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第4章　基因的表达
第1节　基因指导蛋白质的合成
1．与DNA不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基组成中没有碱基 T(胸腺嘧啶)，而替换成碱基 U(尿嘧啶)；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。(P64～65)
2．RNA有三种，分别是mRNA、tRNA和rRNA；核仁受损会影响rRNA的合成，进而影响核糖体的形成。(P65)
3．基因的表达包括转录和翻译过程。
4．RNA是在细胞核中，通过 RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。(P65)
5．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，这一过程叫作翻译。(P66)
6．mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸。每3个这样的碱基叫作1个密码子。(P66)
7．正常情况下，UGA是终止密码子，但在特殊情况下，UGA可以编码硒代半胱氨酸。在原核生物中，GUG也可以作起始密码子，此时它编码甲硫氨酸。(P67图表注释)
8．核糖体是沿着 mRNA移动的。核糖体与mRNA的结合部位会形成 2个tRNA的结合位点。(P68)
9．科学家克里克于1957年提出了中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。(P69)
1．tRNA的结构示意图(图甲)(P67)
tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA比mRNA小得多，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫作反密码子。
甲　　　乙
2．一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链(图乙)(P69)
通常，一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，因此，少量的mRNA 分子就可以迅速合成大量的蛋白质。上图中核糖体沿mRNA移动的方向是从左向右。
3．中心法则图解(虚线表示少数生物的遗传信息的流向)(P69)
随着研究的不断深入，科学家对中心法则作出了补充：少数生物(如一些RNA病毒)的遗传信息可以从RNA流向RNA以及从RNA流向DNA。
(P64)
从原理上分析，利用已灭绝生物的DNA，真的能够使这些生物“复活”吗？
提示：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。
(P66)
1．转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？
提示：可以从所需条件、过程中的具体步骤所表现出的规律等角度进行分析。例如，转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则等。其中，碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。
2．与DNA复制相比，转录所需要的原料和酶各有什么不同？
提示：DNA复制所需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸，所需要的酶是解旋酶和DNA聚合酶；转录所需要的原料是4种游离的核糖核苷酸，所需要的酶是RNA聚合酶。
3．转录成的RNA的碱基序列，与DNA两条单链的碱基序列各有哪些异同？
提示：转录时，游离的核糖核苷酸与DNA模板链上的碱基互补配对。因此，转录成的RNA的碱基与DNA模板链的碱基是互补配对的关系。该RNA的碱基序列与DNA另一条链(非模板链)的碱基序列的区别是RNA链上的碱基U对应在非模板链上的碱基是T。
(P67)
1．从密码子表可以看出，像苯丙氨酸、亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并。你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？
提示：可以从增强密码子容错性的角度来解释，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；也可以从密码子的使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率较高时，几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。这是一道开放性问题，答案合理即可。
2．几乎所有的生物体都共用密码子表中的密码子。根据这一事实，你能想到什么？
提示：根据这一事实能想到地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，说明当今生物可能有着共同的起源，或生命在本质上是统一的等。这是一道开放性问题，答案合理即可。
第2节　基因表达与性状的关系
1．基因、蛋白质与性状的关系
(1)基因控制性状的两条途径：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；基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)基因与性状的数量对应关系：一对一、一对多、多对一。(P71～72)
2．细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(P72)
3．除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。(P74“相关信息”)
DNA甲基化示意图(P74)
柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰(如图)，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。像这样，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，叫作表观遗传。
(P71)
1．这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
提示：一样。
2．这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
提示：可能是由叶片所处的环境因素引起的。
(P72)
1．这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
提示：3种基因转录得到的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
2．3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
提示：这一事实说明，并不是细胞中所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
(P73)
1．教材所给资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
提示：柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。
2．分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
提示：其可能机制为：F1同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。
3．资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
提示：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。基因的碱基序列保持不变，但性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。

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