2.4.0基因的表达

1、第4章 基因的表达,一、RNA的结构与分类 1.基本单位及组成 _；_；碱基：_；_。,磷酸,核糖,A、U、G、C,核糖核苷酸,2.结构：一般是_，比DNA短。有的存在局部碱基配对现象，从而具有局部双链和局部环状结构。 3.分布：在_内合成，通过_进入细胞质。 4.分类 (1)mRNA：将遗传信息从_传递到细胞质中。 (2)tRNA：_，识别密码子。 (3)rRNA：_的组成成分。 【点拨】mRNA、tRNA、rRNA均是转录产生的，在翻译过程中共同发挥作用。,单链,细胞核,核孔,细胞核内,转运氨基酸,核糖体,二、转录 (1)概念：在_中，以_的一条链为模板合成_的过程。 (2)过程,细胞核,

2、DNA,RNA,一条母链,4种核糖核苷酸,RNA(主要是mRNA),DNA模板链,DNA(基因),转录,翻译,基因指导蛋白质合成的过程,三、翻译 (1)概念：游离在细胞质中的各种_，以_为模板，合成具有 的过程 (2)场所：_； 模板：_； 原料： ； 产物： 。 (3)运载工具：_； 配对方式： .,氨基酸,mRNA,一定氨基酸顺序的蛋白质,核糖体,mRNA,20种游离的氨基酸,蛋白质(或多肽链),tRNA,AU、UA、CG、GC,2.密码子 (1)概念：_上决定1个氨基酸的三个相邻碱基。 (2)种类：_种。其中决定氨基酸的密码子有_种(_种起始密码子)，_有3种。 【点拨】每种氨基酸对应一

3、种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运；一种密码子决定 一 种氨基酸。 议一议：若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换，这种变化是否一定反映到蛋白质的结构上？,mRNA,64,61,2,终止密码子,答案：不一定，因为密码子有简并性。,3反密码子 (1)概念：每个_上的3个碱基可以与_上的_互补配对，称为_ (2)种类：_,tRNA,mRNA,密码子,反密码子,61,四、基因对性状的控制 1中心法则的提出及其发展 (1)提出者：_ (2)内容图解： . (3)补充后的内容图解： .,克里克,2.基因控制性状 (1)基因通过_来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病。 (2)基因还能通过

4、控制_直接控制生物体的性状，如囊性纤维病。,控制酶的合成,蛋白质的结构,基因,环境条件,细胞质基因,叶绿体基因,DNA复制、转录和翻译的比较,1.区别,细胞分裂的间期,生物个体发育的整个过程,主要在细胞核,主要在细胞核,核糖体,DNA 的两条单链,DNA的一条链,mRNA,4种脱氧核苷酸,4种核糖核苷酸,20种氨基酸,解旋酶、DNA 聚合酶、ATP,RNA聚合酶、ATP,酶、ATP、tRNA,2个双链DNA,1个单链RNA,多肽链,分别进入两个 子代DNA 分子 中,恢复原样,重 新组成双螺旋 结构,水解成单个 核糖核苷酸,边解旋边复制、半保留 复制,边解旋边转录,1条mRNA上同时结合多个核

5、糖体合成多条肽链,DNADNA,DNAmRNA,mRNA蛋白质,传递遗传信息,表达遗传信息,使生物表现 出各种性状,2.联系,DNA,复 制,【高考警示钟】 假设题干：如图为原核细胞转录、翻译的示意图，图示是否表示有4条多肽链正在合成？,正确答案：不能表示4条多肽链正在合成，而表示有4条mRNA正在合成。,3.复制、转录和翻译过程中碱基互补配对原则及有关数量关系 (1)DNA分子复制、转录和翻译过程中的碱基互补配对原则 DNA分子复制时：亲代链与子代链间存在碱基互补配对 DNA分子转录时：模板链与RNA链间存在碱基互补配对 翻译过程中：mRNA中密码子与tRNA中反密码子间存在碱基互 补配对,

6、(2)基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量的关系 即：蛋白质中氨基酸的数目=1/3mRNA中的碱基数目=1/6DNA(基因)中的碱基数目,1.中心法则的理解与分析 (1)所有生物的中心法则,DNA,转录,逆转录,RNA,翻译,蛋白质,复制,复制,(2)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则 (3)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则,(4)HIV等逆转录病毒的中心法则,2.基因控制性状的途径 (1)直接途径 机理：基因蛋白质结构生物体性状。 实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。 (2)间接途径 机理：基因酶的合成细胞代谢生物性状。 实例：白化病、豌豆的粒形。,控制,控制,控制

7、,控制,控制,3.基因与性状的关系 (1)基因是遗传物质的结构和功能单位。 (2)一般而言，一个基因决定一种性状。 (3)生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。,(5)生物的性状是基因和环境共同作用的结果。基因型相同，表现型可能不同；基因型不同，表现型可能相同。,【课堂演练】下列有关生物体内基因、酶与性状的关系，正确的是( ) A.绝大多数酶是基因转录的产物 B.一种性状只能由一种基因控制 C.基因控制性状可通过控制酶的合成来实现 D.细胞只要含有某种酶的基因，就会有相应的酶 【解析】选C。绝大多数酶是蛋白质，是基因表达的产物；一种性状也可能由多种

8、基因控制；基因控制性状可通过控制酶的合成来实现，也可通过控制蛋白质结构来实现；基因选择性表达，不同的细胞会表达不同的基因。,【课堂提高】下列关于中心法则的叙述中，错误的是( ),【解析】选D。逆转录是以RNA为模板，脱氧核苷酸为原料合成DNA的过程，该过程仅发生于某些RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中。,遗传信息、密码子和反密码子的比较 1.区别,DNA,mRNA,tRNA,脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序,直接决定mRNA 中碱基排列顺序,间接决定氨基酸排列顺序,mRNA上三个相 邻的碱基,直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序,识别密码子,与密码子互补配 对的三个碱基,2.联系 (1)遗传信息是

9、基因中脱氧核苷酸的排列顺序，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。 (2)mRNA的密码子直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 (3)反密码子则起到识别密码子的作用。,3.对应关系,【技巧点拨台】 密码子、反密码子和氨基酸之间的对应关系 由于mRNA上的密码子除终止密码子外有61种对应20种氨基酸，而tRNA上的反密码子与对应氨基酸的密码子一一对应，因此： (1)一种氨基酸可由多种密码子决定，可由多种tRNA来转运。 (2)一种密码子只决定一种氨基酸，同样一种tRNA只转运一种氨基酸。,信使RNA上决定氨基酸的某个密码子的一个碱基发生替换，则识别该密码子的tRNA及转运的

10、氨基酸发生的变化是( ) A.tRNA一定改变，氨基酸一定改变 B.tRNA不一定改变，氨基酸不一定改变 C.tRNA一定改变，氨基酸不一定改变 D.tRNA不一定改变，氨基酸一定改变,【解析】选C。密码子和反密码子之间发生碱基互补配对，密码子改变，反密码子一定发生改变；但由于一种氨基酸可以由多种密码子决定，密码子改变，氨基酸不一定改变。,【变式训练】下列关于tRNA和氨基酸之间相互关系的说法，正确的是( ) A.每种氨基酸都可由几种tRNA携带 B.每种氨基酸都有它特定的一种tRNA C.一种tRNA可以携带几种结构相似的氨基酸 D.一种氨基酸可由一种或几种特定的tRNA将它带到核糖体上 【

11、解析】选D。一种氨基酸的密码子可以有一个或多个，所以可以由一种或几种特定的tRNA来运输，因此，tRNA具有特异性；特定的tRNA将氨基酸运输到细胞中的核糖体上，tRNA与mRNA上的密码子相配对，从而完成氨基酸的转运过程。,分析类实验的解题关键 基因表达产物的判断技巧 【案例】为研究某病毒的致病过程，在实验室中做了如图所示的模拟实验。,(1)从病毒中分离得到物质A。已知A是单链的生物大分子，其部分碱基序列为-GAACAUGUU-。将物质A加入试管甲中，反应后得到产物X。经测定产物X的部分碱基序列是-CTTGTACAA-，则试管甲中模拟的是_过程。 (2)将提纯的产物X加入试管乙，反应后得到产

12、物Y。产物Y是能与核糖体结合的单链大分子，则产物Y是_，试管乙中模拟的是_过程。,(3)将提纯的产物Y加入试管丙中，反应后得到产物Z。产物Z是组成该病毒外壳的化合物，则产物Z是_。 (4)若该病毒感染了小鼠上皮细胞，则组成子代病毒外壳的化合物的原料来自_，而决定该化合物合成的遗传信息来自_。若该病毒除感染小鼠外，还能感染其他哺乳动物，则说明所有生物共用一套_。该病毒遗传信息的传递过程为_。,【命题人透析】 (1)根据碱基序列判断DNA和RNA RNA一般为单链，碱基U是其特有成分；DNA一般为双链，碱基T是其特有成分。根据题干碱基序列可判断A为RNA，X为DNA，而以RNA为模板指导形成DNA

13、的过程，我们称之为逆转录。 (2)根据核糖体和病毒的物质组成判断产物名称 根据题干信息“Y是能与核糖体结合的单链大分子”，推知Y是RNA，试管乙中模拟的是转录过程； 根据题干信息“Z是组成该病毒外壳的化合物”，推知Z是蛋白质，丙试管中模拟的是翻译过程。,(3)病毒繁殖时所需物质的来源 病毒营寄生生活，在宿主内以病毒自身的RNA为模板，以宿主细胞内的原料(脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸等)经一系列的化学反应最终合成RNA和蛋白质外壳，组装形成新的病毒。 【标准答案】 (1)逆转录 (2)mRNA 转录 (3)蛋白质(或多肽) (4)小鼠上皮细胞 病毒RNA 密码子,【阅卷人点评】 得分要点 答案

14、是惟一的，每个题空的答案只有与标准答案一致才能得分。 失分案例 (1)错答为“转录”。 (2)错答为“RNA”，原因是误将RNA等同于mRNA。 (4)错答为“DNAmRNA蛋白质”。原因是忘记了该病毒为RNA病毒。,有个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴，翻译好之后对蛋白说：“你好，我是你的模板。”蛋白说：“你好，我是 RNase。”mRNA沉默了一下，说：“没关系,反正我本来也活不了多久.你就陪陪我吧。”蛋白说：“好”。于是两个人（？）就手拉手默默地站在一起。过了一会儿蛋白忽然说：“其实我现在还不是RNase。”mRNA：“嗯。”蛋白：“我现在只是多肽。”mRNA笑了。蛋白：“可是我很快就会变成真的RNase了。”mRNA：“没有关系。我总是要死的。”于是蛋白依旧和mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNase，而mRNA慢慢地开始降解。蛋白说我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。mRNA说你别走。我有些话要和你说。mRNA说，你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。蛋白说：“他现在在哪里呢？”mRNA说：“他的启动子关闭了。他睡着了。”蛋白问：“是谁把他的启动子关掉