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第4章基因的表达P140一、什么是基因？基因是具有遗传效应的核酸片段，是决定生物性状的基本单位。第三节基因的表达1.基因和染色体的关系基因在染色体上，并且在染色体呈线性排列，染色体是基因的主要载体。果蝇某一条染色体上的几个基因2.基因与DNA的关系：整个DNA分子中都是由基因构成的吗？基因是有遗传效应的DNA片段。基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系染色体基因1基因2非编码区编码区非编码区3.基因和性状的关系基因控制生物的性状,基因是决定生物性状的基本单位——结构单位和功能单位。4.基因和脱氧核苷酸的关系每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸。5.基因和遗传信息的关系基因中的脱氧核苷酸（碱基对）排列顺序代表遗传信息不同的基因含有不同的脱氧核苷酸的排列顺序。例如：豌豆的高茎基因D和矮茎基因d含有不同的脱氧核苷酸排列顺序。DNA的基本组成单位是什么？基因的基本组成单位是什么？二、基因控制蛋白质合成1.基因的基本功能1).通过自我复制，在传种接代中传递遗传信息。2).通过转录、翻译，在后代个体发育过程中，表达遗传信息。2.什么是表达遗传信息？DNARNA蛋白质转录翻译3.RNA的种类和功能把DNA的遗传信息传递给蛋白质运输氨基酸和蛋白质共同组成核糖体mRNA(信使RNA)tRNA（转运RNA)rRNA（核糖体RNA）DNAmRNA蛋白质核孔⑴mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做密码子。UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子密码子的特点：⑴一种密码子只对应一种氨基酸⑵一种氨基酸可有一种或多种密码子⑶起始密码可以编码氨基酸、终止密码不编码氨基酸⑷通用性——自然界中的所有生物共用一套密码子表tRNA⑵转运RNA（tRNA）：含有反密码子一个转运RNA只能携带一种特定的氨基酸！细胞中的转运RNA至少有种！61UAUUAU携带什么氨基酸？异亮氨酸AUAmRNA5.转录地点：模板：原料：条件：原则：产物主要在细胞核DNA的一条链4种核糖核苷酸DNAmRNA遵循碱基互补配对原则A—;T—;G—;C—UACG转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。RNA聚合酶、ATP6.翻译场所：原料：模板：条件：原则：产物：核糖体氨基酸mRNAtRNA、酶、能量碱基互补配对原则(A-UU-AC-GG-C)多肽翻译：在核糖体上，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。核糖体AAGUGAAAGmRNAAAGUGAAAGmRNA脱水缩合通常一个mRNA同时结合多个核糖体，进行多个肽链的合成。下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中不正确的是A．图中表示4条多肽链正在合成B．转录尚未结束，翻译即已开始C．每个核糖体各自在完成一条多肽链的翻译D．一个基因在短时间内可表达出多条多肽链核糖体mRNA多肽转录方向RNA聚合酶DNA（基因）mRNA蛋白质转录翻译复制复制逆转录三、遗传信息流——中心法则遗传信息可以从DNA流向DNA，即完成DNA的自我复制过程；遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。在某些病毒中，RNA也可以自我复制，并且还发现在一些病毒蛋白质的合成过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下合成DNA。•逆转录病毒：劳斯肿瘤病毒、HIV病毒•RNA——〉DNA——〉RNA——〉蛋白质•RNA自我复制的病毒：烟草花叶病毒•RNA正链——〉RNA负链——〉RNA正链转录转录逆转录转录翻译中心法则补充RNADNA蛋白质翻译转录逆转录复制复制A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNA转录翻译蛋白质mRNA（遗传密码）ACUGGAUCUDNA双链A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—AtRNA（反密码子）U–G–AC–C–UA–G–A苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸肽键肽键HIV病毒——逆转录病毒RNA病毒：逆转录、DNA自我复制、转录、翻译（RNA自我复制、转录、翻译）逆转录转录转录、翻译组装四、基因对性状的控制1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。如；酪氨酸酶与白化病。食物中的蛋白质经消化、吸收和水解后产生出苯丙氨酸，首先苯丙氨酸在(1)苯丙氨酸羟化酶的作用下变成酪氨酸，然后酪氨酸转化为3，4双羟苯丙氨酸，3，4双羟苯丙氨酸在(2)酪氨酸酶的作用下，可以生成黑色素。酪氨酸酶苯丙氨酸羟化酶2、基因通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状。例如：镰刀型细胞贫血症三者的对应关系：2.数量关系在蛋白质的合成过程中，是以DNA(基因)两条链中的一条链为模板，合成一条mRNA单链的，因此，DNA中的碱基数是mRNA中的碱基数目的两倍；在翻译时，mRNA每三个碱基决定一种氨基酸，其数量关系一般可表示为(如图)：提醒因为DNA(基因)、mRNA上有一些碱基不编码氨基酸(如mRNA上终止密码等)，所以实际上编码n个氨基酸，mRNA上所需的碱基数目大于3n，基因上碱基数目大于6n，故一般题干中求氨基酸数有“最多”、求碱基数有“至少”等字样。对位训练3.已知AUG、GUG为起始密码，UAA、UGA、UAG为终止密码。假设编码某多肽分子的基因中一条链的碱基排列顺序为ACCACAGTC……AGGAACTTCGAT(其中“……”表示省略了214个碱基，并且不含有编码终止密码的序列)，若以此链为模板转录，最终形成的多肽分子中肽键的数目最多是()A.74B.75C.77D.78解析可以根据起始密码和终止密码找到与已知DNA链的对应碱基，确定转录的起点和终点：CACAGTC……AGGAACT，可知对应的mRNA中碱基有7＋214＋7＝228，因为终止密码不编码氨基酸，所以合成的多肽中氨基酸数最多是(228－3)÷3＝75，其中肽键数目是74个。答案A4.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸)，下列叙述正确的是()A.能给该过程提供遗传信息的只能是DNAB.该过程合成的产物一定是酶或激素C.有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应D.该过程中有水产生对位训练5.在生物体内，性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的表达原则，以下叙述不正确的是()A.一个成熟细胞的核DNA含量通常不变，但RNA和蛋白质含量不断变化B.DNA→RNA的过程主要在细胞核中完成C.RNA→蛋白质的过程主要在细胞质中完成D.同一个体的不同体细胞中，核DNA一般相同，RNA和蛋白质一般也相同D思维误区警示易错清单对翻译过程的特点理解（1）时间：个体生长发育的整个过程。（2）场所：主要是细胞质。（3）模板：mRNA。（4）特点：mRNA在翻译结束后即降解。错因分析（1）误认为每一个核糖体合成多肽链的一部分。（2）不能正确的识图析图，分析其翻译方向。解题思路探究下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是()A.该过程表明生物体内少量的mRNA可以迅速合成大量的蛋白质B.该过程的模板是核糖核苷酸，原料是20种游离的氨基酸C.核糖体移动的方向从左向右D.合成①的场所一定在细胞核，合成⑥的场所一定在细胞质纠正训练解析该过程是翻译过程，模板是mRNA。由图中翻译出的肽链长短就可以推断出核糖体移动的方向是从右向左。合成①的场所不一定在细胞核，可以在线粒体和叶绿体，合成⑥的场所也不只是在细胞质。答案A题组一：遗传信息的转录和翻译1.生物体的细胞与细胞之间可通过激素等化学信号分子精确高效地发送接收信息，从而对环境做出综合反应。不同的信号分子必须与相应的受体(化学本质多是糖蛋白)特异性结合方能发挥作用。下图是雌激素与相应受体结合情况示意图。随堂过关检测由图可知，雌激素与相应的受体结合后形成“激素—受体”复合体，并作用于核内基因的某区域，从而直接影响遗传信息的过程。()A.DNA复制B.转录C.翻译D.逆转录解析解该题的关键在于识图，把图中给予的信息挖掘出来。由图可知，“激素—受体”复合体从核孔进入细胞核，作用于DNA，从而转录出相应的mRNA并合成相应的多肽，可见该复合体影响转录过程。答案B2.下列关于遗传信息传递过程的叙述，不正确的是()A.DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板B.核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程C.DNA复制、转录与翻译过程都遵循碱基互补配对原则D.DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸解析DNA复制时，分别以其两条链为模板，进行边解旋边复制和半保留复制。A题组二：有关碱基和氨基酸数目的计算3.艾滋病病毒属于RNA病毒，具有逆转录酶，如果它的一段RNA含碱基A23%、C19%、G31%，则通过逆转录过程形成的双链DNA中碱基A的比例为()A.23%B.25%C.31%D.50%B4.由n个碱基组成的基因，控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为()A.na/6B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)解析该基因共n个碱基，所以DNA单链有n/2个碱基，合成的mRNA最多有n/2个碱基，即最多有n/6个密码子，所以该基因合成的蛋白质中最多有n/6个氨基酸，含一条肽链的蛋白质脱去的水分数为n/6-1，则该蛋白质的相对分子质量最大为na/6-18(n/6-1)。D题组三：中心法则和基因5.若下图是果蝇染色体上一段DNA分子的示意图，则该片段中()A.含有5种碱基B.白眼基因是有遗传效应的DNA片段C.白眼基因位于细胞质内D.白眼基因含有多个核糖核苷酸解析该DNA分子片段中含有A、T、C、G4种碱基；基因是有遗传效应的DNA片段，是由多个脱氧核苷酸组成的；染色体位于细胞核内，所以白眼基因也位于细胞核内。答案B7.如图所示，给以适宜的条件，各试管均有产物生成，则能生成DNA的试管是()A.a和dB.b和cC.只有bD.只有c解析由图示每支试管中所加入的物质可判断每支试管内所模拟的生理过程，则a为DNA复制，b为转录，c为RNA自我复制，d为逆转录，e为蛋白质合成(翻译)。产生DNA的是DNA复制和RNA逆转录过程。A11.下图表示在人体细胞核中进行的某一生命过程，据图分析，下列说法正确的是()A.该过程共涉及5种核苷酸B.在不同组织细胞中该过程的产物无差异C.该过程需要解旋酶和DNA聚合酶D.该过程涉及碱基互补配对和ATP的消耗解析由图中的游离碱基U可以判断出，该过程是转录过程，不需要DNA聚合酶，图中共有8种核苷酸，该过程属于基因表达的步骤之一，不同组织细胞中表达的基因是不同的。答案D14.下图为脉胞霉体内精氨酸的合成途径示意图，不能从图中得出()基因①基因②基因③基因④↓↓↓↓酶①酶②酶③酶④↓↓↓↓N-乙酰鸟氨酸→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酰琥珀酸→精氨酸A.精氨酸的合成是由多对基因共同控制的B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C.脉胞霉体内精氨酸的合成是在核糖体上进行的D.若产生鸟氨酸依赖突变型脉胞霉，则可能是基因①发生突变解析精氨酸是合成蛋白质的原料，以其为原料可以在核糖体上合成蛋白质，但不是在核糖体上合成精氨酸。答案C15.(2009·广东生物,25)有关蛋白质合成的叙述，正确的是(多选)()A.终止密码子不编码氨基酸B.每种tRNA只转运一种氨基酸C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D.核糖体可在mRNA上移动解析携带遗传信息的是DNA。ABD17.(2009·江苏卷，28)下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。(1)完成过程①需要等物质从细胞质进入细胞核。(2)从图中分析，核糖体的分布场所有。(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由中的基因指导合成。(4