資源簡介 (共62張PPT)第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系目 標(biāo) 素 養(yǎng)1.通過分析實(shí)例,明確基因控制性狀的兩種方式,歸納基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系。2.通過比較同一生物體不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果,運(yùn)用結(jié)構(gòu)與功能觀,認(rèn)識細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。3.通過分析柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳現(xiàn)象,概述表觀遺傳現(xiàn)象。4.闡明基因、環(huán)境與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系,認(rèn)同生命的復(fù)雜性。知 識 概 覽一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.基因?qū)ι镄誀畹拈g接控制(1)實(shí)質(zhì):基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。(2)實(shí)例2.基因?qū)ι镄誀畹闹苯涌刂?br/>(1)實(shí)質(zhì):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。(2)實(shí)例微判斷1下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程,判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)圖中過程①需要RNA聚合酶的催化,過程②需要tRNA的協(xié)助。( )√(2)過程④⑤的結(jié)果存在差異的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同。( )(3)圖中過程①②發(fā)生的場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體。( )(4)人體衰老引起白發(fā)的原因是圖中酪氨酸酶不能合成。( )(5)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同。( )√√×√(6)基因1的表達(dá)過程說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。( )√二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.生物體多種性狀的形成,都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。同一生物體中不同類型的細(xì)胞,基因都是相同的,而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。2.表達(dá)基因的分類[連線]3.細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。微思考一個(gè)人的不同種類的體細(xì)胞細(xì)胞核中所含的基因一樣嗎 所表達(dá)的基因一樣嗎 提示:所含基因一樣,但所表達(dá)的基因有差別。微判斷2基于基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化相關(guān)知識,判斷下列敘述是否正確。(1)肌細(xì)胞與肝細(xì)胞中的基因、mRNA、蛋白質(zhì)均不同。( )(2)胰島B細(xì)胞有胰島素基因而無抗體基因,故可以產(chǎn)生胰島素而不能產(chǎn)生抗體。( )(3)同一個(gè)體的小腸上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞所含基因不同。( )×××(4)斷尾壁虎長出新尾巴的過程中發(fā)生了細(xì)胞分化。( )√三、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,叫作表觀遺傳。其實(shí)例如下所示。(1)柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)(2)小鼠的毛色2.表觀遺傳現(xiàn)象:普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。3.表觀遺傳類型:除了DNA甲基化,構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會(huì)影響基因的表達(dá)。4.吸煙與人體健康的關(guān)系吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高,對染色體上的組蛋白也會(huì)產(chǎn)生影響。四、基因與性狀的關(guān)系1.基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀,細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的。2.在大多數(shù)情況下,基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。(1)一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。例如,人的身高是由多個(gè)基因決定的,其中每個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩?br/>(2)一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀。例如,我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)控,而且對水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。(3)生物體的性狀不完全是由基因決定的,環(huán)境對性狀也有著重要影響。微判斷3個(gè)體的性狀和細(xì)胞的分化都取決于基因的表達(dá)及其調(diào)控。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。( )(2)生物體的基因型相同,表型就一定相同。( )(3)基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。( )(4)吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高。( )(5)表觀遺傳現(xiàn)象比較少見,并非普遍存在于生物體的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。( )(6)基因與性狀是一一對應(yīng)的關(guān)系。( )√×√√××(7)細(xì)胞分化形成的細(xì)胞一般會(huì)保持分化后的狀態(tài),不可逆轉(zhuǎn)。( )(8)生物體內(nèi)所有的細(xì)胞都要發(fā)生細(xì)胞分化。( )(9)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變,因此不會(huì)遺傳給下一代。( )√××一 基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系問題探究牽牛花的顏色主要是由花青素決定的,下圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖,請回答下列問題。1.圖中反映了基因控制生物體性狀的哪條途徑 除此之外,另一條途徑是什么 提示:圖中反映的途徑是基因可以通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀。另一條途徑是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。2.牽牛花的顏色只由一對基因控制嗎 提示:不是。牽牛花的顏色由多對基因共同控制。3.牽牛花的顏色還與細(xì)胞中的pH有關(guān),這說明什么 提示:生物體的性狀也受環(huán)境影響。歸納總結(jié)基因控制性狀的方式典例剖析【例1】 下圖為豌豆種子圓粒性狀的產(chǎn)生機(jī)制。據(jù)圖判斷,下列敘述錯(cuò)誤的是( )A.圖中顯示了基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀B.當(dāng)編碼淀粉分支酶的基因被打亂時(shí),細(xì)胞內(nèi)淀粉的含量會(huì)上升C.皺粒種子中蔗糖含量相對較高,味道更甜美D.圖中①②過程中堿基互補(bǔ)配對的方式有差異答案:B解析:題圖顯示了基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進(jìn)而控制生物體的性狀,A項(xiàng)正確。當(dāng)編碼淀粉分支酶的基因被打亂時(shí),會(huì)導(dǎo)致淀粉分支酶異常,活性大大降低,從而使淀粉的含量下降,B項(xiàng)錯(cuò)誤。皺粒種子中淀粉含量相對較低,而蔗糖含量相對較高,種子的甜度增加,C項(xiàng)正確。題圖中①②過程分別為轉(zhuǎn)錄和翻譯,都會(huì)發(fā)生堿基互補(bǔ)配對,其中轉(zhuǎn)錄過程中有T和A配對,而翻譯過程中沒有,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用1.人類白化病和苯丙酮尿癥是由代謝異常引起的疾病,下圖表示在人體代謝中產(chǎn)生這兩類疾病的過程。由圖不能得出的結(jié)論是( )A.基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物體的性狀B.基因可以通過控制酶的合成來控制生物體的性狀C.一個(gè)基因可以控制多個(gè)性狀D.一個(gè)性狀可以由多個(gè)基因控制答案:A解析:由題圖可知,苯丙酮酸、多巴胺和黑色素等物質(zhì)的代謝異常與酶的合成有密切的關(guān)系,而酶的合成是由基因控制的;若基因1發(fā)生變化,則多巴胺和黑色素的合成都受影響,多巴胺和黑色素的合成也都受多個(gè)基因的控制。二 基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化問題探究科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞和胰島細(xì)胞,對這3種細(xì)胞的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測,結(jié)果如下表所示。檢測的3種細(xì)胞 卵清蛋白基因 珠蛋白基因 胰島素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰島素mRNA輸卵管細(xì)胞 + + + + - -紅細(xì)胞 + + + - + -胰島細(xì)胞 + + + - - +注“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子,“-”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。1.這3種細(xì)胞中的基因組成是否相同 它們合成的蛋白質(zhì)種類是否相同 提示:這3種細(xì)胞都屬于雞的體細(xì)胞,經(jīng)有絲分裂而來,因此基因組成相同,但是它們合成的蛋白質(zhì)種類不完全相同。2.3種細(xì)胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因,但是在每種細(xì)胞中只檢測到了1種基因的mRNA,由此說明什么問題 提示:細(xì)胞中并不是所有的基因都會(huì)表達(dá),基因的表達(dá)具有選擇性。3.雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞和胰島細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能明顯不同,請從分子水平解釋其成因。提示:基因的選擇性表達(dá)→轉(zhuǎn)錄出不同類型的mRNA→翻譯出不同類型的蛋白質(zhì)→分化出形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的細(xì)胞。二 基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化歸納總結(jié)1.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)基因的選擇性表達(dá),即在個(gè)體發(fā)育過程中,不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同,轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA,控制合成出不同的蛋白質(zhì),如下圖所示。2.細(xì)胞分化的標(biāo)志(1)分子水平:合成了某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì),如唾液淀粉酶、胰島素等。(2)細(xì)胞水平:形成不同種類的細(xì)胞,尤其是細(xì)胞器種類和數(shù)量有較大差異。3.細(xì)胞分化的“變”與“不變”(1)變:mRNA、蛋白質(zhì)的種類,細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。(2)不變:DNA、tRNA、rRNA的種類,細(xì)胞的數(shù)目。典例剖析【例2】 下表表示同一個(gè)體內(nèi)三種不同細(xì)胞中的基因存在及表達(dá)情況,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( )細(xì)胞種類 基因存在情況 基因表達(dá)情況甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁胰島A細(xì)胞 √ √ √ √ √ √眼晶狀體細(xì)胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √神經(jīng)細(xì)胞 √ √ √ √ √ √A.甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因B.丁基因可能是ATP合成酶基因C.三種細(xì)胞不同的根本原因是細(xì)胞中的遺傳信息不同D.三種細(xì)胞都有甲、乙、丙、丁四種基因的根本原因是這些細(xì)胞都來源于同一個(gè)受精卵答案:C解析:甲基因在胰島A細(xì)胞中表達(dá),所以甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因,A項(xiàng)正確。ATP合成酶基因在所有細(xì)胞中都表達(dá),所以丁基因可能是ATP合成酶基因,B項(xiàng)正確。三種細(xì)胞不同的根本原因是基因的選擇性表達(dá),C項(xiàng)錯(cuò)誤。三種細(xì)胞都有甲、乙、丙、丁四種基因的根本原因是這些細(xì)胞都來源于同一個(gè)受精卵,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用2.同一生物體內(nèi)的不同組織細(xì)胞之間,不同的是( )A.染色體上的基因 B.細(xì)胞質(zhì)中的tRNAC.遺傳密碼的種類 D.細(xì)胞質(zhì)中的mRNA答案:D解析:同一生物體內(nèi)的不同組織細(xì)胞中選擇性表達(dá)的基因不同,因此細(xì)胞質(zhì)中的mRNA不同。三 表觀遺傳、基因表達(dá)與性狀的關(guān)系問題探究資料1 柳穿魚花的形態(tài)有左右對稱和中心對稱兩種。柳穿魚細(xì)胞內(nèi)控制該性狀的DNA序列完全相同,不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即 科學(xué)家進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):資料2 某種實(shí)驗(yàn)小鼠不同毛色的遺傳分析。該種小鼠的毛色除了受Avy基因控制,還受到Avy基因上游的一段DNA序列(a序列)控制。a序列既可以使Avy基因正常表達(dá)(小鼠毛色全部為黃色),也可以使Avy基因的表達(dá)處于完全被抑制的狀態(tài)(小鼠毛色全部為黑色)。另外,a序列還能夠調(diào)控Avy基因的表達(dá)水平,使小鼠毛色呈現(xiàn)介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。1.柳穿魚植株A和植株B體內(nèi)的Lcyc基因的堿基序列是否相同 為什么植株A和植株B的花形態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)差異 提示:是。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。這兩株柳穿魚體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同,只是植株A的Lcyc基因在開花時(shí)表達(dá),而植株B的Lcyc基因在開花時(shí)不表達(dá)。2.分析資料1,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 提示:F1獲得了一個(gè)沒有甲基化的Lcyc基因和一個(gè)甲基化的Lcyc基因,因此在F1中有可表達(dá)的Lcyc基因,能表現(xiàn)植株A的性狀。F1自交,將產(chǎn)生含有非甲基化的Lcyc基因的配子和含有甲基化的Lcyc基因的配子,兩個(gè)含有甲基化的Lcyc基因的配子結(jié)合,產(chǎn)生的后代植株的花就表現(xiàn)出植株B的性狀。3.資料2中,純種黃毛鼠(AvyAvy)和純種黑毛鼠(aa)雜交,F1小鼠的基因型是Avya,為什么小鼠毛色不是黃色而是表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型 提示:小鼠的Avy基因上游的a序列有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化的位點(diǎn),當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后,Avy基因的表達(dá)會(huì)受到抑制,并且這段堿基序列甲基化程度越高,Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯,小鼠體色越深。4.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共性 你對基因和性狀的關(guān)系有什么新的認(rèn)識 提示:控制柳穿魚花的形態(tài)和小鼠毛色的基因,其堿基序列沒有發(fā)生變化,但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾,抑制了基因的表達(dá),進(jìn)而對表型產(chǎn)生影響。這種DNA的甲基化修飾可以遺傳給后代,使后代出現(xiàn)同樣的表型。基因的表達(dá)情況不同,性狀表現(xiàn)可能也不同。歸納總結(jié)1.表觀遺傳(1)表觀遺傳的特點(diǎn)①不變性:基因的堿基序列保持不變。②可遺傳性:基因表達(dá)和表型可以遺傳給后代。③可逆性:DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化,即被修飾的DNA可以發(fā)生去甲基化。(2)表觀遺傳對基因表達(dá)的調(diào)控①生物遺傳信息的表達(dá)正確與否,既受控于DNA序列又受制于表觀遺傳,表觀遺傳主要通過DNA修飾、蛋白質(zhì)修飾與非編碼RNA的調(diào)控三個(gè)層面調(diào)控基因表達(dá)。②DNA甲基化:DNA甲基化是最早被發(fā)現(xiàn),也是研究最深入的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制之一。甲基化是指生物分子在特定的酶系統(tǒng)催化下加上甲基(—CH3)的生物化學(xué)反應(yīng),是普遍存在于原核生物和真核生物中的DNA修飾作用。甲基化沒有改變基因的序列,但對基因表達(dá)起調(diào)控作用。在哺乳動(dòng)物DNA分子中,甲基化一般發(fā)生在胞嘧啶(C)上。2.基因與性狀的關(guān)系(1)基因與性狀的關(guān)系圖解(2)生物的性狀還受環(huán)境條件的影響,生物性狀是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。典例剖析【例3】 許多基因的啟動(dòng)子(轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn))內(nèi)富含CG重復(fù)序列,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成為5-甲基胞嘧啶,就會(huì)抑制基因的轉(zhuǎn)錄。下列與之相關(guān)的敘述,正確的是( )A.在一條單鏈上相鄰的C和G之間通過氫鍵連接B.胞嘧啶甲基化導(dǎo)致表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變C.胞嘧啶甲基化會(huì)阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合D.基因的表達(dá)水平與基因的甲基化程度無關(guān)答案:C解析:在一條脫氧核苷酸單鏈上相鄰的C和G之間不是通過氫鍵連接的,而是通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”連接的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。胞嘧啶甲基化導(dǎo)致表達(dá)過程中基因轉(zhuǎn)錄被抑制,對已經(jīng)表達(dá)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)沒有影響,B項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)題意,胞嘧啶甲基化會(huì)抑制基因的轉(zhuǎn)錄,可推知抑制的實(shí)質(zhì)就是阻礙RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合,C項(xiàng)正確。由于基因的表達(dá)水平與基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān),所以也與基因的甲基化程度有關(guān),D項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用3.在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下,DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基,導(dǎo)致DNA甲基化,進(jìn)而使染色質(zhì)高度螺旋化,因此失去轉(zhuǎn)錄活性。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致基因堿基序列的改變B.DNA甲基化會(huì)導(dǎo)致mRNA合成受阻C.DNA甲基化可能會(huì)影響生物的性狀D.DNA甲基化可能會(huì)影響細(xì)胞分化答案:A解析:DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基,這不會(huì)導(dǎo)致基因堿基序列的改變。1.下列關(guān)于基因、蛋白質(zhì)、性狀之間的關(guān)系的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.生物體的一切性狀完全由基因控制,與環(huán)境因素?zé)o關(guān)B.基因可通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀C.基因與性狀之間不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系D.基因的遺傳信息可通過轉(zhuǎn)錄和翻譯傳遞到蛋白質(zhì)答案:A解析:表型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果。2.ACC合成酶是植物體內(nèi)乙烯合成的關(guān)鍵酶。下表是科學(xué)家以番茄ACC合成酶基因?yàn)樘结?研究番茄果實(shí)不同成熟階段及不同組織中該基因的表達(dá)情況。下列分析正確的是( )果實(shí)成熟的不同階段 葉片 雌蕊 雄蕊 根綠果 變紅 桃紅 橙紅 亮紅 紅透- + ++ ++++ ++++ +++ - - + -注“-”表示該基因不表達(dá),“+”表示該基因表達(dá),“+”的數(shù)目越多表示表達(dá)水平越高。A.該基因的表達(dá)水平在不同的組織和果實(shí)成熟的不同階段無差異B.橙紅和亮紅的果實(shí)細(xì)胞中該基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能相對較多C.綠果、雌蕊、葉片和根中無該基因及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,體現(xiàn)了細(xì)胞中基因的選擇性表達(dá)D.果實(shí)中該基因表達(dá)水平高于葉片,說明前者的分化程度高于后者答案:B解析:根據(jù)表中信息可知,該基因的表達(dá)水平在不同的組織和果實(shí)成熟的不同階段存在顯著差異,A項(xiàng)錯(cuò)誤。綠果、雌蕊、葉片和根中含有該基因,只是未表達(dá),C項(xiàng)錯(cuò)誤。該基因的表達(dá)水平高低不能用于果實(shí)與葉片分化程度高低的比較,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.DNA甲基化發(fā)生于DNA的CG序列密集區(qū)。發(fā)生甲基化后,那段DNA就可以與甲基化DNA結(jié)合蛋白相結(jié)合。結(jié)合后DNA鏈發(fā)生高度緊密排列,其他轉(zhuǎn)錄因子、RNA聚合酶都無法再結(jié)合了,所以這段DNA的基因就無法得到表達(dá)。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是( )A.DNA甲基化過程可能需要酶的催化作用B.柳穿魚的Lcyc基因高度甲基化導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)C.基因堿基序列的甲基化程度越高,基因的表達(dá)受到的抑制越明顯D.吸煙會(huì)降低細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平答案:D解析:由題意可知,DNA甲基化過程需要DNA甲基化酶的催化作用,A項(xiàng)正確。基因甲基化導(dǎo)致基因無法表達(dá),所以柳穿魚的Lcyc基因甲基化可導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá),B項(xiàng)正確。基因甲基化抑制基因的表達(dá),甲基化程度越高,基因的表達(dá)受到的抑制越明顯,C項(xiàng)正確。根據(jù)題干信息無法得出吸煙產(chǎn)生的煙霧中的有害物質(zhì)對細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平的影響,且有研究表明,吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(共66張PPT)第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成目 標(biāo) 素 養(yǎng)1.比較、分析、歸納DNA與RNA的主要區(qū)別;構(gòu)建遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯的傳遞過程模型,從存在位置、作用等方面探討密碼子、反密碼子和遺傳信息之間的關(guān)系,促進(jìn)結(jié)構(gòu)與功能觀、模型構(gòu)建等素養(yǎng)的形成。2.通過分析、歸納中心法則的提出與修正過程,概括中心法則的內(nèi)容,認(rèn)同生命活動(dòng)不僅需要物質(zhì)和能量,還需要信息,認(rèn)同生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體,認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的。3.運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,分析基因中堿基、RNA中堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系。4.基于地球上幾乎所有的生物體都共用一套遺傳密碼的事實(shí),認(rèn)同當(dāng)今生物可能有著共同的起源。知 識 概 覽一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄1.RNA的組成及分類(1)基本單位:核糖核苷酸。(2)組成成分(3)結(jié)構(gòu):一般是單鏈,而且比DNA短。2.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(1)概念RNA是在細(xì)胞核中,通過RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的,這一過程叫作轉(zhuǎn)錄。(2)過程(3)結(jié)果:產(chǎn)生了mRNA、tRNA、rRNA等。微判斷1基于遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過程以及對RNA的有關(guān)認(rèn)識,判斷下列表述是否正確。(1)DNA和RNA都含有核糖。( )(2)RNA主要有3種,主要分布于細(xì)胞質(zhì)中。( )(3)遺傳信息轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA。( )(4)轉(zhuǎn)錄以DNA的2條鏈作為模板,以4種核糖核苷酸為原料。( )(5)細(xì)胞中的RNA合成過程不會(huì)在細(xì)胞核外發(fā)生。( )×√×××(6)DNA和RNA成分的區(qū)別是五碳糖的種類不同,堿基和磷酸的種類均相同。( )(7)DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA,與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。( )××二、遺傳信息的翻譯1.翻譯的概念理解2.密碼子與反密碼子(1)密碼子概念:mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基。(3)反密碼子:tRNA形狀像三葉草的葉形,其一端是攜帶氨基酸的部位;另一端有3個(gè)相鄰的堿基,可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對,叫作反密碼子。3.翻譯的過程微判斷2基于遺傳信息的翻譯過程,判斷下列表述是否正確。(1)密碼子位于mRNA上,ATC一定不是密碼子。( )(2)DNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板。( )(3)mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)。( )(4)翻譯過程發(fā)生在核糖體上。( )(5)在人體細(xì)胞中,能進(jìn)行DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。( )(6)一個(gè)密碼子只能對應(yīng)一種氨基酸,一種氨基酸必然有多個(gè)密碼子。( )√××√√×三、中心法則1.提出者:克里克。2.中心法則的提出及其發(fā)展(1)圖示(2)圖示解讀項(xiàng)目 序號 生理過程 遺傳信息傳遞過程最初提出 ① DNA復(fù)制 DNA流向DNA② 轉(zhuǎn)錄 DNA流向RNA③ 翻譯 RNA流向蛋白質(zhì)發(fā)展補(bǔ)充 ④ RNA復(fù)制 RNA流向RNA⑤ 逆轉(zhuǎn)錄 RNA流向DNA3.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體(1)DNA、RNA是信息的載體。(2)蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。(3)ATP為信息的流動(dòng)提供能量,即生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。微判斷3生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體,判斷下列關(guān)于中心法則的表述是否正確。(1)中心法則表示的是遺傳信息的流動(dòng)過程。( )(2)RNA病毒都能進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄。( )(3)DNA病毒中沒有RNA,其遺傳信息的傳遞不遵循中心法則。( )√××一 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄問題探究如下所示為一段DNA分子,如果以β鏈為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,試回答下列問題。DNA α鏈:……ATGATAGGGAAAC……β鏈:……TACTATCCCTTTG……1.寫出對應(yīng)的mRNA的堿基序列。提示:……AUGAUAGGGAAAC……。2.轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關(guān)系 與DNA的另一條鏈的堿基序列相比有哪些異同 提示:①轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補(bǔ)配對。②相同點(diǎn):堿基數(shù)目相等;都含A、G、C 3種堿基。不同點(diǎn):RNA中含有U,DNA中含有T。3.RNA為什么能作為DNA的信使 提示:①RNA的基本組成單位是核苷酸,含有4種堿基,可以儲存遺傳信息。②RNA一般是單鏈,比DNA短,能通過核孔,從細(xì)胞核進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。③組成RNA的堿基與模板DNA之間也嚴(yán)格遵循堿基互補(bǔ)配對原則。4.轉(zhuǎn)錄時(shí)mRNA延伸的方向是怎樣的 提示:轉(zhuǎn)錄時(shí)mRNA由5'-端向3'-端延伸。5.轉(zhuǎn)錄過程中的模板鏈與mRNA鏈暫時(shí)以氫鍵結(jié)合,最終這兩條核苷酸鏈的去向如何 提示:mRNA釋放出去,而后模板鏈又與DNA的另一條脫氧核苷酸鏈恢復(fù)成雙鏈。歸納總結(jié)1.轉(zhuǎn)錄(1)場所:主要是細(xì)胞核,在葉綠體、線粒體中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。(2)條件(3)過程:解旋→配對→連接→釋放。(4)產(chǎn)物:mRNA、rRNA、tRNA。2.三種RNA的比較比較項(xiàng)目 mRNA tRNA rRNA分布 常與核糖體結(jié)合 細(xì)胞質(zhì)中 與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體結(jié)構(gòu)示意圖 功能 翻譯時(shí)作為模板 翻譯時(shí)作為搬運(yùn)氨基酸的工具 參與核糖體的組成聯(lián)系 ①組成相同:都含有4種核糖核苷酸②來源相同:都由轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生③功能協(xié)同:都與翻譯有關(guān)典例剖析【例1】 下圖是真核生物mRNA合成過程示意圖。據(jù)圖分析,下列說法正確的是( )A.R表示的節(jié)段①正處于解旋狀態(tài),形成這種狀態(tài)需要解旋酶B.圖中②是以4種脫氧核苷酸為原料合成的C.如果圖中③表示酶,則它的名稱是RNA聚合酶D.圖中②合成后,在細(xì)胞核中與核糖體結(jié)合并控制蛋白質(zhì)的合成答案:C解析:R表示的節(jié)段①正處于解旋狀態(tài),形成這種狀態(tài)不需要解旋酶,需要③RNA聚合酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。題圖中②是mRNA,是以4種核糖核苷酸為原料合成的,合成后從細(xì)胞核釋放出來,與核糖體結(jié)合并控制蛋白質(zhì)的合成,B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用1.下圖表示在人體細(xì)胞核中進(jìn)行的某一生理過程。據(jù)圖分析,下列說法正確的是( )A.該過程共涉及5種核苷酸B.在不同組織細(xì)胞中,該過程的產(chǎn)物相同C.該過程需要脫氧核苷酸作原料和DNA作模板D.該過程涉及堿基互補(bǔ)配對和ATP的消耗答案:D解析:由題圖可知,此過程為人體細(xì)胞核中發(fā)生的轉(zhuǎn)錄過程,涉及堿基互補(bǔ)配對和ATP的消耗;DNA含4種脫氧核苷酸,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA中含4種核糖核苷酸,故該過程共涉及8種核苷酸;基因的表達(dá)具有選擇性,故不同組織細(xì)胞轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA有差異;轉(zhuǎn)錄需要核糖核苷酸作原料,而不是脫氧核苷酸作原料。二 遺傳信息的翻譯問題探究下圖甲、乙是翻譯過程的示意圖。據(jù)圖分析下列問題。1.圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是哪種分子或結(jié)構(gòu) 提示: Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ分別是tRNA、核糖體、肽鏈。2.圖乙中①⑥分別是什么分子或結(jié)構(gòu) 核糖體移動(dòng)的方向是怎樣的 提示: ①⑥分別是mRNA、核糖體。核糖體移動(dòng)的方向是從右向左,從mRNA的5'-端向3'-端方向移動(dòng)。3.最終合成的肽鏈②③④⑤的氨基酸序列相同嗎 為什么 提示:相同。因?yàn)樗鼈兊哪0迨峭粭lmRNA。4.翻譯過程中,1個(gè)mRNA分子上通常可以相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈的合成。試分析其意義。提示:少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì),提高了翻譯的速率。二 遺傳信息的翻譯歸納總結(jié)1.轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較比較項(xiàng)目 遺傳信息的傳遞 遺傳信息的表達(dá)DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯場所 主要是細(xì)胞核 主要是細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì)模板 親代DNA的兩條鏈 DNA的一條鏈 mRNA原料 4種游離的脫氧核苷酸 4種游離的核糖核苷酸 21種氨基酸比較項(xiàng)目 遺傳信息的傳遞 遺傳信息的表達(dá)DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯模板去向 進(jìn)入子代DNA分子中 DNA鏈重新聚合 降解成核糖核苷酸產(chǎn)物 完全相同的2個(gè)DNA分子 RNA 蛋白質(zhì)(多肽)堿基配對 A—T、T—A、C—G、G—C A—U、T—A、C—G、G—C A—U、U—A、C—G、G—C比較項(xiàng)目 遺傳信息的傳遞 遺傳信息的表達(dá)DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯特點(diǎn) ①半保留復(fù)制②邊解旋邊復(fù)制 邊解旋邊轉(zhuǎn)錄 一個(gè)mRNA分子上可相繼結(jié)合多個(gè)核糖體,同時(shí)合成多條肽鏈信息傳遞 DNA→DNA DNA→RNA mRNA→蛋白質(zhì)(多肽)比較項(xiàng)目 遺傳信息的傳遞 遺傳信息的表達(dá)DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄 翻譯聯(lián)系 2.原核生物與真核生物基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的辨別(1)真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中,翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中,在空間和時(shí)間上被分隔開進(jìn)行,即先轉(zhuǎn)錄后翻譯。(2)原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒有分隔,可以同時(shí)進(jìn)行,即邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。其過程如下圖所示:圖中①是DNA模板鏈,②③④⑤表示正在合成的4個(gè)mRNA,每個(gè)mRNA上有多個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行翻譯過程。典例剖析【例2】 大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后,可形成小肽(短的肽鏈)。回答下列問題。(1)在大豆細(xì)胞中,以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)時(shí),除mRNA外還需要其他種類的核酸分子參與,它們是 、 。(2)大豆細(xì)胞中大多數(shù)mRNA和RNA聚合酶從合成部位到執(zhí)行功能部位需要經(jīng)過核孔。就細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)部位來說,作為mRNA合成部位的是 ,作為mRNA執(zhí)行功能部位的是 ;作為RNA聚合酶合成部位的是 ,作為RNA聚合酶執(zhí)行功能部位的是 。(3)部分氨基酸的密碼子如下表所示。若來自大豆的某小肽對應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG,則該小肽的氨基酸序列是 。若該小肽對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生了替換,但小肽的氨基酸序列不變,則此時(shí)編碼小肽的RNA序列為 。 答案:(1)rRNA tRNA(2)細(xì)胞核 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核(3)酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸UAUGAGCACUGG解析:(1)翻譯過程中除了需要mRNA外,還需要的核酸分子有組成核糖體的rRNA和運(yùn)輸氨基酸的tRNA。(2)就細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)這兩個(gè)部位來說,mRNA是在細(xì)胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板合成的,合成后需進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)。RNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),在細(xì)胞質(zhì)中合成后,進(jìn)入細(xì)胞核用于合成RNA。(3)根據(jù)該小肽的編碼序列和對應(yīng)的部分密碼子表可知,該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。由于谷氨酸、酪氨酸、組氨酸對應(yīng)的密碼子各有兩種,故若對應(yīng)的DNA序列有3處堿基發(fā)生替換后,氨基酸序列不變,則形成的編碼序列為UAUGAGCACUGG。學(xué)以致用2.某生物基因表達(dá)過程如下圖所示。下列敘述與該圖相符的是( )A.在RNA聚合酶的作用下DNA雙螺旋解開B.DNA-RNA雜交區(qū)域中A應(yīng)與T配對C.mRNA翻譯只能得到1條肽鏈D.該過程不可能發(fā)生在原核細(xì)胞中答案:A解析:由題圖可知,在RNA聚合酶的作用下,DNA雙鏈解開,并以其中一條鏈為模板合成RNA。在題圖中的DNA-RNA雜交區(qū)域中,DNA上的A與mRNA上的U配對。題圖中1條mRNA上同時(shí)結(jié)合2個(gè)核糖體,可得到2條肽鏈。由于題圖中表示的基因表達(dá)過程是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯,所以可能發(fā)生于原核細(xì)胞中。三 中心法則問題探究下圖表示生物遺傳信息的流動(dòng)過程,請回答下列問題。1.細(xì)胞分裂前的間期發(fā)生了上述哪些過程 細(xì)胞分裂期發(fā)生了哪些過程 提示:a、b、c;c。2.需要tRNA和核糖體同時(shí)參與的是哪個(gè)過程 能進(jìn)行A—U、G—C配對的過程有哪些 提示:c;b、c、e、d。3.在以RNA為遺傳物質(zhì)的生物中遺傳信息是如何傳遞的 請寫出遺傳信息傳遞過程的圖解。提示:①含有RNA復(fù)制酶的生物。②含有逆轉(zhuǎn)錄酶的生物(如人類免疫缺陷病毒)。4.病毒的遺傳信息傳遞過程能發(fā)生在病毒自身體內(nèi)嗎 提示:不能。只能發(fā)生在宿主細(xì)胞內(nèi)。三 中心法則歸納總結(jié)1.不同生物中心法則的體現(xiàn)2.中心法則體現(xiàn)了DNA的兩大基本功能(1)傳遞遺傳信息:通過DNA復(fù)制完成,發(fā)生于親代產(chǎn)生子代的生殖過程或細(xì)胞增殖過程中。(2)表達(dá)遺傳信息:通過轉(zhuǎn)錄和翻譯完成,發(fā)生在個(gè)體發(fā)育過程中。3.解決中心法則問題的技巧(1)從模板分析①如果模板是DNA,生理過程可能是DNA復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。②如果模板是RNA,生理過程可能是翻譯、RNA復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄。(2)從原料分析①如果原料為脫氧核苷酸,產(chǎn)物一定是DNA。②如果原料為核糖核苷酸,產(chǎn)物一定是RNA。③如果原料為氨基酸,產(chǎn)物一定是蛋白質(zhì)。(3)從生物種類分析①如果是細(xì)胞生物,能進(jìn)行DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。②如果是RNA病毒,分兩種情況:a.RNA自我復(fù)制和翻譯;b.逆轉(zhuǎn)錄、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。典例剖析【例3】 下圖表示某種生理過程,下列與此圖相關(guān)的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.圖中的“能量”直接來源于ATP水解B.若X、Y均表示DNA,則圖中的“酶”為DNA聚合酶和解旋酶C.若X是RNA,則Y只能是蛋白質(zhì),圖中“原料”為氨基酸D.若X是DNA,Y是RNA,則此過程要以X為模板,“酶”是RNA聚合酶答案:C解析:ATP是生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì),題圖中的“能量”直接來源于ATP水解,A項(xiàng)正確。若X、Y均表示DNA,則該過程為DNA的復(fù)制,題圖中的酶為DNA聚合酶和解旋酶,B項(xiàng)正確。若X是RNA,則Y可能是蛋白質(zhì)、RNA或DNA,該過程為翻譯、RNA的復(fù)制或逆轉(zhuǎn)錄,C項(xiàng)錯(cuò)誤。若X是DNA,Y是RNA,則此過程是轉(zhuǎn)錄,要以DNA為模板,酶是RNA聚合酶,D項(xiàng)正確。學(xué)以致用3.下圖為中心法則中遺傳信息的流動(dòng)圖。下列敘述正確的是( )A.圖中遺傳信息在同種物質(zhì)間傳遞的過程有①②④B.神經(jīng)元細(xì)胞核中可發(fā)生①②過程,人類免疫缺陷病毒可發(fā)生⑤過程C.圖中能發(fā)生A與U配對的過程有②③④⑤,能發(fā)生A與T配對的過程有①②④D.③過程中核糖體與mRNA的結(jié)合部位會(huì)形成1個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)C解析:①②③④⑤過程分別表示DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、逆轉(zhuǎn)錄、RNA的復(fù)制。題圖中遺傳信息在同種物質(zhì)間傳遞的過程有①和⑤。神經(jīng)元細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞,細(xì)胞核中可發(fā)生②過程,但不能發(fā)生①過程,人類免疫缺陷病毒為逆轉(zhuǎn)錄病毒,可發(fā)生④過程。題圖中②③④⑤過程均有RNA參與,均可發(fā)生A與U配對,①②④過程均有DNA參與,均可發(fā)生A與T配對。③過程中核糖體與mRNA的結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。1.下列關(guān)于下圖的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.表示DNA復(fù)制過程B.表示轉(zhuǎn)錄過程C.共有5種堿基D.共有8種核苷酸答案:A解析:題圖所示為轉(zhuǎn)錄過程,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。因?yàn)镈NA與RNA的基本單位不同,故相同堿基代表不同核苷酸,所以圖示的核苷酸有8種,堿基有5種,C、D兩項(xiàng)正確。2.下列關(guān)于真核生物的轉(zhuǎn)錄過程的敘述,正確的是( )A.轉(zhuǎn)錄以DNA的2條鏈為模板B.轉(zhuǎn)錄可發(fā)生在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中C.轉(zhuǎn)錄需要DNA聚合酶參與D.轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物與DNA的長度相等答案:B解析:轉(zhuǎn)錄以DNA的1條鏈為模板,A項(xiàng)錯(cuò)誤。真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中,但在線粒體和葉綠體中也可發(fā)生該過程,B項(xiàng)正確。轉(zhuǎn)錄過程需要的酶是RNA聚合酶,C項(xiàng)錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA是DNA上基因選擇性表達(dá)的產(chǎn)物,因此其長度應(yīng)小于DNA,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.下列有關(guān)蛋白質(zhì)合成的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.終止密碼子可以編碼氨基酸B.每種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸C.tRNA的反密碼子攜帶了決定氨基酸序列的遺傳信息D.核糖體可在mRNA上移動(dòng)答案:C解析:64種密碼子中有3種是終止密碼子,在特殊情況下,終止密碼子UGA可以編碼硒代半胱氨酸。每種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸,但1種氨基酸可被1種或多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。決定氨基酸序列的遺傳信息通常在DNA分子上。4.下列關(guān)于真核細(xì)胞的DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述,錯(cuò)誤的是( )A.三個(gè)過程均主要發(fā)生在細(xì)胞核中B.三個(gè)過程都要發(fā)生堿基互補(bǔ)配對C.三個(gè)過程的產(chǎn)物一般都是大分子物質(zhì)D.三個(gè)過程通常都需要線粒體提供能量答案:A解析:真核細(xì)胞中,DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的場所主要是細(xì)胞核,翻譯的場所是細(xì)胞質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤。DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程都有堿基互補(bǔ)配對,B項(xiàng)正確。DNA復(fù)制產(chǎn)物是DNA,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是RNA,翻譯產(chǎn)物是蛋白質(zhì),三者都是大分子物質(zhì),C項(xiàng)正確。DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程所需能量通常均由線粒體提供,D項(xiàng)正確。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 人教版高中生物必修2第4章基因的表達(dá)第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件.ppt 人教版高中生物必修2第4章基因的表達(dá)第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件.ppt 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫