基因與性狀的關(guān)系

第四章基因的表達(dá)在美國(guó)電影《侏羅紀(jì)公園》說(shuō)，復(fù)活的恐龍是科學(xué)家利用提取出的恐龍的DNA分子培育繁殖而來(lái)的。討論：利用已滅絕的生物的DNA分子,真的能夠使滅絕的生物復(fù)活嗎？現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為：生物的性狀是由

控制的。

DNA分子是怎樣控制遺傳性狀的？性狀是由

體現(xiàn)的?；虻鞍踪|(zhì)DNA（基因）蛋白質(zhì)（性狀）？第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)核糖體上DNA(基因)蛋白質(zhì)RNA轉(zhuǎn)錄翻譯基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過(guò)程遺傳信息的轉(zhuǎn)錄RNA是DNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的信使。為什么RNA適于作DNA的信使呢？RNA和DNA的區(qū)別項(xiàng)目RNADNA名稱組成基本單位結(jié)構(gòu)存在部位功能核糖核酸脫氧核糖核酸核糖核苷酸脫氧（核糖）核苷酸一般為單鏈一般為雙鏈主要存在于細(xì)胞質(zhì)中主要存在于細(xì)胞核中C、H、O、N、P核糖、磷酸、含氮堿基：A、G、C、UC、H、O、N、P

脫氧核糖、磷酸、含氮堿基：A、G、C、T傳遞遺傳信息攜帶遺傳信息為什么RNA適于作DNA的信使呢？①RNA也是由基本單位－－核苷酸組成，由核糖、磷酸、含氮堿基：A、G、C、U共同組成，也能儲(chǔ)存遺傳信息。②在RNA和DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”A=U，G=C。③RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。①信使RNA（mRNA)功能：將DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄下來(lái)，傳遞至細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上，控制蛋白質(zhì)的合成②轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA)種類：多種功能：專一性（專一識(shí)別一種氨基酸的密碼子、轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸）③核糖體RNA（rRNA）功能：與核糖體的合成有關(guān)。RNA的種類

mRNAtRNArRNA分布部位常與核糖體結(jié)合細(xì)胞質(zhì)中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體特點(diǎn)帶有從DNA轉(zhuǎn)錄下來(lái)的遺傳信息一端能與氨基酸結(jié)合,tRNA的反密碼子與mRNA上的遺傳密碼子互補(bǔ)配對(duì)由核仁組織區(qū)的DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái),是核糖體的組成物質(zhì)功能翻譯時(shí)作模板翻譯時(shí)作搬運(yùn)氨基酸的工具它與多種蛋白質(zhì)結(jié)合成核糖體,作為蛋白質(zhì)生物合成的“裝配機(jī)”結(jié)構(gòu)單鏈單鏈,常有部分堿基對(duì)形成三葉草結(jié)構(gòu)單鏈共同點(diǎn)①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生;②基本單位相同;③都與

翻譯過(guò)程有關(guān)mRNA（信使RNA）

tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）rRNA（核糖體）

DNA與RNA分子的判斷(1)若核酸中出現(xiàn)堿基T或五碳糖為脫氧核糖,則其必為

DNA。(2)若A≠T、C≠G,則為單鏈DNA;若A=T、C=G,則一

般認(rèn)為是雙鏈DNA。(3)若出現(xiàn)堿基U或五碳糖為核糖,則必為RNA。(4)要確定是DNA還是RNA,必須知道堿基的種類或五

碳糖的種類,是單鏈還是雙鏈,還必須知道堿基比率。（2）場(chǎng)所：（1）概念：一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成mRNA的過(guò)程。細(xì)胞核（3）條件：模板:原料:能量:酶:DNA的一條鏈為模板4種核糖核苷酸ATPDNA解旋酶,RNA聚合酶（4）過(guò)程：DNA解開螺旋,以一條鏈為模板,按照A-U、T-A、C-G、G-C配對(duì)，RNA聚合酶合成mRNA，酶和mRNA脫落下來(lái)，DNA兩條鏈重新螺旋。（5）模板鏈:轉(zhuǎn)錄時(shí)基因中作模板的那條鏈

編碼鏈:轉(zhuǎn)錄時(shí)基因中不作模板的那條鏈AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈UUAGAUAUCmRNATCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)錄小結(jié)場(chǎng)所:模板:原料:條件:產(chǎn)物:特點(diǎn):原則:細(xì)胞核DNA上基因的一條鏈四種核糖核苷酸(A、G、C、U）需要模板、原料、酶和ATP單鏈的mRNA邊解旋邊轉(zhuǎn)錄堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A=U,T=A;G=C,C=G）2、遺傳信息的翻譯（1）概念：（2）地點(diǎn)：指以

為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程在細(xì)胞質(zhì)中信使RNA（3）3個(gè)相臨的堿基（4）條件：模板：mRNA原料：20種氨基酸能量：ATP(5)結(jié)果：形成多肽mRNA上

對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸翻譯UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中的mRNA與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中（5）過(guò)程：UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì).細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置.UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸縮合細(xì)胞質(zhì)中

兩個(gè)氨基酸分子縮合UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動(dòng).另一個(gè)tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì).

細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸一個(gè)個(gè)氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)新的氨基酸細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAUG

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì).細(xì)胞質(zhì)中mRNA：堿基的數(shù)量排列順序種類蛋白質(zhì)：氨基酸的數(shù)量排列順序種類決定決定決定?種?種4種20種討論：至少要多少個(gè)堿基的不同排列順序才能夠決定20種不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密碼子密碼子密碼子三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，43=64

密碼子UCAUGAUUAmRNA

密碼子

密碼子遺傳密碼：

遺傳學(xué)上把mRNA中決定氨基酸的不同堿基排列順序，叫做“遺傳密碼”。把其中決定一個(gè)氨基酸的相鄰的三個(gè)堿基成為密碼子。密碼子表1、一個(gè)密碼子決定一個(gè)特定的氨基酸。2、有的氨基酸可能有一個(gè)以上的密碼子

。3、起始密碼子：GUG、AUG終止密碼子：UAA、UAG、UGA4、氨基酸的種類：20種；密碼子的種類：64種ACU

天冬

氨酸反密碼子AUG異亮

氨酸反密碼子

轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)：分子結(jié)構(gòu)呈三葉草形，其“葉柄”端能與一個(gè)特定的氨基酸結(jié)合，“葉片”端有三個(gè)特殊的堿基稱為“反密碼子”，能與mRNA上的“密碼子”相識(shí)別。反密碼子的種類：61種。運(yùn)載工具：轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA)ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

反密碼子一種tRNA只能攜帶一種氨基酸一種氨基酸可由一種或幾種tRNA攜帶一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽鏈翻譯小結(jié)場(chǎng)所:模板:原料:條件:產(chǎn)物:原則:細(xì)胞質(zhì)的核糖體上以信使RNA為模板二十種氨基酸需要酶和ATP多個(gè)多肽或蛋白質(zhì)密碼子與反密碼子配對(duì),堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（A=U，G=C）DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯思考：DNA的堿基數(shù)、mRNA的堿基數(shù)、蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)三者之間有何數(shù)量關(guān)系？與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的計(jì)算DNARNA蛋白質(zhì)1366n3nn遺傳信息遺傳密碼堿基數(shù)堿基數(shù)氨基酸數(shù)DNA的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6n:3n:n說(shuō)明：因?yàn)榛蛑写嬖谟纸K止密碼子等片段，實(shí)際上基因（DNA）上所含有的堿基數(shù)要大于6n,或氨基酸數(shù)目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。RNA基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)小結(jié)：轉(zhuǎn)錄、翻譯和DNA復(fù)制的區(qū)別轉(zhuǎn)錄翻譯DNA復(fù)制場(chǎng)所模板原料信息傳遞時(shí)間產(chǎn)物細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體細(xì)胞核DNA的一條鏈mRNADNA的兩條鏈核糖核苷酸氨基酸脫氧核苷酸DNAmRNARNA蛋白質(zhì)DNADNA生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分裂間期mRNA有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)2個(gè)相同DNA密碼子與反密碼子：1、密碼子位于

上，密碼子中沒(méi)有堿基

。2、密碼子共有

種，決定氨基酸的密碼子有

種。3、一種密碼子決定

種氨基酸，一種氨基酸由

種密碼子決定。4、反密碼子位于

上，一種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)

種氨基酸。

mRNAT646111或多1tRNA

典例1

(2011年江蘇高考)關(guān)于轉(zhuǎn)錄和翻譯的敘述,錯(cuò)誤的是

(

)A.轉(zhuǎn)錄時(shí)以核糖核苷酸為原料B.轉(zhuǎn)錄時(shí)RNA聚合酶能識(shí)別DNA中特定堿基序列C.mRNA在核糖體上移動(dòng)翻譯出蛋白質(zhì)D.不同密碼子編碼同種氨基酸可增強(qiáng)密碼的容錯(cuò)性【答案】C

典例2

(2011年海南高考)關(guān)于RNA的敘述,錯(cuò)誤的是

(

)A.少數(shù)RNA具有生物催化作用B.真核細(xì)胞內(nèi)mRNA和tRNA都是在細(xì)胞質(zhì)中合成的C.mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基稱為密碼子D.細(xì)胞中有多種tRNA,一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸【答案】B1.中心法則適用的情況從中心法則圖解看出,遺傳信息的轉(zhuǎn)移分為兩類:(1)以DNA為遺傳物質(zhì)的生物(包括真核生物和原核生

物以及DNA病毒)遺傳信息傳遞。用實(shí)線箭頭表示,包

括DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)的翻譯。二、基因?qū)π誀畹目刂?2)以RNA為遺傳物質(zhì)的生物遺傳信息傳遞。包括虛線

箭頭表示過(guò)程,即RNA復(fù)制、RNA逆轉(zhuǎn)錄。RNA的自

我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程,在病毒單獨(dú)存在時(shí)是不能進(jìn)行

的,只有寄生到寄主細(xì)胞中后才發(fā)生。a.不具逆轉(zhuǎn)錄能力的RNA病毒(如流感病毒、煙草花葉

病毒、車前草病毒)遺傳信息傳遞過(guò)程:2.中心法則五個(gè)過(guò)程的比較過(guò)程模板原料堿基互補(bǔ)產(chǎn)物實(shí)例DNA復(fù)制DNA→

DNADNA的

兩條鏈A、T、

C、G四

種脫氧

核苷酸A—TT—AC—GG—CDNA絕大多

數(shù)生物DNA轉(zhuǎn)

錄DNA→RNADNA的一條鏈A、U、C、G四種核糖核苷酸A—UT—AC—GG—CRNA絕大多

數(shù)生物翻譯RNA→

多肽mRNA約20種氨基

酸A—UU—AC—GG—C多肽所有生

物(病毒

依賴宿

主細(xì)胞)RNA復(fù)

制RNA→RNARNAA、U、C、G四種核

糖核苷酸A—UU—AC—GG—CRNA以RNA為遺傳

物質(zhì)的

生物RNA逆

轉(zhuǎn)錄RNA→

DNARNAA、T、C、G四種脫氧核苷酸A—TU—AC—GG—CDNA某些致

癌病毒

、HIV等

規(guī)律精講精析1.逆轉(zhuǎn)錄一定要在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下完成。2.根據(jù)模板和原料即可確定是中心法則的哪一過(guò)程,如

由模板DNA,原料脫氧核糖核苷酸(核糖核苷酸)即可確

定為DNA復(fù)制(轉(zhuǎn)錄)。3.需要解旋酶的過(guò)程:DNA復(fù)制(兩條鏈都作模板)和轉(zhuǎn)

錄(DNA一條鏈作模板)。3.基因、蛋白質(zhì)、性狀的關(guān)系(1)基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。(2)基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制性狀。(3)基因控制性狀的兩種方式:直接途徑:基因?結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)?細(xì)胞結(jié)構(gòu)?生物性狀,如鐮刀型細(xì)胞貧血癥。間接途徑:基因?酶或激素?細(xì)胞代謝?生物性狀,如白化病。生物個(gè)體發(fā)育

(5)生物的性狀與基因不是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,有些性狀是

受單基因控制的,有些性狀是由多對(duì)基因來(lái)決定的,有

的基因可能影響多種性狀。(4)生物的性狀還受環(huán)境條件的影響,是生物的基因型

和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果,即細(xì)胞質(zhì)基因(1)分布:

線粒體、葉綠體等細(xì)胞器中。(2)功能:能進(jìn)行

半自主自我復(fù)制,并通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯控制某些蛋白質(zhì)的合成。(3)線粒體DNA缺陷引起的疾病特點(diǎn):

母系遺傳(都只能通過(guò)母親傳給后代)。

典例3

在牧草中,白花三葉草有兩個(gè)穩(wěn)定遺傳的品種,葉片內(nèi)含氰(HCN)和不含氰的?，F(xiàn)已研究查明,白花三葉草的葉片內(nèi)的氰化物是經(jīng)下列生化途徑產(chǎn)生的基因D、H分別決定產(chǎn)氰糖苷酶和氰酸酶的合成,d、h無(wú)此功能?，F(xiàn)有兩個(gè)不產(chǎn)氰的品種雜交,F1全部產(chǎn)氰,F1自交得F2,F2中有產(chǎn)氰的,也有不產(chǎn)氰的。用F2各表現(xiàn)型的葉片的提取液做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)在提取液中分別加入產(chǎn)氰糖苷酶和氰酸酶,然后觀察產(chǎn)氰的情況,結(jié)果記錄于下表:葉片表現(xiàn)型提取液中加入產(chǎn)氰糖苷酶提取液中加入氰酸酶Ⅰ產(chǎn)氰產(chǎn)氰產(chǎn)氰Ⅱ不產(chǎn)氰不產(chǎn)氰產(chǎn)氰Ⅲ不產(chǎn)氰產(chǎn)氰不產(chǎn)氰Ⅳ不產(chǎn)氰不產(chǎn)氰不產(chǎn)氰(1)由生化途徑可以看出,基因與生物性狀的關(guān)系是:

(2)兩個(gè)不產(chǎn)氰品種的基因型是

在F2中產(chǎn)氰和不產(chǎn)氰的理論比為

。(3)葉片Ⅱ葉肉細(xì)胞中缺乏

酶,葉片Ⅲ可能的基因型是

。(4)從代謝的角度考慮,怎樣使葉片Ⅳ的提取液產(chǎn)氰?

說(shuō)明理由多個(gè)基因決定一個(gè)性狀,基因通過(guò)控制酶

的合成控制生物的代謝進(jìn)而控制生物的性狀

DDhh和ddHH9∶7

氰酸ddHH或ddHh

同時(shí)加入產(chǎn)氰糖苷酶和氰酸酶含氰糖苷在氰酸酶的作用下能產(chǎn)氰1.有關(guān)蛋白質(zhì)合成的敘述,正確的是(多選)

(

)A.終止密碼子不編碼氨基酸B.每種tRNA只轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸C.tRNA的反密碼子攜帶了氨基酸序列的遺傳信息D.核糖體可在mRNA上移動(dòng)【答案】ABD

2.下