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专题五 生物的遗传、变异和进化
考点二 基因的表达
[考点解读] 1、考点
基因的概念
原核细胞和真核细胞的基因结构
基因控制蛋白质的合成
基因对性状的控制
人类基因组研究
二、解读
学好本专题要理解染色体、DNA和基因的关系，要理解转录和翻译的场所、条件及其过程，特别是碱基互补配对在转录、翻译中的作用。同时要结合细胞的结构和功能以及合成代谢的相关知识进行思维扩散，并注意遗传信息和遗传密码的联系与区别，密码子与氨基酸的对应关系，中心法则的含义。着重加强DNA、mRNA在转录过程中碱基数以及其所控制合成的蛋白质的氨基酸数目之间的换算关系即（DNA的碱基数∶mRNA的碱基数∶氨基酸数=6∶3∶1）
[构建知识网络]
[学习流程]
流程·自学指导·
通过阅读课本，总结归纳以下知识：
一、.基因
1、与DNA的关系
①基因的实质是有遗传效应的DNA片段，无遗传效应的DNA片段不能称之为基因（非基因）。
②每个DNA分子包含许多个基因。
2、与染色体的关系
①基因在染色体上呈线性排列。
②染色体是基因的主要载体，此外，线粒体和叶绿体中也有基因分布。
3、与脱氧核苷酸的关系
①脱氧核苷酸（A、T、C、G）是构成基因的单位。
②基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
4、与性状的关系
①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位。
②基因对性状的控制通过控制蛋白质分子的合成来实现。
二、DNA片段中的遗传信息
遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序的千变万化构成了DNA分子的
多样性，而碱基的特异排列顺序，又构成了每个DNA分子的特异性。如：某DNA中含有200个碱基对，可形成4200 种。
三、基因的结构
1、原核细胞的基因结构
原核细胞的基因结构可下图来表示：
非编码区特别是编码区上游的RNA聚合酶结合位点，可以调控DNA指导蛋白质合成的过程。原核细胞的基因转录过程如下图：
2、真核细胞的基因结构
←—非编码区—→ ←———————————　 编码区　 ——————————→ ←—非编码区—→
编码区上游 内含子 内含子 编码区下游
与原核细胞的基因相比，不同的是：真核细胞的编码区是间隔的即编码区由可编码的部分（称外显子）和不可编码的部分（称内显子）相间排列。
其转录过程与原核生物大致相同，所不同的是，它所转录出的RNA同时含有由外显子转录出的部分和内显子转录出的部分，转录结束后，需要将RNA中由内显子转录出的部分剪掉，然后将若干后由由外显子转录出的部分的RNA拼接起来，才能形成完整的mRNA。
四、基因控制蛋白质的合成
1、DNA与RNA的异同点
核酸项目 DNA RNA
结构 通常是双螺旋结构，极少数病毒是单链结构 通常是单链结构
基本单位 脱氧核苷酸（4种） 核糖核苷酸（4种）
五碳糖 脱氧核糖 核糖
碱基 A、G、C、T A、G、C、U
产生途径 DNA复制、逆转录 转录、RNA复制
存在部位 主要位于细胞核中染色体上，极少数位于细胞质中的线粒体和叶绿体上 主要位于细胞质中
功能 传递和表达遗传信息 ①mRNA：转录遗传信息，翻译的模板②tRNA：运输特定氨基酸③rRNA：核糖体的组成成分
2、RNA的类型
⑴信使RNA（mRNA）
⑵转运RNA（tRNA）
⑶核糖体RNA（rRNA）
3、转录
⑴转录的概念： 画图：
⑵转录的场所　主要在细胞核
⑶转录的模板　以DNA的一条链为模板
⑷转录的原料　4种核糖核苷酸
⑸转录的产物　一条单链的mRNA
⑹转录的原则　碱基互补配对
⑺转录与复制的异同（下表：）
　
阶段项目 复制 转录
时间 细胞有丝分裂的间期或减数第一次分裂间期 生长发育的连续过程
进行场所 主要细胞核 主要细胞核
模板 以DNA的两条链为模板 以DNA的一条链为模板
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
条件 需要特定的酶和ATP 需要特定的酶和ATP
过程 在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开，以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（A—T、C—G、T—A、G—C）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构 在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板，按照A—U、G—C、T—A、C—G的碱基互补配对原则，形成mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合
产物 两个双链的DNA分子 一条单链的mRNA
特点 边解旋边复制；半保留式复制（每个子代DNA含一条母链和一条子链） 边解旋边转录；DNA双链分子全保留式转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）
遗传信息的传递方向 遗传信息从亲代DNA传给子代DNA分子 遗传信息由DNA传到RNA
注：细胞中因有DNA和RNA ，所以就整个细胞而言，嘌呤和嘧啶未必相等。
复制和转录发生在有DNA的部位，如：拟核，细胞核，线粒体，叶绿体等。
4、翻译
⑴定义： 画图：
⑵翻译的场所 细胞质的核糖体上
⑶翻译的模板 mRNA
⑷翻译的原料 20种氨基酸
⑸翻译的产物 多肽链（蛋白质）
⑹翻译的原则 碱基互补配对
5、遗传信息、密码子和反密码子
遗传信息 密码子 反密码子
概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基 tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸
种类 基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传信息的多样性 64种61种：能翻译出氨基酸3种：终止密码子，不能翻译氨基酸 61种或tRNA也为61种
联系 ①基因中脱氧核苷酸的序列mRNA中核糖核苷酸的序列②mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补③密码子与相应反密码子的序列互补配对
6、翻译与转录的异同点（下表）：
阶段项目 转录 翻译
定义 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程 以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程
场所 细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的一条链 信使RNA
信息传递的方向 DNA→mRNA mRNA→蛋白质
原料 含A、U、C、G的4种核苷酸 合成蛋白质的20种氨基酸
产物 信使RNA 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质
实质 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达
注：DNA复制只发生在细胞分裂的间期，而在高度分化的细胞（不具分裂能力）中不发生，而转录和翻译只要是活细胞均可能发生（哺乳动物成熟红细胞除外）
五、基因表达过程中有关DNA、RNA、氨基酸的计算
1、转录时，以基因的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，产生一条单链mRNA，则转录产生的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的一半，且基因模板链中A+T（或C+G）与mRNA分子中U+A（或C+G）相等。
2.翻译过程中，mRNA中每3个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3，是双链DNA碱基数目的 1/6 。
六、中心法则
⑴DNA→DNA：DNA的自我复制；
⑵DNA→RNA：转录；
⑶RNA→蛋白质：翻译；
⑷RNA→RNA：RNA的自我复制；
⑸RNA→DNA：逆转录。
DNA→DNA RNA→RNA
DNA→RNA 细胞生物 病毒
RNA→蛋白质 RNA→DNA
七、基因、蛋白质与性状的关系
1、 （间接控制）
酶或激素 细胞代谢
基因 性状
结构蛋白 细胞结构
（直接控制）
2、基因型与表现型的关系，基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响。
3、生物体性状的多基因因素：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间多种因素存在复杂的相互作用，共同地精细地调控生物的性状。
八、人类基因组研究
“人类基因组”是指人体DNA所携带的全部遗传信息。包括1－22号常染色体和X、Y染色体，共24种染色体的24个DNA分子上的遗传信息，这24个DNA分子上构有30亿个碱基对，约有3－5万个基因。
“ 人类基因组计划”就是分析测定人类基因组的核苷酸序列，其主要任务是绘制出人类基因组的4张图：遗传图(基因在染色体上的位点)、物理图(测量出基因的距离)、序列图(测定基因的碱基排列次序)、转录图(测定基因转录形成RNA时的碱基配对)。参与　这项计划的有六个国家：中国、美国、英国、法国、德国和日本。
研究人类基因组的意义是：各种疾病、尤其是各种病的诊断；进一步了解基因表达的调控机制；细胞的生长、分化和个体发育的机制及生物进化；推动生物高新技术的发展，并产生巨大的经济意义。
·平行训练·
1、将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中，让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是：
A．1/2 B．1/4 C．1/6 D．1/8
2、关于脱氧核糖核酸的分布，正确的是
A.人体细胞的细胞质基质中不存在DNA
B.细菌细胞中的DNA都分布在拟核中
C.成熟红细胞都不含DNA
D.原核细胞如果含RNA就不含DNA
3、（07上海生物）密码子存在于
A．DNA B．mRNA C．tRNA D．核糖体
4、下列有关密码子的叙述中，错误的是
A．密码子有64个
B．一种氨基酸只有一种密码子
C．一种密码子最多只能决定一种氨基酸
D．ATG不可能是密码子
.5、下图为一个真核基因的结构示意图，根据图中所示，对该基因特点叙述正确的是
A.非编码区是外显子，编码区是内含子
B.非编码区对该基因转录不发挥作用
C.编码区是不连续的
D.有三个外显子和四个内含子
6、（08石家庄高三质检）下列对基因结构的认识中，正确的是
A.小麦细胞基因的编码区中存在非编码序列
B.花生细胞基因结构中内含子存在于编码区，是能编码蛋白质的序列
C.金黄色葡萄球菌的基因与RNA聚合酶结合点位于编码区下游
D.乳酸菌与酵母菌基因结构中，都存在外显子和内含子
7、在遗传信息的传递过程中，不可能发生的是
A.DNA转录和翻译都进行碱基互补配对
B.mRNA穿过核孔在细胞质中进行翻译
C.复制和转录都以DNA的一条链为模板
D.核糖核苷酸和氨基酸依次参与转录和翻译
8、（06全国Ⅱ）已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA和单链RNA四种类型，现发现了一种新病毒，要确定其核酸属于上述哪一种类型，应该
A.分析碱基类型，确定碱基比率
B.分析碱基类型，分析核糖类型
C.分析蛋白质的氨基酸组成，分析碱基类型
D.分析蛋白质的氨基酸组成，分析核糖类型
9、tRNA与mRNA碱基互补配对的现象可出现在真核细胞的
A.细胞核中 B.核糖体上 C.核膜上 D.核孔处
10、某信使 RNA 含有鸟嘌呤 24 % ，胞嘧啶 22 % ，则转录该 RNA 的 DNA 分子中，胞嘧啶和腺嘌呤所占的比例是
A . 22 % , 28 % B . 24 % , 26 % C . 23 % , 27 % D . 23 % , 26 %
11、已知一信使RNA片段中有30个碱基，其中A和C共有12个，那么转录该信使RNA的一 段DNA分子中G和T的数目以及该信使RNA经“翻译”而合成肽链时脱去的水分子的最大数目分别是
A．12和30 B．30和29 C．18和10 D．30和9
12、（09上海卷,17） 某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是
A. 75对碱基 B. 78对碱基
C. 90对碱基 D. 93对碱基
13、下图表示控制某多肽链合成的一段DNA链，已知甲硫氨酸的密码子是AUG，合成的多肽链的氨基酸组成为“甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸”， 下列有关描述错误的是
A．该多肽链中有4个“—CO—HN—”结构
B．决定该多肽链的遗传密码子依次是AUG、CCC、ACC、GGG、GUA
C．上图DNA片段中的①链起了转录模板的作用
D．若发生基因突变，则该多肽链的结构一定发生改变
14、（09广东卷）25.有关蛋白质合成的叙述，不正确的是
亮氨酸 CUA、CUC、CUG、CUU、UUA、UUG
缬氨酸 GUA、GUC、GUG、GUU
甘氨酸 GGU
甲硫氨酸 AUG
A. 终止密码子不编码氨基酸
B. 每种tRNA只运转一种氨基酸
C. tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D. 核糖体可在mRN A上移动
15、（09海南卷）有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述，错误的是
A．两种过程都可在细胞核中发生
B．两种过程都有酶参与反应
C．两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料
D．两种过程都以DNA为模板
16、（2007上海生物，31）一个mRNA分子有m个碱基，其中G+C有n个；由该mRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNA分子的A+T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 （ ）
17、(07天津理综)下列关于细胞基因复制与表达的叙述，正确的是 （ ）
A.一种密码子可以编码多种氨基酸
B.基因的内含子能翻译成多肽
C.编码区增加一个碱基对，只会改变肽链上的一个氨基酸
D. DNA分子经过复制后，子代DNA分子中（C+T）/（A+G）=1
18、下图表示某基因的片段及其转录出的信使RNA，请据图回答问题（几种相关氨基酸的密码子见下表）：
（1）形成③链的过程叫做 ，场所是 ，需要的原料是 。
（2）形成③链的过程与DNA复制的过程，都是遵循 原则。
（3）③链进入细胞质后与 结合，在合成蛋白质过程中，转运RNA运载的氨基酸依次是 （依次填写前两个氨基酸的名称）。
（4）若该基因复制时发生差错，当上图a处所指由A变成G时，这种突变对该蛋白质的结构有无影响？ 。
（5）若该基因有100个碱基对，可编码的氨基酸最多有 个。
[我的收获—我快乐]________________________________________
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[我的不足—我改正] 你有做错的题吗？请你记录下来并更正到错题记录本！
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基因的表达
基因
基因的本质
基因对性状的控制
基因与染色体的关系
基因的结构
基因指导蛋白质的合成
转录
中心法则及其补充
翻译
非编码区　　　　　　　　　　　　　　　编码区　　　　　　　　非编码区
（编码区上游）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（编码区下游）
与DNA聚合酶
结合的位点
在编码区上游，RNA聚合酶与RNA结合位点结合。
转录：以DNA的一条链为模板合成mRNA。
RNA聚合酶与RNA结合位点分离，并从DNA模板链上脱落，转录结束。
向编码区
移动
向编码区下游移动
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