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(共43张PPT)
基因的表达
思考：同样是人，同样是狗，同样是猫，为什么性状互不相同呢？
直接原因：
根本原因：
蛋白质不同
基因不同
怎样和 建立联系呢？
DNA 蛋白质
克里克猜想：
　　应该有一种物质作为媒介联系细胞核与细胞质，这物质应该是RNA。基因不是直接指导蛋白质的合成，而是分阶段的。
细胞核 合成，不能 出 核
核糖 体合成
RNA
①RNA是由核糖核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
②RNA含4种碱基，与DNA一一对应，遵循“碱基互补配对原则”。
③RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
RNA
转录
翻译
基因（DNA）
蛋白质
基因表达的全过程
思考：为什么RNA适合做DNA的信使呢？
1）元素组成：
2)基本单位：
3)结构：
4)种类及功能
5）来源
核糖核苷酸
蛋白质合成的直接模板
核糖体的组成成分
识别并转运氨基酸
其他功能：
①作为酶，具有催化作用
②作为遗传物质
一般是单链
三种RNA均是通过转录而来
C H 0 N P
1、RNA的结构与分类
考点一 遗传信息的转录和翻译
1）关于密码子
（1）概念：mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基。
生物体中共有 个密码子，其中能决定氨基酸的密码子只有
个（含 个起始密码子），另有 个为终止密码子.
（2）种类：
（3）特性：.
通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。
简并性：除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸都有两种以上的密码子。
61
3
64
2
判断：mRNA上任意的三个相邻的碱基，是一个密码子。
×
2、关于遗传信息、密码子、反密码子
（4）氨基酸与密码子、反密码子的数量关系
a.一种氨基酸对应 密码子（即密码子简并性），可由 tRNA转运。
b.除终止密码子外，一种密码子能决定 氨基酸；
一种tRNA能转运 氨基酸。
一种或几种
一种或几种
一种
一种
思考：一种氨基酸可以对应多个密码子，这对生物体的生存发展有何意义？
（1）增强容错性：当密码子中有一个碱基改变时，由于密码子的简并性，可能并不会改变其对应的氨基酸，因而有利于蛋白质或性状的稳定。
（2）保证翻译速度：当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度。
（2）反密码子种类：
（3）特点：一种tRNA只能转运一种氨基酸，但一种氨基酸可以有多种tRNA来转运；
61种
氨基酸
反密码子
(2)一个tRNA分子中只有三个碱基，可以携带多种氨基酸
(1)tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键
(3)一个tRNA上的反密码子只能与mRNA上的一种密码子配对
(4)mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到相对应的反密码子
√
×
√
×
2）关于反密码子
（1）概念：tRNA上与密码子互补配对的3个相邻碱基。
注意：识别和转运何种氨基酸，是由密码子决定的
3）遗传信息、密码子、反密码子比较
项目 遗传信息 密码子 反密码子
概念
位置
作用
种类
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA中决定一个氨基酸的3个相邻碱基
tRNA中与密码子互补配对的3个碱基
主要在DNA中
mRNA
tRNA
间接决定蛋白质中氨基酸序列
直接决定蛋白质中氨基酸序列
识别并转运氨基酸
多样性
64种
61种
3、遗传信息的转录和翻译的过程
DNA mRNA 蛋白质
转录
翻译
细胞核（主）
线粒体、叶绿体
细胞质（原核生物）
核糖体
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
mRNA
20种氨基酸
ATP
tRNA
多种酶
场所？条件？产物？过程？
具有一定的氨基酸顺序的多肽链
tRNA
rRNA
模板：
原料:
能量：
酶：
搬运工具：
条件
模板：
原料:
能量：
酶：
条件
游离的4种核糖核苷酸
游离的核糖核苷酸与DNA链的碱基随机碰撞，当两者的碱基互补时，以氢键结合。
RNA聚合酶
不需酶
（1）转录过程
解旋+形成磷酸二酯键
特点：边解旋，边转录，边释放
能量：一般由ATP提供
思考：
（1）转录以什么为单位？
（2）DNA的两条链同时转录吗？
（3）在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊情况？
A-U、T-A、G-C、C-G
基因
一条链
各基因进行转录的模板链可相同也可不同
有些基因也可同时进行转录
转录过程及方向判断
甲
乙
丙
丁
１）确定过程
２）找出RNA聚合酶
３）确定转录方向
A
B
C
D
E
DNA复制
转录
转录
转录＋翻译
1、概念：
2、场所：
3、条件
4、转录过程：
5、转录特点：
6、转录产物：
7、转录的生物学意义：
模板：
原料：
能量：
酶：
DNA的一条母链
4种游离的核糖核苷酸
由ATP提供
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体；细胞质（原核）
RNA聚合酶(具有解旋与形成磷酸二酯键的作用)
基因片段解旋→转录→RNA脱离母链，DNA复旋
边解旋边转录
小结：转录 (DNA→RNA)
mRNA、 tRNA、 rRNA
信息从DNA传递到mRNA上
以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。
例.图1为某果蝇染色体上与白眼基因S有关的示意图，图2为该染色体上相关基因转录的过程示意图。下列相关叙述错误的是（ ）
命题探究
A.该果蝇体细胞中可能没有与S基因相对应的等位基因
B.图2与图1中不同的碱基配对方式是A－U
C.由图2可知，一个DNA上不同基因的转录模板可能不同
D.S基因若发生图2过程，催化该过程酶的结合位点在图1的Ⅰ区段
在该基因的上游非编码区
D
mRNA
tRNA
mRNA
tRNA
终止密
码子
脱离
（UAA、UAG、UGA）
（2）翻译过程
直接模板
小结：遗传信息的翻译
1.概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2.场所或装配机器： 。
核糖体
氨基酸
tRNA
4.产物：多肽——→蛋白质
针对图1分析：
①图1中翻译方向如何？判断依据是什么？
②图示信息显示一条mRNA可结合多个核糖体，
其意义何在？
③图中多条多肽链其氨基酸序列是否相同？为什么？它们是否具生物学活性？
④起始密码子AUG决定甲硫氨酸，为什么蛋白质的第一个氨基酸往往不是甲硫氨酸？
合成的仅是“多肽链”，其必须经过一定的加工才能成为具有特定功能的成熟蛋白质。
方向为从左向右
判断依据是多肽链的长短，长的先翻译
少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的多肽/蛋白质
相同
模板mRNA相同
甲硫氨酸在多肽链加工修饰中常常会被剪切掉。
多聚核糖体
热图解读
①tRNA呈三叶草形状
②一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运
①一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
②翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
③翻译终点：识别到终止密码子（不决定氨基酸）翻译停止。
④翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，mRNA不移动。
2、真核细胞内有该生理过程吗？
真核细胞的线粒体、叶绿体也有DNA和核糖体；其转录和翻译可同时进行。
思考：
1、图示转录翻译的特点是？
边转录边翻译
热图解读
真核细胞和原核细胞基因表达过程的判断方法
例.如图是两种细胞中主要遗传信息的表达过程，据图分析下列叙述不正确的是（　　）
A.图甲细胞没有核膜包被的细胞核，所以转录和翻译同时发生
B.图中所示的遗传信息都是从DNA传递给mRNA再传递给蛋白质的
C.两种表达过程均主要由线粒体提供能量，由细胞质提供原料
D.图乙细胞中每个核糖体合成的多肽链都相同，翻译的方向是由5′到3′端
C
复制 转录 翻译
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质（核糖体）
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
原则 T－A；A－T G－C；C－G T－A；A－U G－C；C－G U－A；A－U
G－C；C－G
特点 半保留复制； 边解旋边复制 边解旋边转录； DNA双链全保留 一条mRNA上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链
结果 两个子代DNA分子 mRNA、tRNA、rRNA 多肽/蛋白质
信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
意义 传递遗传信息 遗传信息从DNA传递到mRNA上指导蛋白质合成从而决定生物性状 4、DNA复制、转录和翻译的比较（以真核生物为例）
5、基因表达过程中的有关计算
G C A
C G T
G C U
氨基酸
DNA（基因）
转录
mRNA
翻译
蛋白质（肽链）
氨基酸
n
碱基
3n
碱基
6n
最多
至少
某基因含有180个碱基，
其转录出来的mRNA最多含 个碱基，
翻译成的蛋白质最多含 个氨基酸。
某多肽链含40个氨基酸，
则其模板链至少含 个碱基，
决定其合成的基因至少含 个碱基。
90
30
120
240
思考：为什么氨基酸∶RNA中碱基∶DNA中碱基对应数量关系中会出现“至少”或“最多”？
①DNA中有的片段无遗传效应，不能转录出mRNA。
②真核生物基因中存在不编码氨基酸的非编码序列。
③转录出的mRNA中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸，并且合成的肽链在加工过程中可能会剪切掉部分氨基酸，所以基因或DNA上碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的6倍多。
基因表达中，蛋白质的氨基酸＝1/3mRNA的碱基=1/6基因中的碱基。这个比例关系都是最大值，原因如下：
例.下图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：
（1）细胞中过程②发生的主要场所是　　　　。
（2）已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为　　　　。
细胞核
26%
（3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸（密码子有AUU、AUC、AUA）变成苏氨酸（密码子有ACU、ACC、ACA、ACG），则该基因的这个碱基对替换情况是　　　 　。
（4）在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是　 　　　。
（5）人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点
　　　　（在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择），其原因是_______________________________________。
T－A替换为C－G（或A－T替换为G－C）
浆细胞和效应T细胞　
不完全相同　
不同组织细胞中基因进行选择性表达
考点二　中心法则及基因与性状的关系
一、中心法则的提出及发展
揭示了遗传信息传递的一般规律
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
复制
1.克里克于1957年提出中心法则：
①1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。
②1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。
③1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。
中心法则的发展
2.补充完善后的内容图解
注：虚线——病毒特有（RNA病毒）（补充）
要求：能分别写出不同种类生物的中心法则表达式。
3.不同生物遗传信息的传递过程归纳
①能分裂的细胞及DNA病毒等
②不能分裂的细胞
如洋葱根尖分生区细胞、噬菌体等
如洋葱表皮细胞等高度分化的细胞
3.不同生物遗传信息的传递过程归纳
③大部分RNA病毒
④逆转录病毒
如烟草花叶病毒等
如HIV病毒
思考：某种RNA病毒，可以在寄主细胞中发生逆转录，则其逆转录过程所用的酶、原料和能量都由寄主细胞提供？
答：逆转录酶（某些RNA复制酶）来自病毒自身，该酶起初合成应在寄主细胞中，以自身RNA为模板，用寄主细胞的原料，合成逆转录酶和RNA复制酶（在寄主细胞中合成≠由寄主细胞提供）
归纳总结：
①病毒的中心法则过程是发生在宿主细胞中 。
②动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同。
根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；
叶肉细胞等高度分化的细胞无核DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；
例.据图分析生物体内遗传信息的传递和表达过程:
(1)在人体细胞中发生的
过程是 。
(2)遵循碱基互补配对的
过程是 。
①②③
①②③④⑤⑥
（3）①和②过程，碱基配对方式完全相同吗？
（4）HIV可发生上述什么过程？其宿主细胞是什么？
其“遗传信息流”的模板及原料分别由谁提供？
①②③④
T细胞
模板由病毒自身提供，原料由宿主（T）细胞提供。
不完全相同
例.新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来，全国人民同舟共济、众志成城，打赢了一场没有硝烟的疫情阻击战。经研究，该病毒是一种单股正链RNA病毒，其在宿主细胞内的增殖过程如图所示。下列说法中正确的是(　　)
A.由图示可知，＋RNA和－RNA上都含有决定氨基酸的密码子
B.过程②消耗的嘧啶核苷酸数等于过程④消耗的嘌呤核苷酸数
C.可利用抗生素类药物抑制新型冠状病毒在宿主细胞内的增殖
D.新型冠状病毒和HIV的增殖过程都需要RNA复制酶的作用
B
二、基因控制生物的性状
直接控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
间接控制
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
（一）基因控制性状的途径
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
一般过程
基因
结构蛋白
控制
生物性状
表现
囊性纤维化病
CFTR基因缺失3个碱基
508位缺少 苯丙氨酸
蛋白质空间结构变化
CFTR转运氯离子的功能异常
患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌繁殖，肺部感染
镰刀型细胞贫血症
血红蛋白基因中1个
碱基对被替换
血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸替换，空间结构改变
红细胞呈镰刀型
红细胞易破裂，
使人患贫血
组成
细胞形态、结构
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
一般过程
基因
酶的合成
控制
生物性状
表现
白化病
编码酪氨酸酶基因异常
缺少酪氨酸酶
不能合成黑色素
出现白化症状
皱粒豌豆的形成
编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱
支链淀粉酶异常，
活性降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆，
失水皱缩
控制
代谢过程
基因控制性状的途径
基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。——直接控制
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。 ——间接控制
无论哪种途径，基因控制合成的都是蛋白质。
若直接体现某性状的物质是蛋白质——直接控制；
若直接体现某性状的物质不是蛋白质——间接控制。
总的来说，
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
（黑色素、花青素、甲状腺激素、淀粉等）
（二）基因与性状的关系
（1）一个基因 一种性状
（2）一个基因 多种性状
（3）多个基因 一种性状
基因与性状的关系并不是简单的线性关系。
控制
控制
控制
基因与性状的数量关系具体表现：
遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4~7d的长翅果蝇幼虫在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。
1、请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。
提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？
2、这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？
资料：
结论：性状是基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间相互作用的结果。
例.下图为人体内基因对性状的控制过程，判断如下分析：
(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中(　 　)
(2)图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助(　 　)
(3)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同
（ ）
(4)图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体
（ ）
(5)人体衰老引起白发的原因是图中酪氨酸酶不能合成(　 　)
(6)基因控制囊性纤维病与基因2控制性状的方式相同(　 　)
×
√
√
×
√
√
3）一因多效：一对基因可影响多种性状。
（情感传递物）
例.从下图中能得到基因与性状之间的哪些关系？
（苯丙酮尿症）
（抑郁症）
（白化病）
1）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。
2）多因一效：多对基因共同控制一种性状。

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