、等部位。特别提醒特别提醒：转录出的RNA有3类，但携带遗传信息的只有mRNA。一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链。从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构的有活性的蛋白质。1在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是()ADNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行 翻译过程CRNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是 以mRNA为模板DDNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核 糖核苷酸、氨基酸解析：DNA复制是以DNA的两条链
8、为模板进行的，转录是以DNA的一条链为模板进行的；组成DNA、RNA、蛋白质的基本单位分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸，因此，复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。答案：C 1区别存在位置含义生理作用遗传信息DNA脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序密码子 mRNAmRNA上3个相邻的碱基直接决定氨基酸的排列顺序2.联系(1)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mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。(2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序，反密码子则起到翻译的作用。3对应关系密
9、码子、tRNA与氨基酸的数量对应关系为：一种氨基酸可有多种密码子，可由多种tRNA来运输，而一种密码子只决定一种氨基酸，一种tRNA只运输一种氨基酸。提别提醒：提别提醒：2(2010烟台模拟)下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，正确的是()A遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，碱基 构成相同 B遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA、tRNA或 rRNA上，碱基构成相同 C遗传信息和遗传密码都位于DNA上，碱基构成相同 D遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，碱基 构成不同解析：遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRN
10、A和rRNA，mRNA上具有密码子，tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C，构成RNA的碱基是A、U、G、C，故它们的碱基不同。答案：D 1中心法则的理解与分析 图解表示出遗传信息的传递有5个过程。(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递 (2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用以催化合成目的基因。中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。特别提醒特别提醒：(3)中心法则与基因表达的关系DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育
11、的过程中。2基因对性状控制的方式(1)直接途径：基因 蛋白质结构 生物性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。(2)间接途径：基因 酶的合成 细胞代谢 生物性状，如白化病、豌豆的粒形。3基因与性状的对应关系(1)一般而言，一个基因只决定一种性状。(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。4等位基因和性状的关系 5基因对性状控制的复杂性基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网
12、络，精细地调控着生物体的性状。生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。特别提醒特别提醒：3如图所示的过程，下列说法错误的是()A正常情况下，在动植物细胞中都不可能发生B过程的产物相同，催化的酶也相同C真核细胞中，进行的场所有细胞核、线粒体、叶绿 体；进行的场所为核糖体D所需的原料分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨 基酸解析：图中是逆转录过程，除需DNA聚合酶外，还需要特定的逆转录酶。答案：B 4(2010广州模拟)下列关于基因与性状关系的叙述，错误 的是()A一对相对性状可由多对基因控制 B基因可
13、通过控制酶的合成进而控制生物的性状 C隐性基因控制的性状不一定得到表现 D基因型相同，表现型就相同 解析：基因与性状的关系是：基因型与环境条件共同决定生物性状，因此基因型相同，环境不同时，表现型不一定相同。答案：D 1DNA(基因)、mRNA上碱基数目与氨基酸数目之间的关系 在蛋白质的合成过程中，是以DNA(基因)的两条链中的一条为模板，合成一条mRNA单链，因此，DNA中的碱基数目是mRNA中的碱基数目的两倍；在翻译时，mRNA每三个碱基决定一种氨基酸，其数目彼此间的关系一般可表示为(如图)：综上可知：蛋白质中氨基酸数目1/3mRNA碱基数目1/6DNA(或基因)碱基数目。2计算中“最多”和
14、“最少”的分析(1)翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。(2)基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。(3)在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有 个氨基酸。解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数。特别提醒特别提醒：5一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个
15、数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数，依次为()A32；11；66 B36；12；72C12；36；24 D11；36；72解析：此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少为12336个；决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个；因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36272个。答案：B【例1】(广东)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CtRNA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上移动思路点拨：本题考查蛋白质
16、的合成过程，意在考查考生对翻译过程的充分理解。A项正确，64个密码子中有3个是终止密码子，不决定氨基酸。B项正确，每种tRNA只转运一种氨基酸，但一种氨基酸可被一种或多种tRNA转运。C错误，决定氨基酸序列的遗传信息通常是在DNA分子上。自主解答：_答案：ABD【例2】(2009上海，17)某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码 子，则编码该多肽的基因长度至少是()A75对碱基 B78对碱基 C90对碱基 D93对碱基思路点拨：根据题中条件可知，该多肽由30个氨基酸组成，如考虑终止密码子，则控制合成该肽链的密码子共31个，编码多肽的基因碱基数为3
17、16186，共93对碱基。自主解答：_答案：D(2009浙江高考)正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚裂解酶(G酶)，体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为BB的小鼠，通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为BB的雄性小鼠(B表示具有B基因，B表示去除了B基因，B和B不是显隐性关系)。请回答：(1)现提供正常小鼠和一只BB雄性小鼠，欲选育BB雌性小鼠，请用遗传图解表示选育过程(遗传图解中表现型不作要求)。(2)B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质 的 _ _ _ _ _ _ _ _ 上 进 行，通 过 t R N A 上 的_与mRN
18、A上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为_。(3)下图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓度和H2S浓度的关系。BB个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为_。通过比较BB和BB个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是_。本题错误在于不能审清题意，便迅速作答导致出错，遗传图解的书写不会依题正确写出，动物是不能用自交符号，密码子与反密码子的概念不能正确区分，酶的化学本质理解不到位导致出错，因此复习过程中还应加强基础知识和基本技能的掌握。正确解题思路应是：(1)可用逆推法寻找获得BB所需要的相关基因型个
19、体。要得到BB个体，需以携带B基因的个体作为亲本，而题干提供的正常小鼠和BB雄性小鼠交配则可得到BB的个体。(2)G酶的本质是蛋白质，其在核糖体上以mRNA为模板，在tRNA参与下合成。因酶能降低化学反应的活化能，故G酶能使H2S生成速率加快。(3)由题干信息：“体液中的H2S主要由G酶催化产生”及“BB个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生”知：血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生。由G酶浓度、H2S浓度与个体基因型(BB、BB、BB)的关系知：基因通过控制G酶的合成来控制代谢从而控制H2S浓度。(1)取BB雌性小鼠和BB雄性小鼠杂交 PBB()BB()F1BB BB 1 1 取F1中的BB
20、雌性小鼠和BB雄性小鼠杂交 BB()BB()F2 BBBBBB 121从F2的BB小鼠中选出雌性个体(2)核糖体反密码子G酶能降低化学反应活化能(3)血浆中的H2S不仅仅由G酶催化产生基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度 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：“其他条件的完全相同”。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
21、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。【例】(2009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
22、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3060分钟内自行分解，因此操作中可不考虑)。思路点拨：本题是密码子破译的实验，对照类型为相互对照：相同的多聚核苷酸+不同的氨基酸肽链；不同的多聚核苷酸+不同的
23、氨基酸不同的肽链。由此，即可破译各种氨基酸密码子。在实验过程中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。自主解答：_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(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点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册点击此处进入点击此处进入 随堂双基演练随堂双基演练本文观看结束！谢 谢欣 赏！
