高三一輪復(fù)習(xí)生物第19講基因的表達(dá)課件

第19講基因的表達(dá)模板鏈非模板鏈蛋白質(zhì)氨基酸密碼子核糖體遺傳物質(zhì)一.

RNA的結(jié)構(gòu)和種類結(jié)構(gòu)：一般是

，長度比DNA

；能通過

從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。單鏈短核孔二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(DNA→RNA)時(shí)間：細(xì)胞生命歷程的任何時(shí)期場所：真核生物：細(xì)胞核、線粒體、葉綠體原核生物：擬核、細(xì)胞質(zhì)二.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄(DNA→RNA)（與啟動(dòng)子結(jié)合）（催化磷酸二酯鍵的形成）mRNA合成的方向：5’→3’轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物只有mRNA嗎？不是，還有tRNA、rRNA等【思考】1.不同基因其轉(zhuǎn)錄時(shí)的模板鏈相同嗎？2.一個(gè)基因的兩條鏈都可以作為轉(zhuǎn)錄的模板嗎？3.根據(jù)圖2分析，一個(gè)基因的非模板鏈和該基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA有什么聯(lián)系？4.嘗試歸納轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)不一定相同①邊解旋邊轉(zhuǎn)錄③不同基因其模板鏈可能不同②以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行該基因轉(zhuǎn)錄時(shí)只能以基因的一條鏈作為模板→非模板鏈→模板鏈圖1圖2【例1】核糖體RNA即rRNA，是三類RNA(tRNA、mRNA、rRNA)中相對分子質(zhì)量最大的一類，它可與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體，作為蛋白質(zhì)生物合成的“裝配機(jī)器”。核糖體中催化肽鍵合成的是rRNA，蛋白質(zhì)只是維持rRNA的構(gòu)象，起輔助作用。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．rRNA的合成需要以DNA的一條鏈為模板B．合成肽鏈時(shí)，rRNA可以降低氨基酸間脫水縮合所需的活化能C．在真核細(xì)胞中，有些rRNA的合成與核內(nèi)某結(jié)構(gòu)有關(guān)D．基因表達(dá)過程中，DNA上的堿基與mRNA上的堿基、mRNA上的堿基與rRNA上的堿基互補(bǔ)配對D【例2】人染色體上降鈣素基因編碼區(qū)中有編碼蛋白質(zhì)序列（圖中字母所示）和非編碼蛋白質(zhì)序列（圖中陰影所示）。如圖為降鈣素基因在甲狀腺與垂體中轉(zhuǎn)錄、RNA剪接和翻譯過程簡圖。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．降鈣素基因中不能編碼蛋白質(zhì)的脫氧核苷酸序列也具有遺傳效應(yīng)B．降鈣素基因轉(zhuǎn)錄需RNA聚合酶，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)剪接可產(chǎn)生不同的mRNAC．圖中降鈣素基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生的場所不同，且不可能同時(shí)發(fā)生D．甲狀腺和垂體功能差異與細(xì)胞核基因種類及mRNA種類差異均有關(guān)D二.翻譯（mRNA→多肽鏈）

在真核細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄得到成熟的mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。核糖體利用游離在細(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)，這一過程叫作翻譯。實(shí)質(zhì):將mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。密碼子：mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基閱讀方向：5’→3’1、密碼子和反密碼子密碼子表起始密碼子：2種，AUG（甲硫氨酸）、GUG（甲硫氨酸/纈氨酸）終止密碼子：3種，UAA、UAG、UGA（特殊情況下編碼硒代半胱氨酸）注意：①除終止密碼子外，一種密碼子只決定一種氨基酸；②一種氨基酸可以有1或幾種密碼子（稱為密碼子的簡并）思考：幾乎所有的生物體都共用一套遺傳密碼子，這稱為密碼子的通用性，根據(jù)這一事實(shí)，你能想到什么？當(dāng)今生物可能有著共同的起源（生物有著共同的祖先）。1、密碼子和反密碼子氨基酸的搬運(yùn)工——tRNA形狀：若反密碼子為AAG，則攜帶的氨基酸是？作用：識(shí)別密碼子，攜帶氨基酸（3’端）三葉草形，局部雙鏈，比mRNA小得多；由密碼子UUC所決定的苯丙氨酸

密碼子反密碼子種類64種目前發(fā)現(xiàn)有很多種位置mRNA上tRNA一端實(shí)質(zhì)決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基與mRNA上密碼子發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的3個(gè)相鄰的堿基密碼子和反密碼子的比較判斷：1．tRNA分子中的部分堿基兩兩配對形成氫鍵。（）2.mRNA上所含有的密碼子均能在tRNA上找到相對應(yīng)的反密碼子。（）3.tRNA種類很多，但每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，一種氨基酸只能由一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。（）4.轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程都存在A-U、G-C的堿基配對方式。（）√××√2、翻譯的所需條件①細(xì)胞器：②模板：③原料：④能量：⑤工具：核糖體mRNA21種氨基酸耗能，由ATP提供能量tRNA3.數(shù)量關(guān)系：一個(gè)mRNA分子上可以結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條相同肽鏈的合成。意義：提高翻譯效率，少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。翻譯的方向（即核糖體移動(dòng)的方向）：由肽鏈短→肽鏈長的方向進(jìn)行多聚核糖體現(xiàn)象4.模型解讀據(jù)圖判斷翻譯的方向真核生物先轉(zhuǎn)錄，后翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯原核生物4.模型解讀判斷真核生物和原核生物基因表達(dá)過程圖[例3](2023·湖南長德高三模擬)如圖表示細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的傳遞過程，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．相較于過程②和③，過程①特有的堿基配對方式是A－TB．真核細(xì)胞由過程②形成的mRNA和tRNA都需要加工C．過程③中核糖體在mRNA上的移動(dòng)方向是a到bD．圖示tRNA可以搬運(yùn)密碼子為CCA的氨基酸D[例4](2022·廣東佛山質(zhì)檢)密碼子的破譯對于生物遺傳和變異研究具有重要意義。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．密碼子位于mRNA上且每個(gè)密碼子由3個(gè)相鄰的堿基組成B．密碼子的簡并對于生物性狀的穩(wěn)定具有重要意義C．反密碼子在翻譯的過程中起攜帶氨基酸的作用D．翻譯過程密碼子和反密碼子存在堿基互補(bǔ)配對C[例5](2022·江蘇百校聯(lián)考)下圖表示核糖體上合成蛋白質(zhì)的過程。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．翻譯進(jìn)行過程中，A位點(diǎn)tRNA上攜帶的氨基酸會(huì)轉(zhuǎn)移到位于P位點(diǎn)的tRNA上B．圖中從E位點(diǎn)離開的tRNA會(huì)在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中被水解C．圖中組成該蛋白質(zhì)的前三個(gè)氨基酸序列為甲硫氨酸－組氨酸－色氨酸D．在正常情況下，當(dāng)終止密碼子進(jìn)入A位點(diǎn)時(shí)，由于tRNA不攜帶氨基酸，導(dǎo)致翻譯終止C

復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯場所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)(核糖體)模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸21種氨基酸配對原則A－T、G－CT－A、A－U、G－CA－U、G－C結(jié)果兩個(gè)子代DNA分子mRNA、tRNA、rRNA等蛋白質(zhì)信息傳遞DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)意義傳遞遺傳信息表達(dá)遺傳信息小結(jié)：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯比較三.中心法則轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制1957年，克里克提出中心法則（揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律）三.中心法則資料1：1965年，科學(xué)家在某種RNA病毒里發(fā)現(xiàn)了一種RNA復(fù)制酶，像DNA復(fù)制酶能對DNA進(jìn)行復(fù)制一樣，RNA復(fù)制酶也能對RNA進(jìn)行復(fù)制。資料2：1970年，坦明和水谷哲在RNA腫瘤病毒（RSV）中發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶，它能以RNA為模板合成DNA。與此同時(shí),巴梯摩爾獨(dú)立地用小白鼠敗血病病毒為材料，也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNA復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）修正后的中心法則:親代傳遞給子代的也是信息：DNA上的遺傳信息；親代傳遞給子代的是物質(zhì)：染色體、DNA；遺傳信息作為生命的“設(shè)計(jì)手冊”，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯來支配對應(yīng)的蛋白質(zhì)合成，進(jìn)而控制生物的性狀；受精卵

綜上所述：生命是

、

和信息的統(tǒng)一體（1）DNA、RNA是

的載體。（2）蛋白質(zhì)是信息的

。（3）

為信息的流動(dòng)提供能量。信息表達(dá)產(chǎn)物ATP物質(zhì)能量人類免疫缺陷病毒(HIV)攜帶的RNA在宿主細(xì)胞內(nèi)不能直接作為合成蛋白質(zhì)的模板。依據(jù)中心法則(下圖)，判斷下列相關(guān)敘述：

判斷(1)合成子代病毒蛋白質(zhì)外殼的完整過程至少要經(jīng)過d、b、c環(huán)節(jié)(

)(2)通過d形成的DNA可以整合到宿主細(xì)胞的染色體DNA上(

)(3)d和e過程需要的原料分別是脫氧核苷酸和核糖核苷酸(

)(4)HIV侵染細(xì)胞時(shí)，病毒中的蛋白質(zhì)不會(huì)進(jìn)入宿主細(xì)胞(

)(5)HIV的遺傳信息傳遞中只有A—U的配對，不存在A—T的配對(

)×√√√×四.基因控制性狀的兩種途徑基因酶細(xì)胞代謝性狀①基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而

間接

控制生物體的性狀人的白化癥狀編碼酪氨酸酶的基因異常缺少酶，酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素酪氨酸酶無法正常合成缺乏黑色素表現(xiàn)白化癥狀四.基因控制性狀的兩種途徑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。CFTR基因缺失3個(gè)堿基CFTR結(jié)構(gòu)異常CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)Cl-功能異常支氣管黏液增多，細(xì)菌大量繁殖，肺功能受損囊性纖維病血紅蛋白基因堿基替換血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常紅細(xì)胞易破裂，溶血性貧血鐮狀細(xì)胞貧血基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀[例6]在人群中，有多種遺傳病是由苯丙氨酸的代謝缺陷所致。人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑如下圖所示:(1)哪種酶的缺乏會(huì)導(dǎo)致人患白化病?尿黑酸在人體內(nèi)積累會(huì)使人的尿液中含有尿黑酸，這種尿液暴露在空氣中會(huì)變成黑色，這是尿黑酸癥的普遍表現(xiàn)。請分析缺乏哪種酶會(huì)使人患尿黑酸癥？(2)從這個(gè)例子可以看出，基因、營養(yǎng)物質(zhì)的代謝途徑和遺傳病這三者之間有什么關(guān)系?酶⑤酶③白化病等遺傳病是由某些缺陷基因所引起的，這些基因的表達(dá)產(chǎn)物可能是參與營養(yǎng)物質(zhì)代謝途徑的重要的酶?；蚩梢酝ㄟ^控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。[例7]囊性纖維化是由編碼細(xì)胞膜上CFTR蛋白(主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的載體蛋白)的基因發(fā)生突變引起的，該突變導(dǎo)致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，進(jìn)而導(dǎo)致氯離子運(yùn)輸障礙，使得氯離子在細(xì)胞內(nèi)積累。下列有關(guān)該病的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．該病例說明基因能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀B．CFTR蛋白缺少了苯丙氨酸說明編碼的基因發(fā)生了堿基對的缺失C．氯離子在細(xì)胞內(nèi)積累會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)液滲透壓上升使水分子出細(xì)胞受阻礙D．編碼CFTR蛋白的基因存在多種突變形式，體現(xiàn)了基因突變的隨機(jī)性D五.基因的選擇性表達(dá)和細(xì)胞分化1．細(xì)胞分化的本質(zhì)：

?；虻倪x擇性表達(dá)2．細(xì)胞分化的結(jié)果：由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致來自同一個(gè)體的體細(xì)胞中

和

不完全相同，從而導(dǎo)致細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能。mRNA蛋白質(zhì)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[例8](2023·江蘇徐州高三檢測)科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞(有細(xì)胞核)和胰島細(xì)胞，對這3種細(xì)胞中的mRNA進(jìn)行了檢測，結(jié)果見下表(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)。下列敘述正確的是(

)A.不同細(xì)胞合成的mRNA完全不同B．丙酮酸激酶基因的表達(dá)產(chǎn)物是維持雞細(xì)胞的基本生命活動(dòng)所必需的C．輸卵管細(xì)胞中存在卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因，沒有珠蛋白基因和胰島素基因D．雞的不同細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上具有差異的根本原因在于合成的蛋白質(zhì)種類不同細(xì)胞種類珠蛋白mRNA卵清蛋白mRNA胰島素mRNA丙酮酸激酶mRNA紅細(xì)胞＋－－＋輸卵管細(xì)胞－＋－＋胰島細(xì)胞－－＋＋B六.表觀遺傳基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)?；虮磉_(dá)調(diào)控的內(nèi)容基因什么時(shí)候表達(dá)基因在哪種細(xì)胞中表達(dá)基因表達(dá)水平的高低表觀遺傳是一種非常重要的基因表達(dá)調(diào)控的手段。六.表觀遺傳某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a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。純種黃色體毛小鼠與純種黑色體毛小鼠雜交，F(xiàn)1表型如何?白色：未甲基化

黑色：甲基化F1小鼠（Avya）基因測序結(jié)果結(jié)論：Avy基因的甲基化程度越高，Avy表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛顏色越深表觀遺傳：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。六.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)存在時(shí)期：(3)特點(diǎn)：(4)實(shí)例：同卵雙胞胎的微小差異；蜂王與工蜂在形態(tài)、生理和行為上的不同等。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。①DNA序列保持不變；②可遺傳給后代；③受環(huán)境影響，具可逆性；④不遵循孟德爾遺傳規(guī)律；六.表觀遺傳(5)表觀遺傳形成的原因①DNA甲基化修飾特點(diǎn)：通常是胞嘧啶甲基化；甲基化后通常是抑制基因表達(dá)六.表觀遺傳(5)表觀遺傳形成的原因②組蛋白修飾組蛋白甲基化修飾示意圖DNA+蛋白質(zhì)=染色體主要是組蛋白組蛋白被修飾后，染色質(zhì)的形態(tài)發(fā)生變化，有利于基因的表達(dá)（促進(jìn)表達(dá)）或不利于基因表達(dá)（抑制基因表達(dá)）。六.表觀遺傳(5)表觀遺傳形成的原因③非編碼RNA參與的調(diào)控阻止翻譯（抑制基因表達(dá)）完成補(bǔ)充資料第18、23、24題[例9]組蛋白是構(gòu)成真核生物染色體的基本結(jié)構(gòu)蛋白。用聚丙烯酰胺凝膠電泳可以區(qū)分5種不同的組蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4。研究發(fā)現(xiàn)，核心組蛋白的肽鏈末端受到多種化學(xué)修飾的調(diào)控，比如H4末端Lys8(Lys代表賴氨酸)和Lys16的雙乙酰化能夠招募轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白，促進(jìn)基因表達(dá)；而H3的N末端Lys9的甲基化會(huì)促進(jìn)DNA包裝蛋白的結(jié)合，壓縮染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，抑制基因表達(dá)。下列相關(guān)敘述中，正確的是(

)A．大腸桿菌中沒有染色體結(jié)構(gòu)，其擬核中的DNA從不與任何蛋白質(zhì)結(jié)合B．RNA聚合酶能識(shí)別DNA上的起始密碼子并與之結(jié)合，啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄C．豬的成熟紅細(xì)胞在衰老時(shí)，控制其凋亡的基因開始表達(dá)產(chǎn)生相關(guān)蛋白D．特定的修飾狀態(tài)可以決定組蛋白的活性，從而決定基因的表達(dá)與沉默D[例10]miRNA是一類由基因編碼的，長約22個(gè)核苷酸的單鏈RNA分子。在線蟲中，Lin－4基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)加工后形成miRNA－miRNA*雙鏈，其中miRNA與Lin－14mRNA部分配對，使其翻譯受阻，進(jìn)而調(diào)控幼蟲的正常發(fā)育模式。Lin－4miRNA的形成過程及其對Lin－14基因的調(diào)控如圖所示。下列有關(guān)敘述正確的是(

)DA．轉(zhuǎn)錄miRNA的模板鏈堿基序列與miRNA*的堿基序列相同B．用抗原－抗體雜交技術(shù)可檢測到線蟲內(nèi)Lin－4基因表達(dá)的蛋白質(zhì)C．圖中過程①、過程②分別需要RNA聚合酶、限制性內(nèi)切核酸酶D．Lin－4基因調(diào)控Lin－14基因選擇性表達(dá)的結(jié)果是Lin－14基因翻譯水平降低[例11]如圖表示真核生物在不同水平上對基因的表達(dá)進(jìn)行了調(diào)控，基因2轉(zhuǎn)錄生成的起始轉(zhuǎn)錄物中1、2、3、4部分重新連接后再出核孔，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．同種基因控制合成的蛋白質(zhì)可能不止一種B．不同水平的調(diào)控使真核生物細(xì)胞功能復(fù)雜化C．轉(zhuǎn)錄的啟