必修二第四章基因的表达 第一节 基因指导蛋白质的合成 第二节基因对性状的控制.docx

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必修二第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成第二节基因对性状的控制

必修二第四章基因的表达

第一节基因指导蛋白质的合成

第二节基因对性状的控制

一、基因概念

（一）本质：

基因是具有遗传效应的DNA片段（DNA上也存在一些没有有遗传效应的片段）

【例析】

“人类基因组计划”原估计人类应该有5-10万个基因，但最终发现仅有3-3.5万个，并且这些基因对应的碱基对仅占人类全部30亿个碱基对的2%-3%。

以上事实说明：

基因是具有遗传效应的DNA片段。

（二）与染色体的关系：

基因存在于染色体上，呈直线排列，因此其载体是染色体

通过复制传递遗传信息

（三）功能

在后代个体发育中，使遗传信息表达，从而后代表现出与亲代相应的性状

二、基因的表达：

基因的表达是通过基因控制蛋白质的合成实现的。

通过DNA分子的复制，亲代成功地将自己的遗传信息传递给了下一代；通过基因控制蛋白质的合成，遗传信息又被进一步反映到蛋白质的分子结构上，从而实现基因的表达。

1.基因控制蛋白质的合成：

（1）RNA：

RNA在基因控制蛋白质的合成过程中起着十分重要的作用。

RNA的种类与功能：

项目

信使RNA（mRNA）

核糖体RNA（rRNA）

转运RNA（tRNA）

来源

以DNA双链中的一条链为模板，在细胞核内合成，然后通过核孔进入细胞质。

也是以DNA分子中的某些部分作为模板合成的。

也是以DNA分子中的某些部分为模板，遵循碱基互补配对原则在细胞核内合成的。

功能

将DNA中的遗传信息（细胞核）传递到蛋白质上（细胞质的核糖体中合成）。

rRNA与蛋白质结合在一起，构成核糖体。

是运载氨基酸的工具。

tRNA有61种，一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，转运那一种氨基酸由tRNA上的反密码子有关。

结构

单链结构，由核糖核苷酸构成，其中相邻的三个碱基组成一个密码子，共有61种密码子，两种起始信号（兼职），三种终止信号（专职）。

所有的生物共用一套遗传密码，但不同的信使RNA密码子的排列顺序不同。

也是单链结构

基本上是单链结构，但某些部分由于碱基配对形成双链，外形似三叶草。

它的一端能与氨基酸结合，它的另一端具有由三个碱基组成的反密码子，反密码子具有两个作用①与信使RNA上的密码子配对②与转运RNA转运那一种氨基酸有关。

转运RNA结构：

2．转运RNA与氨基酸的对应关系

（1）由于只有61种密码子是对应氨基酸，所以转运RNA也只有61种

（2）1种转运RNA对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种转运RNA。

3、转运RNA与肽链：

转运RNA将氨基酸运到核糖体上，按mRNA上密码子顺序将它们一一相连，直至mRNA出现终止密码子，肽链才从核糖体上脱落下来。

4、

场所：

细胞核（通过核孔到细胞质）

模板：

DNA的一条链（有义链）

（一）转录原料：

游离的核糖核苷酸（四种）

产物：

RNA（mRNA等）

①转录：

A.转录的概念：

以DNA的一条链为模板，合成信使RNA的过程。

B.转录的意义：

使遗传信息由细胞核传递到细胞质（核糖体）中。

C.转录的地点：

主要是细胞核。

细胞质中的线粒体和叶绿体也可以进行。

D.转录的过程

解旋：

解旋酶的作用下，氢键断裂，DNA分子的一部分解旋。

转录：

模板：

以解旋后的DNA的一条链为模板。

原料：

细胞核中游离核糖核苷酸。

能量：

ATP

酶：

RNA聚合酶等

原则：

A与U，G与C的碱基互补配对原则。

信使RNA合成后脱离模板，通过核孔出细胞核进入细胞质；DNA恢复成双螺旋结构。

（二）密码子：

信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基

1．由三个碱基决定一个氨基酸的推导43=64>20

2．对密码子表的认识

（1）密码子总数：

61+3=64种（其中61种密码子是对应氨基酸和起始；另有3个不对应氨基酸，只对应终止）

（2）密码子与氨基酸的对应关系：

61

20

1种密码子对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种密码子。

（3）密码子在生物界基本是是通用的。

这也是生物彼此间存在亲缘关系的证据之一

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。

场所：

细胞质（核糖体）

模板：

mRNA

（三）翻译工具：

转运RNA

原料：

氨基酸

产物：

蛋白质

②翻译：

A.翻译的概念：

以信使RNA为模板，控制合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。

B.翻译的意义：

使遗传信息传递到蛋白质的分子结构上。

C.翻译的地点：

细胞质（核糖体）

D.翻译的过程：

a.信使RNA从核孔进入细胞质，核糖体与信使RNA起始端结合。

b.转运RNA携带氨基酸，通过反密码子与信使RNA上的密码子配对决定正确的氨基酸顺序。

c.氨基酸放在正确的位置，tRNA离开核糖体，去转运下一个氨基酸，由另一个转运RNA新转来的氨基酸在缩合酶的作用下通过肽键连接到上一个氨基酸上。

d.第二个氨基酸移动到第一个氨基酸位置，核糖体在mRNA上移动三个碱基对位置，接受下一个tRNA与氨基酸的复合体。

e.核糖体每次能容纳两个氨基酸，按密码子顺序，沿信使RNA合成多肽，直到遇到终止密码子，核糖体从mRNA上脱落。

f.合成的多肽经过一定的盘曲折叠，形成有一定氨基酸顺序的，有一定空间结构的，具有生物功能的蛋白质。

总结：

基因——有遗传效应的DNA片段

转录

基因控制蛋白质的合成

基因的表达翻译

通过控制酶的合成来控制代谢过程

基因对性状的控制

通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状

三、应用

1．转录、翻译中的数量关系

DNA（基因）碱基数：

mRNA碱基数：

多肽链氨基酸数=6：

3：

1

推导过程：

①由总1=1/2总，得DNA（基因）碱基数：

mRNA碱基数=2：

1；

②由mRNA上每三个碱基构成一个密码子，决定一个氨基酸，得mRNA碱基

数：

多肽链氨基酸数=3：

1；

③由①②可得DNA（基因）碱基数：

mRNA碱基数：

多肽链氨基酸数=6：

3：

1

④注意点：

上述比值中没有考虑终止密码，若考虑只要在mRNA碱基数和DNA碱

基数上再加上相应数值即可。

2.根据碱基种类和数量（或比例），推测核酸类型

（1）种类：

①有T无U，必为DNA；

②有U无T，必为RNA；

③有T也有U，为DNA．RNA杂交双链分子。

（2）数量：

①A＝T且C＝G，通常为双链DNA；

②A≠T或C≠G，无U，必为单链DNA；

③A＝T＋U且C＝G，为DNA．RNA形成的杂交双链分子。

四、中心法则

克里克提出的“中心法则”：

①在某些病毒中，RNA也可以自我复制。

②在一些病毒蛋白质合成的过程中，RNA可以在逆转录酶的作用下，合成DNA。

注意：

遗传信息可以从DNA流向DNA———DNA的自我复制

遗传信息可从DNA流向RNA———转录过程

遗传信息可从RNA流向蛋白质———翻译过程

遗传信息可从RNA流向DNA———逆转录过程（病毒中出现）

遗传信息可从RNA流向RNA———RNA的自我复制（病毒中出现）

基因

酶

代谢

性状。

例1

五、基因对性状的控制

基因

蛋白质的结构

性状。

例2

例1

例2

六、细胞质遗传

1、细胞质遗传的物质基础

研究：

1962年里斯和普兰特

方法：

电子显微镜观察衣藻、玉米等植物的叶绿体超薄切片

发现：

叶绿体基质中存在20.5nm左右的细纤维

检验：

用DNA酶处理，细纤维结构消失

结论：

细纤维结构是DNA

注意：

1.细胞质中有控制某些性状的遗传物质——细胞质基因

2.细胞质中没有核遗传物质一样的染色体结构

3.线粒体和叶绿体中存在着细纤维状结构的DNA物质

4.线粒体和叶绿体DNA能够进行自我复制并通过转录和翻译控制蛋白质的合成

5.细胞质DNA的复制与核DNA过程原理一样，但分离随细胞质的分离进行，所以细胞质遗传后代不出现定比分离。

2、细胞质遗传的特点：

（1）子代总表现出母本的性状

（2）两个亲本杂交，后代的性状都不会像细胞核遗传那样出现一定的分离比

3、实例：

人的线粒体DNA的研究表明，线粒体DNA的缺陷与数十种人类遗传病有关。

这些疾病多是与脑部和肌肉有关的。

例如，线粒体肌病和神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。

这些疾病都只能通过母亲遗传给后代。

必修二第四章基因的表达

第一节基因指导蛋白质的合成

第二节基因对性状的控制

练习

1．生物遗传的物质基础和生物性状的体现者分别是（　　）

A．DNA和蛋白质B．RNA和ATPC．DNA和RNAD．RNA和蛋白质

2．下列关于DNA复制和转录区别的叙述，错误的是（　　）

A．复制和转录的产物不同B．复制和转录的原料不同

C．复制和转录的模板不同D．复制和转录的酶不尽相同

3．DNA分子的解旋（　　）

A．只发生在复制的过程中B．发生在复制和转录的过程中

C．只发生在转录的过程中D．发生在中心法则的全部过程中

4．DNA复制、转录、表达分别产生（　　）

A．DNA、RNA、多肽B．DNA、DNA、蛋白质

C．RNA、DNA、多肽D．RNA、RNA、蛋白质

5．现代遗传学认为，生物性状的遗传实际上是亲代的遗传信息传递给子代，并以一定方式反映到蛋白质分子结构上。

代表其具体性状的特定遗传信息包含在（　　）

A．受精卵内染色体的特定组合方式中B．染色体上不同基因的相互作用中

C．基因中四种脱氧核苷酸的序列中D．蛋白质的氨基酸序列中

7．遗传信息和遗传密码子分别位于（　　）

A．DNA和信使RNA上B．DNA和转运RNA上

C．信使RNA和转运RNA上D．染色体和基因上

8．关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中，下列正确的是（　　）

A．遗传信息位于mRNA上，遗传密码位于DNA上，构成碱基相同

B．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，构成碱基相同

C．遗传信息、遗传密码都位于DNA上，构成碱基相同

D．遗传信息位于DNA上，遗传密码位于mRNA上，若含有遗传信息的模板链碱基组成为TCGA，则遗传密码的碱基构成为AGCU

9．要研究基因控制蛋白质的合成过程，最好选择下列哪一项为实验材料（　　）

A．成熟的红细胞B．成熟的白细胞C．卵细胞D．受精卵

10．一个转运RNA的一端的三个碱基是CGA,此RNA转运的氨基酸是（）

A．酪氨酸（UAC）B．丙氨酸（GCU）C．精氨酸（CGA）　D．谷氨酸（GAG）

11．一个转运RNA的一端三个碱基的排列顺序是GCU，那到与之相配对的信使RNA上密码子的模板的碱基顺序是（）

A．CGAB．GCAC．GCTD．TCG

12．下列哪种碱基排列肯定不是遗传密码（）

A．GAUB．GUAC．CAUD．CAT

13．从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注射到双尾金鱼的受精卵中，结果双尾金鱼中有一些出现了单尾性状，这是因为该单尾金鱼RNA（）

A．是单尾金鱼的遗传物质B．是能转运氨基酸的RNA

C．作为直接模板控制合成蛋白质体现相应性状D．是单尾金鱼核糖体的组成成分

14．在遗传信息的转录和翻译过程中，翻译者是（）

A．基因B．信使RNAC．转运RNAD．遗传密码

15．一个DNA分子可以转录成多少种和多少个信使RNA（）

A．一种一个B．一种多个C．多种多个D．无数种无数个

16．下列说法不正确的是（）

A．一种转运RNA只能转运一种氨基酸B．一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运

C．一种氨基酸可以含有多种密码子D．一种氨