第四章基因的表达

1、【本讲教育信息 】一 . 教学内容：基因的表达二 . 学习内容：1. 基因的本质。2. 基因如何控制蛋白质合成的。3. 基因对性状的控制。基因是具有遗传效应的 DNA 片断，是决定生物性状的基本单位，染色体是基因的载体，在染色体上，基因呈线性排列。基因控制蛋白质的合成，分为转录、翻译两步，DNA 、 RNA 、蛋白质间的关系总结为遗传中心法则。生物性状的表现过程遵循法则，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程， 同时也通过控制蛋白质的分子结构直接影响性状。三 . 学习重点：1. 染色体、 DNA 和基因三者之间的关系2. 基因的本质、结构、基因的功能3. 基因控制蛋白质的合成过程和原理4. 基因对

2、性状的控制原理四 . 学习难点：1. 基因的概念理解2. 基因控制蛋白质的合成过程和原理3. 中心法则内容，基因控制性状的原理五 . 学习过程：1. 基因基因是决定生物性状的基本单位（1）基因概念的提出： 19世纪 60年代孟德尔遗传因子逻辑推理产物生物的性状由遗传因子控制遗传因子在体细胞成对存在配子中只有这一对遗传因子中的一个配子结合后，合子遗传因子恢复成对 20世纪初摩尔根基因存在果蝇实验证实基因存在于染色体上，并且呈直线排列染色体是基因的载体基因是染色体上的遗传单位基因是遗传物质在上下代间传递的基本单位，是功能上的独立单位基因是决定生物性状的基本单位蛋白质（组蛋白、非组蛋白）染色体DNA

3、 （一条分子，多个基因） 20世纪 50年代沃森等DNA结构基因的化学组成基因是具有遗传效应的DNA片断基因是 DNA 上的脱氧核苷酸顺序（碱基排列顺序）遗传信息来自碱基对的排列顺序（2）基因的实质：具有遗传效应的DNA 分子片断是 DNA 分子上具有特定功能的核苷酸序列DNA 分子中有许多碱基序列不含遗传信息，具调节作用和稳定染色体作用（3）基因的复制和表达基因的表达：通过DNA 控制蛋白质的合成实现DNA遗传信息蛋白质个体分子结构表现性状基因的复制：通过 DNA 的分子复制实现， 将遗传信息传递给下一代DNADNA2. 基因控制蛋白质的合成（1）场所DNA蛋白质（细胞核）（细胞质）真核生物

4、：转录在细胞核内完成、翻译在细胞质中完成线粒体、叶绿体：各自相对有独立的遗传系统和蛋白质表达系统，转录和翻译在细胞器内部完成原核生物：基因的表达在细胞质中完成，转录和翻译同时进行（2）过程转录：场所：细胞核内概念：以 DNA条件：为模板，按碱基互补配对原则，合成RNA的过程模板 DNA 单链 ：一条 DNA 单链为模板（反义链） ，转录形成序列与其互补连相同（有义链）原料核糖核苷酸： 四种核糖核苷三磷酸， 原料在细胞质中合成，通过核孔运输到细胞核中起作用酶 RNA 聚合酶系等：包括解旋酶、聚合酶能量核苷三磷酸：高能磷酸键原则：碱基互补配对原则RNA 只有单链结构，碱基组成与DNA 不同RNA

5、中没有 T，只有 U，在合成 RNA 时，以 U 代替 T 与 A 配对，将遗传信息转移到 RNA 上，这种 RNA 叫做信使 RNA （简写 mRNA ）A与U 配对两个氢键G与C配对三个氢键过程：起始延伸终止 DNA 部分双链解螺旋，形成单链结构 酶与其中一条DNA 单链结合，以单链为模板合成RNA 利用环境中的原料合成信使RNA ，同时解旋部分沿双链移动，mRNA不断合成延长，信息转移到信息RNA中。RNA合成后脱离母板，通过核孔出细胞核进入细胞质；DNA形成双链结构，恢复成双螺旋结构。产物：信使 RNA携带信息，能指导合成蛋白质（半衰期短）转运 RNA携带氨基酸，参与合成多肽（含量相对

6、稳定）核糖体 RNA核糖体的结构成分（含量相对稳定） 翻译场所：细胞质概念：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条件：模板：信使 RNA能量： ATP，供合成多肽链所用原料：氨基酸（组成蛋白质的20种氨基酸）酶：蛋白质合成酶系转运 RNA ：携带氨基酸，识别密码子，将遗传信息转换成氨基酸排列顺序核糖体：多肽合成场所，能与信使RNA 结合，完成合成多肽 密码子：信使RNA 上决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基成为 1个密码子4种碱基共能形成密码子为：43=64种决定氨基酸的密码子为：61种终止密码子为：3种（UGA UAGUAA ）特点： 密码子具有通用性： 不同的生物密码

7、子基本相同， 即共用一套密码子。 密码子不重叠： 两个密码子间没有标点符号， 读码必须按照一定的读码框架，从正确的起点开始，一个不漏地一直读到终止信号。 密码子具有简并性： 大多数的氨基酸都可以具有几组不同的密码子 密码子具有一定的方向性：在核酸链上按照一定方向进行读码 密码子具有一定的摆动性： 三联体密码子的第一位碱基决定了氨基酸的种类， 第三位密码子的摆动性最大，允许生物的碱基对发生一定改变但是不影响生物的性状 核糖体：氨基酸合成多肽的场所（叶绿体、线粒体都有各自的核糖体） 核糖体能与 mRNA 结合 有两个位点能接受两个tRNA 转运来的氨基酸 核糖体内的酶能催化氨基酸间形成肽键 每形成

8、一个肽键，沿信使RNA 移动三个碱基 遇到终止密码时，核糖体自动脱落，大小亚基分离 转运氨基酸（ tRNA ）：运载氨基酸的工具，也是一种RNA ，简写 tRNA 能识别并转运一种氨基酸 一端是携带氨基酸的部位，另一端三个碱基 每个 tRNA 的 3个碱基只能专一与 mRNA 上的密码子配对，称为反密码子3. 中心法则及其发展信息流：遗传学上，将遗传信息的流动方向称为信息流中心法则：克里克提出内容：遗传信息可从DNA 流向 DNA DNA遗传信息可从 DNA 流向 RNA 转录过程的自我复制细胞生物遗传信息可从 RNA 遗传信息可从 RNA 遗传信息可从 RNA流向蛋白质翻译过程流向 DNA

9、逆转录过程（病毒中出现）流向 RNA RNA 的自我复制（病毒中出现）4. 基因对性状的控制基因对性状的控制方式：（1）控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状如：若基因不正常，缺乏酪氨酸酶，就不能合成黑色素：白化病（2）控制蛋白质分子的结构直接影响性状如：镰刀贫血细胞病：血红细胞分子结构不正常，由基因缺陷导致【模拟试题】（答题时间： 45分钟）1. 一段多核苷酸链中的碱基组成为 20A ，20%的 C，30%的 G，30%的 T，它是一段（）A. 双链DNAB. 单链DNAC. 双链RNAD. 单链RNA2. 构成 DNA 的碱基有 4种，下列哪项碱基数量比因生物的种类不同而不同（）A.

10、（A+G ）/（T+C）B.（A+C ）/（T+G）C.（A+T ） /（ G+C）D. A/T3. 某基因中有脱氧核苷酸 900个，则由它控制合成的蛋白质最多有多少种氨基酸（）A. 20B. 150C. 300D. 9004. 某遗传效应的 DNA 片段有碱基 960个，此片段转录、 翻译合成一条肽链，则此肽链在形成时应脱去的水分子数为（）A. 480B. 240C. 160D. 1595. 某多肽链含有 99个肽键，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有（）A. 297B. 300C. 594D. 6006. 某信使 RNA 的碱基中，尿嘧啶占 20%，腺嘌呤占 10，则作为它的模板的 D

11、NA 分子中胞嘧啶占全部碱基的（）A. 30%B. 35%C. 70%D.无法计算7.一种转运 RNA 只能转运（）A. 不同种氨基酸B. 一种氨基酸C. 各种氨基酸D. 一个氨基酸8.关于基因的概念，下列哪种说法是错误的（）A. 基因在染色体上呈线性排列B. 基因是控制生物性状的基本单位C. 基因是染色体的一段D. 基因是有遗传效应的 DNA 片段9. 由碱基A，C 和T 可以组成的核苷酸种类是（）A. 8B. 6C. 5D. 310. 若测得精氨酸转运 RNA 分子上的反密码子为 GCU，则 DNA 分子模板链上决定这个精氨酸的相应碱基是（）A. GCAB. CGAC. CGTD. GCT

12、11. 实验室模拟生物体内RNA转录的必须条件是（） 酶 游离的核糖核苷酸ATPDNA分子 信使RNA 转运RNA 适宜的温度 适宜的酸碱度A. B. C. D. 12. 密码子存在于下列那种结构上（）A. DNA分子上B. mRNA分子上C. tRNA分子上D. 多肽链上13. 下列关于遗传信息的叙述不正确的是（）A. 基因中有遗传信息B. 信使 RNA 上有转录的遗传信息C. 密码子上有遗传信息D. 蛋白质的结构与功能是遗传信息的具体表现14. 一条双链 DNA 分子，G 和 C 占全部碱基的 44%，其中一条链的碱基中， 26%是 A，20%是 C，那么其互补链中的A 和 C 分别占该链

13、全部碱基的百分比是（）A. 28%、 20%B. 30%、24%C. 26%、20%D. 24%、30%15. 镰刀型细胞贫血症病人的血红蛋白基因发生突变，因此翻译出的蛋白质的一个谷氨酸被缬氨酸替换。 下列关于镰刀型细胞贫血病的叙述正确的是（）A. 病人血红蛋白mRNA 上的密码与正常人有差别B. 病人携带谷氨酸的tRNA 与正常人不同C. 基因突变后，不影响血红蛋白的功能D. 基因突变后，不影响合成血红蛋白时所用的tRNA 的种类16. 几种氨基酸可能的密码子如下： 甘氨酸：GGU 、GGC、GGA 、GGG；缬氨酸： GUU、 GUC、GUA 、GUG；甲硫氨酸： AUG 。经研究发现，在

14、编码某种蛋白质的基因的某个位点上发生了一个碱基替换， 导致对应位置上的氨基酸由甘氨酸变成缬氨酸； 接着由于另一个碱基的替换，该位置上的氨基酸又由缬氨酸变为甲硫氨酸， 则该基因未突变时的甘氨酸的密码子应该是（）A. GGUB. GGCC. GGAD. GGG17. 某病毒的遗传物质中， A:G:C:U=1:2:3:4 ，通过逆转录形成的 DNA分子中A:G:C:T应是（）A. 1:2:3:4B. 1:1:1:1C. 2:1:4:3D. 4:3:2:118. 用15 N 标记细菌中的 DNA ，然后又将普通的 14N 来供给这种细菌，于是该细菌便用 14N 来合成 DNA ，假设细菌在含 14N

15、的营养基上连续分裂两次，产生4个新个体，它们DNA中的含14N链的比例是（）A. 3:1B. 2:1C. 1:1D. 7:119. 已知一个蛋白质分子由 2条肽链组成， 连接蛋白质分子的氨基酸的肽键共有 198个，翻译成这个蛋白质分子的mRNA 中有 A 和 G 共200个，则转录成信使RNA的DNA分子中，最少应有C 和T 多少个（）A. 400B. 200C. 600D. 80020. 已知某生物体细胞有20个DNA分子，其中1个DNA分子有 36000个碱基，则由该DNA 分子控制合成的多肽链中，最多有多少种氮基酸（）A. 6000B. 4000C. 20D. 1200021. 某一多肽

16、链内共有肽键数 109个，则此分子中含有一NH 2 和COOH的数目至少为（）A. 110和110B. 109和 109C. 9和9D. 1和122. 从某种病毒中提取出核酸，经测定，其碱基的组成中A 与T 含量相等，C 与 G 的含量相等。 以下有关这种病毒核酸种类的结论哪个正确（）A. RNAB. 单链 DNAC. 双链 DNAD. 环状 DNA23. 组成 mRNA 分子的4种单核苷酸能组成多少种密码子（）A. 16B. 3224. 逆转录酶是（C. 46）聚合酶。D. 64A. 以DNA为模板的RNAB. 以RNA为模板的DNAC. 以 RNA为模板的RNAD. 以DNA为模板的DNA

17、25. 基因对性状的控制在不同的时期不一样，下列性状的是由等位基因控制的性状是（）A. 无籽番茄B. 无籽西瓜C. 无芒小麦D. 水稻黄化苗26. 已知甲、乙、丙三种病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别用下图表示：（1）对三种类型的病毒分别举例：甲_；乙_；丙_。（供选答案： A. 肉瘤病毒B. 噬菌体C. 流感病毒）（2）图中 1、8表示遗传信息的 _过程，9表示遗传信息的 _过程， 3、10表示遗传信息的 _过程，此过程进行的所必需的条件有_、_、_、_。（3）图中 7表示遗传信息 _过程，此过程的发生需要有_的催化作用，这一现象的发现，其意义是对_。27. 下图表示为某动物体内的某种生理过程的示意图，请根据图示内容回答下列相关的问题：（1）图示内容所代表的生理过程称为_。（2）你认为图中E所示结构运载的氨基酸是_。附相关密码子： 甲硫氨酸（AUG ），酪氨酸（UAC