第4章 基因的表达（答案版）

第四章基因的表达

第一节基因指导蛋白质的合成

一、DNA和RNA的比较:

项目DNARNA

组成元素C、H、O、N、P

组成单位脱氧（核糖）核昔酸核糖核甘酸

五碳糖脱氧核糖核糖

含氮碱基A、T、C、GA、U、C、G

空间结构规则的双螺旋结构一般是单链

分类--m---R--N--A---、---t-R--N--A-、rRNA

&.皿至是蛋白质合成的直接模板；

功能所有细胞生物和DNA病毒的遗传物质b.tRNA能识别mRNA上的密码子并转运特定的氨基

（DNA是主要的遗传物质）酸；

c.rRNA与蛋白质一起构成核整体；

d.是RNA祸毒的遗传物质:

£少数RNA具有催化作用

分布（主要）细胞核、线粒体、叶绿体。（真核）主要分布在细胞质中

二、遗传信息的转录

1.转录的概念：RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA一条链为模板合成的,这一过程叫作转录。

2.转录场所：主要在细胞核（还可在线粒体、叶绿体、原核组胞的细胞质中）

3.转录时间：整个生命历程

4.转录基本条件：

①模板：基因的一条链②原料：4种游离的核糖核苦酸

③能量：ATP④酶：RNA聚合酶（起到解旋和聚合的作用）

5.配对原则：碱基互补配对原则：AU、TA、C・G、GC

6.转录产物：RNA（RNA通过核孔N放到细胞质）

7.转录遗传信息流动方向：DNA-RNA

8.转录特点：边解旋边转录

三、遗传信息的翻译

1.翻译的概念：游离胞质中的氨基酸,就以逑9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。mRNA合成以后，就通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸,以mR、A为模板合

成具有一定氨基酸顺序的蛋白质,这一过程叫做翻译。核酸中的碱基序列就是遗传信息。翻译实质上是将

mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。

2.密码子：

a.密码子的概念：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I个密强子。

b.密码子的特点:①专一性:一种密码子只决定二ft氨基酸（除终止密码子外）：

②简并性:一种氨基酸可对应一种或多种密码子:

③通用旌:地球上几乎所有生物都共用一套密码子。

3.tRNA和反密码子：

①tRNA：tRNA分子比mRNA小得多,分子结构也很特别：RNA链经过折叠，看上去

像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位,即下图中序号①处，另一端有3个碱基，

既下图中序号③处，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。tRNA

中含有氢键。

②反密码子：tRNA上能够与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。

③决定氨基酸的密码子有61或62种,所以tRNA有的或62种,反密码子也有61或62种0

④一种tRNA只能识别并转运一和氨基酸,但一种氨基酸可由一至多种tRNA携带。

4.翻译的过程

（1）场所：核糖体

（2）时间：整个生命历程

（3）基本条件:

①模板：mRNA②原料：21种氨基酸.

③能量：ATP④酶：翻译需要的酶.

核糖体移动方向

⑤转运工具：tRNA

（4）配对方式：mRNA和tRNA配对（A・U,G・CCG,U・A）.

（5）产物：蛋白质（肽链）.

（6）遗传信息流动方向：mRNAt蛋白质.

（7）翻译的过程：

①：mRNA进入细胞质,与核糖体结合。携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对，进入位点I。

②：携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。

③：甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽铤，从而转移到位点2的tRNA上。

④：核糖体沿着mRNA移动,读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的IRNA进入

位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成。

就这样，随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直至核糖体遇到

mRNA的终止密码子，合成才告终止。

（8）特点:

真核生物：先转录后翻译

原核生物：转录翻译同时0

转录方向:从左向右

翻译方向:从下到上

真核细胞染色体DNA的转录前翻译原核细胞中的转录和翻译

»♦•〃•・*-rI,—.

（先转录后翻译，时间场所不同）

核糖体的移动方向是由左蝇（曰右向左、由左向右），图中合成的4条多肽链的氨基酸序列蛔（相同、

不相同）。

四、中心法则内容：

1.遗传信息可以从DNA流向型里，即DNA复制;也可以从DNA流向区里，进而流向蛋白质,即遗传信

息的转录和翻译（基因表达）。

少数生物的遗传信息可以从RNA流向处区以及从RNA流向蛋白质。

蛋白质

①DNA复制,②转录,③RNA复制,④翻译,⑤逆转录。

（3）不同生物能发生的过程不同

正常细胞：①（分裂细胞）

DNA病毒：®®®Q（宿主细胞内）

RNA病毒：®®o（宿主细胞内）

逆转录病毒：⑤①②④O（宿主细胞内）

2.在遗传信息的流动过程中，3是信息的载体，蛋白质是信息的表达产物,而ATP为信息的流动提供能

量，生命是物质、能量和信息的统一体。

归纳1：转录和翻译过程的比较（基因表达,即基因指导蛋白质的合成，包括转录和翻译两个过程）

以mRNA为模板合成蛋白质的过

概念

以DNA一条链为模板合成RNA的过程程

场所细胞核（主要）、线粒体、叶绿体细胞质中的核糖体上

①模板：DNA的一条链①模板：mRNA②原料：氨基酸

条件②原料：4种游离的脱氧核糖核吊酸③能量：ATP④酶：多种酶

③能量：ATP④酹：RNA聚合酶⑤搬运工：tRNA

mRN

DNAATGcAUGc

碱基互补A

配对方式11VI111I

mRNAVAcGtRNAUACG

图冽中翻译方向：工l左向右

图例中转录方向：从右向左（注：核糖体沿着nmRNA移动,mRNA

方向

（技巧：mRNA伸出的一端为转录起点）与核糖体结合部位有L个tRNA结合位

点］

一个mRNA分子上尸磷-核糖体

mRX/3T义工

可相继结合多个

①边解旋边转录;核糖体，同时合成至正在|

合成的多肽链V

特点②转录结束DNA恢复双螺旋结构（DNA条相同的肽链，因此,

全保留）少最mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋

白质（意义）

图中翻译方向从左向右（肽链短一检

具一定氨基酸排列顺序的蛋白质（需在

产物RNA（包括mRNA、tRNA、rRNA）

内质网和高尔基体中加工成蛋白质）

DNA中碱基数:mRNA中碱基数:蛋白质中氨基酸数爆因）（细胞核）*A（核相体）:既

数量关系TAF凝存酪氮酸

=6:3:1碱基数目碱基数目氨基酸数

6：3：1

易错辨析：

I.人体所有细胞均消耗”「，但只有少数细胞消耗“U”。（X）

2.转录过程中，只存在A-U配对，而不会出现A-T配对。（x）

3.转录和翻译过程都有碱基的互补配对，并且碱基互补配对的方式相同。（X）

4.一条DNA与RNA的杂交分子，其DNA单链含A、T、G、C4种碱基，则该杂交分子中共含有核甘酸

8种，碱基5种；在非人为控制条件下，该杂交分子一定是在转录的过程中形成的。（X）

5.人体细胞中某基因的碱基对数为N,则由其转录成的mRNA的碱基数等于N,由其翻译形成的多肽的氨

基酸数目等于N/3。（x）

6.前的产生都需要经过转录和翻译两个过程。（x）

7.“中心法则”中DNA复制、RNA逆转录的原料相同，但模板不同，DNA转录与翻译无论模板，还是原料

均不相同。（'）

8.在所有细胞中遗传信息存在于DNA上，密码子和反密码子则存在于RNA分子上。（＜）

9.tRNA有61或62种，密码子有64种，决定氨基酸的密码子有61或62种。氨基酸有21种。（\）

10.一种氨基酸可对应多种密码子，一种密码子也可对应多种氨基酸。（X）

II.每种密码子都能决定一种氨基酸。每种氨基酸都只能由一种密码子决定。（X）

12.不同的密码子可以决定同一种氨基酸"不同的氨基酸可以由同一种密码子决定。（x）

13.每种tRNA能识别并转运多种氨基酸。每种氨基酸只有一种tRNA能转运它。（x）

I4.IRNA能识别mRNA上的密码子。tRNA转运氨基酸到细胞核内。（x）

15.转录和翻译碱基互补配对的方式相同。（x）

16.基因携带遗传信息和遗传密码,（x）

17.DNA的复制和转录，都需要专门的解旋酶参与。（x）

18.tRNA与mRNA的基本单位相同，但前者是双链，后者是单链，旦IRNA是由三个碱基组成的。（x）

19.某细胞中，所畲的mRNA在还未完成转录时，已育核糖体与之结合，并翻译合成蛋白质，则该细胞一定

不可能是真核细胞。（\）

20.碱基间的互补配对现象可能发生在染色体、核糖体、细胞核、线粒体、叶绿体等结构中。（、）

21.DNA的复制和转录过程中存在碱基互补配对，翻译过程中不存在碱基互补配对。（x）

22.人体的不同细胞中，mRNA种类存在差异，但tRNA种类没有差异；蛋白质种类存在差异，但是核基因

种类没有差异。（、；）

23.真核细胞细胞核DNA的复制与转录分别发生在细胞核和细胞质中。（X）

24.中心法则仅仅揭示了自然界中真核生物与原核生物遗传信息的传递与表达过程，而不能应用于所有生物。

（x）

25.人体中的大多数细胞，既会发生染色体的复制，又有转录与翻译过程。（x）

26.在一个成年人的神经细胞中，只有转录与翻译过程，没有DNA的复制过程。（\）

第二节基因表达与性状的关系

一、基因表达产物与性状的关系

基因控制生物体性状是通过控制蛋白质的合成来实现的，有两条途径：

L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。

实例：淀粉分支酶基因异常T不能转录翻译出淀粉分支酶T淀粉含最低,蔗糖含量高一皱粒豌豆

酪氨酸酶基因异常一不能转录翻译出酪氨酸酶一不能将酪氨酸转化为黑色素一色化病

上述实例可说明基因与性状的关系是：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.基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状。

实例：CFTR基因缺失3个碱基对-CFTR蛋白缺少一个氨基酸TCFTR蛋白结构异常t囊性纤维病

血红蛋白基因异常T血红蛋白结构异常T血红蛋白功能异常T镰刀型细胞贫血症

上述实例可说明基因与性状的关系是：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

二、基因的选择性表达与细胞分化

1.同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的,而形态、结构和功能却各的相同。根本原因是基因的选

择性表达使各类细胞中mRNA不完全相同。

2.在不同类型的细胞中，表达的基因可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因，例如：呼吸相关酶

基因、核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等;另一类是某类细胞中特异性表达的基因,例如：卵清蛋白基

因、胰岛素基因等。

3.细胞分化的本质就是基因的选择性。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。

4.细胞分化的表现

①分子水平：mRNA、蛋白质种类数量等不同。

②细胞器水平：细胞器种类和数量有较大差异。

③细胞水平：细胞形态、结构、功能发生改变。

三、表观遗传

1.表观遗传的概念：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。

2.存在：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。例如，基因组成相

同的同卵双胞胎