新教材高考生物一轮复习第6单元基因的本质与表达第3讲基因的表达课件

这是一份新教材高考生物一轮复习第6单元基因的本质与表达第3讲基因的表达课件，共52页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，遗传信息的转录，3过程，2直接途径，ABC等内容，欢迎下载使用。

1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成,细胞分化是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现。2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。
1.运用表格比较法理解复制、转录和翻译的不同。2.运用模型辅助法深刻理解中心法则。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.RNA的结构与功能
3.遗传信息的翻译(1)概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)密码子①概念:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,每3个这样的碱基叫作1个密码子。②密码子的种类为64种,其中AUG既可以编码甲硫氨酸,又是起始密码子。GUG在原核生物中,可以作为起始密码子,此时它编码甲硫氨酸;在其他情况下,它编码缬氨酸。UGA在正常情况下是终止密码子,在特殊情况下可以编码硒代半胱氨酸。
③密码子与反密码子的比较
4.DNA复制、转录和翻译的比较(以真核生物为例)
易错易混关于转录、翻译过程中的5个易错点(1)转录的产物不只是mRNA,还有tRNA、rRNA,但只有mRNA蕴含着遗传信息,这3种RNA都参与翻译过程,只是作用不同。(2)转录时,RNA子链的延伸方向是5'-端→3'-端,与RNA聚合酶的移动方向一致。(3)翻译过程中mRNA并不移动,而是核糖体沿着mRNA移动,进而读取下一个密码子。(4)解答蛋白质合成的相关计算问题时,应看清是DNA上的碱基对数还是个数,是mRNA上密码子的个数还是碱基个数,是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。(5)在原核生物中,GUG也可以作起始密码子,此时它编码甲硫氨酸。
知识落实1.下图中甲是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述错误的是(　　)A.如果甲中的m是U,则甲一定是组成丙的基本单位B.如果甲中的m是G,则甲一定是组成乙的基本单位C.如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于线粒体和叶绿体中D.如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质可以分布于细胞核和细胞质中
甲是核苷酸,是组成乙和丙的基本单位,乙是DNA,丙是RNA。如果甲中的m是U,则甲一定是组成丙(RNA)的基本单位,A项正确。如果甲中的m是G,则甲可能是脱氧核苷酸,也可能是核糖核苷酸,是组成DNA或RNA的基本单位,B项错误。如果甲中的a是脱氧核糖,则甲物质聚合成的大分子物质是DNA,主要分布于细胞核中,也可以分布于线粒体和叶绿体中,C项正确。如果甲中的a是核糖,则甲物质聚合成的大分子物质是RNA,主要分布于细胞质中,细胞核中也有分布,D项正确。
2.下图表示某个体的一个细胞中控制功能蛋白A的基因的表达过程。下列说法错误的是(　　)A.过程①以核糖核苷酸为原料,催化该过程的酶是RNA聚合酶B.过程②中核糖体的移动方向是从右向左,需要两种RNA参与C.若基因发生突变,则功能蛋白A的相对分子质量可能增大D.该个体的某些细胞内控制功能蛋白A的基因可能没有表达
过程①是转录,需要以核糖核苷酸为原料,该过程在RNA聚合酶的催化作用下合成mRNA,A项正确。过程②是翻译,根据肽链的长度可判断,核糖体的移动方向是从右向左,但翻译需要rRNA、tRNA、mRNA三种RNA参与,B项错误。若基因突变导致终止密码子后移,则功能蛋白A的相对分子质量将增大,C项正确。由于基因的选择性表达,该个体的某些细胞内控制功能蛋白A的基因可能没有表达,D项正确。
3.下图中a、b、c表示生物体内的3种生理过程。下列叙述正确的是(　　)A.a过程需要的原料为4种核糖核苷酸B.在不同功能的细胞中控制b过程的基因存在差异C.转运1号氨基酸的RNA含有起始密码子序列D.分生区细胞能进行b和c过程,不能进行a过程
a为DNA复制过程,需要的原料为4种脱氧核苷酸,A项错误。转运氨基酸的是tRNA,tRNA 中含有反密码子,起始密码子在mRNA上,C项错误。分生区的细胞通过有丝分裂进行增殖,故能进行a、b、c过程,D项错误。
知识筛查1.中心法则(1)提出者:克里克。(2)补充后的内容图解
(4)联系中心法则与基因表达的关系
2.基因表达与性状的关系的途径(1)间接途径
②实例a.皱粒豌豆的形成机制编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常,活性大大降低→淀粉合成受阻,含量降低→淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。b.人的白化病的形成机制:编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
②实例囊性纤维化:编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基对→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→患者支气管中黏液增多,管腔受阻,细菌在肺部大量生长繁殖,最终使肺功能严重受损。
3.基因的选择性表达与细胞分化和表观遗传(1)在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类。①在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的,如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。②只在某类细胞中特异性表达的基因,如卵清蛋白基因、胰岛素基因。(2)细胞分化的本质:基因的选择性表达。(3)表观遗传:生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表型发生可遗传变化的现象,叫作表观遗传。
(4)基因与性状的关系②生物体的性状还受环境的影响。③基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,这种相互作用形成一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。
知识落实1.下列有关基因与性状的叙述,正确的是(　　)A.生物体中一个基因决定一种性状,一种性状由一个基因决定B.血红蛋白基因中有一个碱基发生改变,血红蛋白的结构一定发生改变C.生物的性状由基因决定,同时受环境影响,二者共同对生物的性状起作用D.囊性纤维化说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状
生物体中,一个基因可能影响多种性状,一种性状可能受到多个基因的影响,A项错误。由于密码子的简并(多个密码子编码同一种氨基酸),控制人的血红蛋白的基因中有一个碱基发生改变,血红蛋白的结构不一定发生改变,B项错误。囊性纤维化说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,D项错误。
2.(2021河北卷)下列关于基因表达的叙述,正确的是(　　)A.所有生物基因表达过程中用到的RNA和蛋白质均由DNA编码B.DNA双链解开,RNA聚合酶起始转录、移动到终止密码子时停止转录C.翻译过程中,核酸之间的相互识别保证了遗传信息传递的准确性D.肽链的合成过程中,tRNA读取mRNA上全部碱基序列信息
RNA病毒的基因表达用到的RNA和蛋白质由RNA编码,A项错误。转录时,RNA聚合酶移动到终止子时停止转录,终止密码子位于mRNA上,B项错误。翻译过程中,tRNA和mRNA相互识别保证了遗传信息传递的准确性,C项正确。tRNA不读取mRNA上的终止密码子,D项错误。
典型例题下图是真核细胞中DNA的复制、基因的表达示意图。下列相关叙述正确的是(　　)A.图1、图2所示过程主要发生在细胞核内,图3所示过程发生在细胞质内B.图1、图2所示过程都需要DNA聚合酶和解旋酶的催化C.参与图3所示过程的RNA均为单链结构,其内部不存在碱基配对D.图1、图2、图3所示过程所需原料依次是核糖核苷酸、脱氧核苷酸、氨基酸
由题图可知,图1所示过程表示DNA复制,图2所示过程表示转录,图3所示过程表示翻译。图1(DNA复制)、图2(转录)所示过程主要发生在细胞核内,图3(翻译)所示过程发生在细胞质内,A项正确。DNA复制需要DNA聚合酶、解旋酶的催化,转录需要RNA聚合酶的催化,B项错误。参与图3所示过程的tRNA内部存在碱基互补配对,C项错误。图1、图2、图3所示过程所需原料依次为脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸,D项错误。
整合构建1.基因、密码子、反密码子与氨基酸的关系(1)基因、密码子、反密码子的对应关系
(2)密码子、tRNA和氨基酸之间的对应关系①每种氨基酸对应一种或几种密码子(密码子的简并),可由一种或几种tRNA转运。②一种密码子只能决定一种氨基酸,一种tRNA只能转运一种氨基酸。③密码子有64种,其中有3种终止密码子,有62种决定氨基酸的密码子。
2.DNA和RNA的区分技巧(1)DNA和RNA的判断①含有碱基T或脱氧核糖⇒DNA。②含有碱基U或核糖⇒RNA。(2)单链DNA和双链DNA的判断①若A=T、G=C且A+G=T+C⇒一般为双链DNA。②若嘌呤数目≠嘧啶数目⇒单链DNA。(3)DNA和RNA合成的判断用放射性同位素标记T或U,可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T,可推断正进行DNA的合成;若大量利用U,可推断正进行RNA的合成。
3.“两看法”判断真核生物和原核生物基因表达过程
4.理顺相关数量关系DNA碱基数∶mRNA碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1。
特别提醒关注计算中“最多”和“最少”问题(1)mRNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系:一般情况下,翻译时mRNA上的终止密码子不决定氨基酸,因此准确地说, 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)DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸的数目关系: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)不能忽略“最多”或“最少”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n/3个氨基酸。
训练突破下图为基因控制蛋白质合成的示意图。下列相关分析正确的是(　　)A.真核细胞中a过程只发生在细胞核中,需要RNA聚合酶的催化B.③由蛋白质和tRNA组成,其形成与核仁有关C.④的形成方式是脱水缩合,脱去的水中的氧只来自羧基D.⑤上携带的氨基酸是赖氨酸
a过程是转录,真核细胞中转录过程除发生在细胞核中外,还可以发生在线粒体、叶绿体中,A项错误。③是核糖体,由蛋白质和rRNA组成,B项错误。⑤是tRNA,其上的反密码子是AAG,所对应的密码子是UUC,携带的氨基酸应该是苯丙氨酸,D项错误。
典型例题已知有甲、乙、丙三种类型的病毒,其遗传信息的传递方式如下图所示。下列说法错误的是(　　)A.由图可知,甲是 DNA病毒,丙是通过逆转录方式传递遗传信息的RNA病毒B.图中 3、10表示 DNA的复制过程,此过程需要解旋酶、DNA聚合酶参与C.图中1、8表示遗传信息的转录过程,此过程以氨基酸为原料,需要RNA聚合酶参与D.图中 2、5、9表示遗传信息的翻译过程,此过程需要mRNA、tRNA和 rRNA参与
题图表示甲、乙、丙三种病毒的遗传信息传递过程,甲中包括DNA复制、转录和翻译;乙中包括RNA复制和翻译;丙中包括逆转录、DNA复制、转录和翻译。根据以上分析可知,甲是DNA病毒,丙是通过逆转录方式传递遗传信息的RNA病毒,A项正确。题图中3、10表示DNA复制,该过程需要解旋酶、DNA聚合酶参与,B项正确。题图中1、8表示遗传信息的转录,即DNA形成RNA的过程,该过程以核糖核苷酸为原料,需要RNA聚合酶参与,C项错误。题图中2、5、9表示遗传信息的翻译,翻译需要以mRNA作为模板,tRNA作为转运工具,rRNA参与形成核糖体,D项正确。
训练突破(2022浙江卷)“中心法则”反映了遗传信息的传递方向,其中某过程的示意图如下。下列叙述正确的是(　　)A.催化该过程的酶为RNA聚合酶B.a链上任意3个碱基组成1个密码子C.b链的脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连D.该过程中遗传信息从DNA向RNA传递
题图所示过程为逆转录,催化该过程的酶为逆转录酶,A项错误。a链为RNA,其上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基组成1个密码子,B项错误。b链是单链DNA,脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键相连,C项正确。该过程中遗传信息从RNA向DNA传递,D项错误。
高考真题剖析【例题】 (2020全国Ⅲ卷)细胞内有些tRNA分子的反密码子中含有稀有碱基次黄嘌呤(I)。含有I的反密码子在与mRNA中的密码子互补配对时,存在下图所示的配对方式(Gly表示甘氨酸)。下列说法错误的是(　　)A.一种反密码子可以识别不同的密码子B.密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合C.tRNA分子由两条链组成,mRNA分子由单链组成D.mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变
核心素养考查点剖析:本题以“反密码子在与mRNA中的密码子互补配对”图示为载体,重点考查反密码子的相关知识,较好地考查了“科学思维”这一学科素养。答案:C解析:由题图可知,含有I的反密码子可识别图中三个mRNA上的三种密码子,A项正确。密码子与反密码子的碱基之间通过氢键结合,B项正确。tRNA分子是由一条RNA链经过折叠形成的,C项错误。由题图中信息可知,三个mRNA上的密码子不同,但它们所决定的氨基酸相同,这种一种氨基酸对应几个密码子的现象称为密码子的简并,由此可推断mRNA中的碱基改变不一定造成所编码氨基酸的改变,D项正确。
典题训练1.(2023全国乙卷)已知某种氨基酸(简称甲)是一种特殊氨基酸,迄今只在某些古菌(古细菌)中发现含有该氨基酸的蛋白质。研究发现这种情况出现的原因是,这些古菌含有特异的能够转运甲的tRNA(表示为 tRNA甲)和酶E。酶E催化甲与tRNA甲结合生成携带了甲的 tRNA甲(表示为甲-tRNA甲),进而将甲带入核糖体参与肽链合成。已知tRNA甲可以识别大肠杆菌mRNA中特定的密码子,从而在其核糖体上参与肽链的合成。若要在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,则下列物质或细胞器中必须转入大肠杆菌细胞内的是(　　)①ATP　②甲　③RNA聚合酶　④古菌的核糖体　⑤酶E的基因　⑥tRNA甲的基因A.②⑤⑥　B.①②⑤C.③④⑥D.②④⑤
由题意可知,氨基酸甲、tRNA甲和酶E是古菌所特有的,欲在大肠杆菌中合成含有甲的肽链,必须使其细胞内含有以上三者,即向大肠杆菌细胞内转入甲、酶E的基因和tRNA甲的基因;蛋白质合成过程中所需的其他物质或结构——ATP、RNA聚合酶以及核糖体可由大肠杆菌提供。
2.(2023山东卷)细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中,由核rDNA转录形成的rRNA与相关蛋白组装成核糖体亚基。下列说法正确的是(　　)A.原核细胞无核仁,不能合成rRNAB.真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成C.rRNA上3个相邻的碱基构成一个密码子D.细胞在有丝分裂各时期都进行核rDNA的转录
原核细胞含有核糖体,无成形的细胞核,无核仁,仍可转录合成rRNA,A项错误。核糖体是合成蛋白质的场所,真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成,B项正确。密码子是由mRNA上3个相邻的碱基构成的,C项错误。细胞在有丝分裂的中、后期无核仁,核rDNA无法进行转录,D项错误。
3.(2021湖南卷,不定项选择题)细胞内不同基因的表达效率存在差异,如下图所示。下列叙述正确的是( 　　)A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达,图中基因A的表达效率高于基因BB.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物D.②过程中,rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子