基因的表达一轮复习教学案(教师版)讲课讲稿.doc

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基因的表达
基因的功能：传递遗传信（DNA的复制）、表达遗传信息（转录和翻译）
知识点1：RNA的结构
1、基本单位：核糖核苷酸。
核糖
A腺嘌呤
G鸟嘌呤
C胞嘧啶
U尿嘧啶

P
含氮碱基

→

2、元素组成：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ
3、结构：一般是单链，且比ＤＮＡ短，不稳定，变异频率高。
4、种类
种类
作用
信使RNA（mRNA）
蛋白质合成的直接模板
转运RNA（tRNA）
识别并转运氨基酸（一种tRNA只能转运一种氨基酸）
核糖体RNA（rRNA）
核糖体的组成成分
有些RNA可作为酶，催化某些化学反应的完成
在RNA病毒中，RNA可作为遗传物质
6、存在部位：主要在细胞质
注：1．tRNA、mRNA、rRNA均是转录产生的，在翻译过程中共同发挥作用。
2．若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA。
3．若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA。
4．若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA。
5．要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率。
知识点2：基因指导蛋白质的合成过程
1、DNA复制、转录、翻译的比较
DNA功能
传递遗传信息(复制)
表达遗传信息
转录
翻译
时间
有丝分裂间期；
减Ⅰ前的间期
生长发育的连续过程中
场所
真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；
　　原核细胞主要在拟核
核糖体

条件
原料：四种脱氧核苷酸
模板：DNA的两条链
酶：解旋酶、DNA聚合酶等
能量：ATP
原料：4种核糖核苷酸
模板：ＤＮＡ的一条链
酶：ＲＮＡ聚合酶
能量：ＡＴＰ
原料：20种氨基酸
模板：mRNA
能量：ATP
有关酶
核糖体、tRNA（工具）等
过程
DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化
DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA(单链)，mRNA进入细胞质与核糖体结合
以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质
（核糖体沿mRNA移动）
模板
去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构
分解成单个核苷酸
碱基
配对
A-T、T-A、G-C、C-G
　A-U、T-A、G-C、C-G
　A-U、U-A、G-C、C-G
特点
边解旋边复制；半保留复制
　边解旋边转录
（DNA双链全保留）
一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链
产物
两个双链DNA分子
mRNA（主要）（tRNA、rRNA）
有一定氨基酸序列的蛋白质
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状
2、氨基酸与密码子、反密码子的关系
（1）遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序(碱基对的排列顺序）
（2）密码子存在于mRNA上，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；终止密码子有3种（UAA、UGA、UAG）,不决定氨基酸；起始密码子有2种（AUG甲硫氨酸、GUG缬氨酸），决定氨基酸。
三个特点：专一性（一种密码子只决定一种氨基酸）
　　　　　简并性（一种氨基酸可以由几种密码子决定）（作用：增强了密码子的容错性）
　　　　　通用性（生物界共用一套遗传密码）
（3）反密码子存在于tRNA上，共有61种。tRNA为61种
提醒：①一种氨基酸可由一种或几种密码子决定，但一种密码子只决定一种氨基酸。
②一种氨基酸可由一种或几种tRNA搬运，但一种tRNA只能搬运一种氨基酸。
补充：比较启动子、起始密码子、终止子、终止密码子的区别。
3、mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图（多聚核糖体）

①数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体，（同时进行多条多肽链的合成）
②目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
③方向：从左向右（见上图），判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
④结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
注意：图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
【典例1】关于图示生理过程的说法，正确的是(Ｃ)
　A．能发生图示生理过程的细胞有真正的细胞核
　B．mRNA上所含有的密码子均能在tRNA上找到与其相对应的反密码子
　C．该图表示的是转录和翻译
　D．该图表示的生理过程所需要的能量都是由线粒体提供
【典例2】关于转录和翻译的叙述，错误的是(Ｃ)
A．转录时以核糖核苷酸为原料　　B．转录时RNA聚合酶能识别DNA中的特定碱基序列
C．mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D．不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
【典例3】甲、乙图表示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是(双选)(ＢＤ)

A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲、乙所示过程均可在细胞核内进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
【典例4】下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：

（1）甲图表示的过程是翻译，乙图表示的过程是转录
（2）乙过程的模板是[④]DNA中的A链，进行的场所是细胞核，所需要的原料是4种核糖核苷酸。
（3）甲过程的场所是[②]核糖体，需要的模板是[③]mRNA，运载氨基酸的工具是[①]tRNA，以③中已知序列为模板翻译后的产物是四肽，翻译过程中需要4个tRNA来运载。
（4）DNA分子复制需要解旋酶和DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶。
（5）甲、乙表示的过程的意义是表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状。
知识点3：中心法则的提出及发展
1.提出人：1957年，克里克。（1965年，发现RNA复制；1970年，发现逆转录。）
2.完善的中心法则内容（用简式表示）

注：RNA的自我复制和逆转录只发生在某些RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。
对中心法则的理解：(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递

(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
①无逆转录功能的（如烟草花叶病毒等）：

　　②有逆转录功能的（如HIV等）：
【典例3】如图为中心法则图解。下列有关叙述中，错误的是(Ａ)
A．过程a只发生在有丝分裂的间期
B．过程b和c为基因的表达，具有选择性
C．过程a、b、c、d、e都能发生碱基互补配对
D．过程d、e只发生在某些病毒体内
【典例4】已停止分裂的细胞，其遗传信息的传递情况可能是(Ｃ)
A．DNA→DNA→RNA→蛋白质 B．RNA→RNA→蛋白质C．DNA→RNA→蛋白质 D．蛋白质→RNA
知识点4：基因对性状的控制
基因是控制生物性状的结构单位和功能单位（决定生物性状的基本单位）。
1、基因对性状控制的方式
(1)直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。
(2)间接途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物的性状，如白化病。
2、基因与性状的对应关系
（1）一般而言，一个（对）基因只决定一种性状
（2）生物体的一种性状有时受多个（对）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
（3）有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
所以，基因与性状并不是简单的线性关系。（考题中常考两对基因控制一种性状）
3、性状（表现型）是由基因和环境共同作用的结果。
【典例5】 下面关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中不正确的是 (Ａ)
　　A．生物体的性状完全由基因控制 B．蛋白质的功能可以体现生物性状
　　C．蛋白质的结构可直接影响生物性状 D．基因与性状不都是简单的线性关系
【典例6】香豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由两对等位基因（A和a、B和b）共同控制，其显性基因决定花色的过程如图所示。
（1）从图可见，紫花植株必需同时具有Ａ和Ｂ基因，方可产生紫色物质。
（2）基因型为AaBb和aaBb的个体，其表现型分别是紫花和白花。
（3）AaBb×AaBb的子代中，紫花植株与白花植株的比例分别为9/16和7/16。
（4）本图解说明，基因与其控制的性状之间的数量对应关系是两对基因控制一种性状。
　　基因对性状的控制方式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。
知识点5：基因指导蛋白质合成的有关计算
1、DNA（基因）、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系（6：3：1）

【典例7】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(D)
A．m、－1　　　B．m、－2 C．2(m－n)、－1 D．2(m—n)、－2
2、蛋白质的有关计算
①蛋白质中氨基酸的数目=肽键数+肽链数。（肽键数=水分子数）
②蛋白质平均相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸数-(氨基酸数－肽链数）×18
③若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽链的蛋白质的相对分子质量= n/6 ·a-18（ n/6 -m），若改为n个碱基对，则公式为 n/3·a-18（n/3-m）。
3、碱基数值和比例的计算：mRNA上A+U的数值和比例=模板链上A+T的数值和比例。
提醒：解题时应看清是DNA上（或基因中）的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类。
只供学习与交流