第4章 基因的表达.doc

第四章 基因的表达章节概述本章内容主要包括三个方面，基因指导蛋白质的合成，即相连续的两个过程，转录和翻译。基因对性状的控制是通过基因控制酶的合成和基因直接控制蛋白质分子的结构来影响性状的。本章的核心内容是从分子水平上阐明遗传物质在生物体内是如何起作用的，即遗传物质的转录和翻译过程。在学习中，要注意蛋白质合成的每一步及其所涉及的知识的内在联系。充分利用插图，并注重理论联系实际的方法，如举例说明基因与性状的关系，增加对本章内容的理解。目标认知学习目标1.概述遗传信息的转录和翻译。2.举例说明基因与性状的关系。重点中心法则难点1.遗传信息的翻译过程。2.基因、蛋白质与性状的关系。知识精讲重点知识讲解DNA与RNA分子的比较DNARNA组成元素C、H、O、N、P基本单位脱氧核苷酸（4种）核糖核苷酸（4种）化学组成一分子磷酸 脱氧核糖 A、T、C、G一分子磷酸 核糖 A、U、C、G结构规则的双螺旋结构一般呈单链结构功能编码复制遗传信息，控制蛋白质合成传递遗传信息，并通过蛋白质表达出来分布细胞核的染色体，线粒体，叶绿体细胞质中核糖与脱氧核糖结构对比RNA的在细胞中有三种：mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA），rRNA（核糖体RNA）。基因控制蛋白质合成过程1转录：转录是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。2翻译（1）密码子和反密码子的区分：密码子是mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。反密码子：每个tRNA上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对。tRNA（转运RNA）的特点：象三叶草的叶形，一端是3个碱基，另一端是携带氨基酸的部位（如下图）。 核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。第一个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点1。第二个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2。两个氨基酸脱水缩合，第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。核糖体沿着mRNA移动，位点1的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入位点1，第三个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2，继续肽链的合成，直到读取到mRNA的终止密码为止。一个mRNA分子可以与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成。肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱落离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。转录和翻译的比较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方向DNAmRNAmRNA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中心法则传统的中心法则如下图所示：传统的中心法则已经不能概括现代生命科学发现的事实，应予以修改，如下所示：遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如致癌RNA病毒；遗传信息可以从RNA流向RNA，如RNA肿瘤病毒；基因、蛋白质与生物性状特征之间的关系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。豌豆有圆粒与皱粒实例分析如下：白化病机理如下图所示：2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，主要表现为患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。研究表明，其病因是一个跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3个碱基引起的：镰刀型细胞贫血症也是一种遗传病。正常人的红细胞成中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞是弯曲的镰刀状。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。原来发现患者血红蛋白分子的多肽链上与正常的血红蛋白分子只有一个氨基酸不同。这是由于编码血红蛋白的基因中一个碱基发生变化而引起的。经典例题透析1已知某tRNA一端的三碱顺序是GAU，它所转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来（ ）AGAT BGAU CCUA DCTA考点定位：本题考查DNA的转录和翻译。指点迷津：从转录、翻译逆行推理来解答。tRNA头部的特定三碱基是GAU，那么根据碱基互补配对原则，决定此氨基酸的mRNA上的密码子是CUA。mRNA是由DNA转录而来的，所以mRNA上CUA是由DNA的GAT转录而来的。参考答案：A2揭示基因化学本质的表述是（ ）A基因是遗传物质的功能单位 B基因是有遗传效应的DNA片段C基因是蕴含遗传信息的核苷酸序列 D基因在染色体上呈线性排列考点定位：考查基因的概念。指点迷津：从遗传学角度，基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；从细胞学角度，基因在染色体上呈线性排列；从分子学角度，基因是具有遗传效应的DNA片段，这也就揭示了基因的化学本质是DNA。参考答案：B3水蛭素是由65个氨基酸组成的蛋白质，控制该蛋白质合成的基因碱基数目至少应是( ) A390个 B195个 C260个 D65个考点定位：本题考查密码子的相关知识。指点迷津：水蛭素是由65个氨基酸组成的蛋白质，则mRNA上的碱基共有653=195(个)。可推知DNA上的碱基数为1952=390(个)，如果再考虑起始密码子，终止密码子和非编码的部分，远远超过390个。由于本题要求的是至少是多少碱基数，可不考虑起始密码子，终止密码子和非编码的部分。参考答案：A4某动物中的甲细胞比乙细胞RNA的含量多，可能的原因是( ) A甲合成的蛋白质种类和数量比乙多 B甲含的DNA比乙多C乙合成的蛋白质种类和数量比甲多 D甲含的染色体比乙多考点定位：本题考查基因的转录。指点迷津：同一种动物的体细胞核中DNA和染色体的数量是相对恒定的，而RNA的数量变化相对较大，RNA作为合成蛋白质的中间媒介物，其中mRNA作为合成蛋白质的模板，tRNA作为运载氨基酸的工具，rRNA为构成核糖体的组成成分，因而RNA含量越多，说明蛋白质的合成代谢旺盛。参考答案：A5牛胰岛素由51个氨基酸组成，则决定该蛋白质的基因中至少有（ ）个碱基。A.51 B.153