基因的表达.docx

1、基因的表达基因的表达【课前复习】在学习新课程前先要回顾有关减数分裂、受精作用、有丝分裂中染色体数量变化；DNA的复制条件及其场所、 DNA的功能、RNA的分子组成；蛋白质的结构和功能及其合成场所等知识，这样既有利于掌握新知识，又便 于将新知识纳入知识体系中。温故一一会做了，学习新课才能有保障1. 某生物的体细胞中含有 42条染色体，在减数第一次分裂前期，细胞内 含有的染色单体、染色体和 DNA分子数依次是A.42、84、84 B. 84、42、84C. 84、 42、 42 D. 42、 42、 84解析：在减数分裂第一次分裂前期， DNA分子已经复制，这时的每 1条染 色体含有2个染色单体（

2、2个DNA分子）。因此，体细胞含有42条染色体的 某生物，在该时期的染色单体、染色体和 DNA分子数分别为84、42、84。答案：B2.某生物的精子中有6条染色体，其中来自母方的有A. 一条 B.二条 C.三条 D.不一疋答案：D3.DNA复制所需的基本条件是A.模板、原料、能量和酶B . RNA、DNA、ATP 和酶C.模板、温度、能量和酶D.DNA、脱氧核糖、能量和酶答案：A4.RNA的分子组成是A.脱氧核糖、核酸和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸C.核糖、碱基和磷酸 D.核糖、核酸和磷酸答案：C5.DNA复制的场所是 ;复制过程中是边 边 ,并且按照 原则；新合成的每一个 DNA分子中，都

3、保留了 ,这种复制方式叫 o答案：细胞核 解旋 复制 碱基互补配对 原来DNA分子中的一条链半保留复制6.蛋白质合成的场所是 ;基本组成单位是 ;每个蛋白质分子是由一条或几条 组成；合成后者的方式是答案：细胞质中的核糖体 氨基酸 肽链 脱水缩合知新先看书，再来做一做1.基因(1)概念基因是 的基本单位，是 的片段。(2)与染色体、DNA、脱氧核昔酸的关系每条染色体上只有 个DNA 分子，每个 DNA 分子上有 个基因，每个基因中可以含有 个脱氧核昔酸。染色体是基因的 ,基因在染色体上呈 排列。(3)结构由于基因是 的DNA片段，故基因的结构与 DNA的结构相同，不仅具有由脱氧核昔酸组成的 条链

4、，而且也是规则的 结构。(4)功能基因与DNA分子一样储存有遗传信息，由于不同的基因 不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因的基本功能如下：1传递遗传信息随 的复制而复制来向下一代传递遗传信息。2表达遗传信息后代个体发育中，基因中的遗传信息以一定的方式反应到 分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫2.基因控制蛋白质的合成(1)转录在 进行，是以 为模板，按照 原则合成 的过程。通过转录，DNA上的遗传信 息传递至y 上。(2)翻译在细胞质的 上进行。是以 为模板，以 为运转工具，按照 原则，合成具有一定 排列顺序的蛋白质的过程。(3)其他相关知识1DNA与RNA的比较

5、2转运RNA3密码子4中心法则3.基因对性状的控制(1) 通过控制 的合成来控制代谢过程， 从而控制生物的性状。(2)通过控制 的分子结构来直接影响性状。【学习目标】1.识记基因的本质。2.识记染色体、DNA和基因三者之间的关系。3.识记基因控制蛋白质合成的过程和原理。4.识记基因控制性状的原理。【基础知识精讲】课文全解：本小节主要讲述基因的本质、基因与染色体、 DNA的关系、基因控制蛋白质的合成、基因对性状的控制等内容。1.基因是有遗传效应的 DNA片段(1)基因概念：基因是 DNA分子上有遗传效应的 DNA片段。(2)染色体、DNA、基因的关系1染色体与基因的关系：一条染色体上有许多基因，

6、基因在染色体上呈直 线排列。2染色体与DNA的关系：每一条染色体上只有一个 DNA分子，染色体是DNA分子的主要载体。3DNA与基因的关系：每个DNA 有许多基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段。(3)基因的结构由于基因是有遗传效应的 DNA片段，故基因的结构与 DNA的结构相同， 不仅具有由四种脱氧核昔酸组成的 2条链，而且也是规则的双螺旋结构。在每个基因中可以含有成百上千个脱氧核昔酸。(4)功能分子遗传学认为，生物的遗传性状是以遗传信息形式主要编排在 DNA分子 上的，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的 DNA片段，因此基因中的脱氧核昔酸的排列顺序可以代表遗传信息，由于不同

7、的基因脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因中不仅储存有遗传信息，而且还有下列基本功能。1传递遗传信息基因中的遗传信息，一方面在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中去，这样就将 亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗 传信息传递给下一代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。2表达遗传信息基因中的遗传信息，另一方面在后代的个体发育中，它又以一定方式反映 到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。这一过程叫 遗传信息的表达。总之，基因的基本功能可总结如下：亲代

8、停息樂 子代倚息甦子代性状2基因控制蛋白质的合成（1）遗传信息的转录1概念：在细胞核中进行。 是以DNA为模板，按照碱基互补配对原则合成 RNA的过程。2过程：遗传信息的转录过程是在 RNA聚合酶的催化作用下进行的。当RNA聚合酶与DNA分子的某一起动部位相结合时， DNA的这一特定片段的双股螺旋解开，以其中的一条链为模板，聚合酶沿着该链移动，按照碱基互补配对原则，使细胞里的四种核糖核苷酸 （分别含有碱基 A、G、C、U）聚合成与该 DNA链相对应的（或者说互补的）mRNA分子。如图6 5 1。A.RNA在DNA模板上的合成图 65 13结果：通过转录， DNA上的遗传信息传递到信使 RNA

9、（ mRNA ）上。（2）遗传信息的翻译1概念：在细胞质的核糖体中进行。是以信使 RNA为模板，以转运 RNA为运转工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋 白质的过程。2过程：信使RNA从细胞核中合成以后， 从核孔出来与核糖体结合。 信使RNA上带有的遗传信息以遗传密码（信使 RNA上决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基）的形式存在，转运 RNA将氨基酸按信使 RNA上的密码子的顺序放在核糖体上的相应部位，通过脱水缩合，形成多肽，多肽脱离核糖体后，经过一定的盘曲折叠，形成蛋白质。(3)其他相关知识DNA 与RNA的比较见下表。DNA 与RNA的比较场所DNAX 制转录细胞核核酸

10、项目DNA解旅完全解旅只解有遗传效应的片段结构通常是取螺旋结构，极少数病毒是单琏结构基本单位五碳糖脱氧核昔酸脱氧徭糖通常是单號结枸，极少黄 链结构 核糖核昔酸核糖模板庫料DMA的网条链均为模板DNA的一条链为模扳DMA聚合88RNA聚合酶碱基产生途径h、G、C、TA、G C、UATP存在部位D血复制，逆转录主裳位于细胞核中染色体上， 极少数位于细胞质中的绫粒体 和叶绿体上转录，RNA复帘主要位于细胞處原卿产物中心法则AT、一U、TA ，匚G子代DNA分子AU、一C TA、CG信使Rg转运RZA功能传谨和表达遗传信息1信使KNA：转录遗传1遗传信息的传递过程是: 的模板2转运观；运输持定議在某些

11、病毒中已巴肓二汕匚迟啟上合成DNA ,，也可以由DDN复制和转录的比较见下表复制和转录的比较盘转录 /遗传信息可以由 DNA传向DNA这是DNA复制,NA传向RNA叫转录，由RNA控制合成蛋白质叫翻译。还发RNA也可以自我复制，RNA也可以在逆转录酶的作用下这叫逆转录。见图 652所示：蛋白质中心法则图解图 65 23 基因对性状的控制(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。(2)通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。基因控制性状可用图 6 53表示：鞍控制作用结构基因 性状f 1酶或激素纟田胞代谢I *调节基因 间接控制作用基因控制性状图解图 6 53问题全解：21.何为

12、基因？何为遗传信息？基因是决定生物性状的基本单位， 是有遗传效应的 DNA片段。基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息。22.染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间有何关系？每条染色体通常只有一个 DNA分子，染色体是 DNA的主要载体；每个 DNA分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的 DNA片段；每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就代表 遗传信息；染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列。23.何为基因的表达？基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分 子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。基因控制蛋白质合成的过 程叫遗传信

13、息的表达。24.基因是怎样控制蛋白质合成的？何为转录、翻译？ 见“课文全解2”。25.什么叫密码子？mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，称为 1个密码子。26.RNA的结构有何特点？见“课文全解2 ( 3) ”。27.细胞中有哪几种 RNA ?它们分别有哪些特殊的功能？细胞中有3种RNA，它们分别是：信使 RNA ( mRNA ),携带有DNA的 遗传信息，在蛋白质合成过程中起模板的作用；转运 RNA (tRNA ),在蛋白质合成过程中，可以活化和转运特定的氨基酸，使其在核糖体上按照mRNA上的遗传密码子的序列定位形成多肽链；核糖体 RNA (rRNA ),是 构成核糖体的结构物质，其功

14、能是为 mRNA提供合成蛋白质的场所。28.中心法则的内容是什么？见“课文全解2 ( 3)”。29.基因控制生物性状的原理是什么？见“课文全解3”。30. 在基因控制蛋白质合成过程中，基因中的碱基、 RNA中的碱基和蛋白 质中的氨基酸的数量关系如何？密码子数、 转运RNA数、氨基酸数之比如 何？(1)基因中的碱基、 RNA中的碱基和蛋白质中的氨基酸的数量关系，女口图654所示。DIM (基因)一信使R血蛋白质A G TT C AU C A丝氨酸碱基数目碱基数目631图 654因此，在转录过程中，基因中的碱基数、 RNA中的碱基数和蛋白质中的氨基酸数之比为6 ：3 ：1o(2)密码子数、转运 R

15、NA数、氨基酸数之比为 1 : 1 : 1o【学习方法指导】本小节的内容因比较抽象，是教材的难点内容。在学习时应注意：1.关于 基因的概念”要多联系已学知识并发挥想象能力，以在光学显微镜下可以见到的染色体为切入点，从染色体、 DNA、基因三者之间的位置关系入手，理解基因的概念，使抽象概念更具体化。2.关于 基因控制蛋白质的合成”的知识要按照认知规律，从现象到本质， 由表及里地分析蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。由于 DNA在细胞核中，蛋白质的合成在细胞质中，所以，DNA上的遗传信息必须有一种中间媒介物来传递给 蛋白质，这种媒介物就是信使 RN

16、Ao因此，这个过程就包括转录和翻译两个阶段。3.关于转录和翻译、中心法则、基因对性状的控制原理这部分内容，首先 要结合相应的图解来学习，利用好图解是学习中突破难点的关键。其次关 于转录和翻译的知识要从三个层面来学习：概念、过程、原理。这样使学 到的知识便于理解和记忆。【知识拓展】1.基因概念：基因这个名词是 1909年由遗传学家约翰森提出来的。他用基因这一名词来表示遗传的独立单位，相当于孟德尔在豌豆试验中提出的 遗传因子。顾名思义，基因不仅是一个遗传物质在上下代之间传递的基本 单位，也是一个功能上的独立单位。在遗传学发展的早期阶段，基因仅仅是一个逻辑推理的概念，而不是一种 已经证实了的物质和结

17、构。由于科学研究水平的不断提高，由浅入深，由 宏观到微观，基因的概念也在不断地修正和发展。在 20世纪30年代，由 于证明了基因是以直线的形式排列在染色体上，因此人们认为基因是染色 体上的遗传单位。20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展， 1953 W沃森和克里克提 出DNA的双螺旋结构以后，人们普遍认为基因是 DNA的片段，确定了基 因的化学本质。从分子水平来看，基因就是DNA分子上的一个个有遗传效 应的DNA片段。2.染色体与基因的关系19世纪中叶，孟德尔进行植物杂交试验的时候曾经指出，生物的每一个性 状都是通过遗传因子（即后来所称的 基因”来传递的。孟德尔认为，遗传因 子在体细胞中是

18、成对存在的，当产生配子时，每个配子中只有这一对遗传 因子中的一个；在配子结合以后，遗传因子又恢复成对。但是由于试验条 件所限，孟德尔并没有真正看到遗传因子， 19世纪末，科学家研究了细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，了解到染色体的活动也有一定的规律: 发现它们在体细胞中是成对存在的，当产生配子时，每个配子只得到各对 染色体中的一个；在配子结合成合子时，染色体则又恢复成对。于是有人 设想：莫非遗传因子就是染色体，一条染色体就是一个遗传因子 ？这是不会的，因为生物的性状很多，遗传因子的数目必然也很多，而染色体的数目 很有限，不可能一个染色体是一个遗传因子，那么，一定是一个染色体上 有许多个遗传因

19、子了。后来事实证明，正是如此。基于这样的认识， 1903年萨顿和博韦里就提出遗传因子存在于染色体上的看法，这种看法能够很 好地解释孟德尔所发现的遗传规律，称为遗传的染色体学说。 20世纪初，遗传学家们通过果蝇的遗传实验，认识到基因存在于染色体上，一条染色 体上有许多基因，基因在染色体上呈直线排列。3.密码子：在64个密码子中有61个是各种氨基酸的密码子。一种氨基酸可以只有一个密码子， 如色氨酸只有 UGG 个密码子，也可以有数个密码 子，如苏氨酸有 4个密码子，ACU、ACC、ACA、ACG。一种氨基酸可以 由一种或几种不同的密码子决定。此外，还有三个密码子 UAA、UAG、UGA，它们并不决

20、定任何氨基酸，但在蛋白质合成过程中，它们却是肽链增长的停止信号，所以又把这三个密码子叫做终止密码子。另外，密码子 AUG和GUG叫做起始密码子。4. 转运RNA （简称tRNA）： tRNA是运载氨基酸的工具。有 20多种氨基 酸，就有20多种tRNA。每一种氨基酸相应地有一种 tRNA。可以把tRNA 比做翻译过程中的译员”译员”必须认识”两种文字。一方面它要能够认 识mRNA上的密码子文字；另一方面它还要能够认识氨基酸文字。那么，tRNA具有怎样的结构才能使它完成这一运载任务呢 ？tRNA是一种相对分子质量低的RNA , 一般由75个核苷酸组成。核苷酸链的一端总有 CCA这样的碱基序列，氨

21、基酸就附在有 CCA的这一端上。tRNA核苷酸链的另一端有一个由3个碱基组成的反密码区， 这3个碱基与mRNA上相应的密码子成互补关系，可以配对，称为反密码子。例如，密码子是 UCU，反密码子是AGA。反密码子与 mRNA上的密码子配对， 就保证了 tRNA所携带的 氨基酸在合成蛋白质时被放到正确的位置上。 可见，tRNA分子的特殊的结构保证了每一种tRNA只能够运载一种特定的氨基酸分子到 mRNA上特定的位置上去。例如丙氨酸 tRNA就只能接受活化的丙氨酸，并且把它送到 mRNA上相应的位置上去。 结果将mRNA上的遗传密码翻译为具有一定氨 基酸排列顺序的、有一定功能的蛋白质。5遗传密码的整

22、个翻译过程包括：起译、接肽和终止三个阶段。但完成翻 译工作要先做两件事：一是把氨基酸活化起来；二是把氨基酸送到 装配”蛋白质的 机器”（核糖体）上去。在蛋白质合成之前，细胞内的各种氨基酸， 首先在某些酶的催化作用下，与 ATP结合在一起，形成带有许多能量的活化氨基酸。然后，这些被激活的氨基酸与特定的 tRNA结合起来，被运送到核糖体上去。6. tRNA和rRNA的合成方式与 mRNA相似，所不同的是 mRNA可以翻 译成蛋白质，而tRNA和rRNA则不再翻译成相应的蛋白质了。【同步达纲训练】1关于基因的下列说法，错误的是A.每个基因都是 DNA分子上的一个片段B.基因是控制生物性状的遗传物质的

23、功能单位C.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位D.DNA分子上每一个片段都是一个基因2下列肯定不是遗传密码的碱基排列顺序的是A. AAA B . UUU C. GTAD . GUC3.DNA分子的解旋发生在A .只在DNA分子的复制过程中B.只在转录过程中C.只在翻译过程中D.在复制和转录过程中都能发生4.在唾液淀粉酶的合成过程中，对其性质起决定作用的是A .核苷酸 B.脱氧核苷酸C.核糖体 D.核酸5.胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于A .体细胞、胰岛细胞中 B .胰岛细胞、肝脏细胞中C.均位于胰岛细胞中 D .体细胞、肝脏细胞中6.tRNA的功能是A .合成特定的氨基酸B .运

24、输氨基酸，识别 mRNA的遗传密码子C.决定mRNA的碱基排列顺序D .决定氨基酸的排列顺序7.把兔子血红蛋白的信使 RNA加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成 出兔子的血红蛋白，这说明A .兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码B .蛋白质的合成过程很简单C.兔血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌D .兔子的DNA可以指导大肠杆菌的蛋白质合成&某基因有碱基1200个，则由它控制合成的蛋白质具有的氨基酸数目最多是A . 100 个 B . 200 个 C. 300 个D. 400 个9.现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后来酶促合成基因；现已知人体生长激素共含 190个肽键(单链)，假设与其对应的

25、密码子序列 中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中 G有A . 130 个 B . 260 个 C . 313 个 D .无法确定10.在一个 DNA分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤之和占全部碱基数目的 46% ,其中一条链中腺嘌呤与胞嘧啶分别占该链碱基总数的 28%和22%，那么由它转录的RNA中腺嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的D . 54%、6%11.生物的一切遗传性状都是受 控制的，就我们现在所学得知，要实现对性状的控制，是通过两种方法：一是通过控制 的合成来控制生物的代谢过程进而控制生物的性状；二是通过控制 来直接影响性状。12.在A、B、C、D四支试管内都加入一定量的水和 ATP，都加入若

26、干种酶，另外：A .加入DNA、脱氧核苷酸；B.加入RNA、脱氧核苷酸；C.加 入DNA、核糖核苷酸；D .加入RNA、核糖核苷酸。请根据实验结果回答：(1)据分析，A、B管内产物相同，但 A管内是 过程；B管内是 过程。(2)据分析，C、D管内产物相同，但 C管内是 过程；D管内是 过程。加入 C管内 DNA有60个碱基，那么， C管内产物中最多含有 个碱基，相当于遗传密码 个。B与A相比，必须有 酶。参考答案1 . D 2 . C 3 . D 4 . D 5 . A 6 . B 7 . A &解析：基因是有遗传效应的 DNA片段，基因由两条脱氧核苷酸链组成,每条链含有1200/2=600个

27、碱基，以此转录的信使 RNA有碱基600个即密码子600/3=200个，故有氨基酸 200个。答案：B9解析：此蛋白质（单链）中有 190个肽键，说明此蛋白质是由 191个氨 基酸缩合而成，控制其合成的信使 RNA中最少有3X191=573个碱基，又知 RNA 中 A+U=313 ,所以 RNA 中 G+C 为 573-313=260 个，RNA 的碱基数与DNA的每条链的碱基数相等，所以 DNA的两条链中 G+C共有260 2=520 个，又因为 G=C,所以 G 为 520/2=260 个。 答案：B10.依据碱基互补配对原则， 可知：题中已知链中的 A占28%, C占22%, 求得T占26%, G占24%,所以转录成的 RNA上的A与已知链上T配对、C与G配对，因此 RNA链上A占26%、C占24%。答案：C11.基因 酶 蛋白质分子的结构12.（1） DNA复制 RNA的逆转录 （2）转录 RNA复制 （3） 30 10（4）逆转录