1、1基因的表达【课前复习】在学习新课程前先要回顾有关减数分裂、受精作用、有丝分裂中染色体数量变化；DNA 的复制条件及其场所、DNA 的功能、RNA 的分子组成；蛋白质的结构和功能及其合成场所等知识，这样既有利于掌握新知识，又便于将新知识纳入知识体系中。温故会做了，学习新课才能有保障1 某生物的体细胞中含有 42 条染色体，在减数第一次分裂前期，细胞内含有的染色单体、染色体和 DNA 分子数依次是A42、84、84 B84、42、84C84、42、42 D42、42、84解析：在减数分裂第一次分裂前期，DNA 分子已经复制，这时的每 1 条染色体含有 2 个染色单体(2 个 DNA 分子) 。因
2、此，体细胞含有 42 条染色体的某生物，在该时期的染色单体、染色体和 DNA 分子数分别为 84、42、84。答案：B 2 某生物的精子中有 6 条染色体，其中来自母方的有A一条 B二条 C三条 D不一定答案：D3DNA 复制所需的基本条件是A模板、原料、能量和酶B RNA、DNA、ATP 和酶C模板、温度、能量和酶D DNA、脱氧核糖、能量和酶答案：A4RNA 的分子组成是A脱氧核糖、核酸和磷酸 B脱氧核糖、碱基和磷酸C核糖、碱基和磷酸 D核糖、核酸和磷酸 答案：C5DNA 复制的场所是_；复制过程中是边_边_，并且按照_原则；新合成的每一个 DNA 分子中，都保留了_，这种复制方式叫_。答
3、案：6蛋白质合成的场所是_；基本组成单位是_；每个蛋白质分子是由一条或几条_组成；合成后者的方式是_。 课前自测答案：1BDAC细胞核 解旋 复制 碱基互补配对 原来 DNA 分子中的一条链 半保留复制细胞质中的核糖体 氨基酸 肽链 脱水缩合知新先看书，再来做一做1基因（1）概念：基因是_的片段。（2）与染色体、DNA、脱氧核苷酸的关系：每条染色体上有_个 DNA 分子，每个 DNA 分子上有_个基因，每个基因中可以含有_个脱氧核苷酸。染色体是基因的_，基因在染色体上呈_排列。（3）结构：由于基因是_的 DNA 片段，故基因的结构与 DNA 的结构相同，不仅具有由脱氧核苷酸组成的_条链，而且也
4、是规则的_结构。（4）功能：基因与 DNA 分子一样储存有遗传信息，由于不同的基因_不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因的基本功能如下：传递遗传信息：随_的复制而复制来向下一代传递遗传信息。表达遗传信息：后代个体发育中，基因中的遗传信息以一定的方式反应到_分子结构上，从而使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫_。2基因控制蛋白质的合成（1）转录 ：在_进行，是以_为模板，按照_原则合成_的过程。通过转录，DNA 上的遗传信息传递到_上。（2）翻译：在细胞质的_上进行。是以_为模板，以_为运转工具，按照_原则，合成具有一定_排列顺序的蛋白质的过程。（3）其他相关知识DNA 与 RNA
5、 的比较转运 RNA密码子中心法则3基因对性状的控制（1）通过控制_的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。（2）通过控制_的分子结构来直接影响性状。【学习目标】 1中心法则的应用。 2DNA 分子的复制、转录、翻译和逆转录的区别、联系及应用 3基因表达过程中碱基数目的计算。 4基因与性状之间的关系。 2【基础知识精讲】课文全解：本小节主要讲述基因的本质、基因与染色体、DNA 的关系、基因控制蛋白质的合成、基因对性状的控制等内容。1基因是有遗传效应的 DNA 片段（1）基因概念：基因是 DNA 分子上有遗传效应的 DNA 片段。（2）染色体、DNA、基因的关系染色体与基因的关系：一条染色体上
6、有许多基因，基因在染色体上呈直线排列。染色体与 DNA 的关系：每一条染色体上只有一个 DNA 分子，染色体是 DNA 分子的主要载体。DNA 与基因的关系：每个 DNA 上有许多基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段。（3）基因的结构由于基因是有遗传效应的 DNA 片段，故基因的结构与 DNA 的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的 2 条链，而且也是规则的双螺旋结构。在每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。（4）功能分子遗传学认为，生物的遗传性状是以遗传信息形式主要编排在 DNA 分子上的，表现为特定的碱基排列顺序。由于基因是有遗传效应的 DNA 片段，因此基因中的脱氧核苷酸的排列顺
7、序可以代表遗传信息，由于不同的基因脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此不同的基因就含有不同的遗传信息。基因中不仅储存有遗传信息，而且还有下列基本功能。传递遗传信息 基因中的遗传信息，一方面在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随 DNA 分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中去，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给下一代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。表达遗传信息基因中的遗传信息，另一方面在后代的个体发育中，它又以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。这一过程叫遗传信息的表达。总之，基因的基
8、本功能可总结如下：2基因控制蛋白质的合成（1）遗传信息的转录概念：在细胞核中进行。是以 DNA 为模板，按照碱基互补配对原则合成 RNA 的过程。过程：遗传信息的转录过程是在 RNA 聚合酶的催化作用下进行的。当 RNA 聚合酶与 DNA分子的某一起动部位相结合时，DNA 的这一特定片段的双股螺旋解开，以其中的一条链为模板，聚合酶沿着该链移动，按照碱基互补配对原则，使细胞里的四种核糖核苷酸(分别含有碱基 A、G、C、U)聚合成与该 DNA 链相对应的(或者说互补的 )mRNA 分子。如图 651。RNA 在 DNA 模板上的合成图 651结果：通过转录，DNA 上的遗传信息传递到信使 RNA（
9、mRNA）上。（2）遗传信息的翻译概念：在细胞质的核糖体中进行。是以信使 RNA 为模板，以转运 RNA 为运转工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸排列顺序的蛋白质的过程。过程：信使 RNA 从细胞核中合成以后，从核孔出来与核糖体结合。信使 RNA 上带有的遗传信息以遗传密码（信使 RNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基）的形式存在，转运 RNA 将氨基酸按信使 RNA 上的密码子的顺序放在核糖体上的相应部位，通过脱水缩合，形成多肽，多肽脱离核糖体后，经过一定的盘曲折叠，形成蛋白质。（3）其他相关知识DNA 与 RNA 的比较见下表。DNA 与 RNA 的比较3复制和转录的比较
10、见下表中心法则遗传信息的传递过程是：遗传信息可以由 DNA 传向 DNA 这是 DNA 复制，也可以由 DNA 传向 RNA 叫转录，由 RNA 控制合成蛋白质叫翻译。还发现在某些病毒中，RNA 也可以自我复制，RNA 也可以在逆转录酶的作用下合成 DNA，这叫逆转录。见图 652 所示：中心法则图解图 6523基因对性状的控制（1）通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物的性状。（2）通过控制蛋白质的分子结构来直接影响性状。基因控制性状可用图 653 表示：基因控制性状图解图 653问题全解：21何为基因？何为遗传信息？基因是决定生物性状的基本单位，是有遗传效应的 DNA 片段。基因中的
11、脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息。22染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间有何关系？每条染色体通常只有一个 DNA 分子，染色体是 DNA 的主要载体；每个 DNA 分子上有许多个基因，基因是有遗传效应的 DNA 片段；每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸，基因中的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息；染色体是基因的载体，基因在染色体上呈直线排列。23何为基因的表达？基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，导致后代表现出与亲代相似的性状。基因控制蛋白质合成的过程叫遗传信息的表达。24基因是怎样控制蛋白质合成的？何为转录、翻译？见“课文全解 2”。25什么叫密
12、码子？mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，称为 1 个密码子。26RNA 的结构有何特点？4见“课文全解 2（3） ”。27细胞中有哪几种 RNA？它们分别有哪些特殊的功能？细胞中有 3 种 RNA，它们分别是：信使 RNA（mRNA） ，携带有 DNA 的遗传信息，在蛋白质合成过程中起模板的作用；转运 RNA（tRNA） ，在蛋白质合成过程中，可以活化和转运特定的氨基酸，使其在核糖体上按照 mRNA 上的遗传密码子的序列定位形成多肽链；核糖体RNA（rRNA） ，是构成核糖体的结构物质，其功能是为 mRNA 提供合成蛋白质的场所。28中心法则的内容是什么？见“课文全解 2（3）”。2
13、9基因控制生物性状的原理是什么？ 见“课文全解 3”。30在基因控制蛋白质合成过程中，基因中的碱基、RNA 中的碱基和蛋白质中的氨基酸的数量关系如何？密码子数、转运 RNA 数、氨基酸数之比如何？（1）基因中的碱基、RNA 中的碱基和蛋白质中的氨基酸的数量关系，如图 654 所示。图 654因此，在转录过程中，基因中的碱基数、RNA 中的碱基数和蛋白质中的氨基酸数之比为631。（2）密码子数、转运 RNA 数、氨基酸数之比为 111。【学习方法指导】本小节的内容因比较抽象，是教材的难点内容。在学习时应注意：1关于“基因的概念” 要多联系已学知识并发挥想象能力，以在光学显微镜下可以见到的染色体为
14、切入点，从染色体、DNA、基因三者之间的位置关系入手，理解基因的概念，使抽象概念更具体化。2关于“基因控制蛋白质的合成”的知识要按照认知规律，从现象到本质，由表及里地分析蛋白质是生物性状的主要体现者，基因对性状的控制是通过 DNA 控制蛋白质的合成来实现的。由于 DNA 在细胞核中，蛋白质的合成在细胞质中，所以，DNA 上的遗传信息必须有一种中间媒介物来传递给蛋白质，这种媒介物就是信使 RNA。因此，这个过程就包括转录和翻译两个阶段。3关于转录和翻译、中心法则、基因对性状的控制原理这部分内容，首先要结合相应的图解来学习，利用好图解是学习中突破难点的关键。其次关于转录和翻译的知识要从三个层面来学
15、习：概念、过程、原理。这样使学到的知识便于理解和记忆。2008 高考真题演练1 （ 08 江苏卷 10） 叶绿体的 DNA 能指导自身小部分蛋白质在叶绿体内的合成。下列叙述中错误的是 A叶绿体 DNA 能够转录 B叶绿体 DNA 是遗传物质C叶绿体内存在核糖体 D叶绿体功能不受细胞核调控2 （ 08 江苏卷 24） 下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选）：A图中表示 4 条多肽链正在合成B转录尚未结束，翻译即已开始C多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D一个基因在短时间内可表达出多条多肽链3.（ 08 广东卷 26） DNA 复制和转录的共同点是A.需要多种酶参
16、与 B.在细胞核内进行C.遵循碱基互补配对原则 D.不需要 ATP 提供能量4 （08 年上海高考题 37）中心法则揭示了生物遗传信息由 DNA 向蛋白质传递与表达的过程。请回答下列问题。（1）a、b、c、d 所表示的四个过程依次分别是 、 、 和 。（2）需要 tRNA 和核糖体同时参与的过程是 （用图中的字母回答） 。（3）a 过程发生在真核细胞分裂的 期。（4）在真核细胞中，a 和 b 两个过程发生的主要场所是 。（5）能特异性识别信使 RNA 上密码子的分子是 ，后者所携带的分子是 。（6）RNA 病毒的遗传信息传递与表达的途径有（用类似本题图中的形式表述）： ； 。答案：1、D2、B
17、D3、AC 4（1）DNA 复制 转录 翻译 逆转录 （2）c （3）间（S） （4）细胞核 （5）tRNA（转运 RNA） 氨基酸 （6）如下图：5【同步达标训练】1关于基因的下列说法，错误的是A每个基因都是 DNA 分子上的一个片段B基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位C基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位D DNA 分子上每一个片段都是一个基因2下列肯定不是遗传密码的碱基排列顺序的是AAAA BUUU CGTA DGUC3DNA 分子的解旋发生在A只在 DNA 分子的复制过程中 B只在转录过程中C只在翻译过程中 D在复制和转录过程中都能发生 4在唾液淀粉酶的合成过程中，对其性质起决定
18、作用的是A核苷酸 B脱氧核苷酸 C核糖体 D核酸5胰岛素基因和得以表达的胰岛素基因依次位于A体细胞、胰岛细胞中 B胰岛细胞、肝脏细胞中C均位于胰岛细胞中 D体细胞、肝脏细胞中6 tRNA 的功能是A合成特定的氨基酸B运输氨基酸，识别 mRNA 的遗传密码子C决定 mRNA 的碱基排列顺序D决定氨基酸的排列顺序7把兔子血红蛋白的信使 RNA 加入到大肠杆菌的提取液中，结果能合成出兔子的血红蛋白，这说明A兔子和大肠杆菌共用一套遗传密码 B蛋白质的合成过程很简单C兔血红蛋白的合成基因进入大肠杆菌D兔子的 DNA 可以指导大肠杆菌的蛋白质合成8某基因有碱基 1200 个，则由它控制合成的蛋白质具有的氨
19、基酸数目最多是A 100 个 B200 个 C300 个 D400 个9现代生物工程能够实现在已知蛋白质的氨基酸序列后来酶促合成基因；现已知人体生长激素共含 190 个肽键（单链） ，假设与其对应的密码子序列中有 A 和 U 共 313 个，则合成的生长激素基因中 G 有A130 个 B260 个 C313 个 D无法确定10在一个 DNA 分子中，胞嘧啶与鸟嘌呤之和占全部碱基数目的 46%，其中一条链中腺嘌呤与胞嘧啶分别占该链碱基总数的 28%和 22%，那么由它转录的 RNA 中腺嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的A22%、28% B23%、27% C26%、24% D54% 、6%11生物的一
20、切遗传性状都是受_控制的，就我们现在所学得知，要实现对性状的控制，是通过两种方法：一是通过控制_的合成来控制生物的代谢过程进而控制生物的性状；二是通过控制_来直接影响性状。12在 A、B、C、D 四支试管内都加入一定量的水和 ATP，都加入若干种酶，另外：A加入DNA、脱氧核苷酸；B加入 RNA、脱氧核苷酸；C加入 DNA、核糖核苷酸；D加入RNA、核糖核苷酸。请根据实验结果回答：(1)据分析，A、 B 管内产物相同，但 A 管内是_过程；B 管内是_过程。(2)据分析，C、D 管内产物相同，但 C 管内是_过程；D 管内是_过程。(3)加入 C 管内 DNA 有 60 个碱基，那么，C 管内
21、产物中最多含有_个碱基，相当于遗传密码_个。(4)B 与 A 相比，必须有_酶。参考答案1D 2C 3D 4D 5A 6B 7A8解析：基因是有遗传效应的 DNA 片段，基因由两条脱氧核苷酸链组成，每条链含有1200/2=600 个碱基，以此转录的信使 RNA 有碱基 600 个即密码子 600/3=200 个，故有氨基酸200 个。答案：B9解析：此蛋白质（单链）中有 190 个肽键，说明此蛋白质是由 191 个氨基酸缩合而成，控制其合成的信使 RNA 中最少有 3191=573 个碱基，又知 RNA 中 A+U=313，所以 RNA 中G+C 为 573-313=260 个，RNA 的碱基
22、数与 DNA 的每条链的碱基数相等，所以 DNA 的两条链中 G+C 共有 2602=520 个，又因为 G=C，所以 G 为 520/2=260 个。答案：B10依据碱基互补配对原则，可知：题中已知链中的 A 占 28%，C 占 22%，求得 T 占26%，G 占 24%，所以转录成的 RNA 上的 A 与已知链上 T 配对、C 与 G 配对，因此 RNA 链上 A 占 26%、C 占 24%。答案：C11基因 酶 蛋白质分子的结构12 （1）DNA 复制 RNA 的逆转录 （2）转录 RNA 复制 （3）30 10 （4）逆转录6表达遗传信息DNA的功能传递遗传信息转录 翻译概念 以亲代
23、DNA 为模板合成子代 DNA 的过程以 DNA 中的一条链为模板，合成 mRNA 的过程游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程时间 减数第一次分裂间期或有丝分裂间期在生长发育的连续过程中在生长发育的连续过程中场所 在细胞核（主要） ，线粒体，叶绿体 在细胞质的核糖体上模板以 DNA 的两条链为模板以 DNA 的一条链为模板以 mRNA 为模板原料四种游离的脱氧核苷酸四种游离的核糖核苷酸 20 种氨基酸酶 DNA 解旋酶，DNA聚合酶等DNA 解旋酶，RNA 聚合酶等（各种合成酶等）条件能量需要 ATP碱基配对原则AT，T A，GC，CGAU，UA
24、，GC，CGAU，UA，GC，CG过程 DNA 双螺旋解开，每条链提供准确模板；按照碱基互补配对原则，各自合成子链；子、母链结合盘绕形成两个新 DNA分子DNA 双螺旋解开，其中一条链提供准确模板；按照碱基互补配对原则，形成 mRNA；合成的 mRNA 从 DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。mRNA 进入细胞质，与核糖体结合，mRNA 作为模板；按照碱基互补配对原则与mRNA 上每三个碱基配对的tRNA 运载着氨基酸进入核糖体；以 mRNA 上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定的氨基酸序列的蛋白质。产物 两个一样的双链DNA 分子一条单链的 mRNA 具有特定氨基酸序列的蛋白质。特点 边解旋边复制，半 边解旋边转录，双链 一个 mRNA 分子上可以象机结保留式复制， （半不连续连续，可有多个起始点）DNA 分子全保留式转录。（可有多个基因同时转录）合多个核糖体，同时进行多条肽链的合成，翻译界素后，mRNA 分解成蛋个核苷酸。遗传信息的传递方向亲代 DNA子代DNADNAmRNA 通过 RNA 将遗传信息反映到蛋白质分子结构上，使后代重现亲代性状计算规律DNA（基因）中的碱基数（6n）mRNA 分子中的碱基数（3n）蛋白质“多肽链”中氨基酸数（=参加转运的 tRNA）（= mRNA 分子中的密码子数）（n）
