基因的表达.docx
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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、84B.84、42、84
C.84、42、42D.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：
B
2.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：
D
3.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：
A
4.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：
C
5.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，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
2转运RNA
3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，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6—5—1
3结果：
通过转录，DNA上的遗传信息传递到信使RNA（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
①DNA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
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88
RNA聚合酶
碱基
产生途径
h、G、C、T
A、GC、U
ATP
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
③中心法则
A—T、一U、T—A■，匚—G
子代DNA分子
A—U、一C\T—A、C—G
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；运输持定議在某些病毒中
已巴肓二汕匚¥迟啟上合成DNA,，
也可以由D
DN
②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6—5—2所示：
蛋白质
中心法则图解
图6—5—2
3•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—5—3表示：
鞍控制作用
结构基因性状
f1■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—5—3
问题全解：
21.何为基因？
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）—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6—5—4所示。
DIM（基因）一
——►信使R血—
―・蛋白质
AGT
TCA
UCA
丝氨酸
碱基数目
碱基数目
6
3
1
图6—5—4
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RNA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RNAo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，1953W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.AAAB.UUUC.GTA
D.GUC
3.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。
⑶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。
⑷B与A相比，必须有酶。
参考答案
1.D2.C3.D4.D5.A6.B7.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：
B
9•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：
B
10.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：
C
11.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）3010
（4）逆转录
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