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第四章 基因的表达
一 问题探讨
讨论答案
一种生物的整套DNA中储存着该种生物生长、发育等生命活动所需的全部遗传信息，也可以说是构建生物体的蓝图。
但是，从DNA到具有各种性状的生物体，需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。
因此，在可预见的将来，利用DNA来使灭绝的生物复活仍是难以做到的
4
基因的功能：
（1）传递遗传信息
（2）表达遗传信息
亲代信息
复制
子代信息
表达
子代性状
基因如何起作用，怎样控制性状的合成呢？
基因控制生物性状
指导
合成
蛋白质
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这叫做基因的表达。
第1节 基因指导蛋白质的合成
一、RNA
比较项目 DNA RNA
基本单位
五碳糖
含氮碱基
结构
主要存在部位
1.DNA,RNA 的主要区别
四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
脱氧核糖
核糖
A T C G
A U C G
多为双螺旋结构
多为单链结构
细胞核
细胞质
2.RNA适合做DNA的信使的原因。
RNA一般是____链，而且比 DNA 短，因此能够通过_______，从________转移到________中。
单
核孔
细胞核
细胞质
3.RNA的种类、功能 P65
信使RNA(mRNA):
转运RNA(tRNA):
核糖体RNA(rRNA):
携带DNA中的遗传信息，从细胞核到细胞质，指导细胞质中蛋白质的合成
运载氨基酸
核糖体的组成成分
③核糖体RNA（rRNA）：
运载氨基酸的工具
②转运RNA（tRNA)：
3、RNA的种类和功能：
①信使RNA（mRNA）：
核糖体的组成成分。
注意：mRNA 、tRNA 、rRNA均是转录产生的,且在翻译中共同起作用；三种RNA中,只有mRNA携带遗传信息。
遗传信息的传递媒介
二、基因指导蛋白质的合成
（一）转录 P65
1.定义：在细胞核中，通过DNA聚合酶以DNA的一条链为模板通过碱基互补配对合成mRNA的过程。
2.步骤： P65图
启动子：具有RNA聚合酶结合位点，起始转录。
终止子：终止转录。
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
U
G
A
C
G
G
U
U
U
RNA 聚合酶
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
A
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
U
G
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
U
G
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
A
C
G
G
U
U
A
U
U
A
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
C
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
A
G
T
A
C
A
A
A
T
G
G
C
G
G
U
U
A
U
U
A
U
C
mRNA
RNA聚合酶
转录
场所：
产物：
模板：
原料：
能量：
碱基互补配对：
主要在细胞核
核糖核苷酸
DNA的一条链
mRNA
ATP
G－C、C－G、T－A、A－U
遗传信息流动：
DNA　　mRNA
条件：
酶：
RNA聚合酶
(二)翻译 P66-68
1.定义：P66
翻译的实质：将mRNA中的碱基序列翻译为
蛋白质的氨基酸序列。
mRNA：
碱基的数量
排列顺序
碱基种类
蛋白质：
氨基酸的数量
排列顺序
氨基酸种类
决定
决定
决定
种
种
4种
20种
如果1个碱基决定1个氨基酸只能决定___种，即
如果3个碱基决定1个氨基酸可决定___种，即
如果2个碱基决定1个氨基酸只能决定___种，即
4
16
64
实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子。
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
密码子
信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基
密码子:
（1）密码子种类：43=64种
①起始密码：2个
作用：能编码氨基酸，且作为蛋白质翻译起始信号
②终止密码：3个（或2个）
作用：不编码氨基酸，只作为蛋白质翻译终止信号
③其他密码子：只编码氨基酸
2.关于密码子表的理解
编码氨基酸的密码子：
61或62个
（3）对应关系：
一种密码子只能编码一种氨基酸；
一种氨基酸可以由一种或几种密码子编码
（4）遗传密码子特点：
A.不间断性
B.不重叠性
C.简并性：一种氨基酸有两种或两种以上的密码子的情况 。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传性状的改变。
D.通用性：生物界通用一套遗传密码。
28
已知一段mRNA的碱基序列是
GGUAUGGACGAAUAGUGAUAU
你能写出对应的氨基酸序列吗？
甲硫氨酸—天冬氨酸—谷氨酸
运载工具：转运 RNA（tRNA)
U
C
U
赖氨酸
A
U
G
亮氨酸
反密码子
核糖体与mRNA的结合部位形成了2个tRNA的结合位点。
核糖体随着翻译进程可以沿着mRNA移动的。
蛋白质合成的“生产线”
A U G C A C U G G C G U U G C U G U C C U U A A
位点1 位点2
4.翻译的过程 P66-67
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第1步：mRNA进入细胞质，与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
起始码(甲硫氨酸)
32
第2步：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
33
第3步：甲硫氨酸通过与组氨酸形成肽键而转移到占据位点2的tRNA上。
形成肽键
34
第4步：核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码。
终止密码
翻译
场所：
产物：
模板：
原料：
条件：
细胞质（核糖体）
mRNA
蛋白质
氨基酸
ATP
酶、转运RNA（tRNA）
碱基互补配对：
G－C、C－G、U－A、A－U
遗传信息流动：
mRNA
蛋白质
能量：
36
基因控制蛋白质合成分两个步骤 ：
1、转录：基因的遗传信息传递给RNA
RNA
基因(DNA)
转录
蛋白质
翻译
2、翻译：RNA移入细胞质通过指导蛋白质合成来表达遗传信息
细胞核
细胞质
DNA的复制 转录 翻译
模板
原料
酶
产物
碱基配对
遗传信息传递结果
场所
概念二：复制、转录、翻译的比较
DNA的两条链
4种脱氧核苷酸
解旋酶、
DNA聚合酶
DNA
DNA的一条链
4种核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
mRNA
20种氨基酸
不要求
多肽（蛋白质）
主要在细胞核
细胞质核糖体
主要在细胞核
A－T T－A
G－C C－G
A－U T－A
C－G G－C
A－U U－A
C－G G－C
DNA DNA
DNA mRNA
mRNA 蛋白质
基因控制蛋白质合成的过程
DNA的遗传信息
mRNA的遗传信息
蛋白质的氨基酸排列顺序
转录
翻译
数量
n
3n
6n
例4. 某基因中含有1200个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )
A．198个 B．199个
C．200个 D．201个
B
①含义：通常一个mRNA同时结合多个核糖体，进行多个肽链的合成。
多聚核糖体：
②图解：
少量的mRNA分子就可迅速合成大量的蛋白质。
③意义：
例．某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是
A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B．DNA-RNA杂交区域中A应与T配对
C．mRNA翻译只能得到一条肽链
D．该过程发生在真核细胞中
A
例、已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从三种生物中提取核酸，经分析 它们的碱基比率如下：
生物 A G U T C
甲 25 24 —— 23 19
乙 23 24 27 —— 25
丙 31 19 —— 31 19
（1）这表明，_______的核酸是RNA。_________的核酸是双链DNA。
（2）从碱基比较看，双链DNA的特点是__________________
乙
丙
A=T ，C=G
A
密码子
精氨酸
氨基酸
转运RNA
G
信使RNA
G
G
DNA
双链
例、根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：
C
C
C
A
A
T
C
G
U
C
G
回答相关问题时，应加上最多或最少
例：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基
因中 有 个碱基，该mRNA指导合
成的蛋白质中 有 个氨基酸
至少
2n
最多
n/3
例3、某DNA片段所转录的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，则个DNA片段中T%和G%分别占（　 ）。
46%,54% B.23%,27% C.27%,23% D.46%,27%
B
45
【典例2】 如图表示某真核生物细胞内发生的一系列生理变化，Y表示某种功能的酶，请据图分析下面有关叙述不正确的是(　　)
A.Y为RNA聚合酶
B.该图中最多含5种碱基、8种核苷酸
C.过程Ⅰ在细胞核内进行，过程Ⅱ在细胞质内进行
D.b部位发生的碱基配对方式可能有T—A、A—U、C—G、G—C
46
2.如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列叙述中正确的是(　　)
A.图中表示4条多肽链正在合成
B.转录结束后，翻译才开始
C.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
47
15.三名科学家因“对核糖体结构和功能的研究”而获得2009年度诺贝尔化学奖。如图为细胞内核糖体合成某多肽过程示意图(图中甲表示甲硫氨酸，丙表示丙氨酸)，请分析回答有关问题：
(1)图中②是________，其作用是_____________________________________________。
(2)由图中可以看出，丙氨酸的密码子是________；连接甲和丙的化学键④的结构简式是___________________________________________________。
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(3)③中尿嘧啶和腺嘌呤的和占42%，则可得出与③合成有关的DNA分子片段中胞嘧啶占________。
(4)下列细胞中不能发生该生理过程的是(　　)
A.根毛细胞 B.形成层细胞
C.人体成熟的红细胞 D.大肠杆菌
(5)若肽链由n个氨基酸组成，该肽链至少有氧原子的个数是________。
49
16.下图是蛋白质合成示意图。
请据图回答：
(1)转录的模板是[　]________中的一条链，该链的相应区段的碱基序列是____________________。
(2)翻译的场所是[　]________，翻译的模板是[　]________，运载氨基酸的工具是[　]________，翻译后的产物是______________。
(3)遗传物质DNA主要分布在______________中，也有一部分分布在________中。

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