1、第3讲 基因的表达 高频考点突破 第 讲 基因的表达 3基础自主梳理 实验专题探究 命题视角剖析 即时达标训练 基础自主梳理 一、基因的概念、载体及功能 3染色体、DNA、基因的数目关系(1)一般来说，每条染色体上含一个DNA分子。(2)每个DNA分子上有很多个基因。(3)每个基因中又含有成百上千个_。脱氧核苷酸思考感悟某DNA分子中所含脱氧核苷酸数是否与其上基因中所含脱氧核苷酸总数相等？【提示】不相等。基因仅是具有遗传效应的DNA片段。一个DNA分子中脱氧核苷酸的数目远大于这个DNA中每个基因中脱氧核苷酸的数目之和。二、基因控制蛋白质的合成 1合成过程 2遗传密码(1)概念：_上决定一个氨基
2、酸的3个相邻碱基。(2)种类：生物体共有_个密码子，其中决定氨基酸的密码子有_个。3转移RNA(1)作用：运载_的工具，其一端上的三个碱基能专一性地与_上3个特定的碱基配对。(2)特点：一种tRNA只能运载一种氨基酸。信使RNA6461氨基酸信使RNA三、DNA与RNA的区别 1DNA是规则双螺旋结构；RNA是单链。2DNA的基本单位是四种_；RNA的基本单位是四种_。3DNA的四种碱基是_；RNA的四种碱基是_。4DNA是脱氧核糖；RNA是核糖。脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸A、T、G、CA、U、G、C四、中心法则的图解表达式为 五、基因对性状的控制途径 1通过_来控制代谢过程，从而控制生物性状。
3、2通过控制_来直接影响性状。控制酶的合成蛋白质分子结构高频考点突破 基因与有关概念的相互关系1基因的概念及种类(1)基因是有遗传效应的 DNA 片段。(2)基因的种类分类依据：基因存在位置种类核基因：存在于核内染色体上；原核生物细胞 的拟核基因存在于拟核DNA分子上质基因：存在于线粒体、叶绿体、质粒上(3)基因与相关概念之间的关系 基因与DNA的关系 基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子含有多个基因 基因与蛋白质的关系 基因存在于染色体上，蛋白质是染色体的组成成分，基因控制蛋白质的合成，基因是性状的控制者，蛋白质是性状的表现者 基因与染色体的关系 染色体是基因的主要载体，基因在染色体上
4、呈线性排列 基因与性状的关系 从根本上看，生物的一切遗传性状受基因控制。基因是控制生物性状的结构和功能单位，特定的基因控制特定的性状，有些性状受多基因控制。基因与脱氧核苷酸的关系 每个基因含有多个脱氧核苷酸，特定的核苷酸序列代表遗传信息 基因与个体发育的关系 基因的表达受一定机制的调控，具有选择性表达的特点，基因的表达控制实现了个体发育的过程 遗传信息 遗传密码 不同点 存在位置 DNA mRNA 实质 脱氧核苷酸的排列顺序 决定一个氨基酸的三个相邻碱基 2.遗传信息与遗传密码的关系 对象内容项目 遗传信息 遗传密码 不同点 作用 控制mRNA中核苷酸序列，间接决定氨基酸排列顺序 直接决定蛋白
5、质中氨基酸的种类、数量和排列顺序 联系 对象内容项目【名师点拨】不同生物的遗传信息不同，但几乎所有生物共用一套遗传密码。即时应用(随学随练，轻松夺冠)1请根据以下有关概念的相互关系图作答：(1)图中数字序号所表示的物质分别是什么？_；_；_；_。(2)a表示_过程；b表示_过程。解析：(1)图示中依次代表基因、蛋白质、mRNA和酶(或酶、激素)。(2)a、b分别表示DNA分子复制与基因控制蛋白质合成的翻译过程。答案：(1)基因 蛋白质 mRNA(或RNA)酶(或酶、激素)(2)复制 翻译 1复制、转录和翻译的比较 基因的表达DNA的基本功能 遗传信息传递 遗传信息表达 复制 转录 翻译 时间
6、有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 生长发育的整个过程中 场所 主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 细胞核 核糖体 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 模板 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA 条件 特定的酶和ATP 过程 DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化 DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA(单链)，进入细胞质与核糖体结合 tRNA一端的碱基与mRNA上密码子配对，另一端携带相应氨基酸，合成有一定氨基酸序列的蛋白质 模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构 分
7、解成单个核苷酸 特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链 产物 两个双链DNA分子 一条单链mRNA 蛋白质(多肽链)意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状 2.密码子的有关问题(1)概念：mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻碱基。(2)特点简并性：一种氨基酸可以有多个密码子通用性：说明所有生物可能有共同的起源或在生命本质上是统一的(3)种类 起始密码子：2种，AUG、GUG，也编码氨基酸普通密码子：59种，只编码氨基酸61种，编码氨基酸终止密码子：3种，UAA、UGA
8、、UAG，不编码氨基酸，只是终止信号3基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系【名师点拨】每种氨基酸对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运；但一种密码子只能决定一种氨基酸，且一种tRNA只能转运一种氨基酸。转移RNA(tRNA)具有两个特异性端，一端为氨基酸臂，是携带一定氨基酸的。一端为反密码子环，其上裸露着三个碱基，称为反密码子，不同的转移RNA反密码子不同。若一个tRNA的反密码子是CGA，那么它运载的氨基酸一定是丙氨酸，因为丙氨酸的遗传密码(GCU)与其反密码子(CGA)具有互补配对关系。也就是说，tRNA所携带的氨基酸，其遗传密码一定是与该tRNA的反密码子互补
9、配对的。即时应用(随学随练，轻松夺冠)2(2011年黄冈高三调研)一般情况下与实验情况不相符的是()A相同的DNA复制后可能形成不同的DNAB一个DNA分子转录出不同的RNAC相同的氨基酸都由相同的密码子决定D相同的RNA只能携带一种氨基酸解析：选C。本题考查DNA的复制和基因的表达，难度中等。DNA的复制中可以发生基因突变，复制产生不同的DNA。一个DNA分子上具有很多个基因，可以转录产生很多不同的RNA。转移RNA转移氨基酸具有专一性，但是由于密码的简并，一个氨基酸可以对应多个密码子。中心法则的理解与分析1中心法则的内容图解 图解表示出遗传信息传递的5个途径：(1)a表示DNADNA(或基
10、因到基因)：主要发生在细胞核中的DNA自我复制过程中，表示遗传信息的传递。(2)b表示DNARNA：主要发生在细胞核中的转录过程。(3)c表示RNA蛋白质：发生在细胞质中核糖体上的翻译过程，b、c共同完成遗传信息的表达。(4)d表示RNADNA：少数RNA病毒、SARS病毒、HIV在宿主细胞内的逆转录过程。(5)e表示RNARNA：以RNA作为遗传物质的生物(如RNA病毒)的RNA自我复制过程。2各类生物遗传信息的传递过程【名师点拨】细胞生物(包括真核生物和原核生物)以及以DNA作为遗传物质的生物均只发生DNA复制、转录和翻译过程，而不能发生逆转录和RNA的复制。以RNA作为遗传物质的逆转录病
11、毒则只能发生逆转录。图 中 d(RNADNA 的 逆 转 录)和e(RNARNA的RNA自我复制)过程，在病毒单独存在时不能进行，只有当病毒寄生到寄主细胞中以后才发生。逆转录需要逆转录酶催化。逆转录酶在基因工程中 是一种 很重要 的酶，它能以 已知的mRNA为模板合成目的基因。这是获得目的基因的重要手段。3中心法则与基因表达的关系(1)DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。(2)DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体的生长发育过程中。即时应用(随学随练，轻松夺冠)3根据下图回答：(1)图示的过程叫_；(2)如果在 _过程中出现差错，就会
12、造成基因突变；(3)对变形虫来说，过程是_之间的遗传信息传递；(4)除过程外，另一个在细胞核内进行的过程是 _；(5)在本身所具有的核糖体内进行的过程是 _，该过程以_为原料，以_为能源；(6)对中心法则的一个重要补充是 _，该过程于1970年在某些_中发现；(7)过程_是_的生物所具有的，步骤叫做_；(8)DNA不能直接控制蛋白质的合成，而要通过mRNA间接地控制蛋白质合成，原因是_。解析：本题以中心法则为主线，以蛋白质合成为重点，综合考查学生对相关概念的理解，解题时应注意审题并要细心，如第三问涉及过程DNA的复制，对于单细胞真核生物变形虫来说，DNA的复制及细胞的有丝分裂过程就是亲代子代的
13、繁殖过程，因而过程DNA的复制是亲代与子代间传递遗传信息。再如(5)明确提出“在本身所具有的核糖体内”进行蛋白质合成过程，这就排除了寄生在细菌体内，利用细菌体内的原料、场所进行蛋白质合成的噬菌体等生物的可能性，因而只能选，而不能选。答案：(1)中心法则(2)DNA的复制(3)亲代与子代(4)转录 (5)翻译 氨基酸 ATP(6)逆转录 致癌病毒(7)RNA复制 没有DNA 以RNA为遗传物质的翻译(8)DNA是大分子物质，且与蛋白质结合构成染色体，不能通过核孔进入细胞质 实验专题探究 探究性实验结果的预测和分析 1实验结果与实验结论(1)实验结果是实验过程中观察到的现象或收集到的数据，如实验对
14、象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化，因此实验结果应是对实验现象的直接陈述，是实验反应的客观存在。(2)实验结论是在实验结果的基础上，根据已有知识进行的合理迁移，通过对实验现象的分析、比较、抽象概括而得出的定性表述，是对以后实践活动具有指导作用的“规律性”认识，如鉴定葡萄糖是还原糖的实验中，实验结果是“葡萄糖与斐林试剂加热后出现砖红色沉淀”，实验结论是“葡萄糖是还原糖”。2探究性实验的结果预测与结论(1)假设与结论。假设是根据现有的科学理论、事实，对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案或解释。实验结果预测一般与假设相对应：若实验结果与预期结果一致，则得出与先前的假设一致的结论，
15、即假设成立；反之，假设不成立。(2)探究性实验的结果和结论不惟一，需分情况讨论：实验结果 实验结论 若实验组和对照组无显著差异 实验变量对结果无影响 若实验组效果比对照组明显 实验变量对实验结果具有有利的影响 若对照组效果比实验组明显 实验变量对实验结果具有不利的影响 实战演练(专项提能，小试牛刀)已知放线菌素D是RNA合成抑制剂。下面是根据海胆受精卵在有放线菌素D和无放线菌素D存在的情况下培养时，14C标记的缬氨酸参与蛋白质合成的实验结果绘制的曲线图。请据图回答有关问题：(1)直接参与将14C缬氨酸掺入新合成蛋白质的细胞器是_，该过程称为_，所依赖的模板是_，合成该分子所需要的原料是_。(2
16、)有人说从受精开始到10小时之内，蛋白质合成所依赖的模板分子的来源是未受精卵原有的mRNA。受精10小时以后，合成蛋白质的模板来自受精卵新合成的。海胆细胞内新合成蛋白质所依赖的模板主要是受精卵新合成的，你同意上述结论吗？说明理由。(3)若本题要求设计实验探究放线菌素D对RNA合成的影响，请完成以下设计思路并对结果预测和得出结论。实验思路：以海胆受精卵为实验材料，分成两组，编号为A、B。A组在_的情况下培养，B组在_的情况下培养，对14C标记的缬氨酸参与蛋白质合成的情况进行检测，时间段为受精后25小时，比较检测结果。结果预测和结论：a若检测结果显示A组的放射性远高于B组，则说明_。b_。c_。解
17、析：蛋白质合成的直接模板是mRNA，其合成需要4种核糖核苷酸，从曲线图可以看出，从受精开始到10 h之内，无论是否加放线菌素D处理，蛋白质分子的放射性基本相同，10 h以后，加放线菌素D处理的实验组蛋白质放射性明显减小，说明从受精开始到10 h之内，合成蛋白质的模板mRNA来自受精卵原有的，10 h以后，合成蛋白质的模板来自受精卵新合成的。探究实验的设计可参考题目所提供的信息，设置对照组(未加入放线菌素D)、实验组(用放线菌素D处理)来培养海胆受精卵，对14C标记的缬氨酸参与蛋白质合成的情况进行检测。因为是探究性实验，应有三种预测结果。答案：(1)核糖体 翻译 mRNA 核糖核苷酸(2)同意，
18、因为加入放线菌素D的处理组受精10小时后蛋白质分子放射性明显减小，即蛋白质合成明显减少，而对照组蛋白质合成显著上升。(3)无放线菌素D 有放线菌素D a.放线菌素D对RNA合成有抑制作用 b若检测结果显示A组的放射性远低于B组，则说明放线菌素D对RNA合成有促进作用 c若检测结果显示A、B两组的放射性大体相当，则说明放线菌素D对RNA合成无影响 命题视角剖析 视角1 紧扣教材重点例1染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的关系如图表示细胞内与基因有关的物质或结构，下列说法不正确的是().Ag的空间结构一般表现为双螺旋，g被彻底水解后的产物是b、c、d Bg的成分与RNA的成分相比，主要差异在于碱基和
19、五碳糖种类上 Ce是g的基本单位，g在i上呈线性排列 D人的体细胞的遗传物质是DNA，其在细胞核和细胞质中都存在【思路点拨】本题考查基因的化学组成及其与相关物质或结构的关系；考查识图分析、运用知识分析的判断能力。解答本题的关键是识图，明确图示中ai所代表的物质或结构，然后联想再现相关基本知识，运用知识分析每一选项作出正确判断。【尝试解答】C【解析】由图示信息可知，e是脱氧核苷酸，b、c、d是组成e的成分脱氧核糖、磷酸和含氮碱基，g是DNA分子，i是染色体。DNA分子一般是规则的双螺旋结构，彻底水解后形成一分子脱氧核糖、一分子磷酸和一分子含氨碱基；DNA分子中的碱基是A、T、G、C，五碳糖是脱氧
20、核糖，RNA分子中的碱基是A、U、G、C，五碳糖是核糖；脱氧核苷酸是DNA分子的基本单位，基因(f)在染色体(i)上呈线性排列；人的体细胞的遗传物质是DNA，在细胞核内是组成染色体的主要成分，在细胞质的线粒体中也存在。互动探究(1)若检测i物质的成分，应选用何种试剂？(2)若去除图示最后一环节(即h,i)，则图示可表示烟草花叶病毒的物质组成，则b、c、d、e各代表什么物质？若有ghi，则可代表哪一种细胞器组成？【提示】(1)双缩脲试剂；二苯胺试剂。(2)b、c、d、e分别代表核糖、磷酸、含氮碱基、核糖核苷酸(前三者顺序可颠倒)；核糖体。翻译过程的综合考查 1有的氨基酸具有两种或两种以上的密码子
21、。如亮氨酸、精氨酸各有六种密码子，所以，决定氨基酸的密码子种类数(61种)多于氨基酸种类数(约20种)，此现象称为密码子的“简并性”。视角2 洞察高考热点2蛋白质合成的起始密码子AUG和GUG同时也决定相应的氨基酸甲硫氨酸和缬氨酸，而终止密码子是由不对应任何氨基酸的无义密码子决定的，具体有三个密码子，即UAA、UAG、UGA。所以，密码子表中有64个密码子，但真正决定氨基酸的密码子为61个。3遗传密码子对于所有生物都是通用的，这是基因工程的理论基础之一，也是进化历程中生物间具有一定亲缘关系的证据之一。(2010年高考江苏卷)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3、铁
22、调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合 例2能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如图所示)。回答下列问题：(1)图中苷氨酸的密码子是_，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为_。(2)Fe3浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了_，从而抑制了翻译的起始；Fe3浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免_对细胞的毒性影响，又
23、可以减少_。(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA 的 碱 基 数 远 大 于 3n，主 要 原 因 是_。(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨 酸(密 码子为 UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_。【尝试解答】(1)GGUCCACTGACC(CCAGTCACC)(2)核糖体在mRNA上的结合与移动 Fe3 细胞内物质和能量的浪费(3)mRNA两端存在不翻译的序列(4)CA【解析】(1)由翻译的特点，肽链合成过程中每结合一个氨基酸，核糖体就向右移动3个碱基的距离，由图可知甘氨酸对应密码子应为GGU，甘、天、
24、色 氨 酸 对 应 mRNA 的 碱 基 序 列 为GGUGACUGG，所以相应基因模板链碱基序列为CCACTGACC也可以是CCAGTCACC(转录方向与前者相反)。(2)从题干信息看出铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，当Fe3浓度低时，铁调节蛋白会与铁应答元件结合，干扰核糖体在mRNA上的结合与移动，从而抑制翻译的 起始；当Fe3浓度高时，Fe3会与铁调节蛋白结合，使翻译正常进行。这样既可以避免Fe3对细胞的毒性影响，又可以减少细胞内物质和能量的浪费。(3)因mRNA上存在着铁应答元件和终止密码等不对应氨基酸的碱基序列，故mRNA上碱基数远大于氨基酸数的3倍。(4)比
25、较色氨酸和亮氨酸的密码子，色氨酸(UGG)与亮氨酸(UUG)只有一个碱基的差别，可以确定改变DNA模板链上的一个碱基可以实现色氨酸变成亮氨酸，(UGGUUG)，故DNA模板链上碱基变化为CA。视角3 突破易错疑点对中心法则适用范围模糊不清明 确 发 生 中 心 法 则 几 个 过 程 的 生 物 类 群：DNADNA、DNARNA、RNA蛋白质过程发生在细胞生物(真核生物、原核生物)中和以 DNA 为 遗 传 物 质 的 病 毒 的 增 殖 过 程 中，RNARNA、RNADNA只发生在以RNA为遗传物质的病毒的增殖过程中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。(2011年黄冈中学一模)结合以下图
26、表分析，有关说法正确的是()例3抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌DNA旋转酶(可促进DNA螺旋化)红霉素 能与核糖体结合 利福平 抑制RNA聚合酶的活性 A环丙沙星和红霉素分别可抑制细菌的和过程 B青霉素和利福平能抑制DNA的复制 C结核杆菌的和过程都发生在细胞质中 D过程可发生在人体健康细胞中【尝试解答】A【解析】DNA旋转酶在DNA分子复制和转录过程中起作用，因此，该酶作用于和。红霉素能与核糖体结合，抑制翻译过程，即抑制过程。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，青霉素能抑制细菌细胞壁的合成，但不能抑制DNA的复制。结核杆菌是原核生物，所以没有RNA的复制和逆转录过程。人是真核生物,所以既没有过程，也不能发生RNA的复制。即时达标训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用
