2023學(xué)年完整公開課版基因與性狀

第四章：基因的表達(dá)一、基因控制蛋白質(zhì)合成1.基因的基本功能1).通過(guò)自我復(fù)制，在傳種接代中傳遞遺傳信息。2).通過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯，在后代個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，表達(dá)遺傳

信息。2.什么是表達(dá)遺傳信息？DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯3.RNA的結(jié)構(gòu)、分類和作用當(dāng)生物體中只有RNA時(shí)，它是遺傳物質(zhì)；當(dāng)生物體中含有DNA時(shí)，RNA主要是負(fù)責(zé)DNA遺傳信息的翻譯和轉(zhuǎn)錄。DNARNA脫氧核糖核糖規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)通常呈單鏈結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）脫氧核糖核糖磷酸磷酸DNA與RNA分子的比較單擊畫面繼續(xù)(1)RNA的種類組成核糖體rRNA（核糖體RNA）運(yùn)輸氨基酸t(yī)RNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)mRNA（信使RNA）功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)名稱單鏈單鏈單鏈mRNA(信使RNA)tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)rRNA（核糖體RNA）蛋白質(zhì)rRNA核糖體tRNAmRNADNAmRNA蛋白質(zhì)核孔(2).mRNA

mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基叫做密碼子。UCAUGAUUAmRNA

密碼子

密碼子

密碼子注意：翻譯的起始密碼有:個(gè)，終止密碼有:個(gè)決定氨基酸的密碼子種。2361密碼子的特點(diǎn)：⑴一種密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸⑵一種氨基酸可有一種或多種密碼子（簡(jiǎn)并性）（一種氨基酸具有兩個(gè)或多個(gè)密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性）（對(duì)應(yīng)于同一種氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼子）

⑶起始密碼可以編碼氨基酸、終止密碼不編碼氨基酸⑷通用性——自然界中的各種生物共用一套密碼子表tRNA(3).轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）：含有反密碼子一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能攜帶一種特定的氨基酸！細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA至少有

種！61UAUUAU攜帶什么氨基酸？異亮氨酸AUAmRNA4.遺傳信息、密碼子和反密碼子的比較（1）區(qū)別（2）聯(lián)系①遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序，通過(guò)轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上。②mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子則起到識(shí)別密碼子的作用。（3）對(duì)應(yīng)關(guān)系5.轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所：模板：原料：條件：原則：產(chǎn)物主要在細(xì)胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸DNAmRNA

遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則

A—;T—;G—;C—UACG轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則合成RNA

的過(guò)程。RNA聚合酶、ATPACGTGTTTADNA的平面結(jié)構(gòu)圖TG

C

AC

AA

A

T

AGCAGACGGUUUDNA游離的核糖核苷酸以DNA的一條鏈為模板合成mRNARNA聚合酶TG

C

AC

AA

A

T

思考：與DNA復(fù)制的異同點(diǎn)？TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUA

組成

mRNA的核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)注意堿基配對(duì)規(guī)律TG

C

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUGTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUUGAUGTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGUGAUGUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUTG

C

AC

AA

A

T

GCGACGGAUGUUATG

C

AC

AA

A

T

GCGCGGAUGUUAUTG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUCTG

C

AC

AA

A

T

GGCGGAUGUUAUC形成的

mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNATG

C

AC

AA

A

T

ACGUGUUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGUUUAmRNARNA聚合酶GACUGACUATGCATGCDNAACGTTGCADNAUCAG解旋UCAGUACUGmRNA方向UACUGmRNADNA→RNA轉(zhuǎn)錄圖解復(fù)旋DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄時(shí)間場(chǎng)所解旋模板原料酶能量原則特點(diǎn)產(chǎn)物細(xì)胞分裂間期生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程細(xì)胞核細(xì)胞核完全解旋只解有遺傳效應(yīng)片段DNA的兩條鏈均為模板DNA的一條鏈為模板四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸DNA聚合酶等RNA聚合酶等ATPATPA-T、G-CA-U、G-C半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄2個(gè)子代DNA分子1個(gè)信使RNA6.翻譯場(chǎng)所：原料：模板：條件：原則：產(chǎn)物：核糖體氨基酸mRNAtRNA、酶、能量堿基互補(bǔ)配對(duì)原則(A-UU-AC-GG-C)多肽翻譯：在核糖體上，以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。ACGUGAUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)中的mRNAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸

核糖體mRNA與核糖體結(jié)合AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAAUG異亮氨酸ACGUGAUUA

兩個(gè)氨基酸分子縮合縮合AUG異亮氨酸AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAUAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸

一個(gè)個(gè)氨基酸分子縮合成鏈狀結(jié)構(gòu)UCAUGAUUAAG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUA甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸UCAUGAUUA

tRNA離開，再去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)氨基酸AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUA甲硫氨酸天冬氨酸AUG異亮氨酸AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAUCAUGAUUA以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)

甲硫氨酸天冬氨酸異亮氨酸

多肽鏈合成之后，從核糖體中脫離，再經(jīng)過(guò)盤曲折疊形成一定空間結(jié)構(gòu)，最終形成具有一定功能的蛋白質(zhì)分子。信息傳遞DNA上的遺傳信息（脫氧核苷酸的排列順序）轉(zhuǎn)錄細(xì)胞核mRNA(核糖核苷酸的排列順序)翻譯細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)（特定的氨基酸順序）階段項(xiàng)目轉(zhuǎn)錄（有解旋）翻譯（無(wú)解旋）定義場(chǎng)所模板遺傳信息傳遞的方向原料產(chǎn)物實(shí)質(zhì)在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程。以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)的核糖體DNA的一條鏈信使RNADNA→mRNAmRNA→蛋白質(zhì)含A、U、C、G的4種核糖核苷酸合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸信使RNA有一定氨基酸排列順序的多肽，進(jìn)一步加工為蛋白質(zhì)是遺傳信息的轉(zhuǎn)錄是遺傳信息的表達(dá)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯時(shí)間分裂間期生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程場(chǎng)所細(xì)胞核細(xì)胞核核糖體模板DNA兩條母鏈DNA的一條鏈mRNA原料游離脫氧核苷酸4種游離核糖核苷酸4種氨基酸約20種條件模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶模板、原料、能量、酶配對(duì)A-T、T-AA-U、T-AA-U、U-A產(chǎn)物兩個(gè)相同的DNA一個(gè)mRNA多肽→蛋白質(zhì)信息傳遞DNA→DNADNA→RNARNA→蛋白質(zhì)DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制

通常一個(gè)mRNA同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體，進(jìn)行多個(gè)肽鏈的合成。

意義：少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)A—C—U—G—G—A—U—C—UmRNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)

mRNA（遺傳密碼）ACUGGAUCUDNA雙鏈A—C—T—G—G—A—T—C—TT—G—A—C—C—T—A—G—A

tRNA（反密碼子）U–G–AC–C–UA–G–A蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸

肽鍵肽鍵DNARNA蛋白質(zhì)1366n3nn堿基數(shù)堿基數(shù)氨基酸數(shù)肽鍵數(shù)（n-m）0重點(diǎn)：弄清基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量關(guān)系基因中的堿基、RNA中的堿基和蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)量比為：6：3：1易錯(cuò)必明

1.復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯與細(xì)胞分裂、分化的關(guān)系

(1)DNA復(fù)制發(fā)生于細(xì)胞分裂過(guò)程中。

(2)轉(zhuǎn)錄、翻譯發(fā)生于細(xì)胞分裂、分化過(guò)程中。

2.氨基酸與密碼子、反密碼子的關(guān)系

(1)每種氨基酸對(duì)應(yīng)一種或幾種密碼子(密碼子簡(jiǎn)并性)，可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。(2)一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。(3)密碼子有64種(3種終止密碼子；61種決定氨基酸的密碼子)；反密碼子理論上有61種。(4)由于基因中有的片段不轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄出的mRNA中有終止密碼子等原因，所以基因中堿基數(shù)比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍多。(5)從核糖體上脫離下來(lái)的只是多肽鏈，多肽鏈往往還要在相應(yīng)的細(xì)胞器(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體)內(nèi)加工，最后才形成具有一定空間結(jié)構(gòu)和特定功能的蛋白質(zhì)。DNA（基因）mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄二、遺傳信息流——中心法則

遺傳信息可以從DNA流向DNA，即完成DNA的自我復(fù)制過(guò)程；遺傳信息也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即完成遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。

在某些病毒中，RNA也可以自我復(fù)制，并且還發(fā)現(xiàn)在一些病毒蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中，RNA可以在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA。各種生物的信息傳遞HIV病毒——逆轉(zhuǎn)錄病毒RNA病毒：逆轉(zhuǎn)錄、DNA自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯（RNA自我復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯）逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄、翻譯組裝豌豆的圓粒與皺粒三、基因,蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系實(shí)例1編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉含量高有效保水而圓鼓淀粉含量升高DNA中插入一段外來(lái)DNA序列打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量降低,蔗糖含量升高淀粉含量低,失水而皺縮圓粒豌豆皺粒豌豆實(shí)例2.人的白化病控制酶形成的基因異?？刂泼感纬傻幕蛘＠野彼崦覆荒苷：铣衫野彼崦刚：铣衫野彼岵荒苷＾D(zhuǎn)化為黑色素酪氨酸能正常轉(zhuǎn)化為黑色素缺乏黑色素而表現(xiàn)為白化病表現(xiàn)正常

基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝的過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀結(jié)論：囊性纖維病基因,蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系實(shí)例3CFTR基因缺失了3個(gè)堿基患者支氣管內(nèi)黏液增多CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異常黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染鐮刀型細(xì)胞貧血癥是20世紀(jì)初才被人們發(fā)現(xiàn)的一種遺傳病。1910年,一個(gè)黑人青年到醫(yī)院看病,他的癥狀是發(fā)燒和肌肉疼痛,經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn),他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血癥,他的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀,而是彎曲的鐮刀狀。后來(lái),人們就把這種病稱為鐮刀型細(xì)胞貧血癥。鐮刀型細(xì)胞貧血癥主要發(fā)生在黑色人種中,在非洲黑人中的發(fā)病率最高,在意大利、希臘等地中海沿岸國(guó)家和印度等地,發(fā)病人數(shù)也不少,在我國(guó)的南方地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有這類病例。鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因,蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系實(shí)例4血紅蛋白基因中一個(gè)堿基改變紅細(xì)胞呈鐮刀狀血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化容易破裂，使人患溶血性貧血正常型紅細(xì)胞

鐮刀型細(xì)胞貧血癥紅細(xì)胞

從上述兩個(gè)實(shí)例中我們又能總結(jié)出什么樣的共同點(diǎn)呢?

基因能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀基因,蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系結(jié)論直接控制基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系

基因→酶或激素細(xì)胞代謝生物性狀結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物性狀→→→→→（功能蛋白）間接途徑直接途徑注意：基因與性狀之間的關(guān)系：（1）：生物體的大多數(shù)性狀是受單基因控制的。這里的“單基因”是指成對(duì)基因，并不是單個(gè)基因。如：豌豆的高莖和矮莖，受一對(duì)等位基因控制。（2）生物體的有些性狀受多個(gè)基因控制的。如：人的身高。（3）生物體的性狀還受到環(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。表現(xiàn)型＝基因型（決定）＋環(huán)境（影響）。（4）有的一個(gè)基因也可以影響生物的多個(gè)性狀。因此：二者并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。細(xì)胞質(zhì)基因細(xì)胞核基因存在部位是否與蛋白質(zhì)結(jié)合基因數(shù)量遺傳方式功能細(xì)胞質(zhì)基因與細(xì)胞核基因的區(qū)別葉綠體、線粒體、細(xì)菌質(zhì)粒細(xì)胞核中否，DNA分子裸露與蛋白質(zhì)合成為染色體少多母系遺傳遵循孟德爾遺傳規(guī)律復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯A1、DNA的基本功能是使遺傳信息得到A.傳遞和表達(dá)B.儲(chǔ)存和復(fù)制C.轉(zhuǎn)錄和翻譯D.復(fù)制和翻譯A2、對(duì)比RNA和DNA化學(xué)成分，RNA特有的是A.核糖和尿嘧啶B.脫氧核糖和尿嘧啶C.核糖和胸腺嘧啶D.脫氧核糖和胸腺嘧啶D3、DNA分子的解旋發(fā)生在哪一過(guò)程中A.復(fù)制B.轉(zhuǎn)錄C.翻譯D.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄B4、組成DNA和RNA的核苷酸、五碳糖和堿基共有A.

8、8、8種B.

8、2、5種C.

2、2、4種D.

2、2、8種B5、小麥的遺傳物質(zhì)由幾種核苷酸組成A.2種B.4種C.5種D.8種D6、以下哪項(xiàng)對(duì)RNA來(lái)說(shuō)是正確的A.C＋G＝A＋UB.C＋G＞A＋UC.G＋A＝C＋UD.前三項(xiàng)都不對(duì)9、已知一段雙鏈DNA分子中，鳥嘌呤所占比例為20%，由該DNA轉(zhuǎn)錄出來(lái)的RNA中，其胞嘧啶的比例是A.10%B.20%C.40%D.無(wú)法確定D8、某信使RNA的堿基中，U占19%，A占21%，則作為它的模板的DNA中，胞嘧啶占全部堿基的A.21%B.19%C.60%D.30%D7、某信使RNA上，A的含量是24%，U的含量是26%，C的含量是27%，則控制其合成的模板鏈中G的含量為A.

23%D.

24%B.

25%C.

27%CA11、有3個(gè)核酸分子，經(jīng)分析共有5種堿基，8種核苷酸，4條多核苷酸鏈，它的組成是A.

一個(gè)DNA分子，兩個(gè)RNA分子B.

兩個(gè)DNA分子，一個(gè)RNA分子C.

三個(gè)DNA分子D.

三個(gè)RNA分子B10、某一核酸分子，堿基A數(shù)量為52%，該核酸分子是A.只是DNA分子B.單鏈DNA分子或RNA分子C.只有RNA分子D.雙鏈DNA分子或RNA分子12、在遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中，翻譯者是

A.基因B.信使RNAC.轉(zhuǎn)運(yùn)RNAD.遺傳密碼14、下列關(guān)于遺傳密碼的敘述中，錯(cuò)誤的是

A.一種氨基酸可能有多種與之對(duì)應(yīng)的遺傳密碼

B.GTA肯定不是遺傳密碼

C.每種密碼都有與之對(duì)應(yīng)的氨基酸

D.信使RNA上的GCA在人細(xì)胞中和小麥細(xì)胞中決定的是同一種氨基酸C13、復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的場(chǎng)所依次是

A.細(xì)胞核、細(xì)胞核、核糖體

B.細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、核糖體

C.細(xì)胞核、細(xì)胞核、高爾基體

D.細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、線粒體ACB15、由密碼子表可知A.密碼子是DNA的成分B.一個(gè)密碼子只能代表一種氨基酸C.密碼子可以代表遺傳物質(zhì)D.密碼子存在于細(xì)胞核中A16、如果細(xì)胞甲比細(xì)胞乙RNA含量多，可能的原因是A.甲合成的蛋白質(zhì)比乙多B.乙合成的蛋白質(zhì)比甲多C.甲含的染色體比乙多D.甲含的DNA比乙多D17、構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，則決定氨基酸的密碼子和組成密碼子的堿基種類分別有A.

20種和20種B.

64種和20種