1、第第4章基因的表达章基因的表达第第1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成一、一、RNA的结构：的结构：1、组成元素：、组成元素：C、H、O、N、P2、基本单位：核糖核苷酸（、基本单位：核糖核苷酸（4种）种）3、结构：一般为单链、结构：一般为单链二、基因：是具有遗传效应的二、基因：是具有遗传效应的DNA片段。主要在染色体上片段。主要在染色体上三、基因控制蛋白质合成：三、基因控制蛋白质合成：1、转录：、转录：（1）概念：在细胞核中，以）概念：在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成基互补配对原则，合成RNA的过程。（注：叶绿体、线粒体的过程。（
2、注：叶绿体、线粒体也有转录）也有转录）（2）过程：解旋；配对；连接；释放（具体看书）过程：解旋；配对；连接；释放（具体看书63页）页）（3）条件：模板：）条件：模板：DNA的一条链（模板链）的一条链（模板链）原料：原料：4种核糖核苷酸种核糖核苷酸能量：能量：ATP酶：解旋酶、酶：解旋酶、RNA聚合酶等聚合酶等（4）原则：碱基互补配对原则（）原则：碱基互补配对原则（AU、TA、GC、CG）（5）产物：信使）产物：信使RNA（mRNA）、核糖体）、核糖体RNA（rRNA）、转）、转运运RNA（tRNA）遗传信息的转录过程遗传信息的转录过程2、翻译：、翻译：（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以
3、）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线粒体也有翻译）粒体也有翻译）（2）过程：（看书）过程：（看书）（3）条件：模板：）条件：模板：mRNA原料：氨基酸（原料：氨基酸（20种）种）能量：能量：ATP酶：多种酶酶：多种酶 搬运工具：搬运工具：tRNA装配机器：核糖体装配机器：核糖体（4）原则：碱基互补配对原则）原则：碱基互补配对原则（5）产物：多肽链）产物：多肽链遗传信息的翻译过程遗传信息的翻译过程3、与基因表达有关的计算、与基因表达有关的计算基因中碱基数：基因中碱
4、基数：mRNA分子中碱基数：氨基酸数分子中碱基数：氨基酸数 = 6：3：14、密码子、密码子概念：概念：mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸。每个氨基酸。每3个这样个这样的碱基又称为的碱基又称为1个密码子个密码子特点：专一性、简并性、通用性特点：专一性、简并性、通用性密码子密码子 起始密码：起始密码：AUG、GUG（64个）个） 终止密码：终止密码：UAA、UAG、UGA注：决定氨基酸的密码子有注：决定氨基酸的密码子有61个，终止密码不编码氨基酸。个，终止密码不编码氨基酸。1.RNA虽都是单链结构，但虽都是单链结构，但tRNA内部仍有部分折叠区域能够内部仍有部分折叠区域能够
5、形成碱基互补配对。形成碱基互补配对。2.（1）一种密码子只对应一种氨基酸，但一种氨基酸可由）一种密码子只对应一种氨基酸，但一种氨基酸可由不止一种密码子决定。不止一种密码子决定。（2）一种）一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由不只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可由不止一种止一种tRNA转运。转运。拓展拓展随堂练习随堂练习1.下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是（下列有关基因控制蛋白质合成的叙述，正确的是（ ） A. 个密码子可以决定多个氨基酸个密码子可以决定多个氨基酸 B. DNA复制就是基因表达的过程复制就是基因表达的过程C. 一个一个mRNA只能结合一个核糖体只能结合一个核
6、糖体 D. 转录和翻译都可发生在线粒体内转录和翻译都可发生在线粒体内随堂练习随堂练习2.已知一个蛋白质由两条多肽链组成，连接氨基酸的肽键共有已知一个蛋白质由两条多肽链组成，连接氨基酸的肽键共有198个，翻译该蛋白质的个，翻译该蛋白质的mRNA中有中有A和和G共共250个，则转录该个，则转录该mRNA的基因中的基因中C和和T不少于（不少于（ ） A. 200个个 B. 400个个 C. 600个个 D. 800个个随堂练习随堂练习3.下图表示人体细胞内基因的转录过程。下列叙述正确的是下图表示人体细胞内基因的转录过程。下列叙述正确的是（ ） 随堂练习随堂练习A. 该过程主要发生在细胞核中，直接产物
7、是该过程主要发生在细胞核中，直接产物是mRNAB. RNA聚合酶的移动方向是从左到右聚合酶的移动方向是从左到右C. 是编码链，是翻译的直接模板是编码链，是翻译的直接模板D. mRNA上的上的AUG是翻译的起始密码子，它是由基因中的启动是翻译的起始密码子，它是由基因中的启动部位转录形成的部位转录形成的随堂练习随堂练习1.【答案】【答案】 D 【解析】【解析】A、一个密码子只能决定、一个密码子只能决定1个氨基酸，但一种氨基酸个氨基酸，但一种氨基酸可以由多种密码子编码，可以由多种密码子编码，A错误；错误； B、DNA复制是遗传信息的传递过程，基因的表达通过转录和复制是遗传信息的传递过程，基因的表达通
8、过转录和翻译过程实现的，翻译过程实现的，B错误；错误；C、一个、一个mRNA可以结合多个核糖体，同时合成多条肽链，可以结合多个核糖体，同时合成多条肽链，C错错误；误；随堂练习随堂练习D、线粒体中含有少量的、线粒体中含有少量的DNA分子，也含有核糖体，因此转录分子，也含有核糖体，因此转录和翻译过程都可以发生在线粒体内，和翻译过程都可以发生在线粒体内，D正确。正确。故答案为：故答案为：D。2.【答案】【答案】 C 【解析】由【解析】由2条多肽链中含条多肽链中含198个肽键，可推知该蛋白质由个肽键，可推知该蛋白质由200个氨基酸组成，则个氨基酸组成，则mRNA中至少有中至少有600个碱基，转录该个碱
9、基，转录该mRNA的的基因至少有基因至少有1 200个碱基，而双链个碱基，而双链DNA中中A=T、C=G，（，（T）C占碱基总数的一半，故为占碱基总数的一半，故为600个，个，C正确。正确。随堂练习随堂练习3.【答案】【答案】 B 【解析】【解析】A、该转录过程主要发生在细胞核中，直接产物是、该转录过程主要发生在细胞核中，直接产物是RNA，包括，包括mRNA，tRNA，rRNA，A错误；错误； B、根据、根据RNA的形成可判断的形成可判断RNA聚合酶的移动方向是从左到右，聚合酶的移动方向是从左到右，B正确；正确；C、是编码链，经加工后形成的、是编码链，经加工后形成的mRNA是翻译的模板，是翻译
10、的模板，C错错误；误；随堂练习随堂练习D、启动子是、启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序序列，启动子只起到调控转录的作用，本身是不被转录的，列，启动子只起到调控转录的作用，本身是不被转录的，D错错误。误。故答案为：故答案为：B。随堂练习随堂练习4.下图为人体某基因控制蛋白质合成过程的示意图，合成的蛋下图为人体某基因控制蛋白质合成过程的示意图，合成的蛋白质使人体呈现一定的性状。请回答：白质使人体呈现一定的性状。请回答： 随堂练习随堂练习（1）图中过程主要发生在）图中过程主要发生在_（填场所），完成该过（填场所），完成该过程除图中所示条件外，还需要
11、核糖核苷酸、程除图中所示条件外，还需要核糖核苷酸、RNA聚合酶和聚合酶和ATP。 （2）图中过程称作）图中过程称作_。图中所示由少量。图中所示由少量b就可以短就可以短时间内合成大量多肽的原因是时间内合成大量多肽的原因是_。若图中多肽链中有。若图中多肽链中有一段氨基酸序列为一段氨基酸序列为“丝氨酸一谷氨酸丝氨酸一谷氨酸”，携带丝氨酸和谷氨，携带丝氨酸和谷氨酸的酸的tRNA上的反密码子分别为上的反密码子分别为ACA、CUU，则物质，则物质a中模板链中模板链碱基序列为碱基序列为_。 （3）图中所揭示的基因控制性状的方式是）图中所揭示的基因控制性状的方式是_。 随堂练习随堂练习5.微微RNA（miRN
12、A）是真核生物中广泛存在的一类重要的基因）是真核生物中广泛存在的一类重要的基因表达调控因子。下图表示线虫细胞中微表达调控因子。下图表示线虫细胞中微RNA（lin-4）调控基因）调控基因lin-14表达的相关作用机制。请回答下列问题：表达的相关作用机制。请回答下列问题： 随堂练习随堂练习（1）过程）过程A为为_，上的四种碱基是，上的四种碱基是_。 （2）过程）过程B的场所为的场所为_，该过程中能与发生碱基互，该过程中能与发生碱基互补配对的是补配对的是_分子。分子。 （3）图中最终形成的上氨基酸序列）图中最终形成的上氨基酸序列_（填（填“相同相同”或或“不同不同”）。）。 （4）由图可知，微）由图
13、可知，微RNA调控基因调控基因lin-14表达的机制是：表达的机制是：RISC-miRNA复合物与复合物与lin-14mRNA结合，从而抑制结合，从而抑制_过程。研过程。研究表明，线虫体内不同微究表明，线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中，说明微仅出现在不同的组织中，说明微RNA基因的表达具有基因的表达具有_性。性。 随堂练习随堂练习6.中心法则解释了生物遗传信息由中心法则解释了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的向蛋白质传递与表达的过程。请据图回答下列问题：过程。请据图回答下列问题： 随堂练习随堂练习（1）过程）过程a需要的酶有需要的酶有_；过程；过程d需要的酶与模板为需要的酶与模板
14、为_。 （2）过程）过程c称为称为_，需要的物质有，需要的物质有_。 （3）若已知通过）若已知通过b过程形成的过程形成的mRNA含有含有50个碱基，其中个碱基，其中A和和G共共15个，则形成该个，则形成该mRNA的相应的相应DNA片段中至少含有片段中至少含有C和和T的的总数是总数是_个。若在个。若在mRNA的起始密码子的起始密码子AUG（甲硫氨酸（甲硫氨酸随堂练习随堂练习的密码子）后面添加三个核糖核苷酸，则合成的多肽链除在的密码子）后面添加三个核糖核苷酸，则合成的多肽链除在甲硫氨酸后多加一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，甲硫氨酸后多加一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化，由此说明由此说明_
15、。一个。一个mRNA通常连接多个核糖体，其意义通常连接多个核糖体，其意义是是_。 随堂练习随堂练习7.如图为某生物体内与基因表达过程有关的示意图，图甲中如图为某生物体内与基因表达过程有关的示意图，图甲中代表物质。据图回答下列问题。代表物质。据图回答下列问题。 随堂练习随堂练习（1）图甲中可作为翻译的模板，其代表的物质为）图甲中可作为翻译的模板，其代表的物质为_，基本单位是基本单位是_，中决定一个氨基酸的相邻的，中决定一个氨基酸的相邻的3个碱基个碱基称为称为_。 （2）若一分子的中含有）若一分子的中含有300个碱基对，则转录形成的中个碱基对，则转录形成的中最多含有最多含有_个碱基。由翻译成的蛋白
16、质最多含有个碱基。由翻译成的蛋白质最多含有_个氨基酸（不考虑终止密码子）。个氨基酸（不考虑终止密码子）。 （3）图乙中核糖体移动方向是）图乙中核糖体移动方向是_（用图中字母及箭头（用图中字母及箭头表示），图中的三个核糖体合成的肽链是否相同？表示），图中的三个核糖体合成的肽链是否相同？_（填（填“是是”或或“否否）。）。 随堂练习随堂练习4.【答案】【答案】 （1）细胞核内）细胞核内（2）翻译；一个）翻译；一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链；条肽链；AGACTT（3）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物
17、体的性状 。【解析】（【解析】（1）图中以）图中以DNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNA的过程，的过程，是转录过程，主要发生在细胞核内。（是转录过程，主要发生在细胞核内。（2）图中表示翻译过）图中表示翻译过程。由于一个程。由于一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时合分子上可以相继结合多个核糖体，同时合成多条肽链，因此少量的成多条肽链，因此少量的mRNA就可以短时间内合成大量多肽。就可以短时间内合成大量多肽。随堂练习随堂练习若图中异常多肽链中有一段氨基酸序列为若图中异常多肽链中有一段氨基酸序列为“丝氨酸丝氨酸谷氨谷氨酸酸”，携带丝氨酸和谷氨酸的，携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的
18、反密码子分别为上的反密码子分别为AGA、CUU，则丝氨酸和谷氨酸的密码子分别为，则丝氨酸和谷氨酸的密码子分别为UCU、GAA，所以物，所以物质质a中模板链碱基序列为中模板链碱基序列为-AGACTT-。（。（3）识图分析可知，图）识图分析可知，图中表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。中表示基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 5.【答案】【答案】 （1）转录；）转录；A、C、U、G（2）核糖体；）核糖体；tRNA（转运（转运RNA）（3）相同）相同（4）翻译或）翻译或B；选择性；选择性 随堂练习随堂练习【解析】分析题图可知，图中【解析】分析题图可知，图中A是转录过程，是转
19、录过程，B是翻译过程，是翻译过程，据此分析。（据此分析。（1）A是转录过程，上的碱基有是转录过程，上的碱基有A、C、U、G。（2）过程）过程B表示翻译，场所为核糖体，该过程中能与发生表示翻译，场所为核糖体，该过程中能与发生碱基互补配对的是碱基互补配对的是tRNA分子。（分子。（3）图中相同，因为它们）图中相同，因为它们是由同一条是由同一条mRNA为模板控制合成的。（为模板控制合成的。（4）由图可知，）由图可知，lin-4调控基因调控基因lin-14表达的机制是表达的机制是RISC-miRNA复合物抑制翻译过程。复合物抑制翻译过程。线虫体内不同微线虫体内不同微RNA仅出现在不同的组织中，说明微仅
20、出现在不同的组织中，说明微RNA基因基因的表达具有选择性。的表达具有选择性。 随堂练习随堂练习6.【答案】【答案】 （1）解旋酶和）解旋酶和DNA聚合酶；逆转录酶聚合酶；逆转录酶RNA（2）翻译；）翻译；tRNA，氨基酸、，氨基酸、mRNA，酶、，酶、ATP（3）50；一个密码子由三个相邻的碱基组成；少量的；一个密码子由三个相邻的碱基组成；少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质可以迅速合成大量的蛋白质 。【解析】（【解析】（1）过程）过程a为为DNA分子的复制过程，该过程需要解旋分子的复制过程，该过程需要解旋酶和酶和DNA聚合酶；过程聚合酶；过程d为逆转录过程，该过程的模板为为逆转录过程，该过
21、程的模板为RNA，需要的酶是逆转录酶；（需要的酶是逆转录酶；（2）过程）过程c为翻译，翻译过程中需要为翻译，翻译过程中需要搬运工具搬运工具tRNA，原料氨基酸、模板，原料氨基酸、模板mRNA，此外还需酶的催化，此外还需酶的催化随堂练习随堂练习及及ATP的供能；（的供能；（3）若已知通过）若已知通过b（转录）过程形成的（转录）过程形成的mRNA含有含有50个碱基，其中个碱基，其中A和和G共共15个，则其模板链上对应区段的个，则其模板链上对应区段的 T+C 为为 15个，个，AG=35个，根据个，根据DNA双链的碱基互补配对原则双链的碱基互补配对原则可知另外一条链上对应区段的可知另外一条链上对应区
22、段的TC=35个，故形成该个，故形成该mRNA的的相应相应DNA片段中至少含有片段中至少含有C和和T的总数是的总数是1535=50个；若在个；若在mRNA的起始密码子的起始密码子AUG后面添加三个核糖核苷酸，合成的肽后面添加三个核糖核苷酸，合成的肽链只是增加了一个氨基酸，由此可推知该新增的氨基酸是由链只是增加了一个氨基酸，由此可推知该新增的氨基酸是由新加的三个碱基决定的，即一个密码子由三个相邻的碱基组新加的三个碱基决定的，即一个密码子由三个相邻的碱基组成；一个成；一个mRNA通常连接多个核糖体，这样少量的通常连接多个核糖体，这样少量的mRNA可以可以随堂练习随堂练习迅速合成大量的蛋白质，提高了
23、翻译的效率。迅速合成大量的蛋白质，提高了翻译的效率。 7.【答案】【答案】 （1）mRNA；核糖核苷酸；密码子；核糖核苷酸；密码子（2）300；100（3）ab；是；是 【解析】（【解析】（1）据图可知，图甲是转录过程，转录是指以）据图可知，图甲是转录过程，转录是指以DNA的一条链为模板，合成的一条链为模板，合成mRNA的过程。图甲中代表的过程。图甲中代表DNA，代表转录的产物代表转录的产物mRNA，构成，构成mRNA的基本单位是核糖核苷酸，的基本单位是核糖核苷酸，mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为密码子。（中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为密码子。（2）若一分子的中有若一分子的中
24、有300个碱基对，由于个碱基对，由于RNA是单链的，则控是单链的，则控随堂练习随堂练习制合成的制合成的mRNA中最多含有中最多含有300个碱基；由于三个碱基构成个碱基；由于三个碱基构成一个密码子，一个密码子决定一种氨基酸，因此该一个密码子，一个密码子决定一种氨基酸，因此该mRNA翻译翻译形成的蛋白质中最多含有形成的蛋白质中最多含有3003=100（个）氨基酸（不考虑（个）氨基酸（不考虑终止密码子）。（终止密码子）。（3）由于最先与）由于最先与mRNA结合的核糖体上合成结合的核糖体上合成的肽链最长，观察肽链的长度可以推知，核糖体的移动方向的肽链最长，观察肽链的长度可以推知，核糖体的移动方向是是ab。与三个核糖体结合的。与三个核糖体结合的mRNA是一样的，具有相同的碱是一样的，具有相同的碱基序列，因此图中的三个核糖体合成的肽链是相同的。基序列，因此图中的三个核糖体合成的肽链是相同的。 谢谢谢谢
