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    高中生物全套课件第6单元 遗传的物质基础 第20课时 基因指导蛋白质的合成及对性状的控制.ppt

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    高中生物全套课件第6单元 遗传的物质基础 第20课时 基因指导蛋白质的合成及对性状的控制.ppt

    第六单元,遗传的物质基础,1涵盖范围,本单元包括必修2第三章基因的本质DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。,单元教学分析,2考情分析,1考查力度本单元在高考中所占比重较大,易与其他单元的内容相联系。 2考查内容 两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。 碱基互补配对原则相关的计算。 DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。 转录和翻译过程的比较。,3考查题型 选择题考查以上各考点。 简答题主要考查DNA的复制及中心法则,多以图解的形式出现。,3复习指导,1复习线索 以“DNA的发现结构复制功能”为主线,系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较,DNA的复制及相关计算。 以“中心法则”为纽带,比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别,尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。,2复习方法 借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。 采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。 列表比较法和图文结合法理解基因的表达。,第 20 课时,基因指导蛋白质的合成及对性状的控制,回扣基础构建网络,基础导学,,磷酸,含氮碱基,五碳糖核糖,基本单位,空间结构一般是链,不稳定,变异频率高,信使RNA 翻译tRNA搬运氨基酸核糖体RNA组成成分少数RNA还有功能,结构,RNA,种类及功能,,,,一、DNA和RNA RNA的结构、种类和功能,A、U、C、G,核糖核苷酸,单,模板,转运RNA,核糖体,rRNA,催化,,mRNA,想一想 1结合中心法则考虑DNA、RNA产生的途径有哪些 2DNA和RNA在真核细胞中存在部位有何区别 3若某生物全部核酸中嘌呤嘧啶,则可能是哪类生物,不可能是哪类生物 4若某生物遗传物质中嘌呤嘧啶,则可能是哪类生物,不可能是哪类生物,提示产生DNA的途径有DNA复制和逆转录;产生RNA的途径有RNA复制和转录。,提示共有细胞结构细胞核、叶绿体和线粒体,而RNA可存在于核糖体中。,提示可能是细胞生物或RNA病毒,不可能是DNA类病毒,如噬菌体等。,5若某些核酸中共有8种核苷酸,5种碱基,4条链,则推断可能的核酸情况。,提示可能是RNA类病毒,如HIV、SARS、烟草花叶病毒等;不可能是细胞生物和DNA类病毒。,提示1个DNA分子2个RNA分子。,判一判 1若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖,则必为DNA 2若AT、CG,则为单链DNA;若AT、CG,则一般认为是双链DNA 3若出现碱基U或五碳糖为核糖,则必为RNA 4要确定是DNA还是RNA,必须知道碱基的种类或五碳糖的种类,是单链还是双链,还必须知道碱基比率 ,,,,,练一练经测定,甲、乙、丙3种生物的核酸中碱基之比如下表,这3种生物的核酸分别为 A. 双链DNA、单链DNA、RNA B单链DNA、双链DNA、RNA C双链DNA、RNA、单链DNA DRNA、单链DNA、双链DNA,答案B,二、遗传信息的转录和翻译,核糖核苷酸,氨基酸,细胞核,,核糖体,,mRNA,,DNAmRNA A A CG GC,mRNAtRNA A A CG GC,合酶等,tRNA,U,,U,,,,T,U,2.密码子和反密码子 密码子存在于上,共有种。决定氨基酸的密码子有种;终止密码子有种,不决定氨基酸;起始密码子有种,决定氨基酸。 反密码子存在于上如图 结构三叶草状,有四条臂和四个环。 位点 种类种。 单链结构,但有配对区域,不能出现“”碱基。,氨基酸结合位点反密码子,,mRNA,64,61,tRNA,2,61,T,3,名师点拨一种氨基酸可由一种或几种密码子决定,但一种密码子只决定一种氨基酸;终止密码子不决定氨基酸。 一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运,但一种tRNA只能转运一种氨基酸。,判一判DNA是蛋白质合成的直接模板 每种氨基酸仅由一种密码子编码 DNA复制就是基因表达的过程 ,提示mRNA是翻译的直接模板。,提示密码子有简并性,即每种氨基酸可由一种或几种密码子决定。,提示基因表达是指转录、翻译的过程。,,,,三、中心法则的提出及发展 1提出人。 2完善的中心法则内容用简式表示 3最初提出的内容包括、转录和,补充完善的内容为RNA复制和。 4RNA的自我复制和逆转录只发生在病毒在宿主细胞内的增殖过程中,且逆转录过程必须有的参与。高等动植物体内只能发生另外三条途径。 四、基因、蛋白质与性状的关系 1基因对性状的控制,克里克,DNA复制,翻译,逆转录,RNA,逆转录酶,连一连,规律色素等非蛋白质类物质体现生物性状都属于间接控制途径。,,,,,,,,2基因与性状的关系,1教材63页图44转录过程图解。 2教材65页学会使用密码子表并关注特殊密码子及与氨基酸的关系。 3教材62页图41,教材63页图43和教材66页图45,借图识别不同RNA及五碳糖。 4教材66页图46蛋白质合成示意图。 5教材67页图示及左边小字部分。 6教材71页技能训练。 7经典好题教材67页中二拓展题;教材77页一中识图作答题和教材78页四中1题。,回扣教材,,知识网络,,DNA,mRNA,密码子,翻译,rRNA,mRNA,tRNA,突破考点提炼方法,12011江苏卷,7关于转录和翻译的叙述,错误的是 A转录时以核糖核苷酸为原料 B转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 CmRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 D不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性,提升分析推断能力 基因指导蛋白质合成的过程转录和翻译,典例引领,考点60,,,解析转录是以DNA的一条链为模板、以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程,A项正确;转录过程需要RNA聚合酶的催化,RNA聚合酶能首先识别并结合到启动子上,驱动基因转录出mRNA,B项正确;以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体,C项错误;一个氨基酸可以有几种不同的密码子,这样有时,由于差错导致的密码子改变却不会改变氨基酸,从而保持生物性状的相对稳定,D项正确。 答案C 排雷基因表达的含义包括转录和翻译两个过程;表达的产物为蛋白质包括结构蛋白和有催化作用的酶。 转录的产物有三种RNA,但只有mRNA携带遗传信息,并且三种RNA都参与翻译过程,只是分工不同。 密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。,考点剖析,,1转录、翻译过程中有关图形解读 转录RNA是在细胞核中,以DNA的一条链为模板合成的,这一过程称为转录如左下图。,翻译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如右上图。,提醒碱基配对双方是mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子,故AU,UA配对,不能出现T。 一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。 翻译起点起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。 翻译终点识别到终止密码子不决定氨基酸翻译停止。 翻译进程核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子,但mRNA不移动。,mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图,数量关系一个mRNA可同时结合多个核糖体。 目的、意义少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋,白质。 方向从左向右见上图,判断依据是根据多肽链的长短,长的翻译在前。 结果合成的仅是多肽链,要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。,提醒图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同,所以合成了4条相同的肽链,而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成,也不是合成出4条不同的肽链。,2转录、翻译过程中碱基互补配对关系,提醒决定氨基酸的三个碱基应为mRNA上的密码子,查密码子表也以此为依据。 数密码子个数的规则从左向右;每相邻的3个碱基构成1个密码子;不能重叠数,即第二个密码子必须为第46个碱基。 示例 图示mRNA中包含三个遗传密码子,分别为UAG、CUA、GAA。,1如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程AA代表氨基酸,下列叙述正确的是 A能给该过程提供遗传信息的只能是DNA B该过程合成的产物一定是酶或激素 C有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应 D该过程中有水产生,对位训练,,答案D 解析翻译的直接模板是mRNA而不是DNA,A项错误;翻译的产物是多肽,经过加工后形成蛋白质,而酶与激素不都是蛋白质,B项错误;终止密码子不与氨基酸对应,所以没有与终止密码子对应的反密码子,C项错误;氨基酸脱水缩合形成多肽,D项正确。,2某条多肽的相对分子质量为2 778,若氨基酸的平均相对分子质量为110,如考虑终止密码子,则编码该多肽的基因长度至少是 A75对碱基 B78对碱基 C90对碱基 D93对碱基,提升计算能力基因指导蛋白质合成的有关计算,典例引领,考点61,,,解析设多肽是由m个氨基酸构成的,蛋白质的相对分子量110m18m12 778,则m等于30。那么控制该多肽的密码子有31个终止密码子不编码氨基酸,则控制该多肽合成的基因有93对碱基。 答案D,排雷基因表达过程中,蛋白质中氨基酸的数目参加转移的tRNA数目1/3mRNA的碱基数目1/6基因中的碱基数。这个比例关系都是最大值,原因如下 DNA中有的片段无遗传效应,不能转录出mRNA。 在基因片段中,有的片段起调控作用,不转录。 转录出的mRNA中有终止密码子,终止密码子不对应氨基酸,所以基因或DNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的6倍多。,1转录时,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,产生一条单链mRNA,则转录产生的mRNA分子中碱基数目是DNA分子中碱基数目的一半,且模板链中AT或CG与mRNA分子中UA或CG相等。 2翻译过程中,mRNA中每3个相邻碱基决定1个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3,是双链DNA碱基数目的1/6。,考点剖析,,3蛋白质的有关计算 蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数。肽键数失去的水分子数 蛋白质平均相对分子质量氨基酸的平均相对分子质量氨基酸数肽键数18。 若基因中有n个碱基,氨基酸的平均相对分子质量为a,合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量 n/6a18n/6m,若改为n个碱基对,则公式为n/3a18n/3m。 提醒解题时应看清是DNA上或基因中的碱基对数还是个数;是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数;是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。,2一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数及转录此mRNA的基因中碱基数至少依次为 A331166 B361272 C123672 D113666,对位训练,,答案B 解析一条含有11个肽键的多肽,则含有12个氨基酸。mRNA中三个碱基决定一个氨基酸;一个氨基酸至少有一种转运RNA来转运。因此,mRNA中至少含有36个碱基,12个转运RNA,DNA中至少72个碱基。,3下图为中心法则图解。下列有关的叙述中,正确的是 A过程只发生在含有逆转录酶的病毒中 B转基因生物中能够体现过程 C过程中都能发生碱基互补配对 D过程中碱基互补配对时,遵循AU、UA、CG、GC的原则,提升识图析图及分析推断能力中心法则解读,典例引领,考点62,,,,,答案C 排雷DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。含有逆转录酶的生物只有病毒,病毒只有在其宿主细胞中才能发生逆转录过程,在病毒中不能发生逆转录过程。现有的转基因生物是细胞生物,只能发生复制、转录和翻译过程,不能发生逆转录和RNA分子的复制过程。逆转录时,遵循AT、UA、CG、GC的配对原则。 大分子有机物DNA、mRNA与蛋白质的核苷酸或氨基酸序列,都可蕴含遗传信息,但小分子的氨基酸、核苷酸就不能蕴含遗传信息。 中心法则中每一过程能准确进行,主要取决于两个方面前者为后者的产生提供了一个标准化的模板;严格的碱基互补配对原则决定了后者是以前者提供的模板为依据形成的。 需解旋酶的过程转录和DNA复制;需RNA聚合酶的过程转录和RNA复制;需DNA聚合酶的过程逆转录和DNA复制。,1中心法则图解 2中心法则五个过程的比较,考点剖析,,3识图析图,解读图示中1、8为转录过程;2、5、9为翻译过程;3、10为DNA复制过程;4、6为RNA复制过程;7为逆转录过程。 若甲、乙、丙为病毒,则甲为DNA病毒,如噬菌体;乙为RNA病毒,如烟草花叶病毒;丙为逆转录病毒,如HIV。 注意逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。 根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程,如模板DNA,原料脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸即可确定为DNA复制转录。,3中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程,请回答下列问题,对位训练,,a、b、c、d所表示的四个过程依次分别是、、和。 需要tRNA和核糖体同时参与的过程是用图中的字母回答。 a过程发生在真核细胞分裂的期。 在真核细胞中,a和b两个过程发生的主要场所是。,DNA复制,转录翻译逆转录,c,间S,细胞核,能特异性识别信使RNA上密码子的分子是,后者所携带的分子是。RNA病毒的遗传信息传递与表达的途径有用类似本题图中的形式表达 ; 。 如图所示,给以适宜的条件各试管均有产物生成,则试管分别模拟上图中哪个过程 ;;;;。,RNADNARNA蛋白质,tRNA,氨基酸,a b e d c,,,解析由图可知,a过程为DNA的复制,发生在细胞分裂的间期;b为转录,在真核细胞中,主要发生在细胞核中,另外还发生在绿色植物的叶绿体和线粒体中;c为翻译过程,发生在细胞质中;d过程为逆转录,主要是少数病毒侵入宿主细胞后发生的遗传信息传递过程;e为RNA的复制;tRNA在翻译过程中能识别mRNA上的密码子;RNA病毒遗传信息的传递和表达途径有 或RNADNARNA蛋白质。,遗传信息、密码子和反密码子的区别与联系 含义及作用 遗传信息基因中脱氧核苷酸或碱基的排列顺序。 密码子mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基,决定氨基酸的排列顺序。 反密码子与mRNA中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基,起识别密码子的作用。 联系 遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,可传递到mRNA的核糖核苷酸上。 mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子与密码子互补配对,在翻译中起作用。,,方法体验 基因控制蛋白质合成,对应关系,典例2010江苏卷,34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下图所示。回答下列问题,图中甘氨酸的密码子是,铁蛋白基因中决定“ ”的模板链碱基序列为 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,GGU,CCACTGACC,核糖体在mRNA上的结合与移动,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,又可以减少。 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。 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。,Fe3,细胞内物质和能量的浪费,mRNA两端存在不翻译的序列,CA,解析从图中可以看出甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前,其密码子应该为mRNA上的GGU;“ ” 在mRNA上的碱基序列为GGUGACUGG,所以对应模板链的DNA碱基序列应为CCACTGACC;Fe3浓度较低时,铁调节蛋白与铁应答元件结合,阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动,抑制了翻译的正常进行;当Fe3浓度高时翻译能够正常进行,既能有效减小Fe3对细胞的毒性,又不致造成细胞内物质和能量的浪费;图中显示mRNA的碱基数量远远大于3nn为氨基酸数,是因为mRNA的两端存在不翻译氨基酸的碱基序列;要使色氨酸密码子为UGG变为亮氨酸密码子为UUG,只要模板链上的ACCAAC,即中间的碱基CA。,体会解答此题关键是能够准确结合图像理解基因表达过程及基本概念遗传信息、密码子与反密码子的内涵和外延。由此提醒考生要充分利用教材中过程图像直观地表达和理解相关生理过程。,典例结合图表分析,下列有关说法正确的是,,易错警示 对中心法则相关知识模糊不清,,,,,A可发生在人体健康细胞中 B青霉素和利福平能抑制DNA的复制 C结核杆菌的和都发生在细胞质中 D环丙沙星和红霉素分别抑制细菌的和,解析不同抗菌药物的抗菌机理不同,青霉素能抑制细菌细胞壁的合成,红霉素能抑制翻译过程,中心法则中的和发生在以RNA为遗传物质的病毒在宿主细胞内的增殖过程中,人体的健康细胞中是不存在该过程的。 答案D,错因分析本题易错之处有三一是混淆原核细胞与病毒遗传信息在增殖过程中的异同,误选C;二是不能将表格中的抗菌机理与中心法则中的DNA复制、转录和翻译有机联系起来,误选B;三是不清楚不同生物遗传信息传递与表达的途径有所不同,误选A。,纠错笔记高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径,但具体到不同细胞情况不尽相同,如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有;但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径,只有转录和翻译两条途径;哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。 RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中,是后来发现的,是对中心法则的补充和完善。 进行碱基互补配对的过程上述五个都有;进行互补配对的场所有四个,即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。 需要解旋酶的过程DNA复制两条链都作模板和转录DNA一条链作模板。,答案C 解析由题意可知,遗传信息可直接从DNA流向蛋白质,而不需要通过mRNA。,纠错训练用链霉素或新霉素,可使核糖体与单链的DNA结合,这一单链DNA就可代替mRNA翻译成多肽,说明 A遗传信息可从RNA流向DNA B遗传信息可从蛋白质流向DNA C遗传信息可从DNA流向蛋白质 D遗传信息可从RNA流向蛋白质,检测落实体验成功,1. 2011海南卷,15关于RNA的叙述,错误的是 A少数RNA具有生物催化作用 B真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的 CmRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 D细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸,题组一 关于RNA的考查,,答案B 解析mRNA和tRNA都是在细胞核内转录形成的。,22011上海卷,20原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译,但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质,针对这一差异的合理解释是 A原核生物的tRNA合成无需基因指导 B真核生物tRNA呈三叶草结构 C真核生物的核糖体可进入细胞核 D原核生物的核糖体可以靠近DNA,答案D 解析原核生物无核膜阻隔,核糖体可以靠近DNA,故可转录、翻译同时进行。,3下面关于tRNA和氨基酸相互关系的说法,正确的是 A每种氨基酸都由一种特定的tRNA携带 B每种氨基酸都可由几种tRNA携带 C一种转运RNA可以携带几种结构相似的氨基酸 D一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带,题组二 核心概念密码子、反密码子的考,,答案D 解析tRNA中的反密码子和mRNA中的密码子一一对应,由于密码子存在简并性的特点,一种氨基酸可由一种或几种tRNA携带。,4已知AUG、CUG为起始密码子,UAA、UGA、UAG为终止密码子。某原核生物的一个信使RNA碱基排列顺序如下AUUCGAUGAC40个碱基CUCUAGAUCU,此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为 A20个 B15个 C16个 D18个,答案C 解析先找到起始密码子,再找到终止密码子,中间的一共45个碱基对应15个密码子决定15个氨基酸,注意起始密码子决定氨基酸,终止密码子不决定氨基酸,故为16个。,52010上海卷,211983年科学家证实,引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒HIV是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是 A. B. C. D.,题组三 中心法则的考查,,答案D 解析HIV病毒是以RNA为遗传物质的病毒,能控制宿主细胞合成逆转录酶,以RNA为模板逆转录成DNA,该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起,整合后的HIV DNA分子在人体细胞内又可以复制,还可以转录出RNA,以RNA为模板翻译成,病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制酶,故HIV的RNA不能复制,所以A、B、C错误。,62010天津卷,2根据下表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是 A.TGU BUGA CACU DUCU,题组四 转录、翻译过程的考查,,答案C 解析密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。根据碱基互补配对原则和DNA上的碱基序列可知,苏氨酸,的密码子前两个碱基分别是AC或UG,根据反密码子的碱基序列可知第三个碱基是U,结合选项可知,只有C项正确。解题过程中要注意mRNA上与反密码子中的碱基A配对的碱基是U。,7阅读下图,回答问题 乙图过程发生的场所是;GGU称为。 合成的场所是,丙图中的名称为。 从图中可以看出,tRNA与氨基酸结合的过程中可能有生成。 细胞中分子比分子填“大”或“小”得多,分,核糖体 反密码子,细胞核 腺嘌呤,水,小,子结构也很特别。 在整个翻译过程中,下列事件发生的先后顺序是。 tRNA与氨基酸的结合氨基酸与下一个氨基酸形成肽键tRNA与氨基酸分离 图示tRNA中,G和C的数目是否相等。从图中还可以看出tRNA具有和的功能。,,不一定,识别携带氨基酸,解析图中分别是tRNA、mRNA、腺嘌呤;丙图表示氨基酸和tRNA的结合;mRNA比tRNA的长度要长。,

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