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(共38张PPT)
第六单元 遗传的物质基础
第3课时 基因的概念与表达
考点1：基因通常是有遗传效应的DNA片段
考点2：遗传信息的转录和翻译
考点一、基因通常是有遗传效应的DNA片段
一、基因本质
1、基因是通常是有遗传效应的DNA片段。
理解：1、基因通常是DNA的片段
2、基因是有遗传效应的片段
2、有些病毒的遗传物质是RNA，对于这些病毒而言，基因就是有遗传效应的RNA片段。
能编码蛋白质
染色体
DNA是主要的 。
蛋白质
DNA
基因
脱氧核苷酸
每个DNA分子含有 个基因
基因是 的基本单位
基因通常是有 的DNA片段（本质）
基因在染色体上呈 。
染色体是DNA的 。
（DNA的载体还有 和 等）
每条染色体含有 个DNA分子
每个基因含有 个脱氧核苷酸
脱氧核苷酸（碱基）的 代表遗传信息。
主要载体
线粒体
叶绿体
1个或2
遗传物质
多
遗传效应
线性排列
决定生物性状
成千上万
排列顺序
RNA病毒的基因：有遗传效应的 片段
RNA
二、基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系
RNA聚合酶结合位点
编码区
非编码区
非编码区
非编码区：不编码蛋白质，调控遗传信息的表达
连续的，并翻译成蛋白质
间隔、不连续，外显子编码蛋白质
编码区
原核细胞
真核细胞
外显子
内含子
原核细胞基因结构
真核细胞基因结构
考点一、基因通常是有遗传效应的DNA片段
三、真核生物和原核生物的基因结构
转录
内含子
内含子
外显子
原核细胞里没有该类酶
mRNA单链
提取
逆转录酶
DNA单链
DNA双链
酶
这种双链DNA是不含内含子的DNA，叫做cDNA
△知识链接：选择性必修三 基因工程
考点一、基因通常是有遗传效应的DNA片段
△真核生物基因的表达
1.在刑侦领域，DNA能像指纹一样用来鉴定个人身份。结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，你能分析这一方法的科学依据吗？
提示　在人类的DNA分子中，核苷酸序列多样性表现为每个人的DNA几乎不可能完全相同。因此，DNA可以像指纹一样用来鉴别身份。
2.外源基因如果随机整合到受体细胞的DNA上，染色体上原有基因被破坏的概率大还是不被破坏的概率大？请说明理由。
提示　不被破坏的概率大。染色体DNA分子中的绝大多数碱基并不构成基因。
拓展 提升科学思维
1.基因是有遗传效应的DNA片段，眼色基因(红眼基因R、白眼基因r)位于果蝇的X染色体上，下列相关叙述正确的是
A.雌雄果蝇细胞内的基因都是随染色体的复制而复制的
B.同一DNA分子上不可能同时含有两个控制眼色的基因
C.果蝇正常的卵原细胞有丝分裂时红眼基因最多有4个
D.白眼基因的两条链都可以作为模板转录出mRNA，用于蛋白质翻译
Ｃ　
突破 强化关键能力
2.人类抗体重链基因位于14号染色体上，由VH、DH、JH、CH四个基因片段簇组成，其中功能性VH基因片段约有65个、DH基因片段有27个、JH基因片段有6个、功能性CH基因片段有9个，如图所示。下列有关叙述错误的是
A.VH1、DH1和JH1的基本组成单位相同
B.VH1、DH1和JH1在染色体上呈线性排列
C.VH、DH、JH和CH的多样性是抗体多样性的基础
D.遗传信息主要蕴藏在VH基因片段簇的排列顺序中
D
基因的表达
DNA
蛋白质的合成
指导？
细胞核
细胞质
（核糖体）
RNA
转录
翻译
一、RNA的结构和种类
C、H、O、N、P
AGC
U
核糖
1、基本元素：
2、基本单位：
3、空间结构：
一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
核糖核苷酸
P
N
（尿嘧啶）
考点二 、遗传信息的转录和翻译
4、种类及功能
信使RNA（mRNA）
合成蛋白质的直接模板
转运RNA（tRNA)
核糖体RNA（rRNA)：
识别密码子，转运氨基酸
与蛋白质构成核糖体
少数RNA：
遗传物质、催化
(1)转录的场所主要在哪？
学生活动①：阅读教材P63第3段及图4-4，回答以下问题并完成导学案第1页“3.转录”（3min）
(2)转录的过程需要什么酶？
(3)转录的模板是什么？
(4)转录的产物是什么？
(5)转录的原料是什么？
(6)转录遵循什么原则？
细胞核
RNA聚合酶
DNA的一条链
RNA
4种游离的核糖核苷酸
碱基互补配对
A-U、T-A
G-C；C-G
二、遗传信息的转录
考点二 、遗传信息的转录和翻译
（１）概念：　　　　　　　　 　　　　　　　　　
在细胞核中以DNA的一条链为模板,按碱基互补配对原则，合成RNA的过程
ＤＮＡ 　　　 mＲＮＡ
遗传信息
转录的方向？
（2）转录的过程：
③连接、延伸
④释放
①解旋
②配对
考点二 、遗传信息的转录和翻译
二、遗传信息的转录
(1)源于必修2 P65“图4－4”：
①遗传信息的转录过程中也有DNA的解旋过程，该过程_______(填“需要”或“不需要”)解旋酶。
②一个基因转录时以基因的 条链为模板，一个DNA分子上的所有基因的模板链 (填“一定”或“不一定”)相同。
③转录方向的判定方法：_________________________________
为转录的起始方向。
不需要
不一定
已合成的mRNA释放的一端(5′－端)
１
(2)源于必修2 P64～65“正文”：RNA适合做信使的原因是________________________________________________________________________________________________________________。
RNA由核糖核苷酸连接而成，可以携带遗传信息；一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中
蛋白质
转录
翻译
翻译：游离在细胞质中的各种 ，就以
为模板合成具有一定氨基酸顺序的 。
氨基酸
mRNA
蛋白质
DNA
RNA
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
mRNA
G
U
A
U
C
A
C
G
G
U
A
A
讨论：
几个碱基对应1个氨基酸？作出假设，推算氨基酸的种类。
碱 基
碱基个数
氨基酸种类
1
4
2
16
3
64
4
256
氨 基 酸
蛋白质
4种
20种
对应关系？
三、遗传信息的翻译
考点二 、遗传信息的转录和翻译
mRNA
密码子1
密码子2
密码子3
密码子4
氨 基 酸
蛋白质
mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
碱基数
氨基酸种类
1
4
2
16
3
64
4
256
√
G
U
A
U
C
A
C
G
G
U
A
A
密码子：
1.mRNA和密码子
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
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。
mRNA
64
61
3
2
1、专一性:
①密码子的特性
（一般）一个密码子只对应一种氨基酸
一种氨基酸可对应一个或多个密码子
地球上几乎所有生物都共用一套密码子
２、简并性：
３、通用性：
增加密码子的容错性、保证翻译的速度
生物有共同的起源、生命的统一性
三、遗传信息的翻译
２、转运工具：
①形态：三叶草形
1种tRNA只能转运一种氨基酸。
②tRNA与氨基酸的对应关系：
1种氨基酸可以由一种或多种tRNA运输
tRNA
源于必修2 P67“图4－6”：tRNA (填“含有”或“不含有”)氢键，一个tRNA分子中 (填“是”或“不是”)只有三个碱基。
含有
不是
教材隐性知识
△反密码子读取方向：3’→5’
考点二 、遗传信息的转录和翻译
5、翻译过程：
U
A
C
甲硫氨酸
A
C
U
天冬氨酸
核糖体
mRNA
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
1号
2号
①mRNA进入细胞质，与核糖体结合。（形成两个位点），携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
②携带某个氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2
5’
3’
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
5、翻译过程：
U
A
C
甲硫氨酸
A
C
U
天冬氨酸
mRNA
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
肽键
1号
2号
③甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上。
脱水缩合
5’
3’
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
U
A
C
甲硫氨酸
A
C
U
天冬氨酸
mRNA
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
肽键
1号
2号
脱水缩合
5’
3’
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
5、翻译过程：
④核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
5、翻译过程：
甲硫氨酸
A
C
U
天冬氨酸
mRNA
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
肽键
1号
A
U
G
异亮氨酸
脱水缩合
5’
3’
④核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原占位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成
2号
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
5、翻译过程：
甲硫氨酸
A
C
U
天冬氨酸
mRNA
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
肽键
1号
2号
A
U
G
异亮氨酸
6、产物：
5’
3’
C
U
U
A
G
G
A
A
U
C
就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止
考点二 、遗传信息的转录和翻译
三、遗传信息的翻译
注意：
①多聚核糖体：
一条mRNA链上结合多个核糖体
意义：少量的mRNA分子短时间内合成大量相同的多肽链
易错：多个核糖体共同合成一条多肽链
多个核糖体合成多条不同的多肽链
②翻译时mRNA相对静止，核糖体在mRNA上移动
③真核细胞先在细胞核（主要）转录，然后在细胞质翻译，原核细胞边转录边翻译
（方向：肽链从短到长）
考点二 、遗传信息的转录和翻译
④mRNA中碱基数、DNA上的碱基数目与蛋白质中氨基酸数的关系
DNA
mRNA
多肽链
m个氨基酸
3m个碱基
至少
6m个碱基
至少
转录
提醒　实际基因表达过程中的数量关系不符合6∶3∶1的原因
①基因中的内含子转录后被剪切。
②在基因中，有的片段(非编码区)起调控作用，不转录。
③合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸。
④转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不编码氨基酸。
翻译
考点二 、遗传信息的转录和翻译
⑤遗传信息、密码子与反密码子之间的联系
间接
直接
3
考点二 、遗传信息的转录和翻译
⑥启动子、终止子和起始密码子、终止密码子辨析
考点二 、遗传信息的转录和翻译
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
复制
复制 转录 翻译
时间 场所
模板
原料
条件
配对
产物
信息传递
分裂间期
细胞核
DNA两条母链
游离脱氧核苷酸4种
模板、原料
能量、酶
模板、原料
能量、酶
模板、原料
能量、酶 tRNA
A-T、T-A
A-U、T-A
A-U、U-A
两个相同的DNA
RNA
蛋白质
DNA→ DNA
DNA→ RNA
RNA→蛋白质
氨基酸约20种
游离核糖核苷酸4种
DNA的一条链
细胞核
生长发育的整个过程
核糖体
mRNA
四、中心法则
1、提出者：
克里克
体现了遗传信息流向
2、中心法则内容图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)
生命是物质、能量和信息的统一体： 是信息的载体，____
___是信息的表达产物，而 为信息的流动提供能量。
DNA、RNA
蛋白质
ATP
考点二 、遗传信息的转录和翻译
生物种类 举例 遗传信息的传递过程
DNA病毒 T2噬菌体
__________________________
RNA病毒 烟草花叶病毒
__________________
逆转录病毒 艾滋病病毒
_____________________________________
细胞生物 动物、植物、细菌、真菌等
__________________________
3、写出下列部分生物中心法则表达式
高度分化的细胞没有分裂能力，不能进行DNA的复制
考点二 、遗传信息的转录和翻译
聚焦RNA合成和翻译过程相关图示：
拓展 提升科学思维
(1)图甲中一个基因的两条链都可以作为转录的模板吗？一个DNA分子上的所有基因的模板链都相同吗？
提示　转录时只能以基因的一条链为模板；不同的基因模板链不一定相同。
(2)图甲中c所指的3条链的氨基酸序列是否相同？为什么？
提示　图甲中c所指的3条链的模板相同(均为a)，故其氨基酸序列均相同。
(3)图甲中信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，有什么意义？图甲中核糖体移动的方向是什么？
提示　少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。图甲中核糖体移动的方向为由左向右。
(4)图乙中d过程发生场所是哪里？e过程所需的嘌呤类核苷酸数目与f过程所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？图中(＋)RNA的作用有哪些？
提示　d过程发生在宿主细胞的核糖体上。e过程所需的嘌呤类核苷酸与f过程所需的嘧啶类核苷酸数目相等。(＋)RNA可作为遗传物质，指导RNA的合成；也可以作为翻译的模板。
3.(2023·上海虹口区高三模拟)如图表示细胞内遗传信息的传递过程，下列有关叙述错误的是
A.相较于过程②和③，过程①特有的
碱基配对方式是A－T
B.真核细胞由过程②形成的mRNA和
tRNA都需要加工
C.过程③中核糖体在mRNA上的移动方向是a到b
D.图示tRNA可以搬运密码子为CCA的氨基酸
Ｄ　
突破 强化关键能力
DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
项目 DNA复制 转录 翻译 逆转录 RNA复制
场所 主要细胞核 主要细胞核 核糖体 宿主细胞 宿主细胞
模板 DNA的两条链 DNA的一 条链 mRNA RNA RNA
原料 4种脱氧核 苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
酶 解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶 缩合反应的酶 逆转录酶 RNA复制酶
DNA复制、转录、翻译、逆转录和RNA复制的比较
能量 ATP 碱基互补 配对原则 G→C，C→G A→T， T→A A→U， T→A A→U，U→A A→T， U→A A→U，
U→A
产物 两个子代DNA RNA 多肽链 DNA RNA
信息传递 DNA→ DNA DNA→ RNA mRNA→ 蛋白质 RNA→ DNA RNA→
RNA

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