第四章基因的表達(dá)

1、第四章 基因的表達(dá)復(fù)習(xí)一、RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能磷酸基本單位:核糖核苷酸含氮堿基：C G A U結(jié)構(gòu)五碳糖：核糖空間結(jié)構(gòu)：一般是單鏈，不穩(wěn)定，變異頻率高 能通過mRNA，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。 RNA 信使RNA（mRNA）；翻譯模板 種類及功能 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）:搬運(yùn)氨基酸 核糖RNA（rRNA）；核糖體的組成成分少數(shù)RNA還有催化的功能二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯I、基因概念（1）本質(zhì)：基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段（DNA上也存在一些沒有遺傳效應(yīng)的片段）（2）與染色體的關(guān)系：基因存在于染色體上，呈直線排列，因此其載體是染色體通過復(fù)制傳遞遺傳信息（3）功能在后代個(gè)體發(fā)育中，使遺傳信息

2、表達(dá)，從而后代表現(xiàn)出與親代相應(yīng)的性狀I(lǐng)I、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄；概念：RNA在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的。圖示：1特點(diǎn)(1)場所：主要是細(xì)胞核，還有線粒體、葉綠體。(2)模板：DNA（基因）的一條鏈(3)產(chǎn)物：RNA（mRNA、tRNA、rRNA）(4)原料：4種核糖核苷酸2過程(1)解旋：解旋酶解開。(2)配對：細(xì)胞中游離的4種核糖核苷酸與供轉(zhuǎn)錄用的DNA的一條鏈上的堿基互補(bǔ)配對。(3)連接：在RNA聚合酶的作用下，依次連接，形成一個(gè)mRNA分子。(4)脫離：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復(fù)。III、遺傳信息的翻譯：概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸，以mRNA為模板，合

3、成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。圖示：1特點(diǎn)：(1)場所：細(xì)胞質(zhì)中的核糖體(2)模板：mRNA(3)原料：20中氨基酸(4)產(chǎn)物：具有一定氨基酸排列順序的肽鏈。2密碼子(1)位置：mRNA上。(2)實(shí)質(zhì)：決定1個(gè)氨基酸的mRNA上3個(gè)相鄰的堿基(3)種類：64種，決定氨基酸的密碼子有61種；終止密碼子有3種，不決定氨基酸；起始密碼子有2中，決定氨基酸，為甲硫氨酸和纈氨酸。3工具(1)裝配機(jī)器：核糖體(2)搬運(yùn)工(翻譯者)：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，每種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)并識別一種氨基酸，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基，稱為反密碼子。（3）tRNA結(jié)構(gòu)：三葉草狀，有四臂和四環(huán)。種類：61種。單鏈

4、結(jié)構(gòu)，但有配對區(qū)域，不能出現(xiàn)T堿基。IV基因的基本功能(1)遺傳信息的傳遞：發(fā)生在傳種接代過程中，通過復(fù)制實(shí)現(xiàn)遺傳信息由親代到子代的傳遞。(2)遺傳信息的表達(dá)：發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育過程中，是通過轉(zhuǎn)錄和翻譯控制蛋白質(zhì)合成的過程，通過遺傳信息的表達(dá)控制個(gè)體發(fā)育過程。親代遺傳信息子代遺傳信息 mRNA蛋白質(zhì) (子代性狀) |生殖過程|個(gè)體發(fā)育|特別提醒：一種氨基酸可有一種或幾種密碼子決定，但一種密碼子只能決定一種氨基酸；終止密碼子不決定氨基酸。一種氨基酸可有一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)，但一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)：4過程(1)mRNA與核糖體結(jié)合。(2)每個(gè)tRNA的一端的3個(gè)堿基可以與

5、mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對，將氨基酸置于特定位置。(3)脫水縮合形成肽鍵，氨基酸連接形成肽鏈。(4)肽鏈盤曲折疊，形成成熟的蛋白質(zhì)分子。特別提醒：（1）堿基配對雙方是mRNA上的密碼子和tRNA上的反密碼子，故AU，UA配對。（2）一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。（3）翻譯起點(diǎn)：起始密碼子決定的是甲硫氨酸或纈氨酸。（4）翻譯進(jìn)程：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個(gè)密碼子，但mRNA不移動。知識點(diǎn)撥：一、DNA與RNA有什么 區(qū)別與聯(lián)系?如何快速地判定出DNA與RNA?1DNA與RNA的區(qū)別與聯(lián)系注意點(diǎn)：少數(shù)病毒內(nèi)DNA為單鏈，少數(shù)病毒RNA為雙鏈。少數(shù)RNA具有催化功

6、能，屬于酶。2DNA與RNA判定方法 (1)若某核酸分子中有脫氧核糖，一定為DNA；有核糖一定為RNA。 (2)若含“T”，一定為DNA或其單位；若含“U”，一定為RNA或其單位。因而用放射性同位素標(biāo)記“T”或“U”可探知DNA或RNA。若細(xì)胞中大量利用“T”，可認(rèn)為進(jìn)行DNA的復(fù)制；若大量利用“U”，可認(rèn)為進(jìn)行RNA的合成。 (3)若有T但TA或嘌呤嘧啶，則為單鏈DNA，因雙鏈DNA分子中A=T、G=C、嘌呤(A+G)=嘧啶(T+C)。(4)若發(fā)現(xiàn)嘌呤嘧啶，則肯定不是雙鏈DNA(可能為單鏈DNA，也可能為RNA)。二、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯有什么不同?功能區(qū)別項(xiàng)目遺傳信息的傳遞遺傳信息的表達(dá)

7、過程復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間有絲分裂間期，減數(shù)第一次分裂間期生長發(fā)育的連續(xù)過程中場所主要在細(xì)胞核中，少部分在線粒體、葉綠體中細(xì)胞核核糖體原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸條件酶、ATP酶、ATP酶、ATP、tRNA模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA過程DNA解旋，分別以兩條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對原則，合成兩條子鏈，子鏈與模板鏈螺旋化DNA解旋，以其中一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對原則，形成mRNA，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合以mRNA為模板，合成具一定氨基酸序列的多肽鏈模板去向分別進(jìn)入兩個(gè)子代DNA分子中與非模板鏈重新組成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個(gè)核苷酸特點(diǎn)邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，

8、DNA雙鏈全保留一個(gè)mRNA上可連續(xù)結(jié)合多個(gè)核糖體，順次合成多肽鏈產(chǎn)物兩個(gè)雙鏈DNA分子mRNA蛋白質(zhì)(多肽鏈)信息傳遞方向親代DNA子代DNADNAmRNAmRNA蛋白質(zhì)意義復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀三、mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系圖數(shù)量關(guān)系：一個(gè)mRNA可同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體。目的意義：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。方向：從左向右（見上圖），判斷依據(jù)是根據(jù)多肽鏈的長短，長的翻譯在前。結(jié)果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質(zhì)還需要運(yùn)送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步的加工。提醒：圖示中4個(gè)核糖體合成的4條多肽鏈因?yàn)槟０錷RNA

9、相同，所以合成了4條相同的肽鏈，而不是4個(gè)核糖體共同完成一條肽鏈的合成，也不是合成了4條不同的肽鏈。三、如何進(jìn)行基因表達(dá)過程中的計(jì)算?1、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中DNA(基因)堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=6：3：1。參考圖解如下：有關(guān)計(jì)算的關(guān)系式可總結(jié)為：蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=參加轉(zhuǎn)移的tRNA數(shù)目=1/3mRNA的堿基數(shù)目=1/6基因中的堿基數(shù)。 以上比例關(guān)系都是最大值，原因如下：(1)DNA中有的片段無遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA。(2)在基因片段中，有的片段起調(diào)控作用，不轉(zhuǎn)錄。(3)轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應(yīng)氨基酸，所以基因或DNA上堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)目的

10、6倍多。2、轉(zhuǎn)錄時(shí)，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則，產(chǎn)生一條單鏈mRNA，則轉(zhuǎn)錄形成的mRNA中堿基數(shù)目是DNA分子中堿基數(shù)目的一半，且模板鏈中A+T(或C+G)與mRNA分子中U+A(或C+G)相等。3、蛋白質(zhì)的有關(guān)計(jì)算：脫水?dāng)?shù)肽鍵數(shù)氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)水解需水?dāng)?shù)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量各氨基酸平均相對分子質(zhì)量×氨基酸數(shù)18×脫水?dāng)?shù)若基因中有n個(gè)堿基，氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，合成含m條多肽鏈的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=n/6*a-18（n/6-m）,若改為n個(gè)堿基對，則公式為n/3*a-18（n/3-m）例題精講：對下圖的說法，不正確的是表示DNA復(fù)制過程 一定需要逆

11、轉(zhuǎn)錄酶 共有5種堿基 共有6種核苷酸遵循堿基互補(bǔ)配對原則 A均代表同一種核苷酸A B C D【思路點(diǎn)撥】由題干可以獲取的主要信息有：此過程為以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程；DNA單鏈片段中有A、T、G三種堿基，RNA單鏈片段中有A、U、C三種堿基；DNA上的堿基與RNA上的堿基配對關(guān)系為AU、TA、GC。解答本題首先要讀懂圖解，結(jié)合DNA和RNA的組成特點(diǎn)及區(qū)別，然后逐項(xiàng)判斷，作出選擇?！緜€(gè)性分析】選C。逐項(xiàng)分析如下：選項(xiàng)內(nèi)容指向·聯(lián)系分析 以DNA的一條鏈為模板合成RNA的過程為轉(zhuǎn)錄，而不是復(fù)制轉(zhuǎn)錄過程不需要逆轉(zhuǎn)錄酶，需要RNA聚合酶等圖中共涉及A、T、G、U、C 5種堿基

12、 圖中共有A、T、G三種脫氧核苷酸，A、U、C三種核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄過程遵循堿基互補(bǔ)配對原則在DNA中A代表腺嘌呤脫氧核苷酸，在RNA中A代表腺嘌呤核糖核苷酸四、對密碼子表的認(rèn)識（1）密碼子總數(shù)：61+3=64種（其中61種密碼子是對應(yīng)氨基酸和起始；另有3個(gè)不對應(yīng)氨基酸，只對應(yīng)終止密碼子）（2）密碼子與氨基酸的對應(yīng)關(guān)系：61201種密碼子對應(yīng)1種氨基酸；1種氨基酸對應(yīng)16種密碼子。（3）密碼子在生物界基本是是通用的。這也是生物彼此間存在親緣關(guān)系的證據(jù)之一五、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中堿基互補(bǔ)配對關(guān)系 DNA ACG GAT CTT TGC CTA GAAmRNA(密碼子) UGC CUA GAA反密碼子 A

13、CG GAU CUU 氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸提醒：（1）決定氨基酸的3個(gè)堿基應(yīng)為mRNA上的密碼子，查密碼子表以此為依據(jù)。（2）數(shù)密碼子個(gè)數(shù)的規(guī)則：從左向右；每相鄰的3個(gè)堿基構(gòu)成1個(gè)密碼子；不能重疊數(shù)，即第二個(gè)密碼子必須為第4-6個(gè)堿基。（3）實(shí)例：圖示mRNA中包含3個(gè)遺傳密碼子，分別為U A G、C U A、G A A | | | | | | | | | U A G C U A G A A六、中心法則的提出及發(fā)展1、完善的中心法則內(nèi)容：2、提出人：克里克。3、最初提出的內(nèi)容包括DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，補(bǔ)充完善內(nèi)容為RNA的復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄。4、RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在RNA病

14、毒在宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖過程中，且逆轉(zhuǎn)錄過程必須有逆轉(zhuǎn)錄酶的參與，高等動植物體內(nèi)只能發(fā)生另外3條途徑。七、基因、染色體、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系基因酶代謝性狀1、單基因?qū)π誀畹目刂苹虻鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)性狀連一連：白化病鐮刀型細(xì)胞貧血癥圓粒和皺粒豌豆 a通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制性狀囊性纖維病苯丙酮尿癥西瓜瓤顏色 b通過控制酶的合成來控制代謝果蠅的紅眼和白眼2基因、染色體、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系3基因?qū)π誀羁刂频膸追N方式4基因與性狀的數(shù)量對應(yīng)關(guān)系（1）基因多效性：同一個(gè)基因會影響多個(gè)性狀，如控制豌豆粒形的基因也決定其甜度；（2）多基因效應(yīng)：多個(gè)基因控制和表達(dá)同一性狀，如玉米葉綠素合成與50個(gè)基因有關(guān)；（3）基因

15、的特異性；許多基因只控制一種性狀的表達(dá)，并且不受其他基因的干擾?？傊蚺c性狀并非簡單的線性關(guān)系?；乜劢滩?. 教材63頁圖4-4轉(zhuǎn)錄過程圖解；2. 教材65頁學(xué)會使用密碼子表并關(guān)注特殊密碼子及與氨基酸的關(guān)系。3. 教材66頁圖4-6蛋白質(zhì)合成示意圖。4. 教材67頁圖示及左邊小字部分。5. 教材71頁技能訓(xùn)練。6. 經(jīng)典好題：教材67頁中二拓展題；教材77頁一中識圖作答題和教材78頁四中1題。檢測落實(shí)1、下面表示蜘蛛的絲腺細(xì)胞合成蛛絲蛋白的部分過程示意圖，據(jù)圖回答：(1)在蛋白質(zhì)合成過程中，該圖表示的過程稱為，圖中的結(jié)構(gòu)名稱是。(2)決定的密碼子是，連接與的化學(xué)鍵稱為。(3)在物質(zhì)合成過程

16、中，與其DNA模板鏈上堿基A相配對的堿基是。(4)按從左到右的順序?qū)懗鏊鶎?yīng)的DNA模板鏈上的堿基排列順序_。(5)在絲腺細(xì)胞中，與蛛絲蛋白加工、分泌有關(guān)的細(xì)胞器是。該過程不可能發(fā)生在 （ ）A 神經(jīng)細(xì)胞 B 肝細(xì)胞C 成熟的紅細(xì)胞 D 脂肪細(xì)胞1、 翻譯 核糖體 UCU 肽鍵 U ACCAGATTTGGC 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 C2、中國青年科學(xué)家陳大炬成功地把人的抗病毒干擾素基因“嫁接”到煙草的DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力，試分析回答：（1）人的基因之所以能接到植物體內(nèi)去，原因是_。（2）煙草有抗病毒能力，這表現(xiàn)煙草體內(nèi)產(chǎn)生了_，這個(gè)事實(shí)說明，人和植物共同有一套_，蛋白質(zhì)的合成方式_。2、人與植物D分子結(jié)構(gòu)和和化學(xué)組成相同 抗病毒干擾素遺傳密碼相同3、如圖所示DNA(基因)控制蛋白質(zhì)合成的過程，分析回答： （1）圖中標(biāo)出的堿基符號，包括了_種核苷酸。 （2）DNA雙鏈中，_鏈為轉(zhuǎn)錄鏈；遺傳信息