1、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第四章基因的表达第四章基因的表达蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的_者和者和_者者性状的形成离不开性状的形成离不开_(_(特别是酶特别是酶)的作用的作用_控制生物体的性状控制生物体的性状基因基因_蛋白质蛋白质_来来_性状！性状！体现体现承担承担蛋白质蛋白质基因基因通过指导通过指导的合成的合成控制控制（一）（一）基因、染色体、基因、染色体、DNA的关系的关系染色体染色体DNA基因基因脱氧核苷酸脱氧核苷酸功能功能数量数量关系关系存在存在位置位置是遗传物质是遗传物质DNADNA的主要的主要载体（原因）载体（原因）是主要的遗是主要的遗传物质传物质
2、 是有遗传效是有遗传效应的应的DNA DNA 片段片段基因的脱氧核基因的脱氧核苷酸排列顺序苷酸排列顺序就代表遗传信就代表遗传信息息每个基因有成每个基因有成百上千个脱氧百上千个脱氧核苷酸核苷酸1 1 多个多个1 1（复制后（复制后2 2）细胞核细胞核细胞核、细胞核、细胞质细胞质细胞核、细胞核、细胞质细胞质细胞核、细胞核、细胞质细胞质 基因基因2DNA基因基因1蛋白质蛋白质染色质丝染色质丝成百上千成百上千脱氧核苷酸脱氧核苷酸(二二)基因的功能基因的功能 通过复制把遗传信息传递给下一代，即通过复制把遗传信息传递给下一代，即传递传递遗传信息遗传信息 使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质分子上，从而使使遗
3、传信息以一定的方式反映到蛋白质分子上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，即后代表现出与亲代相似的性状，即表达表达遗传信息（基因遗传信息（基因的表达）的表达）亲代信息亲代信息复制复制子代信息子代信息表达表达子代性状子代性状有性生殖有性生殖个体发育个体发育场所：场所：（主要）（主要）模板：模板：DNA片段（基因）的一条链片段（基因）的一条链原料：原料：酶：酶：产物：产物：RNA能量：能量：ATP 转录转录 细胞核细胞核四种游离的核糖核苷酸四种游离的核糖核苷酸DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶等聚合酶等问：还可以在哪里呢？问：还可以在哪里呢？问问:RNA有哪几种呢？有哪几种呢？RNA和和DNA有什么
4、区别？有什么区别？是是整条整条DNA或者某或者某片段片段解旋？解旋？碱基是如何配对的？碱基是如何配对的？AUAU;TA;TA；CGCG；GCGC线粒体、叶绿体、拟核等线粒体、叶绿体、拟核等这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上图图4-4以以DNA为模板转录为模板转录RNA的图解、的图解、1如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过如图甲、乙表示真核生物遗传信息传递过程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部程中的某两个阶段的示意图，图丙为图乙中部分片段的放大示意图。对此分析合理的是分片段的放大示意图。对此分析合理的是A图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所
5、示过程主图甲所示过程主要发生于细胞核内，图乙所示过程主要发生于细胞质内要发生于细胞质内B图中催化图甲、乙所示两过程的酶图中催化图甲、乙所示两过程的酶1、酶、酶2和酶和酶3是相是相同的同的C图丙中图丙中a链为模板链，链为模板链，b链为转录出的子链链为转录出的子链D图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸图丙中含有两种单糖、五种碱基、五种核苷酸C2(2011海南卷海南卷)关于核酸生物合成的叙述，错误的是关于核酸生物合成的叙述，错误的是()ADNA的复制需要消耗能量的复制需要消耗能量BRNA分子可作为分子可作为DNA合成的模板合成的模板C真核生物的大部分核酸在细胞核中合成真核生物的大部分核酸在细胞核
6、中合成D真核细胞染色体真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期的复制发生在有丝分裂前期D3(2011江苏卷江苏卷)下列物质合成时，需要模板的是下列物质合成时，需要模板的是()A磷脂和蛋白质磷脂和蛋白质BDNA和酶和酶C性激素和胰岛素性激素和胰岛素 D神经递质和受体神经递质和受体B4(2011海南卷海南卷)关于关于RNA的叙述，错误的是的叙述，错误的是()A少数少数RNA具有生物催化作用具有生物催化作用B真核细胞内真核细胞内mRNA和和tRNA都是在细胞质中合成的都是在细胞质中合成的CmRNA上决定上决定1个氨基酸的个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子个相邻碱基称为密码子D细胞中有多种细胞中有多
7、种tRNA，一种，一种tRNA只能转运一种氨基酸只能转运一种氨基酸B 翻译翻译 场所：场所：模板：模板：原料：原料：搬运工：搬运工：产物：产物：细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体20种氨基酸种氨基酸mRNAtRNA遗传信息，密码子，遗传信息，密码子，反密码子，氨基酸之反密码子，氨基酸之间关系如何？间关系如何？mRNA上碱基上碱基如何如何决定氨基酸？决定氨基酸？（有密码子）（有密码子）（有反密码子）（有反密码子）一个一个mRNA分子上有分子上有若干个若干个核糖体核糖体同同时时进行工作进行工作在翻译过程中，在翻译过程中，少量少量的的mRNA分分子就可以合成子就可以合成大量大量的蛋白质，原的蛋白质，原
8、因是什么？因是什么？GC、CG、UA、AUmRNA蛋白质蛋白质蛋白质（肽链）蛋白质（肽链）翻翻 译译DNA双链双链GG信使信使RNAG转运转运RNA氨基酸氨基酸密码子密码子ACCTACAGCU精氨酸精氨酸CG练习(1)mRNA与核糖体的数与核糖体的数量关系：量关系：(2)存在上述关系的意义：存在上述关系的意义：(3)蛋白质合成的方向：蛋白质合成的方向：判断依据是根据判断依据是根据:(4)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，如果形成分蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，如果形成分泌蛋白还需要运送至泌蛋白还需要运送至 等结构中进一步等结构中进一步加工。加工。(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相
9、同？讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？一个一个mRNA可同时结合多个核糖体可同时结合多个核糖体少量的少量的mRNA分子可以迅速合分子可以迅速合成出大量的蛋白质成出大量的蛋白质从左向右从左向右多肽链的长短，长的翻译在前多肽链的长短，长的翻译在前内质网、高尔基体内质网、高尔基体4个核糖体合成的个核糖体合成的4条多肽链，因为模板条多肽链，因为模板mRNA相同，所相同，所以合成了以合成了4条相同的肽链条相同的肽链 1：（08江苏生物）下图为原核细胞中转录、翻译的示江苏生物）下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选）意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选）A.图中表示
10、图中表示4条多肽链正在合成条多肽链正在合成B.转录尚未结束，翻译即已开始转录尚未结束，翻译即已开始C.多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链一个基因在短时间内可表达出多条多肽链图中附有核图中附有核糖体的糖体的四条四条链是转录后链是转录后的的mRNA，而不是而不是4条条肽链肽链原核细胞由原核细胞由于没有核膜于没有核膜的阻断，所的阻断，所以可以边转以可以边转录边翻译。录边翻译。合成若干条蛋白合成若干条蛋白质多肽链质多肽链BD2下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，下列描述与实
11、际不相符的是下列描述与实际不相符的是()A完成图中过程完成图中过程需要先把原料、酶、能量等物质由细需要先把原料、酶、能量等物质由细胞质基质运进细胞核胞质基质运进细胞核B线粒体中蛋白质的合成不受核线粒体中蛋白质的合成不受核DNA控制控制C线粒体能合成蛋白质，则线粒体内存在核糖体线粒体能合成蛋白质，则线粒体内存在核糖体D线粒体中的线粒体中的mRNA上决定氨基酸的密码子的种类最多上决定氨基酸的密码子的种类最多有有61种种B根据细胞中遗传物质的复制和表的过程，结合所给图示一至五，根据细胞中遗传物质的复制和表的过程，结合所给图示一至五，回答下列问题。回答下列问题。图一所示全过程叫图一所示全过程叫 。看图
12、回答：看图回答：图二图二图三图三图四图四生理过程生理过程模模 板板中心法则中心法则 DNA复制复制P P链、链、T T链链转录转录A A链链翻译翻译D D链链DNADNA和和RNARNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别是是 。能完成图一中能完成图一中的生物是的生物是_。图五是图五是_，在生物细，在生物细胞中共有胞中共有_种。种。基因中基因中 代代表遗传信息，基因可通过控制表遗传信息，基因可通过控制 进而控进而控制生物体的性状，还能通过控制制生物体的性状，还能通过控制 直接控制生物体直接控制生物体 蛋白质的结构蛋白质的结构组成组成DNA的五碳糖为脱氧核糖，碱基有的五碳糖为脱氧核糖，碱基有T无
13、无U，而组成而组成RNA五碳糖为核糖，碱基有五碳糖为核糖，碱基有U无无T。RNA病毒（某些病毒也得分）病毒（某些病毒也得分）转运转运RNA(tRNA)61脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序脱氧核苷酸（碱基）的排列顺序酶的合成来控制代谢过程酶的合成来控制代谢过程【训练【训练】如图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答如图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题：问题：(1)(1)图中甲、乙模拟实验模拟的过程图中甲、乙模拟实验模拟的过程分别是分别是_、_。(2)(2)图中乙过程要顺利进行，还需向图中乙过程要顺利进行，还需向试管中加入的物质或细胞结构试管中加入的物质或细胞结构有有_、_。(3)(
14、3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你的合成，从而抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素，请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNADNA和人和人体体DNADNA的转录过程。的转录过程。第一步：取第一步：取A A、B B、C C、D 4D 4支试管，各加入足量的支试管，各加入足量的ATPATP、核糖核苷酸、相、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液。关酶的混合溶液。第二步：第二步：_。第三步：第三步：_。预期实验结果并得
15、出实验结论：预期实验结果并得出实验结论：该实验有可能会出现该实验有可能会出现_种实验结果，如果出现种实验结果，如果出现_，则说明该抗生素只阻断细菌则说明该抗生素只阻断细菌DNADNA的转录，不阻断人体的转录，不阻断人体DNADNA的转录。的转录。A试管中无试管中无RNA生成，生成，B试管中有试管中有RNA生生成，成，C、D试管中均有试管中均有RNA生成生成转录转录 翻译翻译tRNAtRNA 核糖体核糖体 向向A试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，B试管中滴加等量的蒸馏水，试管中滴加等量的蒸馏水，同时同时A、B试管中加入等量相同的细菌试管中加入等量相同的细菌D
16、NA；向；向C试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶试管滴加适量一定浓度的抗生素水溶液，液，D试管滴加等量的蒸馏水，同时试管滴加等量的蒸馏水，同时C、D试管中加入等量相同的人体试管中加入等量相同的人体DNA实验步骤：实验步骤：把把A、B、C、D 4支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测支试管放在相同且适宜的条件下培养一段时间后，检测4支试管中有无支试管中有无RNA的生成的生成4 基因基因结构蛋白结构蛋白细胞结构细胞结构生物性状生物性状酶或激素酶或激素 细胞代谢细胞代谢生物性状生物性状蛋白质蛋白质总之：总之：a.a.生物性状主要是由蛋白质体现生物性状主要是由蛋白质体现 b.b.蛋白质的合成又
17、受基因的控制蛋白质的合成又受基因的控制所以：生物的性状是由基因控制的所以：生物的性状是由基因控制的 从基因的角度来解释孟德从基因的角度来解释孟德尔的圆粒与皱粒豌豆尔的圆粒与皱粒豌豆DNADNA中插入了一段外来的中插入了一段外来的DNADNA序列，序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能淀粉分支酶不能_蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩失水而显得皱缩编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的 基因正常基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉分支酶正常合成蔗糖合成为淀粉，蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高淀粉
18、含量升高淀粉含量高，有效保持水分，淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓豌豆显得圆鼓鼓正常合成正常合成控制酪氨酸酶的控制酪氨酸酶的基因异常基因异常酪氨酸酶不能酪氨酸酶不能正常合成正常合成酪氨酸不能正常酪氨酸不能正常转化为黑色素转化为黑色素缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现为白化病为白化病 基因通过控制基因通过控制_合成来控制代谢过程，进而控合成来控制代谢过程，进而控 制生物体的制生物体的_酶的酶的性状性状例1 基因还能通过控制蛋白质的基因还能通过控制蛋白质的_而而_ 控制生物体的控制生物体的_性状性状结构结构直接直接CFTRCFTR基因缺失基因缺失3 3个碱基个碱基CFTRCFTR蛋白结构异常，蛋
19、白结构异常，导致功能异常导致功能异常患者支气管内黏液增多患者支气管内黏液增多黏液清除困难，黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染细菌繁殖，肺部感染例2编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化基因中一个碱基变化血红蛋白的结构发生变化血红蛋白的结构发生变化红细胞成镰刀型红细胞成镰刀型容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血例31.基因和性状的关系都是简单的线性关系吗？基因和性状的关系都是简单的线性关系吗？不是！不是！2.2.有哪些性状是有多个基因共同控制的？有哪些性状是有多个基因共同控制的？人的身高、血压、智力、长相、记忆力等。人的身高、血压、智力、长相、记忆力等。问题探讨问题探讨 植物的花
20、色等。等。例例:野生植物杂酱草有紫花、红花、白花三种表现型（如图）野生植物杂酱草有紫花、红花、白花三种表现型（如图），已知紫花形成的生物化学途径是：已知紫花形成的生物化学途径是：基因基因AA 基因基因b b 酶酶 酶酶 前体物质（白色）前体物质（白色）花红素花红素(红色红色 )紫色素紫色素(紫色紫色)从图中可以看出，紫花的出现 是两对基因共同作用的结果。思考思考：从图中可以从图中可以得出什得出什么结论？么结论？同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。现出两种不同的形态。2、这两种形态的叶，其细胞的基因、这两种形态的叶，其细
21、胞的基因组成一样吗？组成一样吗？3、你还能提出什么问题？、你还能提出什么问题？水中的叶比空气中的叶要狭小一些。水中的叶比空气中的叶要狭小一些。基因组成应该一样，由一个受精基因组成应该一样，由一个受精卵发育而来。卵发育而来。为什么叶片细胞的基因组成相为什么叶片细胞的基因组成相同，而叶片却表现出明显的不同？同，而叶片却表现出明显的不同？1、这两种叶形有什么不同？、这两种叶形有什么不同？问题探讨问题探讨表现型表现型=基因型基因型+环境条件环境条件DNADNA的分布的分布主要在染色体上主要在染色体上细胞质内细胞质内细胞核遗传细胞核遗传细胞质遗传细胞质遗传生物的遗传生物的遗传（所以说，染（所以说，染色体
22、是色体是DNADNA的主的主要载体）要载体）例：紫茉莉例：紫茉莉叶色的遗传叶色的遗传复制复制转录转录翻译翻译场所场所细胞核（主要）细胞核（主要）细胞核细胞核核糖体核糖体模板模板DNA的的两条链两条链DNA片段中的片段中的一条链一条链信使信使RNA原料原料脱氧核苷酸脱氧核苷酸（4种）种）核苷酸核苷酸（4种）种）氨基酸氨基酸（20种）种）碱基配碱基配对方式对方式A-T、T-A、G-C、C-GA-U、T-A、G-C、C-GA-U、U-A、G-C、C-G产物产物两个相同的两个相同的DNA分子分子一个一个RNA分子分子蛋白质蛋白质实验验证：实验验证：19611961年英国的克里克和同事用实验证明一年英国
23、的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由个氨基酸是由m mRNARNA的的3 3个碱基决定，即个碱基决定，即三联体密码子三联体密码子信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子:决定氨基酸的密码子共有多少种？决定氨基酸的密码子共有多少种？氨基酸有多少种氨基酸有多少种?UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子遗传密码的特性：遗传密码的特性：1.1.有有3 3个终止密码，没有对应的氨基酸，个终止密码，没有对应的氨基酸，所以，在所以，在6464个遗传密码中，能决定氨基个遗传密码中，能决定氨基酸的遗传密码子只有酸的遗
24、传密码子只有6161个。个。2.2.通用性：地球上通用性：地球上几乎所有的生物共用几乎所有的生物共用一套密码子表一套密码子表。3.3.简并性简并性：一种氨基酸有两种以上的密：一种氨基酸有两种以上的密码子的情况码子的情况 。在一定程度上能防止由于。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变。碱基的改变而导致的遗传信息的改变。问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？问题：氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢？AG T AC A A A T AGCUGACGGUUURNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T AGCGACGGUUU
25、 UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CmRNADNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上UCAUG A UUAA
26、 A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸 核糖体核糖体细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合细胞质中细胞质中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸 tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与mRNAmRNA上的密码子互补上的密码子互补配对配对 细胞质中细胞质中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸细胞质中细胞质中 tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的上的 相应位相应位置置 UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸
27、酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸缩合缩合细胞质中细胞质中 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着mRNAmRNA滑动滑动,另一个另一个tRNAtRNA上的碱上的碱基与基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对 细胞质中细胞质中UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天冬氨天冬氨酸酸AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构细胞质中细胞质中UCAUG A UUAAUG 亮氨酸亮氨酸 天冬氨天冬氨酸酸 异亮氨酸异亮氨酸以以
28、mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质质 细胞质中细胞质中如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。回答下列问题。(3)(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程，将该真菌分别，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNARNA聚聚合酶均保持很高活性。由此可推测该合酶均保持很高活性。由此可推测该RNARNA聚合酶由聚合酶由_中中的基因指导合成。的基因指导合成。(4)(4)用用-鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNARNA含量显著减含量显著减少，那么推测少，那么推测-鹅膏蕈碱抑制的过程是鹅膏蕈碱抑制的过程是_(_(填序号填序号)，线，线粒体功能粒体功能_(_(填填“会会”或或“不会不会”)受到影响。受到影响。(1)(1)完成过程完成过程需要需要_ _ _ _ 等物质从等物质从细胞质进入细胞核。细胞质进入细胞核。(2)(2)从图中分析，核糖体的从图中分析，核糖体的分布场所有分布场所有_。核糖核苷酸、酶核糖核苷酸、酶ATP、细胞质基质和线粒体细胞质基质和线粒体核核DNA(细胞核细胞核)会会
