第4章 基因的表達（答案版）

第四章基因的表達

第一節基因指導蛋白質的合成

一、DNA和RNA的比較:

項目DNARNA

組成元素C、H、O、N、P

組成單位脫氧（核糖）核昔酸核糖核甘酸

五碳糖脫氧核糖核糖

含氮堿基A、T、C、GA、U、C、G

空間結構規則的雙螺旋結構一般是單鏈

分類--m---R--N--A---、---t-R--N--A-、rRNA

&.皿至是蛋白質合成的直接模板；

功能所有細胞生物和DNA病毒的遺傳物質b.tRNA能識別mRNA上的密碼子并轉運特定的氨基

（DNA是主要的遺傳物質）酸；

c.rRNA與蛋白質一起構成核整體；

d.是RNA禍毒的遺傳物質:

￡少數RNA具有催化作用

分布（主要）細胞核、線粒體、葉綠體。（真核）主要分布在細胞質中

二、遺傳信息的轉錄

1.轉錄的概念：RNA是在細胞核中,通過RNA聚合酶以DNA一條鏈為模板合成的,這一過程叫作轉錄。

2.轉錄場所：主要在細胞核（還可在線粒體、葉綠體、原核組胞的細胞質中）

3.轉錄時間：整個生命歷程

4.轉錄基本條件：

①模板：基因的一條鏈②原料：4種游離的核糖核苦酸

③能量：ATP④酶：RNA聚合酶（起到解旋和聚合的作用）

5.配對原則：堿基互補配對原則：AU、TA、C?G、GC

6.轉錄產物：RNA（RNA通過核孔N放到細胞質）

7.轉錄遺傳信息流動方向：DNA-RNA

8.轉錄特點：邊解旋邊轉錄

三、遺傳信息的翻譯

1.翻譯的概念：游離胞質中的氨基酸,就以逑9為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質，這一過程叫

作翻譯。mRNA合成以后，就通過核孔進入細胞質中。游離在細胞質中的各種氨基酸,以mR、A為模板合

成具有一定氨基酸順序的蛋白質,這一過程叫做翻譯。核酸中的堿基序列就是遺傳信息。翻譯實質上是將

mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列。

2.密碼子：

a.密碼子的概念：mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。每3個這樣的堿基叫作I個密強子。

b.密碼子的特點:①專一性:一種密碼子只決定二ft氨基酸（除終止密碼子外）：

②簡并性:一種氨基酸可對應一種或多種密碼子:

③通用旌:地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子。

3.tRNA和反密碼子：

①tRNA：tRNA分子比mRNA小得多,分子結構也很特別：RNA鏈經過折疊，看上去

像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位,即下圖中序號①處，另一端有3個堿基，

既下圖中序號③處，每個tRNA的這3個堿基可以與mRNA上的密碼子互補配對,叫作反密碼子。tRNA

中含有氫鍵。

②反密碼子：tRNA上能夠與mRNA上密碼子互補配對的3個堿基。

③決定氨基酸的密碼子有61或62種,所以tRNA有的或62種,反密碼子也有61或62種0

④一種tRNA只能識別并轉運一和氨基酸,但一種氨基酸可由一至多種tRNA攜帶。

4.翻譯的過程

（1）場所：核糖體

（2）時間：整個生命歷程

（3）基本條件:

①模板：mRNA②原料：21種氨基酸.

③能量：ATP④酶：翻譯需要的酶.

核糖體移動方向

⑤轉運工具：tRNA

（4）配對方式：mRNA和tRNA配對（A?U,G?CCG,U?A）.

（5）產物：蛋白質（肽鏈）.

（6）遺傳信息流動方向：mRNAt蛋白質.

（7）翻譯的過程：

①：mRNA進入細胞質,與核糖體結合。攜帶甲硫氨酸的tRNA,通過與堿基AUG互補配對，進入位點I。

②：攜帶某個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。

③：甲硫氨酸與這個氨基酸形成肽鋌，從而轉移到位點2的tRNA上。

④：核糖體沿著mRNA移動,讀取下一個密碼子。原位點1的tRNA離開核糖體，原位點2的IRNA進入

位點1,一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2,繼續肽鏈的合成。

就這樣，隨著核糖體的移動，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸輸送過來，以合成肽鏈。直至核糖體遇到

mRNA的終止密碼子，合成才告終止。

（8）特點:

真核生物：先轉錄后翻譯

原核生物：轉錄翻譯同時0

轉錄方向:從左向右

翻譯方向:從下到上

真核細胞染色體DNA的轉錄前翻譯原核細胞中的轉錄和翻譯

???〃??*-rI,—.

（先轉錄后翻譯，時間場所不同）

核糖體的移動方向是由左蠅（曰右向左、由左向右），圖中合成的4條多肽鏈的氨基酸序列蛔（相同、

不相同）。

四、中心法則內容：

1.遺傳信息可以從DNA流向型里，即DNA復制;也可以從DNA流向區里，進而流向蛋白質,即遺傳信

息的轉錄和翻譯（基因表達）。

少數生物的遺傳信息可以從RNA流向處區以及從RNA流向蛋白質。

蛋白質

①DNA復制,②轉錄,③RNA復制,④翻譯,⑤逆轉錄。

（3）不同生物能發生的過程不同

正常細胞：①（分裂細胞）

DNA病毒：???Q（宿主細胞內）

RNA病毒：??o（宿主細胞內）

逆轉錄病毒：⑤①②④O（宿主細胞內）

2.在遺傳信息的流動過程中，3是信息的載體，蛋白質是信息的表達產物,而ATP為信息的流動提供能

量，生命是物質、能量和信息的統一體。

歸納1：轉錄和翻譯過程的比較（基因表達,即基因指導蛋白質的合成，包括轉錄和翻譯兩個過程）

以mRNA為模板合成蛋白質的過

概念

以DNA一條鏈為模板合成RNA的過程程

場所細胞核（主要）、線粒體、葉綠體細胞質中的核糖體上

①模板：DNA的一條鏈①模板：mRNA②原料：氨基酸

條件②原料：4種游離的脫氧核糖核吊酸③能量：ATP④酶：多種酶

③能量：ATP④酹：RNA聚合酶⑤搬運工：tRNA

mRN

DNAATGcAUGc

堿基互補A

配對方式11VI111I

mRNAVAcGtRNAUACG

圖冽中翻譯方向：工l左向右

圖例中轉錄方向：從右向左（注：核糖體沿著nmRNA移動,mRNA

方向

（技巧：mRNA伸出的一端為轉錄起點）與核糖體結合部位有L個tRNA結合位

點］

一個mRNA分子上尸磷-核糖體

mRX/3T義工

可相繼結合多個

①邊解旋邊轉錄;核糖體，同時合成至正在|

合成的多肽鏈V

特點②轉錄結束DNA恢復雙螺旋結構（DNA條相同的肽鏈，因此,

全保留）少最mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋

白質（意義）

圖中翻譯方向從左向右（肽鏈短一檢

具一定氨基酸排列順序的蛋白質（需在

產物RNA（包括mRNA、tRNA、rRNA）

內質網和高爾基體中加工成蛋白質）

DNA中堿基數:mRNA中堿基數:蛋白質中氨基酸數爆因）（細胞核）*A（核相體）:既

數量關系TAF凝存酪氮酸

=6:3:1堿基數目堿基數目氨基酸數

6：3：1

易錯辨析：

I.人體所有細胞均消耗”「，但只有少數細胞消耗“U”。（X）

2.轉錄過程中，只存在A-U配對，而不會出現A-T配對。（x）

3.轉錄和翻譯過程都有堿基的互補配對，并且堿基互補配對的方式相同。（X）

4.一條DNA與RNA的雜交分子，其DNA單鏈含A、T、G、C4種堿基，則該雜交分子中共含有核甘酸

8種，堿基5種；在非人為控制條件下，該雜交分子一定是在轉錄的過程中形成的。（X）

5.人體細胞中某基因的堿基對數為N,則由其轉錄成的mRNA的堿基數等于N,由其翻譯形成的多肽的氨

基酸數目等于N/3。（x）

6.前的產生都需要經過轉錄和翻譯兩個過程。（x）

7.“中心法則”中DNA復制、RNA逆轉錄的原料相同，但模板不同，DNA轉錄與翻譯無論模板，還是原料

均不相同。（'）

8.在所有細胞中遺傳信息存在于DNA上，密碼子和反密碼子則存在于RNA分子上。（＜）

9.tRNA有61或62種，密碼子有64種，決定氨基酸的密碼子有61或62種。氨基酸有21種。（\）

10.一種氨基酸可對應多種密碼子，一種密碼子也可對應多種氨基酸。（X）

II.每種密碼子都能決定一種氨基酸。每種氨基酸都只能由一種密碼子決定。（X）

12.不同的密碼子可以決定同一種氨基酸"不同的氨基酸可以由同一種密碼子決定。（x）

13.每種tRNA能識別并轉運多種氨基酸。每種氨基酸只有一種tRNA能轉運它。（x）

I4.IRNA能識別mRNA上的密碼子。tRNA轉運氨基酸到細胞核內。（x）

15.轉錄和翻譯堿基互補配對的方式相同。（x）

16.基因攜帶遺傳信息和遺傳密碼,（x）

17.DNA的復制和轉錄，都需要專門的解旋酶參與。（x）

18.tRNA與mRNA的基本單位相同，但前者是雙鏈，后者是單鏈，旦IRNA是由三個堿基組成的。（x）

19.某細胞中，所畬的mRNA在還未完成轉錄時，已育核糖體與之結合，并翻譯合成蛋白質，則該細胞一定

不可能是真核細胞。（\）

20.堿基間的互補配對現象可能發生在染色體、核糖體、細胞核、線粒體、葉綠體等結構中。（、）

21.DNA的復制和轉錄過程中存在堿基互補配對，翻譯過程中不存在堿基互補配對。（x）

22.人體的不同細胞中，mRNA種類存在差異，但tRNA種類沒有差異；蛋白質種類存在差異，但是核基因

種類沒有差異。（、；）

23.真核細胞細胞核DNA的復制與轉錄分別發生在細胞核和細胞質中。（X）

24.中心法則僅僅揭示了自然界中真核生物與原核生物遺傳信息的傳遞與表達過程，而不能應用于所有生物。

（x）

25.人體中的大多數細胞，既會發生染色體的復制，又有轉錄與翻譯過程。（x）

26.在一個成年人的神經細胞中，只有轉錄與翻譯過程，沒有DNA的復制過程。（\）

第二節基因表達與性狀的關系

一、基因表達產物與性狀的關系

基因控制生物體性狀是通過控制蛋白質的合成來實現的，有兩條途徑：

L基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,進而控制生物體的性狀。

實例：淀粉分支酶基因異常T不能轉錄翻譯出淀粉分支酶T淀粉含最低,蔗糖含量高一皺粒豌豆

酪氨酸酶基因異常一不能轉錄翻譯出酪氨酸酶一不能將酪氨酸轉化為黑色素一色化病

上述實例可說明基因與性狀的關系是：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。

2.基因可以通過控制蛋白質的結構直接控制生物性狀。

實例：CFTR基因缺失3個堿基對-CFTR蛋白缺少一個氨基酸TCFTR蛋白結構異常t囊性纖維病

血紅蛋白基因異常T血紅蛋白結構異常T血紅蛋白功能異常T鐮刀型細胞貧血癥

上述實例可說明基因與性狀的關系是：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。

二、基因的選擇性表達與細胞分化

1.同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的,而形態、結構和功能卻各的相同。根本原因是基因的選

擇性表達使各類細胞中mRNA不完全相同。

2.在不同類型的細胞中，表達的基因可以分為兩類：一類是在所有細胞中都表達的基因，例如：呼吸相關酶

基因、核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等;另一類是某類細胞中特異性表達的基因,例如：卵清蛋白基

因、胰島素基因等。

3.細胞分化的本質就是基因的選擇性。基因的選擇性表達與基因表達的調控有關。

4.細胞分化的表現

①分子水平：mRNA、蛋白質種類數量等不同。

②細胞器水平：細胞器種類和數量有較大差異。

③細胞水平：細胞形態、結構、功能發生改變。

三、表觀遺傳

1.表觀遺傳的概念：生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達和表型發生可遺傳變化的現象,叫作表觀

遺傳。

2.存在：表觀遺傳現象普遍存在于生物體的生長、發育和衰老的整個生命活動過程中。例如，基因組成相

同的同卵雙胞胎