第四章 《基因的表达》.

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1 第四章 《基因的表达》

2 第四章《基因的表达》 第一节 《基因指导蛋白质 的合成》

3 基因_________蛋白质_______来_____性状！
蛋白质是生命活动的______者和_____者 体现 承担 基因 ______控制生物体的性状 通过指导 的合成 控制 基因_________蛋白质_______来_____性状！

4 G U A C ______指导蛋白质的合成 基因
基因是有_________的_____片段； DNA 主要存在于________中，而蛋白质的合成是在_______中进行的。 遗传效应 DNA 细胞核 细胞质 控制 DNA 蛋白质的合成 主要在细胞核中 在细胞质里进行 通过RNA G U A C

5 RNA的结构和作用是什么？ RNA由一分子磷酸，一分子核糖和一分子含氮的碱基组成核糖核苷酸连接而成的单链分子。 当细胞中只有RNA时，它是遗传物质；当细胞中含有DNA时，RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和转录。

6 RNA种类 蛋白质 rRNA 核糖体 tRNA mRNA mRNA——信使 tRNA——转运 rRNA——核糖体

7 基因的表达 转录 翻译 DNA 蛋白质 mRNA

8 一、遗传信息的转录 （1）概念： 指以DNA的一条链为模板，按照 碱基互补配对原则，合成mRNA的过程 遗传信息
在细胞核中 （3）场所：

9 以DNA的一条链为模板合成mRNA DNA T G C A RNA 聚合酶 A 游离的核糖核苷酸 U G C A U U A G G G C

10 T G C A A 注意碱基配对规律 U A C G G U A G G C 组成 mRNA 的核糖核苷酸一个个连接起来

11 T G C A A U U C G A U A G G G C

12 T G C A G A U U C G U A G G G C

13 T G C A G A U G U C U A G G G C

14 T G C A G A U G U C U A G G G C

15 T G C A G A U G U C U A G G G C

16 T G C A G A U G U U C A G G G C

17 T G C A G G U U A A U C A G G G C

18 T G C A G A U G U U A U C C G G G

19 T G C A G A U G U U A U C G G C G

20 形成的 mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
T G C A DNA G A U G U U A U C mRNA G G C G 形成的 mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上

21 mRNA在细胞核中合成 T G C A DNA 细胞核 A C G U mRNA 核孔 细胞质

22 mRNA通过核孔进入细胞质 A G T C DNA 细胞核 U C A G mRNA 核孔 细胞质 A C G U mRNA

23 转录小结 场所: 模板: 原料: 条件: 产物: 特点: 原则: 细胞核 DNA的一条链 四种核糖核苷酸(A、G、C、U）
需要模板，原料，酶和ATP 单链的RNA 边解旋边转录 碱基互补配对原则（A=U，G=C）

24 DNA复制 转录 时间 场所 解旋 模板 原料 酶 能量 原则 特点 产物
细胞分裂间期 生长发育过程 细胞核 细胞核 完全解旋 只解有遗传效应片段 DNA的两条链均为模板 DNA的一条链为模板 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 DNA聚合酶等 RNA聚合酶等 ATP ATP A-T、G-C A-U、G-C 边解旋边转录 半保留复制，边解旋边复制 2个子代DNA分子 1个信使RNA

25 mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。
转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能决定蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？mRNA如何将信息翻译成蛋白质？ mRNA通过核孔进入细胞质中，开始它新的历程——翻译。

26 思 考 与 讨 论 二、遗传信息的翻译 碱基与氨基酸之间的对应关系？
遗传学上把以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程叫做翻译。 碱基与氨基酸之间的对应关系？ 思 考 与 讨 论 DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白质的20种氨基酸的？

27 思 考 与 讨 论 如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？
碱基与氨基酸之间的对应关系 如果1个碱基决定1个氨基酸，4种碱基能决定多少种氨基酸？ 如果2个碱基编码一个氨基酸，最多能编码多少种氨基酸？ 一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？ 4种碱基只能决定4种氨基酸，41=4。 二个碱基编码一个氨基酸最多只能编码16种，42=16。 三个碱基决定一个氨基酸只能决定64种，43=64，足够有余。

28 密码子 密码子 密码子 密码子 U C A G mRNA 密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。 密码子由哪几种碱基组成？

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30 运载工具：转运 RNA（tRNA) 天冬氨酸 异亮氨酸 A U G A C U 反密码子 注意：一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸

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32 A G T C U 细胞质中的mRNA A C G U mRNA

33 A C U 天冬氨酸 A G T C U U A C 甲硫氨酸 A U G 异亮氨酸 核糖体 A C G U mRNA 与核糖体结合

34 A G T C U 脱水缩合 A U G 异亮氨酸 甲硫氨酸 A C U 天冬氨酸 U A C A C G U 两个氨基酸分子缩合

35 A G T C U 甲硫氨酸 天冬氨酸 A U G 异亮氨酸 A C U U C A G 一个个氨基酸分子缩合成链状结构

36 A G T C U 甲硫氨酸 天冬氨酸 A U G 异亮氨酸 U C A G tRNA离开，再去转运下一个氨基酸

37 A G T C U 甲硫氨酸 天冬氨酸 异亮氨酸 U C A G 以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质

38 多肽链合成之后，从核糖体中脱离，再经过盘曲折叠形成一定空间结构，最终形成具有一定功能的蛋白质分子。
信息传递 DNA上的遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序） 转录 细胞核 mRNA(核糖核苷 酸的排列顺序) 翻译 细胞质 蛋白质（特定的氨基酸顺序）

39 生物呈现多样性

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41 翻译小结 1.翻译的场所： 细胞质的核糖体 2.翻译时的模板： 3.翻译的原料： mRNA 4.翻译的起始密码有: 个，终止密码有: 个
4.翻译的起始密码有: 个，终止密码有: 个 5.决定氨基酸的密码子 种。 6.翻译时的碱基配对： 7.肽链由各相邻的氨基酸通过 连接形成。 8.翻译的条件： 细胞质的核糖体 mRNA 合成蛋白质的20种氨基酸 2 3 61 肽键 酶，ATP，模板、原料

42 转录（有解旋） 翻译（无解旋） 定义 场所 模板 原料 产物 实质
阶段 项目 转录（有解旋） 翻译（无解旋） 定义 场所 模板 遗传信息传递的方向 原料 产物 实质 在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程。 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 细胞核 细胞质的核糖体 信使RNA DNA的一条链 DNA→mRNA mRNA→蛋白质 含A、U、C、G的4种核糖核苷酸 合成蛋白质的20种氨基酸 有一定氨基酸排列顺序的多肽，进一步加工为蛋白质 信使RNA 是遗传信息的转录 是遗传信息的表达

43 重点：弄清基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系
碱基数 6 6n DNA RNA 碱基数 3 3n 蛋白质 氨基酸数 1 n 肽键数 （n-m） 基因中的碱基、RNA中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量比为：6：3：1

44 1、DNA的基本功能是使遗传信息得到 A.传递和表达 B.储存和复制 C.转录和翻译 D.复制和翻译 A 2、对比RNA和DNA化学成分，RNA特有的是 A.核糖和尿嘧啶 B.脱氧核糖和尿嘧啶 C.核糖和胸腺嘧啶 D.脱氧核糖和胸腺嘧啶 A D 3、DNA分子的解旋发生在哪一过程中 A. 复制 B. 转录 C.翻译 D. 复制和转录

45 4、组成DNA和RNA的核苷酸、五碳糖和碱基共有
B. 8、2、5种 C. 2、2、4种 D.2、2、8种 B 5、小麦的遗传物质由几种核苷酸组成 A. 2种 B. 4种 C. 5种 D.8种 B 6、以下哪项对RNA来说是正确的 A.C＋G＝A＋U B.C＋G＞A＋U C. G＋A＝C＋U D.前三项都不对 D

46 7、某信使RNA上，A的含量是24%，U的含量是26%， C的含量是27%，则控制其合成的模板链中G的含量为
D. 24% B. 25% C. 27% C 8、某信使RNA的碱基中，U占19%，A占21%，则作为它的模板的DNA中，胞嘧啶占全部碱基的 A. 21% B. 19% C. 60% D. 30% D 9、已知一段双链DNA分子中，鸟嘌呤所占比例为20%，由该DNA转录出来的RNA中，其胞嘧啶的比例是 A. 10% B. 20% C. 40% D.无法确定 D

47 10、某一核酸分子，碱基A数量为52%，该核酸分子是
A. 只是DNA分子 B. 单链DNA分子或RNA分子 C. 只有RNA分子 D. 双链DNA分子或RNA分子 B 11、有3个核酸分子，经分析共有5种碱基，8种核苷酸，4条多核苷酸链，它的组成是 A. 一个DNA分子，两个RNA分子 B. 两个DNA分子，一个RNA分子 C. 三个DNA分子 D. 三个RNA分子 A

48 12、在遗传信息的转录和翻译过程中，翻译者是
A. 基因 B. 信使RNA C. 转运RNA D. 遗传密码 C 13、复制、转录、翻译的场所依次是 A. 细胞核、细胞核、核糖体 B. 细胞核、细胞质、核糖体 C. 细胞核、细胞核、高尔基体 D. 细胞核、细胞质、线粒体 A 14、下列关于遗传密码的叙述中，错误的是 A. 一种氨基酸可能有多种与之对应的遗传 密码 B. GTA肯定不是遗传密码 C. 每种密码都有与之对应的氨基酸 D. 信使RNA上的GCA在人细胞中和小麦细 胞中决定的是同一种氨基酸 C

49 15、由密码子表可知 A. 密码子是DNA的成分 B. 一个密码子只能代表一种氨基酸 C. 密码子可以代表遗传物质 D. 密码子存在于细胞核中 B 16、如果细胞甲比细胞乙RNA含量多，可能的原因是 A. 甲合成的蛋白质比乙多 B. 乙合成的蛋白质比甲多 C. 甲含的染色体比乙多 D. 甲含的DNA比乙多 A

50 17、构成蛋白质的氨基酸有20种，则决定氨基酸的密码子和组成密码子的碱基种类分别有
A. 20种和20种 B. 64种和20种 C. 64种和4种 D. 61种和4种 D 18、控制合成胰岛素（含51个氨基酸）的基因中，含有嘧啶碱基至少有 A. 306个 B. 153个 C. 102个 D. 51个 B 19、某DNA片段中有1200个碱基对，控制合成某蛋白质，从理论上计算，在翻译过程中，最多需要多少种转运RNA参与运输氨基酸 A. 400 B. 200 C. 61 D. 20 C

51 20、科研人员用鸟嘌呤、腺嘌呤和胞嘧啶三种碱基人工合成mRNA分子，请分析该mRNA分子包含的密码子的种类最多有
A. 8种 B. 9种 C. 64种 D. 27种 D 21、构成蛋白质的氨基酸种类约有20种，则决定氨基酸的密码子和转运氨基酸的RNA种类分别约有 A. 20种、20种 B. 64种、20种 C. 64种、64种 D. 61种、61种 D 22、一条多肽链含有氨基酸2000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子分别至少要有碱基（含终止密码子） A. 6003和6006个 B. 6003和12006个 C. 3003和6006个 D. 5003和8006个 B

52 总(A+T)%= (A2+T2)%=RNA中 (A+U)%
D 23、已知一个双链DNA分子中碱基A占30％，其转录成的信使RNA上的U为35％，则信使RNA上的碱基A为 A. 30％ B. 35％ C. 40％ D. 25％ 总(A+T)%= (A2+T2)%=RNA中 (A+U)% 24、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基。那么转录成信使RNA的一段DNA分子中应有C和T A. 12个 B. 18个 C. 24个 D. 30个 D

53 25.一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤数量比鸟嘌呤多40%,两者之和占DNA分子碱基总数的24%,则该DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶占该链碱基数目( )
A.44% B.24% C.14% D.28%

54 第四章《基因的表达》 第二节 《基因对性状的 控制 》

55 为什么细胞的基因组成相同，而性状却表现出明显不同？
　　同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸 在水中的叶，表现出了两种不同的形态。 ▲ 讨论： 　　1.这两种叶形有什么区别？ 　　水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些 　　2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成 一样吗？ 　　 一样 　　3.你能提出什么问题吗？ 为什么细胞的基因组成相同，而性状却表现出明显不同？

56 动动手 根据DNA复制、基因指导蛋白质合成过程，画一张遗传信息的传递方向图

57 一、中心法则的提出及其发展 1、1957年克里克提出中心法则： 转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 n个基因 （脱氧核苷酸序列）
核糖核苷酸排列序列 氨基酸序列 遗传密码 遗传信息

58 资料分析 2. 历史的步伐 1、1965年，科学家在RNA病毒里发现了一种RNA复制酶，像DNA复制酶能对DNA进行复制一样，RNA复制酶能对RNA进行复制。 2、1970年，科学家在致癌的RNA病毒中发现逆转录酶，它能以RNA为模板合成DNA。 3、1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质在脑细胞内大量增殖引起的。这种因错误折叠而形成的结构异常的蛋白质，可能促使与其具有相同氨基酸序列的蛋白质发生同样的折叠错误，从而导致大量结构异常的蛋白质形成。

59 讨论 1、你认为上述实验证据是否推翻了传统的中心法则，为什么？
没有，实验证据指出了原有的中心法则没包含的遗传信息的可能传递途径，是对中心法则的补充而非否定 2、作为生物学的核心规律之一，中心法则应该全面地反映遗传信息的传递规律。根据上述资料，你认为传统的中心法则是否需要修改？如果需要，应该怎样修改？ 3、请根据讨论结果，修改原中心法则图解，建议用实线表示确信无疑的结论，用虚线表示可能正确的结论。

60 基因、蛋白质与性状有何关系？ 3. 中心法则的地位：是生命体系中最核心、最简约、最本质的规律 转录 翻译 DNA RNA 蛋白质 逆转录
（脱氧核苷酸序列） 氨基酸序列 核苷酸排列序列 基因、蛋白质与性状有何关系？ 遗传信息 遗传密码

61 二、基因、蛋白质与性状的关系 DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因 编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶不能正常合成 淀粉分支酶正常合成 蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高 蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高 淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒） 淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）

62 白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏所引起的疾病。
这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，表现出怕光等行为 白化病

63 人的白化病 控制酶形成的基因异常 控制酶形成的基因正常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸酶正常合成 缺乏黑色素而表现为白化病 表现正常
酪氨酸不能正常转化为黑色素 酪氨酸能正常转化为黑色素 缺乏黑色素而表现为白化病 表现正常

64 结论：基因通过控制酶或激素的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状
由这二个实例大家可以总结出什么共同点？ 结论：基因通过控制酶或激素的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状

65 ＤＮＡ ＧＡＡ ＣＴＴ 突变 ＧＴＡ ＣＡＴ mＲＮＡ ＧＡＡ ＧＵＡ 氨基酸 谷氨酸 缬氨酸 结构蛋白质 正常 异常

66 镰刀型细胞贫血症 控制血红蛋白形成的基因中一个碱基对变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞呈镰刀状 红细胞容易破裂，患溶血性贫血

67 结构蛋白(CFTR蛋白)异常，导致功能异常
囊性纤维病 CFTR基因缺失了3个碱基 结构蛋白(CFTR蛋白)异常，导致功能异常 患者支气管内黏液增多 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 治疗方法——基因治疗

68 基因、蛋白质与性状的关系是 蛋白质 直接作用 结构蛋白 细胞结构 生物性状 基因 酶或激素 细胞代谢 生物性状 间接作用
总之：a.生物性状主要是由蛋白质体现 b.蛋白质的合成又受基因的控制 所以：生物的性状是由基因控制的

69 三、基因型与表现型的关系

70 技能训练 遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4~7d的长翅果蝇幼虫在35~37℃处理6~24h后，得到了某些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。 1、请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释。 提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？ 2、这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？

71 假设：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。
结论：基因控制生物体的性状，而性状的形成同时还受到环境的影响。 ＋ 性状＝ 基因 外界环境 ▲ 性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果

72 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
四、生物体性状的多基因因素 人的身高可能是由多个基因决定的。后天营养和锻炼也很重要。 基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。

73 五、细胞质基因与细胞核基因的区别 细胞质基因 细胞核基因 存在部位 是否与蛋白质结合 基因数量 遗传方式 功能 细胞核中 叶绿体、线粒体
与蛋白质合成为染色体 否，DNA分子裸露 少 多 母系遗传 遵循孟德尔遗传规律 复制 转录、翻译 半自主复制 转录、翻译

74 1、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（ ）
基础训练 1、揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是（ ） A．基因的遗传定律 B．碱基互补配对原则 C．中心法则 D．自然选择学说 C

75 2、如下图是设想的一条生物合成途径的示意图。若将缺乏此途径中必需的某种酶的微生物置于含X的培养基中生长，发现微生物内有大量的M和L，但没有Z，试问基因突变影响到哪种酶（ ）
C Y L X Z B 酶 C 酶 E 酶 D 酶 A 酶 M A、 E酶 B、 B酶 C、 C酶 D、A酶和D酶

76 3、下图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是（ ）
B A、①② B、③④⑥ C、⑤⑥ D、②④

77 4、甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（ ）
C．每种性状都是由两个基因控制的 D．基因之间存在着相互作用 D

78 拔高练习 1、观赏植物藏报春，在20-25℃的条件下，红色（A）对白色（a）为显性，基因型为AA或Aa的藏报春开红花，基因型为aa的藏报春开白花。但是，如果把开红花的藏报春移到30℃条件下，虽然基因型仍为AA或Aa，但新开的花全是白花，这说明了什么？ 表现型是基因型与环境相互作用的结果

79 小结： 第二节 基因对性状的控制 一、中心法则的提出及其发展 转录 翻译 复制 DNA RNA 蛋白质 逆转录 RNA复制
二、基因、蛋白质和性状的关系 生物性状 酶或激素 细胞代谢 基因 细胞结构 生物性状 结构蛋白 三、基因型和表现型的关系 四、生物性状是由多个基因控制的 五、细胞质基因