2023届高三一轮复习生物：第19讲　基因的表达课件

这是一份2023届高三一轮复习生物：第19讲　基因的表达课件，共20页。PPT课件主要包含了聚焦高考，实验思路，预期结果，实验证据，实验结论，DNA的一条链，细胞核，叶绿体，线粒体，游离的4种核糖核苷酸等内容，欢迎下载使用。
学习目标：1.能阐释DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成过程；2.能阐释某些基因中碱基序列不变但表型改变的原因；3.能通过分析相关实验现象，得出结论并准确表达；4.能设计实验验证假说；5.能通过本节复习牢固树立遗传信息观，准确理解中心法则的意义。
基因指导 蛋白质 的合成
RNA也可储存遗传信息；RNA是单链，比DNA短，能够通过核孔转移到细胞质中。
一.DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
提出问题：如何设计一个实验说明RNA可能就是基因与蛋白质之间的信使？
加入RNA酶降解细胞中的RNA，观察蛋白质合成情况（减法原理）；再加入从细胞提取的RNA，观察蛋白质的合成情况（自身对照）。
加入RNA酶降解细胞中的RNA后，蛋白质合成停止，再加入细胞中提取的RNA后，细胞又可重新合成蛋白质。
①1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验；若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止，若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质。②1955Gldstein和Plaut用放射性同位素标记变形虫RNA的原料，发现放射性都在核内，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现放射性已在细胞质中。
RNA就是基因与蛋白质之间的信使。
①基本组成单位：核糖核苷酸
②基本结构：通常为单链
rRNA mRNA tRNA
与蛋白质共同组成核糖体
主要在细胞质中，三叶草形，有碱基互补配对；一端携带氨基酸，另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对
主要在细胞质中；翻译时作为模板
少数RNA还有催化功能
罗杰科恩伯格于20世纪70年代开始使用X射线衍射技术结合放射自显影技术缜密研究真核细胞的转录过程，并最终制作出详尽的检晶仪图片，描绘出生命体基因表达和调节的精细过程，为破译生命的隐秘做出了重大贡献。该研究发现转录和DNA复制有许多相似之处∶1.都是酶促的核苷酸聚合过程；2.都以DNA为模板；3.都需要聚合酶；4.都遵从碱基互补配对规律。
(1)概念：以 为模板，按碱基互补配对原则合成RNA的过程。(2)场所：主要是 ，在 、 中也能发生转录过程。(3)过程
(4)产物： 。
信使RNA、核糖体RNA、转运RNA
★注意：细胞中不是所有基因都会转录，转录是有选择的。细胞分化时基因选择性表达源于基因的选择性转录。
特别提醒：启动子、终止子、外显子、内含子
★1953 年，美国物理学家伽莫夫了解到DNA分子的双螺旋结构知识后，利用排列组合知识进行计算，推导出一个密码子可能是由3个相邻的碱基组成的，共有64 种遗传密码，而氨基酸只有20种。★1961年克里克等人在《自然》杂志上发表了一篇题为“蛋白质遗传密码的一般性质”的论文中指出传密码具有下列的一般性质∶①3个碱基一组编码一个氨基酸。碱基序列上这3个相邻的碱基称为三联体，又叫密码子；②遗传密码互不重叠；③碱基序列是从一个固定的起始点读取的。这就确定了这条长的碱基序列如何正确地用三联体读出，没有特别的逗号来显示如何正确地选择三联体。如果开始点被一个碱基置换了，那么读入的三联体就被置换了，读出的密码信息就成为不正确的了；④密码可能是“简并”的，因为有64组三联体，而需要编码的氨基酸只有20种，所以有些氨基酸可能对应多个三联体。★1955年在纽约大学医学院工作的法国生物学家马纳戈和美国生物学家奥乔亚发现在放有多核苷酸磷酸化酶的试管里置入作为生物能量载体的腺苷三磷酸（ATP）后，该酶摄取了ATP，抛弃了核苷酸末端的两个额外的磷酸基，而把一个个核苷酸连在一起形成一条长核苷酸链，这个多核苷酸名叫多聚腺苷酸（缩写为 ply A）。不久又发现，这种酶也同样会利用等同的含有鸟嘌呤的鸟苷三磷酸（GTP），含有尿嘧啶的尿苷三磷酸（UTP）和含有胞苷的胞苷三磷酸（CTP）的分子，分别制造出多聚鸟苷酸（ply G）、多聚尿苷酸（ply U）和多聚胞苷酸（ply C），他们甚至还利用包含腺嘌呤和尿嘧啶的磷酸混合物制造出 ply AU，它在链上以不确定的顺序排列着不同的碱基。
★1961年5月尼伦伯格和马太在实验中发现在无细胞蛋白质合成系统中加入多聚尿苷酸（ply U）后，合成出了多聚苯丙氨酸（ply-Phe）。显然 ply U被用来作为遗传信息的携带者了，按照密码的三联体性质，应该是UUU为苯丙氨酸（Phe）编码，这是一个带有里程碑性的实验，它指出了完全阐明遗传密码的途径。
★尼伦伯格等人通过研究细菌、两栖类和哺乳类动物细胞中的氨酰 tRNA 对三核苷酸密码子的响应，发现三核苷酸几乎是等同地翻译成氨基酸，他指出按照古生物学家研究的结果，30 亿年前，细菌出现于地球上，此即为机能性遗传密码之开始，脊椎动物大约出现在5亿年前，几乎可以肯定遗传密码的执行功能至少已达5亿年以上。他在题为《遗传密码》的诺贝尔演讲中说∶“虽然在密码子的翻译中出现了一些改变，但是在用细菌、两栖类和哺乳类动物的氨酰 tRNA 识别密码子的碱基序列中明显的类似性显示出，地球上大多数或许全部生物基本上使用相同的遗传语言，并且按照普遍的规则翻译这种语言。”
3种，UAA、UGA、UAG,不编码氨基酸
2种，AUG、GUG，也编码氨基酸
①正常情况下UGA是不编码氨基酸，特殊情况下编码硒代半胱氨酸。②真核生物用AUG作为起始密码子，原核生物还可用GUG作为起始密码子，此时编码甲硫氨酸
防止由于碱基的改变而导致遗传信息的改变
(1)概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以________为模板合成____________________________的过程。
具有一定氨基酸顺序的蛋白质
(3)产物：多肽 蛋白质
1.tRNA是如何携带氨基酸的？绘制出tRNA的结构示意图。
2.简单描述翻译的整个过程是什么？
3.简单绘制出一个mRNA分子上多个核糖体同时进行翻译（肽链的合成）的示意图，并指明核糖体移动方向及其意义是什么？
4.假设编码亮氨酸的密码子CUA中的一个碱基发生了改变，可能的变化是：第1个碱基C变成了U、A或G；或第2个碱基U变成了C、A或G；或第3个碱基A变成了U、C或G。请分析在这9种可能的变化中，哪几种变化确实引起了氨基酸的变化。通过这个实例，你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？
5.你能根据肽链的氨基酸顺序，如甲硫氨酸—丙氨酸—亮氨酸—甘氨酸，写出确定的RNA的碱基序列吗？你认为遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中，是否有损失？如果有，又是如何损失的？
典例2. 大肠杆菌核糖体蛋白与 rRNA 分子亲和力较强，二者组装成核糖体。当细胞中缺乏足够的 rRNA 分子时，核糖体蛋白可通过结合到自身 mRNA 分子上的核糖体结合位点而产生翻译抑制。下列叙述正确的是（多选）（ ） A. 一个核糖体蛋白的 mRNA 分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链B. 细胞中有足够的 rRNA 分子时，核糖体蛋白通常不会结合自身 mRNA 分子C. 核糖体蛋白对自身 mRNA 翻译的抑制维持了 RNA 和核糖体蛋白数量上的平衡D. 编码该核糖体蛋白的基因转录完成后，mRNA 才能与核糖体结合进行翻译
典例1. 拟南芥 HPR1 蛋白定位于细胞核孔结构，功能是协助 mRNA 转移。与野生型相比，推测该蛋白功能缺失的突变型细胞中，有更多mRNA 分布于（ ） A．细胞核 B．细胞质 C．高尔基体 D．细胞膜
2.中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA 的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质， 即遗传信息的转录和翻译。
以DNA为遗传物质的生物：以RNA为遗传物质的生物（绝大多数）：以RNA为遗传物质的生物（少数，如逆转录病毒）：高度分化的细胞遗传信息的传递：
3.各种生物遗传信息的传递途径