1、高考生物第一輪復習資料（教案） §2-4基因的表達第4章 基因的表達第1節 基因指導蛋白質的合成【課標定位】1.簡述DNA分子與RNA分子的主要區別。2.掌握遺傳信息的轉錄和翻譯過程及其異同。【教材回歸】一、RNA與DNA的比較核酸種類項目RNADNA存在部位主要存在于細胞質中主要存在于細胞核中結構特點通常呈單鏈結構，而且比DNA短，因此能通過核孔，從細胞核轉移到細胞質中通常呈規則的雙螺旋結構（無法從細胞核直接轉移到細胞質中）生理功能作為RNA病毒的遺傳物質；少數RNA具有催化作用；mRNA：作為翻譯時的直接模板；tRNA：作為翻譯時氨基酸的轉運工具；rRNA：參與核糖體的構成主要的

2、遺傳物質，具有儲存、傳遞和表達遺傳信息的功能產生途徑DNA轉錄、RNA復制DNA復制、RNA逆轉錄基本組成單位（單體）核糖核苷酸脫氧核苷酸化學組成無機酸磷酸五碳糖核糖脫氧核糖含氮堿基A、U、C、GA、T、C、G二者的聯系所有RNA都是由DNA轉錄產生的，DNA是遺傳信息的儲存者，RNA是遺傳信息的攜帶者，RNA的遺傳信息來自于DNA二、基因指導蛋白質的合成基因指導蛋白質的合成過程包括兩個階段“轉錄”和“翻譯”。（一）遺傳信息的轉錄概念以DNA雙鏈中的一條鏈為模板合成mRNA的過程場所主要是細胞核，此外還有線粒體和葉綠體發生時間細胞中合成蛋白質時（隨時可能發生）過程第一步：利用細胞提供的能量，在

3、解旋酶的作用下，DNA堿基對之間的氫鍵斷裂，DNA的雙鏈解開并使堿基得以暴露第二步：當DNA的雙鏈部分解開時，細胞中游離的核糖核苷酸便隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞，當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時，兩者以氫鍵結合第三步：新結合的核糖核苷酸，在RNA聚合酶的作用下，依次連接到正在合成的mRNA上第四步：隨著DNA解旋過程的進行，合成的mRNA不斷延伸并從DNA鏈上釋放，直至DNA解旋完成，便形成一個與DNA轉錄鏈互補的mRNA。轉錄結束時，DNA又恢復為規則的雙螺旋結構特別提示：由于RNA沒有胸腺嘧啶（T），而含有尿嘧啶（U）。因此，在以DNA的一條鏈為模板轉錄形成RNA時，需要以U代替T與A互

4、補配對。mRNA在細胞核中合成以后，就通過核膜上的核孔進入細胞質中參與蛋白質的合成。（二）遺傳信息的翻譯1.翻譯的概念游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸種類、數量和排列順序的蛋白質的過程。2.翻譯的實質翻譯實質上是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質中的氨基酸序列。3.翻譯的場所翻譯主要是在細胞質中的核糖體上進行的，此外還有線粒體和葉綠體。4.密碼子mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基叫做一個密碼子。5.氨基酸的轉運工具轉運RNA（tRNA）tRNA的分子結構呈三葉草的葉形，一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個堿基。每個tRNA一端的3個堿基均可與mRNA上的密碼

5、子互補配對，因而叫做反密碼子。tRNA的種類很多（61種），但每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸。6.翻譯的過程第1步：mRNA通過核孔進入細胞質與核糖體結合起來，在結合部位形成2個tRNA的結合位點。此時，反密碼子為UAC或CAC的tRNA攜帶著相應的氨基酸，通過與mRNA上的密碼子互補配對，進入位點1。第2步：攜帶著另一個氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第3步：位點1處的氨基酸（甲硫氨酸或纈氨酸）通過與位點2處的氨基酸形成肽鍵而轉移到占據位點2的tRNA上。第4步：核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子。原占據位點1的tRNA離開核糖體又去轉運下一個相應的氨基酸，占據位點2的t

6、RNA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。上述步驟2、3、4沿mRNA鏈不斷進行，直至核糖體讀取到mRNA上的終止密碼，合成才告終止。特別提示：在細胞質中，翻譯是一個快速的過程。在37時，細菌細胞內合成肽鏈的速度約為每秒連接15個氨基酸。在通常情況下，一個mRNA上可以相繼結合多個核糖體，同時進行多條肽鏈的合成，因此少量的mRNA就可以迅速合成出大量的蛋白質。肽鏈合成以后，就從核糖體與mRNA的復合物上脫離開來，經過一系列步驟被運送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子，開始承擔細胞生命活動的各項職責。【要點突破】一、RNA與DNA的比較

7、1.DNA與RNA的判定：若含有脫氧核糖則是DNA，若含有核糖則是RNA；若含有胸腺嘧啶（T）則是DNA，若含有尿嘧啶（U）則是RNA。2.DNA（RNA）單雙鏈的判定：若含氮堿基A與T（U）的數量以及含氮堿基G與C的數量均相等，則可能是單鏈DNA（RNA），也可能是雙鏈DNA（RNA），但最可能是雙鏈DNA（RNA）；若含氮堿基A的數量與T（U）的數量不相等或含氮堿基C的數量與G的數量不相等或嘌呤的數量不等于嘧啶的數量，則一定是單鏈DNA（RNA）。二、遺傳信息的傳遞與表達過程的比較功能項目遺傳信息的傳遞遺傳信息的表達復制轉錄翻譯發生時期細胞分裂間期生物體的整個生命進程中發生場所主要是細胞核

8、，此外還有線粒體和葉綠體細胞質中的核糖體上基本條件模板DNA解旋后的兩條鏈DNA解旋后的一條鏈mRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸20種氨基酸能量ATP酶解旋酶和DNA聚合酶解旋酶和RNA聚合酶運載工具tRNA堿基配對原則A=T，CGA=U，T=A，CGA=U，CG產物2個相同的雙鏈DNA1條單鏈mRNA蛋白質特點邊解旋邊復制，半保留復制邊解旋邊轉錄信息流親代DNA子代DNADNAmRNAmRNA蛋白質模板去向各自進入一個子代DNA中重新盤繞成雙螺旋結構分解成單個核苷酸三、遺傳信息、密碼子、反密碼子的對應關系GAATTCCTTAAG DNAGAAUUCmRNA（密碼子）CUU AAGtRN

9、A（反密碼子）以鏈為模板亮氨酸賴氨酸1.密碼子（1）密碼子的種類起始密碼子：2種（AUG、GUG），既是翻譯的起始信號，也能編碼氨基酸。普遍密碼子：59種，只能編碼氨基酸。終止密碼子：3種（UAA、UGA、UAG），不能編碼氨基酸，只是翻譯的終止信號。（2）密碼子與氨基酸的對應關系在64種密碼子中僅61種能夠決定20種氨基酸；一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子來決定（密碼的簡并）；一種密碼子只能決定一種氨基酸。（3）密碼子的特性簡并性：當密碼子中一個堿基改變后，不一定改變其對應的氨基酸種類，從而減少了變異發生的頻率；當某種氨基酸的使用頻率較高時，可能會有幾種不同的密碼子同時編碼同一種氨基酸，從而

10、保證了翻譯的速率。通用性：所有生物共用一套密碼子，這說明各種生物之間有著或遠或近的親緣關系。2.反密碼子（1）反密碼子的種類轉運RNA一端的三個堿基（反密碼子）共有61種。（2）與氨基酸的對應關系一種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸，因為每種tRNA一端的反密碼子都只能專一地與mRNA上特定的3個相鄰的堿基（密碼子）互補配對；一種氨基酸可由一種或幾種tRNA來轉運，因為有的氨基酸有一種或幾種密碼子。（3）反密碼子的特點反密碼子的三個堿基與相應的DNA分子模板鏈上對應的堿基基本相同，只是DNA分子模板鏈中的“T”對應tRNA中的“U”。特別提示：tRNA含有的堿基數：每一個tRNA都含有若干個堿

11、基。密碼子、反密碼子和遺傳信息的存在位置：密碼子存在于mRNA分子中，反密碼子存在于tRNA分子的一端，遺傳信息存在于基因中。四、有關基因表達過程的計算1.DNA（基因）與mRNA之間的堿基數量關系以鏈為模板轉錄TCGAAGCTAGCUDNA（基因）mRNA鏈鏈鏈（1）圖示（2）等量關系鏈堿基數=鏈堿基數=鏈堿基數=DNA（基因）分子堿基數×1/2。A+T=T+A=A+U；G+C=C+G=G+G。2.堿基與氨基酸之間的數量關系（1）轉錄時，組成基因的兩條鏈只有一條鏈能轉錄，另一條鏈不能轉錄。因此，轉錄形成的mRNA堿基數是基因堿基數的1/2。（2）在翻譯過程中，mRNA每3個堿基決定

12、一個氨基酸，所以經翻譯合成的蛋白質分子中的氨基酸數是mRNA堿基數的1/3。總之，在轉錄和翻譯過程中，DNA堿基數：mRNA堿基數：蛋白質中氨基酸數：參與轉運的tRNA數可以有條件地看作為6：3：1：1。實際上，mRNA的堿基數比相應蛋白質中氨基酸數的3倍要多；DNA堿基數比相應蛋白質中氨基酸數的6倍要多。轉錄 翻譯DNA（基因） mRNA 蛋白質核糖核苷酸 氨基酸遺傳信息 密碼子 氨基酸的排列順序6n個堿基 3n個堿基 n個氨基酸達標自測1. 已知病毒的核酸有雙鏈DNA、單鏈DNA、雙鏈RNA和單鏈RNA四種。某科研人員發現了一種新病毒，若要確定其核酸屬于上述哪一類型，你認為應該分析其（ A

13、 ）A.堿基類型和堿基比率B.堿基類型和核糖類型C.氨基酸組成和堿基類型D.氨基酸組成和核糖類型2. 假若需要在實驗室模擬生物體內RNA的轉錄過程，則必需的條件是（ D ）相關的酶 游離的4種核糖核苷酸 ATP DNA分子 信使RNA 轉運RNA 適宜的溫度 適宜的酸堿度A. B.C. D.3. 已知某mRNA分子共含有30個堿基，其中A和G共12個，則轉錄形成該mRNA分子的DNA分子中C和T共有（ D ）A.12個 B.24個C.18個 D.30個4. 一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基數、合成這段多肽需要的tRNA數以及轉錄形成此

14、mRNA的基因中至少含有的堿基數分別為（ B ）A.33、11、66 B.36、12、72C.12、36、24 D.11、36、725. 尿嘧啶核糖核苷（簡稱尿苷）在細胞中可轉化為尿嘧啶核糖核苷酸。若選用含有3H標記的尿嘧啶核糖核苷的營養液處理活的小腸黏膜層，幾小時后檢測小腸絨毛發現整個小腸黏膜層上都有放射性的存在。下列與之密切相關的過程是（ D ）A.DNA的復制 B.基因突變C.翻譯 D.轉錄6. 下圖所示四種化合物的化學組成中，“”中所對應的含義最接近的一組是（ D ）U G A CA C G TT G C AA核糖 APPPA. B.C. D.7. 已知某tRNA的反密碼子的3個堿基順

15、序為GAU，它轉運的是亮氨酸（亮氨酸的密碼子是UUA、UUG、CUU、CUA、CUC、CUG），則決定此亮氨酸的密碼子是由DNA模板鏈上的哪個堿基序列轉錄而來的（ D ）A.GAU B.CATC.CUA D.GAT【自我校對】一、細胞質 細胞核 單 核孔 雙 無法 遺傳物質 催化 直接 氨基酸 核糖體 儲存、傳遞和表達 轉錄 復制 復制 逆轉錄 核糖 脫氧 核糖 脫氧核糖 A、U、C、G A、T、C、G 轉錄 儲存 攜帶 DNA二、（一）DNA 一 mRNA 細胞核 線粒體 葉綠體 蛋白質 隨時 能量 解旋 堿基對 氫鍵堿基 部分 氫鍵 RNA聚合 雙螺旋 特別提示：U 核孔 （二）1.mRN

16、A 種類、數量和排列順序 2.堿基 氨基酸 3.細胞質 核糖體 線粒體 葉綠體 4.mRNA 3 5.氨基酸 密碼子 反密碼子 61一6.核糖體 2 UAC或CAC 肽鍵 核糖體 讀取 終止 特別提示：多 大量 空間 功能第2節 基因對性狀的控制【課標定位】1.理解中心法則的內容以及基因、蛋白質與性狀的關系。2.了解中心法則的提出和發展，舉例說明基因控制性狀的實質。【教材回歸】一、中心法則的提出及其發展（一）中心法則的提出1.提出者：1957年英國物理學家克里克首先提出了中心法則。轉錄 翻譯復制DNA（基因） RNA 蛋白質（性狀）2.信息流：（二）中心法則的發展歷經考驗的中心法則補充了遺傳信

17、息從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA兩條途徑：e翻譯b轉錄c逆轉錄中心法則圖解daDNA（基因） RNA 蛋白質（性狀）二、基因對性狀的控制（一）基因對性狀的間接控制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。（二）基因對性狀的直接控制基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。特別提示：基因與生物性狀之間的關系并不都是簡單的線性關系，如人體的身高可能是由多個基因共同決定的，缺少苯丙氨酸羥化酶會引起苯丙酮尿癥和白化病。可見，一個基因的改變可能不僅僅引起生物體單一性狀的改變。生物體的性狀表現還會受到環境因素的影響。例如，人體的身高也不完全是由基因所決定的，后天的營養和體育鍛

18、煉等也有重要作用。【要點突破】一、中心法則及其發展e翻譯b轉錄c逆轉錄圖中虛線表示中心法則的發展daDNA（基因） RNA 蛋白質（性狀）1.各生理過程分析a（DNA復制）b（轉錄）d（RNA復制）c（RNA逆轉錄）e（翻譯）過程DNADNADNARNARNARNARNADNARNA蛋白質模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈RNARNAmRNA原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸4種核糖核苷酸4種脫氧核苷酸20種氨基酸配對方式AT GCAU TA GCAU GCAT UA GCAU GC產物DNARNARNADNA蛋白質實例絕大多數生物絕大多數生物煙草花葉病毒艾滋病病毒所有生物特別提示：中心法則及其發

19、展說明了遺傳信息傳遞的方向，但并非所有生物都能夠同時進行上述5種生理過程，其中RNA的復制和逆轉錄只有某些RNA病毒的RNA在宿主細胞中才能發生。2.各過程的適用范圍（1）DNA生物所有以DNA為遺傳物質的生物，遺傳信息的流向為abe，但DNA病毒的這些過程只能發生在宿主細胞中。（2）RNA生物極少數RNA病毒（如煙草花葉病毒），遺傳信息的流向為de，但這些過程只能發生在宿主細胞中。極少數RNA病毒（如艾滋病病毒），遺傳信息的流向為dcabe，但這些過程只能發生在宿主細胞中，過程c還必須有逆轉錄酶的參與才能完成。二、DNA、基因、蛋白質之間的關系1.三者之間的關系DNA RNA 蛋白質轉錄 翻

20、譯基因 性狀控制顯性基因 顯性性狀隱性基因 隱性性狀等位基因基因型 表現型相對性狀等位基因分離 相對性狀分離導致控制控制2.中心法則與基因表達的關系遺傳信息 密碼子傳遞遺傳信息 控制蛋白質合成（表達遺傳信息）脫氧核苷酸序列 核糖核苷酸序列 氨基酸序列 de翻譯b轉錄c逆轉錄aDNA（基因） RNA 蛋白質（性狀）特別提示：DNA的復制體現了遺傳信息的傳遞功能，發生在細胞增殖或產生子代的生殖過程中。DNA的轉錄和翻譯共同體現了遺傳信息的表達功能，發生在個體發育的整個過程中。3.基因對性狀控制的兩種途徑基因 性狀結構蛋白 細胞結構間接控制酶 細胞代謝直接控制4.基因對性狀控制的關系（1）基因與性狀的關系：一個基因決定一種性狀；多個基因決定一種性狀；一個基因可能會影響到多種性狀。也就是說，基因與生物性狀的關系并不都是簡單的線性關系。（2）基因對生物性狀的控制還會受到環境的影響，生物體的性狀表現是基因型與環境條件共同作用的結果，即基因型（內因）+環境（外因）=表現型（結果）。5.控制時機在生物的個體發育過程中，同一個體的體細胞均來自同一受精卵的有絲分裂，因而同一個體的體細胞中均含有與受精卵相同的基因，但每個細胞中的基因卻不能全部表達基因的選擇性表達，如