第 4 章基因的表达 第1节 基因指导蛋白质的合成

基因的概念 基因：是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。 举例：不同生物的基因数目。 种类基因组大小（bp） 基因数目 支原体 1.0×106 750 噬菌体T4 1.6×105 200 大肠杆菌 4.2×106 2350 酵母 1.3×107 6100 果蝇 1.4×108 8750 人 3.3×109 65000-80000 每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息

基因的本质：具有遗传效应的DNA片段。 读下图的果蝇的一条染色体上的基因状况，思考： 1、基因在染色体上的排列方式？ 2、基因与基因之间的片段是什么？ 3、每一个基因如白眼基因，从结构上看是由许多什么组成？ 4、线粒体和叶绿体中也含有DNA，其上有基因吗？ 5、什么叫遗传信息？基因中包含遗传信息吗？基因是由几条链组成？ 讨论一下：每一条链都含有遗传信息吗？

如何理解基因的概念？ 1、基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位。生物的特定的基因决定生物特定的性状。 2、基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多个基因。所谓遗传效应是指具备发育、表现出某性状的信息。 3、基因位于染色体上呈线形排列，染色体是基因的载体。 4、基因的脱氧核苷酸的排列顺序包含着遗传信息，对于某个基因来说其脱氧核苷酸的排列顺序是固定不变的，而不同的基因的脱氧核苷酸的排列顺序又是不同的。 5、线粒体和叶绿体中的DNA分子上也有基因。 6、一个基因有两条单链，但只有其中一条含有遗传信息。

DNA与RNA的比较 DNA RNA 结构 类型 组成单位 成分（碱基） 成分（五碳糖） 成分（无机酸） 存在 场所 主要功能 双链结构，只有一种类型 单链结构，有三种类型 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 A、G、C、T A、G、C、U 脱氧核糖 核糖 磷酸 磷酸 主要存在于细胞核中 主要存在于细胞质中 传递和‘表达“遗传信息 指导蛋白质的合成

转录：是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成mRNA（信使RNA）的过程。如图所示： 详细过程如下：

请你概括出转录的产所、模板、原料、产物、原则

转录过程总结 场所： 主要在细胞核 模板： DNA的一条链 原料： 4中游离的核糖核苷酸 原则： 碱基互补配对原则 （A-U、T-A 、C-G、G-C） 产物： mRNA（合成后从核孔出来）

翻译：是指以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，合成特定蛋白质的过程。如图所示：

U C A G mRNA 密码子：遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做一个密码子。（含起始码、终止码）。如下图： 密码子

a、一种氨基酸可以和多个密码子相对应。 b、一个密码子只和一种氨基酸相对应 c、密码子共64个，其中含有两个起始密码子。分别是AUG、GUG。d、另外还有三个终止密码子UAA、UAG、UGA

tRNA（转运RNA）： 可以将氨基酸转运到核糖体中。 氨基酸的结合部位 反密码子

三类RNA的比较 种类 信使RNA（ mRNA) 转移RNA (tRNA) 核糖体RNA (rRNA) 特点 带有从DNA链上转录下来的遗传信息 一端能与氨基酸结合，另一端有三个碱基与mRNA碱基互补配对 由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质。 功能 携带着规定氨基酸序列的信息，在蛋白质合成中起着模板作用 转运特定的氨基酸，识别mRNA上的遗传密码 是合成蛋白质的场所。 结构 单链结构 呈三叶草型

翻译的过程 具体过程如下：

请对照下图：概括一下翻译过程的场所、原料、模板、转运工具、原则、产物。并语言叙述其过程。

转录与翻译动画 翻译过程总结 场所： 核糖体 原料： 游离的氨基酸（细胞质中） 模板： mRNA 转运工具： tRNA 原则： 碱基互补配对原则 产物： 多肽链 转录与翻译动画

思考：翻译产生一条n个氨基酸的多肽，需要的mRNA中，至少由多少个核糖核苷酸组成？需要的DNA中，至少由多少个脱氧核苷酸组成？

中心法则中的有关计算 DNA→RNA→蛋白质 DNA 碱基数量n 转录 RNA 碱基数量n/2 翻译 　　　　　　　　　转录 RNA 碱基数量n/2 　　　　　　　　　翻译 多肽　A1＋A2＋A3＋A4…Am　　氨基酸数量n/6 [解题技巧]在不考虑蛋白质加工等因素的前提下：DNA碱基数6n，mRNA碱基数3n，密码子数n，氨基酸数n，肽键数或蛋白质(多肽)的相对分子质量(具体数量视肽键、二硫键数目而定)

〖例〗一种动物体内的某种酶是由2条多肽链构成，含有150个肽键，则控制这个酶合成的基因中脱氧核苷酸的分子数至少是 A. 450个 B. 456个 C. 906个 D. 912个 〖解析〗此酶共有氨基酸为150＋2＝152，一个密码子（三个碱基）决定一个氨基酸，基因是双链，转录时只是其中的一条链，即转录成一个密码子（三个碱基），基因中需六个碱基，也即六个脱氧核苷酸。152×6＝912 ，因此答案为D 。

[例1] 2005·上海生物）tRNA与mRNA碱基互补配对现象可出现在真核细胞的（）A、细胞核中 B、核糖体上 C、核膜上 D、核孔处 A．na/b B．na/3－18(n/3－1) C．m－18(n—1) D．m/6－18(n/6－1) [同类变式]已知某多肽链的分子量为10320，每个氨基酸的平均分子量为120，每个脱氧核苷酸的平均分子量为300。那么合成该多肽化合物的基因的分子量约为 ( ) A．12120 B．90900 C.181800 D．170928 [例3] （2005·上海生物·14）一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数，依次为 A、33 11 B、36 12 C、12 36 D、11 36 B D D B B、D、D、B

D A D [例4]一个转运RNA一端的三个碱基是CGA，这个RNA运载的氨基酸是( ) A．酪氨酸(UAC) B．谷氨酸(GAG) C．精氨酸(CGA) D．丙氨酸(GCU) [例5]从根本上看，决定酶的种类的是 ( ) A．遗传密码 B．密码子 C．蛋白质 D．tRNA [例6](2003年上海高考题)某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为（ ） A．ab－6b＋18n B．ab－6b C．(b—a)×18 D．ab－(b－a)×18 D A D

(2)图中所示属于基因控制蛋白质过程中的 步骤；该步骤发生的细胞的 部分。 [例7]下图为人体内蛋白质合成的一个过程，据图回答： (1)图中所合成肽链的原料来自 和 。 (2)图中所示属于基因控制蛋白质过程中的 步骤；该步骤发生的细胞的 部分。 (3)图中(Ⅰ)是 。按从左到右的次序写出(Ⅱ)内mRNA区段所对应的DNA碱基的排列顺序 。 (4)该过程不可能发生在 ( ) A．神经细胞 子 B．肝细胞 C．成熟的红细胞 D．脂肪细胞 (1)食物；人体自身合成或原有蛋白质分解的 (2)翻译；细胞质(或核糖体) (3)tRNA(或转运RNA)；核糖体；TGATTCGAA (4)C

中心法则 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 复制 　　以DNA自身为模板合成子代DNA，以DNA的一条链为模板合成RNA，以信使RNA为模板合成蛋白质从而决定生物的性状表现，叫中心法则。人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递都遵循这一法则。

┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯ ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ RNA复制 20世纪70年代，科学家发现烟草花叶病病毒在环境条件适宜的夏季没有DNA而只有RNA！显然，此时的烟草花叶病病毒是以RNA为遗传物质的！ 烟草花叶病病毒能够正常繁殖，说明RNA也是可以进行复制的。当然，RNA的复制也遵循碱基互补配对原则。 ┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯ ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ ＵＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＵＵＵＵＡＣ ┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷

逆转录 以RNA为模板合成的DNA单链 RNA┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯ ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ 科学家们发现，在环境适宜的夏季只有RNA的烟草花叶病病毒到了环境严酷的冬季，它们体内又具有DNA了。显然，这些DNA是以RNA为模板合成的。 以RNA为模板合成DNA的过程叫“逆转录”，这需要逆转录酶来催化它。 RNA┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯ ＡＵＧＧＵＵＵＧＣＣＧＧＡＡＡＡＵＧ ＴＡＣＣＡＡＡＣＧＧＣＣＴＴＴＴＡＣ DNA┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷ 以RNA为模板合成的DNA单链

补充修正的中心法则 DNA 转录 复制 逆转录 RNA 蛋白质 翻译 RNA复制

６ 组，丝，酪，脯，苏，丙 苏，亮，苏，精，亮，脯 [例8]控制合成一种多肽的DNA片段如下图所示 ①┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯┯ 　ＣＡＣＴＣＴＴＡＣＣＣＧＡＣＴＧＣＣＣ 　ＧＴＧＡＧＡＡＴＧＧＧＣＴＧＡＣＧＧＧ ②┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷┷ 如果以②链为模板转录，该多肽有氨基酸———个，氨基酸依次为————————————————。如果第一个碱基对改变为上Ｔ下Ａ，第一个氨基酸将变为————；如果第一个碱基对丢失，肽链的氨基酸将依次为————————————————；如果在第一个碱基对前增加一个上Ｇ下Ｃ碱基对，肽链的氨基酸将依次为———————————— ６ 组，丝，酪，脯，苏，丙 酪氨酸 苏，亮，苏，精，亮，脯 丙，亮

[例9]如图所示，在a、b试管内加入的DNA都含有30对碱基。四个试管内都有产物生成，请回答： (1)a、d两管内的产物是相同的，但a试管内模拟的是 过程；d试管内模拟的是 过程，其中的酶有DNA聚和酶及 。 (2)b、c两试管内的产物都是 ，但b试管内模拟的是 过程：c试管内模拟的是 过程；b试管的产物中最多含有 个碱基，有 个密码于。 (1)DNA复制；逆转录 (2)RNA；转录；RNA复制；30；10

再见 每人蹲马步十分钟！

[例7]（2005·上海生物）回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题。 （1）将同位素标记的尿核苷（尿嘧啶和核糖的结合物）加入细胞培养液中，不久在细胞核中发现被标记的 、 、 。 （2）将从A细胞中提取的核酸，通过基因工程的方法，转移到另一种细胞B中，当转入 时，其遗传信息在B细胞中得到表达并能够复制传给下一代，当转入 ____时，在B细胞中虽能合成相应的蛋白质，但性状不会遗传。 （3）已知某基因片段碱基排列如右图。由它控制合成的多肽中 含有“—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—赖氨酸—”的氨基酸序列。(脯氨酸的密码子是：CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；赖氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG。） （1）翻译上述多肽的mRNA是由该基因的 链转录的（以图中①或②表示），此mRNA的碱基排列顺序是： 。 （2）若该基因由于一个碱基被置换而发生突变，所合成的多肽的氨基酸排列顺序成为“—脯氨酸—谷氨酸—甘氨酸—赖氨酸—”。写出转录出此段多DNA单链的碱基排列顺序：_ 。 （1）mRNA tRNA rRNA （2）DNA RNA （3）1）② —CCUGAAGAGAAG— 2）—GGACTTCCCTTC—