高三生物一輪復(fù)習(xí)課件【基礎(chǔ)梳理+考點(diǎn)探究】基因的表達(dá)

第18講基因的表達(dá)基因控制生物性質(zhì)體現(xiàn)蛋白質(zhì)？主要在細(xì)胞核在細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行

基因是怎樣指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成呢？DNA核糖體基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程，叫基因的表達(dá)DNA能否直接從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成？二考點(diǎn)一RNA的結(jié)構(gòu)與功能二考點(diǎn)一RNA的結(jié)構(gòu)與功能如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)說明RNA可能就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使？提出問題實(shí)驗(yàn)思路①加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，觀察蛋白質(zhì)合成情況②再加入從細(xì)胞提取的RNA，觀察蛋白質(zhì)的合成情況減法原則自身對照預(yù)期結(jié)果加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA后，蛋白質(zhì)合成停止，再加入細(xì)胞中提取的RNA后，細(xì)胞又可重新合成蛋白質(zhì)。①1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)；若加入RNA酶降解細(xì)胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。②1955Goldstein和Plaut用放射性同位素標(biāo)記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內(nèi)，然后將細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到未標(biāo)記的變形蟲中。經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)放射性已在細(xì)胞質(zhì)中。實(shí)驗(yàn)證據(jù)RNA就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使RNA和DNA在化學(xué)組成上的區(qū)別在于：____________________________________________RNA適合作為DNA信使的原因①RNA是由4種核糖核苷酸連接而成，分子組成與DNA很相似，使得RNA具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。②RNA一般是單鏈，而且比DNA短，能通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。RNA中含有核糖和尿嘧啶，DNA中含有脫氧核糖和胸腺嘧啶③RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”二考點(diǎn)一RNA的結(jié)構(gòu)與功能縮合核糖核苷酸蛋白質(zhì)氨基酸密碼子核糖體遺傳物質(zhì)tRNAmRNArRNA信使RNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA核糖體RNA二考點(diǎn)一RNA的結(jié)構(gòu)與功能完成大本P180的知識(shí)點(diǎn)梳理主要在細(xì)胞質(zhì)中，三葉草形，有堿基互補(bǔ)配對；一端攜帶氨基酸，另一端的反密碼子與mRNA上的密碼子配對主要在細(xì)胞質(zhì)中；翻譯時(shí)作為模板與蛋白質(zhì)共同組成核糖體轉(zhuǎn)錄（RNA釋放，DNA雙鏈恢復(fù)）DNA分子

堿基互補(bǔ)配對主要在細(xì)胞核四種核糖核苷酸DNA的一條鏈（供轉(zhuǎn)錄的那一條）ATP、RNA聚合酶A-U、T-A、G-C、C-GDNA→mRNA場所：原則：模板：條件：

遺傳信息流動(dòng)：時(shí)間：活細(xì)胞新陳代謝過程中mRNAtRNArRNA轉(zhuǎn)錄通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程叫做轉(zhuǎn)錄。（線粒體、葉綠體）二考點(diǎn)二遺傳信息的轉(zhuǎn)錄①RNA聚合酶將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來②游離的核糖核苷酸與DNA模板鏈上的堿基互補(bǔ)配對③在RNA聚合酶的作用下，新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的RNA分子上④合成的RNA從DNA鏈上釋放，而后DNA雙螺旋恢復(fù)RNA與模板鏈?zhǔn)腔パa(bǔ)的mRNA、rRNA和tRNA都是轉(zhuǎn)錄而來的二考點(diǎn)二遺傳信息的轉(zhuǎn)錄★注意：細(xì)胞中不是所有基因都會(huì)轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄是有選擇的。細(xì)胞分化時(shí)基因選擇性表達(dá)源于基因的選擇性轉(zhuǎn)錄。二考點(diǎn)二遺傳信息的轉(zhuǎn)錄mRNA非模板鏈模板鏈RNA聚合酶①特點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄時(shí)DNA是完全解開的嗎？邊解旋，邊轉(zhuǎn)錄②條件：模板、原料、酶、能量等轉(zhuǎn)錄方向③方向：以3’端→5’端方向閱讀模板，合成方向5‘端→3’端④RNA聚合酶

的作用將DNA雙鏈解開，堿基暴露出來催化RNA的合成，催化形成磷酸二酯鍵特別提醒：啟動(dòng)子、終止子、外顯子、內(nèi)含子翻譯mRNA分子

堿基互補(bǔ)配對細(xì)胞質(zhì)的核糖體mRNAA－U、U－AG－C、C－GmRNA→蛋白質(zhì)場所：原則：模板：條件：

遺傳信息流動(dòng)：蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯21種游離氨基酸、ATP、酶tRNA游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯2.翻譯的過程組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，至少需要3個(gè)堿基對應(yīng)1個(gè)氨基酸堿基和氨基酸間的對應(yīng)關(guān)系可能最多編碼的氨基酸種類1個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸2個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸3個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸4個(gè)堿基→1個(gè)氨基酸…………三聯(lián)體密碼的提出三聯(lián)體密碼的實(shí)驗(yàn)證據(jù)野生型噬菌體插入3個(gè)堿基(位置接近)野生型或接近野生型噬菌體野生型噬菌體野生型或接近野生型噬菌體上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以用三聯(lián)體密碼解釋，但難以用四聯(lián)體密碼解釋刪去3個(gè)堿基(位置接近)，41664256堿基序列如何轉(zhuǎn)化為氨基酸序列？二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

遺傳密碼的破譯除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸肽鏈實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與苯丙氨酸對應(yīng)的密碼子是UUU（第一個(gè)被破譯的密碼子）。在多位科學(xué)家的不斷實(shí)驗(yàn)下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。1961年8月，尼倫伯格和馬太無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成體系破譯遺傳密碼二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

遺傳密碼的破譯★1961年5月尼倫伯格和馬太在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中加入多聚尿苷酸（polyU）后，合成出了多聚苯丙氨酸（poly-Phe）。顯然polyU被用來作為遺傳信息的攜帶者了，按照密碼的三聯(lián)體性質(zhì)，應(yīng)該是UUU為苯丙氨酸（Phe）編碼，這是一個(gè)帶有里程碑性的實(shí)驗(yàn)，它指出了完全闡明遺傳密碼的途徑。密碼子（共64個(gè)）種類起始密碼子普通密碼子終止密碼子3種，UAA、UGA、UAG,不編碼氨基酸2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸59種,只編碼氨基酸①正常情況下UGA是不編碼氨基酸，特殊情況下編碼硒代半胱氨酸。②真核生物用AUG作為起始密碼子，原核生物還可用GUG作為起始密碼子，此時(shí)編碼甲硫氨酸mRNA上3個(gè)相鄰的堿基決定1個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱為1個(gè)密碼子二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

密碼子的概念和特點(diǎn)絕大多數(shù)氨基酸都有幾個(gè)密碼子1)密碼子簡并性幾乎所有的生物都共用一套密碼子2)密碼子通用性3)相鄰的密碼子無間隔、不重疊①由于密碼子的簡并性，當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，可能并不會(huì)改變其對應(yīng)的氨基酸;②當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼同一種氨基酸可以保證翻譯的速度。說明當(dāng)今生物可能有著共同的起源。說明生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

密碼子的概念和特點(diǎn)二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

遺傳信息、密碼子和反密碼子與mRNA結(jié)合的核糖體讀取到起始密碼AUG，翻譯開始核糖體沿mRNA移動(dòng)，依次讀取密碼子，不斷將tRNA攜帶的氨基酸合成到多肽鏈上核糖體遇到mRNA的終止密碼子，合成終止，肽鏈與核糖體脫離翻譯過程起始延伸終止氨基酸之間通過什么方式連接？二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯生物學(xué)意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。注意：多個(gè)核糖體翻譯的是同一條mRNA，得到的是同一種多肽鏈。是核糖體在mRNA上移動(dòng)如何加快翻譯的速度？→多個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行翻譯翻譯的方向：5'-端→3'-端圖中合成的多肽鏈種類相同嗎？最終形成的蛋白質(zhì)呢？翻譯方向是？為何多肽鏈長短不同？二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯①甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成幾個(gè)tRNA結(jié)合位點(diǎn)？核糖體沿著mRNA移動(dòng)的方向是？②乙反映出mRNA與核糖體存在的數(shù)量關(guān)系是？圖中核糖體移動(dòng)的方向是？多聚核糖體形成的意義是？③丙是哪一類細(xì)胞內(nèi)內(nèi)發(fā)生的什么過程？特點(diǎn)是？與真核細(xì)胞不同的原因是？二考點(diǎn)三遺傳信息的翻譯

三種模型圖解讀1957年克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯少數(shù)生物遺傳信息可以從RNA流向RNA或RNA流向DNA生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制通常發(fā)生在RNA病毒中，一般認(rèn)為正常細(xì)胞不發(fā)生逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制。二考點(diǎn)四

中心法則其他RNA病毒DNA生物原核生物真核生物DNA病毒能夠增殖不能增殖RNA病毒煙草花葉病毒、冠狀病毒、

HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒二考點(diǎn)四

中心法則

不同生物遺傳信息的傳遞過程以DNA為遺傳物質(zhì)的生物：以RNA為遺傳物質(zhì)的生物（絕大多數(shù)）：以RNA為遺傳物質(zhì)的生物（少數(shù)，如逆轉(zhuǎn)錄病毒）：高度分化的細(xì)胞遺傳信息的傳遞：二考點(diǎn)四

中心法則

不同生物遺傳信息的傳遞途徑DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的比較DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯意義時(shí)期場所模板原料酶能量堿基配對產(chǎn)物傳遞遺傳信息表達(dá)遺傳信息(以真核細(xì)胞的核DNA為例)細(xì)胞分裂前的間期主要間期(能分裂細(xì)胞)或整個(gè)生命進(jìn)程(不分裂細(xì)胞)主要是細(xì)胞核主要是細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)中的核糖體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸21種氨基酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶多種酶A-T、G-CA-U、T-A、G-CA-U、G-CDNARNA多肽或蛋白質(zhì)都需要能量實(shí)際基因表達(dá)過程中的數(shù)量關(guān)系不符合6∶3∶1的原因:A.基因中的內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄后被剪切。B.在基因中，有的片段(非編碼區(qū))起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。C.合成的肽鏈在加工過程中可能會(huì)被剪切掉部分氨基酸。D.轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不編碼氨基酸。關(guān)注計(jì)算中“最多”和“最少”問題二、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系（1）基因控制性狀的兩種途徑

①基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而

間接

控制生物體的性狀

②基因通過

控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀二、基因控制性狀的實(shí)例血紅蛋白基因中的1個(gè)堿基對發(fā)生替換編碼CFTR蛋白的基因中缺失了3個(gè)堿基對皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因編碼酪氨酸酶的基因異常正常插入DNA序列基因酶細(xì)胞代謝性狀例一：豌豆的圓粒和皺粒編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶正常,活性較高淀粉分支酶異常,活性較低淀粉合成正常淀粉含量高，有效保留水分淀粉合成受阻淀粉含量低，失水皺縮二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系例二：人的白化癥狀形成機(jī)制編碼酪氨酸酶的基因異常缺少酶，酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素基因酶細(xì)胞代謝性狀酪氨酸酶無法正常合成缺乏黑色素表現(xiàn)白化癥狀圖1白化病患者白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，導(dǎo)致機(jī)體不能合成黑色素。毛發(fā)白色，皮膚淡紅色，畏光。二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系例三：囊性纖維病形成機(jī)制編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異?；虻鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)功能性狀CFTR蛋白缺少1個(gè)苯丙氨酸，蛋白結(jié)構(gòu)異常支氣管內(nèi)黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌大量繁殖，肺功能嚴(yán)重受損囊性纖維化氣管正常氣管

囊性纖維化是北美白種人常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化（1）生物多種性狀形成的基礎(chǔ)是細(xì)胞分化（2）細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)（3）基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)表達(dá)的基因分類：①管家基因：在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的（ATP合成酶基因）②奢侈基因：只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系(1)基因表達(dá)的調(diào)控

基因在哪種細(xì)胞中表達(dá)、什么時(shí)候表達(dá)以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的，這種

調(diào)控會(huì)直接影響性狀三、表觀遺傳現(xiàn)象(2)表觀遺傳

①概念

生物體

基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。②實(shí)例

同卵雙胞胎的微小差異；蜂王與工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為上的不同；柳穿魚

花的形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳；小鼠毛色的遺傳等。表觀遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律表觀遺傳可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因表觀遺傳一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系Lcyc基因正常植株ALcyc基因高度甲基化植株B×（雜交）F1（自交）F2少部分植株的花與植株B相似F1植株的花與植株A相似討論2：F1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？植株A的Lcyc基因在開花時(shí)表達(dá),可看成為顯性基因,而植株B的該基因不表達(dá),可看成為隱性基因。兩植株雜交,F1表現(xiàn)顯性性狀,F2出現(xiàn)類似性狀分離的現(xiàn)象。絕大部分植株的花與植株A相似二考點(diǎn)四

基因的表達(dá)與性狀的關(guān)系資料2

某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型都是Avya，卻表現(xiàn)出不同的毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型?！罙vyAvyaaAvya研究表