1、把握现在把握现在决胜高考决胜高考1第四章第四章 基因的表达基因的表达第一节第一节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成一、一、R RNANA 的组成及种类：的组成及种类：1 1、基本单位及元素组成：、基本单位及元素组成：（1 1）元素组成：）元素组成：C C、H H、O O、N N、P P（2 2）基本组成单位：核糖核苷酸）基本组成单位：核糖核苷酸2 2、结构结构：R RNANA 一般是单链一般是单链，比比 D DNANA 短短；能通过核孔能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中从细胞核转移到细胞质中。单链不稳定单链不稳定，完成使命的完成使命的 R RNANA 易迅速降解，保证生命活动的有序进行
2、。易迅速降解，保证生命活动的有序进行。3 3、分类：、分类：（1 1）信使）信使 R RNANA（m mRNARNA） ：单链，携带从：单链，携带从 D DNANA 上转录来的遗传上转录来的遗传信息；在翻译过程中作为模板；分布在细胞核和细胞质信息；在翻译过程中作为模板；分布在细胞核和细胞质（2 2）转运）转运 R RNANA（t tRNARNA） ：单链，呈三叶草型；一端携带特定：单链，呈三叶草型；一端携带特定的氨基酸的氨基酸， 另一端特定的三个碱基可与另一端特定的三个碱基可与 m mRNARNA 上的密码子互补上的密码子互补配对，叫反密码子；分布在细胞质中配对，叫反密码子；分布在细胞质中（3
3、 3）核糖体）核糖体 R RNANA（r rRNARNA） ：核糖体的组成成分，参与构成核：核糖体的组成成分，参与构成核糖体。糖体。注意：三种注意：三种 R RNANA 的共同点是的共同点是都是经过转录产生的，基都是经过转录产生的，基本单位都相同，都与翻译的过程有关。本单位都相同，都与翻译的过程有关。知识点延伸：知识点延伸：（1 1）常用什么方法研究）常用什么方法研究 D DNANA 和和 R RNANA 的动态变化？的动态变化？常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究常用同位素分别标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸和尿嘧啶核糖核苷酸来研究 D DNANA、R RNANA（回忆噬菌体回
4、忆噬菌体侵染大肠杆菌实验中标记元素）侵染大肠杆菌实验中标记元素）（2 2）如何判断是）如何判断是 D DNANA 还是还是 R RNANA？若出现碱基若出现碱基 T T 或是五碳糖为脱氧核糖，则必为或是五碳糖为脱氧核糖，则必为 D DNANA。若出现碱基。若出现碱基 U U 或五碳糖为核糖，则必或五碳糖为核糖，则必为为R RNANA。若要判断是单链还是双链若要判断是单链还是双链，还必须知道碱基比率还必须知道碱基比率。若若 A AT T C CG G，则为单链则为单链；若若 A A= =T T C C= =G G，则为双链。则为双链。二、遗传信息的转录：二、遗传信息的转录：1 1、转录的概念转录
5、的概念：R RNANA 是以是以 D DNANA 的一条链为模板的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成的按照碱基互补配对原则合成的，这一过程称这一过程称为转录。为转录。2 2、转录的条件和产物：、转录的条件和产物：场所场所：有有 D DNANA 的地方的地方（真核真核主要在细胞核主要在细胞核，少量在线粒体和叶绿体少量在线粒体和叶绿体；原核原核拟核区域拟核区域，还有质粒）还有质粒）模板：模板：D DNANA 的一条链（区别于的一条链（区别于 D DNANA 复制过程中的模板链）复制过程中的模板链）原料：四种游离的核糖核苷酸原料：四种游离的核糖核苷酸能量：能量：A ATPTP酶：酶：R RNAN
6、A 聚合酶（使聚合酶（使 DNADNA 双链解旋；催化游离的核糖核苷酸形成链状）双链解旋；催化游离的核糖核苷酸形成链状）产物：产物：m mRNARNA、t tRNARNA、r rRNARNA3 3、过程：、过程：（1 1）解旋：）解旋：D DNANA 双链解开，双链解开，D DNANA 双链的碱基得以暴露双链的碱基得以暴露（2 2）配对：游离的核糖核苷酸随机地与）配对：游离的核糖核苷酸随机地与 D DNANA 链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与 D DNANA 链上的链上的碱基互补时，两者以氢键结合碱基互补时，两者以氢键结合（3 3）连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在
7、合成的）连接：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的 m mRNARNA 分子上分子上把握现在把握现在决胜高考决胜高考2（4 4）释放：合成的）释放：合成的 m mRNARNA 从从 D DNANA 链上释放，而后，链上释放，而后，D DNANA 双链恢复双链恢复注意：转录过程中的碱基配对的方式注意：转录过程中的碱基配对的方式三、遗传信息的翻译：三、遗传信息的翻译：1 1、翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以、翻译的概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 m mRNARNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。蛋白质，这一过程叫做翻译。2 2、
8、翻译的条件和产物：、翻译的条件和产物：场所：核糖体场所：核糖体模板：模板：m mRNARNA原料：约原料：约 2 20 0 种氨基酸种氨基酸能量：能量：A ATPTP工具：工具：t tRNARNA产物：具有一定氨基酸顺序的肽链（蛋白质）产物：具有一定氨基酸顺序的肽链（蛋白质）3 3、碱基与氨基酸之间的对应关系、碱基与氨基酸之间的对应关系（1 1）密码子：）密码子：概念：概念：m mRNARNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基种类：种类：对应关系对应关系：一种氨基酸对应一种或多种密码子一种氨基酸对应一种或多种密码子（简并性简并性） ，一种有意义的密码子只能决定一
9、一种有意义的密码子只能决定一种氨基酸种氨基酸特点：简并性、通用性特点：简并性、通用性（2 2）反密码子：）反密码子：概念：与概念：与 m mRNARNA 中的密码子互补配对的中的密码子互补配对的 t tRNARNA 一端的三个碱基。对密码子具有识别作用一端的三个碱基。对密码子具有识别作用反密码子在反密码子在 t tRNARNA 上的位置：上的位置：对应关系对应关系： 每种每种 t tRNARNA 只能识别并转运一种氨基酸只能识别并转运一种氨基酸， 一种氨基酸可由一种或多种一种氨基酸可由一种或多种 t tRNARNA 转运转运。把握现在把握现在决胜高考决胜高考3翻译时反密码子与翻译时反密码子与
10、6 61 1 种决定氨基酸的密码子对应。种决定氨基酸的密码子对应。4 4、翻译的过程：、翻译的过程：注意：注意：（1 1）翻译过程中碱基配对的方式）翻译过程中碱基配对的方式（2 2）根据根据 m mRNARNA 中碱基排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确中碱基排列顺序能否准确写出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否确定定 m mRNARNA 中的碱基排列顺序？中的碱基排列顺序？前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸（终止密码子没有对应的氨基前者可以，后者不能确定。因为一种密码子只对应一种氨基酸（终止密码子没有对应的氨基酸酸） ，但一种氨基酸可以有多种密
11、码子，但一种氨基酸可以有多种密码子（3 3）经典习题：）经典习题：把握现在把握现在决胜高考决胜高考4（4 4）关于原核生物及真核生物翻译的场所：）关于原核生物及真核生物翻译的场所：真核生物与原核生物翻译的场所都是核糖体，但是在时间和空间上不近相同真核生物与原核生物翻译的场所都是核糖体，但是在时间和空间上不近相同原核生物转原核生物转录发生的场所即是翻译发生的场所，并且转录和翻译是同时进行的，这种情况不仅发生在原录发生的场所即是翻译发生的场所，并且转录和翻译是同时进行的，这种情况不仅发生在原核生物，也可以发生在真核生物的线粒体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生在细胞核核生物，也可以发生在真核生物
12、的线粒体和叶绿体；真核生物的核基因的转录发生在细胞核内，翻译则发生在细胞质内的核糖体。内，翻译则发生在细胞质内的核糖体。5 5、多聚核糖体：、多聚核糖体：（1 1）数量关系：一个）数量关系：一个 m mRNARNA 可同时结合多个核糖体可同时结合多个核糖体（2 2）意义：少量的）意义：少量的 m mRNARNA 分子可以迅速翻译出大量蛋白质分子可以迅速翻译出大量蛋白质注意：注意：（1 1）翻译的方向翻译的方向：翻译的过程中翻译的过程中，m mRNARNA 相对静止相对静止，核糖体沿着核糖体沿着 m mRNARNA 移动移动，进而阅读下一个进而阅读下一个密码子，故核糖体移动的方向就是翻译的方向。
13、可以根据肽链的长度判断翻译进行的方向，密码子，故核糖体移动的方向就是翻译的方向。可以根据肽链的长度判断翻译进行的方向，越长的肽链，翻译开始的时间越早，即图中翻译的方向是从左向右的。越长的肽链，翻译开始的时间越早，即图中翻译的方向是从左向右的。（2 2）因为模板）因为模板 m mRNARNA 相同，图中相同，图中 4 4 个核糖体合成了个核糖体合成了 4 4 条相同的肽链条相同的肽链，而不是，而不是 4 4 个核糖体共同个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成完成一条肽链的合成，也不是合成 4 4 条不同的肽链。条不同的肽链。四、四、D DNANA 复制、转录和翻译的比较：复制、转录和翻译的比
14、较：五、基因表达中相关数量的计算：五、基因表达中相关数量的计算：1 1、D DNANA 中的碱基数和中的碱基数和 m mRNARNA 中的碱基数的关系中的碱基数的关系转录时转录时，以以 D DNANA 的一条链为模板的一条链为模板，按照碱基互补配对原则按照碱基互补配对原则，产生一条单链产生一条单链 m mRNARNA，则转录产生则转录产生的的 m mRNARNA 分子中的碱基数目是分子中的碱基数目是 D DNANA 分子中碱基数目的一半，且模板中分子中碱基数目的一半，且模板中 A A+T+T（或（或 C C+G+G）与）与 m mRNRNA A分子中分子中 U U+A+A（或（或 C C+G+
15、G 数目相等）数目相等）2 2、m mRNARNA 中的碱基数与蛋白质中的氨基酸数的关系中的碱基数与蛋白质中的氨基酸数的关系把握现在把握现在决胜高考决胜高考5翻译过程中翻译过程中，m mRNARNA 中每三个相邻的碱基决定中每三个相邻的碱基决定 1 1 个氨基酸个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是对应基酸数目是对应 m mRNARNA 中碱基数目的中碱基数目的 1 1/3/3，是对应双链，是对应双链 D DNANA 中碱基数目的中碱基数目的 1/1/6 6注意：注意：（1 1）转录实际上是）转录实际上是 D DNANA 分子上部分片段（基因）控制合成
16、分子上部分片段（基因）控制合成 RNARNA 的过程。转录产生的的过程。转录产生的 R RNANA 的的长度明显小于模板长度明显小于模板 D DNANA。（2 2）由于终止密码子的存在，准确地说，）由于终止密码子的存在，准确地说，m mRNARNA 上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的 3 3 倍倍还要多一些。基因上的碱基数目比氨基酸数目的还要多一些。基因上的碱基数目比氨基酸数目的 6 6 倍还要多一些。在回答有关问题时，应加倍还要多一些。在回答有关问题时，应加上上“最多最多”或或“最少最少”等字。等字。六、中心法则：六、中心法则：1 1、提出者：克里克、提出者
17、：克里克2 2、内容：遗传信息可以从、内容：遗传信息可以从 D DNANA 流向流向 DNADNA，即，即 DNADNA 的自我复制；也可以从的自我复制；也可以从 D DNANA 流向流向 R RNANA，进而，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译3 3、完善后的中心法则：、完善后的中心法则：4 4、中心法则的两大功能：、中心法则的两大功能：遗传信息的传递功能遗传信息的传递功能遗传信息的表达功能遗传信息的表达功能5 5、注意注意：少数以少数以 R RNANA 为遗传物质的病毒才可以进行中心法则中为遗传物质的病毒才可以进行中心法则中 R RNANA 逆转录和逆
18、转录和 R RNANA 复制过程复制过程，但不能同时进行。如烟草花叶病毒进行增殖按路径：但不能同时进行。如烟草花叶病毒进行增殖按路径：R RNANA 复制复制翻译形成蛋白质进行。艾滋翻译形成蛋白质进行。艾滋病病毒进行增殖按路径：病病毒进行增殖按路径：R RNANA 逆转录逆转录D DNANA 复制复制转录转录翻译蛋白质进行。翻译蛋白质进行。第二节第二节 基因对性基因对性状的控制状的控制一、基因表达产物与性状的关系：一、基因表达产物与性状的关系：1 1、基因控制性状的方式、基因控制性状的方式（1 1）间接控制：间接控制：把握现在把握现在决胜高考决胜高考6实质：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，
19、进而控制生物体的性状实质：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状举例举例：淀粉分支酶是蛋白质，是淀粉分支酶基因表达的产物，皱粒豌豆中的淀粉分支酶不淀粉分支酶是蛋白质，是淀粉分支酶基因表达的产物，皱粒豌豆中的淀粉分支酶不能合成是因为淀粉分支酶基因的结构发生了改变。能合成是因为淀粉分支酶基因的结构发生了改变。患白化病的直接原因是缺乏酪氨酸酶，从而不能合成黑色素。根本原因是控制合成酪氨酸酶患白化病的直接原因是缺乏酪氨酸酶，从而不能合成黑色素。根本原因是控制合成酪氨酸酶的基因异常。的基因异常。（2 2）直接控制：直接控制：实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状实质：基因通
20、过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状举例：举例：把握现在把握现在决胜高考决胜高考7二、基因选择性表达与细胞分化：二、基因选择性表达与细胞分化：1 1、生物体多种性状的形成生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的都是以细胞分化为基础的。同一生物体中不同类型的细胞同一生物体中不同类型的细胞，基因基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，究其原因是基因的选择性表达。都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，究其原因是基因的选择性表达。2 2、基因的种类：、基因的种类：所有细胞中都表达的基因所有细胞中都表达的基因， 指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的指导合成的蛋白质是维持细胞基本
21、生命活动所必须的， 称为称为 “管管家基因家基因” ；只在某类细胞中特异性表达的基因，称为只在某类细胞中特异性表达的基因，称为“奢侈基因奢侈基因” 。三、表观遗传：三、表观遗传：概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。普遍存概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。如蜂群中的蜂王和工蜂在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。如蜂群中的蜂王和工蜂四、细胞质基因四、细胞质基因1 1、分布：叶绿体和线粒体、分布：叶绿体和线粒体2 2、功能：进行半自主自我复制，通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成、功能：进行半自主自我复制，通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成3 3、细胞质基因与细胞核基因的比较、细胞质基因与细胞核基因的比较
