第 4 章 基因的表达

问题导入：1. 什么是基因？2. 生命活动的主要承担者是什么？性状的体现

主要靠什么？谁控制生物的性状？3. 什么是基因的表达？

基因控制生物性状

指导指导合成合成 蛋白质

体现者

基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程叫这一过程叫基因的表达基因的表达。。

问题：基因是怎样指导蛋白质的合成呢？

第 1 节 基因指导蛋白质的合成

思考与讨论：1. 基因（ DNA ）主要在哪里？2. 蛋白质的合成在哪里？3. 哪种物质充当 DNA 和蛋白质的信使？为什

么适合做信使？4.RNA 与 DNA 的区别？5.RNA 有哪些类型？各有什么作用？

DNA

主要在细胞核

蛋白质的合成

在细胞质 (核糖体 ) 进行

指导

通过 RNA

1 、 RNA 与 DNA 的区别

核糖 脱氧核糖

比较 RNA 与 DNA 结构的不同 比较项目 DNA RNA

结 构

基本单位

五碳糖

含氮碱基

主要存在部位

脱氧核苷酸 核糖核苷酸

脱氧核糖 核 糖

A T C G A U C G

通常双螺旋结构 一般单链结构

细胞核 细胞质

RNA的种类

信使 RNA—— mRNA

核糖体 RNA—— rRNA

转运 RNA—— tRNA

2 、 RNA 的类型

⑴ 信使 RNA （ m RNA ）：转录遗传信息，翻译的 模板，即传递遗传信息的作用。

⑵ 转运 RNA （ t RNA ）：识别密码子，运输特定

氨基酸，呈三叶草型结构。⑶ 核糖体 RNA （ r RNA ）：核糖体的组成成分。

2 、为什么 RNA 适于做 DNA 的信使呢？

⑴ 它也是由基本单位——核苷酸连接而成，由核糖、磷酸、碱基共同组成核苷酸，它也能储存遗传信息。 ⑵ 在 RNA 与 DNA 的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因 RNA 中没有 T ， DNA 中没有 U ，所以当 RNA 与 DNA 有关系时， U 与配对。 ⑶RNA 一般是单链，而且比 DNA 短，因此

能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。

思考与讨论1. DNA 的遗传信息是怎样传给 mRNA 的呢？2. 转录的定义、场所、条件、模板、原料、能

量、所需酶、产物？3. 转录时的碱基配对？4. 转录过程遗传信息的传递方向？5. 转录出的 mRNA 碱基数与原基因碱基数什么

关系？

⑴ 转录的定义：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　　　　　　　　

⑵ 转录的场所：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿　　　　　　　　　　

⑶ 转录的条件：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑷ 转录的原料：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑸ 转录的模板：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

⑹ 转录时的碱基配对 : ＿＿＿＿＿＿＿＿＿⑺ 转录的产物：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

4 、转录

（ 8 ）遗传信息传递的方向

4 、转录⑴ 转录的定义：在细胞核中，以 DNA 的一条链为模板，合成 RNA 的过程。⑵ 转录的场所：细胞核。⑶ 转录的模板： DNA 分子的一条链。⑷ 转录的原料：四种核糖核苷酸。⑸ 转录的条件：模板、原料、能量、酶。⑹ 转录时的碱基配对：

⑺ 转录的产物： RNA 。

DNA

RNA

A T C G

U A G CG － C 、 C － G 、 T －A 、 A － U

（ 8 ）遗传信息传递的方向： DNA→RNA

A G T A C A A A T

A

G

C

U

G AC G

G UU

U

⑻ 转录的过程

游离的核糖核苷酸

A G T A C A A A T

A

G

C

U

G AC G

G UU

U

RNA 聚合酶

A G T A C A A A T

A

G

C

G AC G

G U

U

U U

A G T A C A A A T

A

G

C

G AC G

G U

U

U U

A G T A C A A A T

G

C

G AC G

G U

U

U U A

A G T A C A A A T

G

C

G AC G

U

U

GU U A

A G T A C A A A T

G

C

G AC G

U

GU U A U

A G T A C A A A T

G

C

G AC G

GU U A U U

A G T A C A A A T

G

C

G AC G

GU U A U U A

A G T A C A A A T

G

C

G

C G

GU U A U U A U

A G T A C A A A T

G

G

C G

GU U A U U A U C

A G T A C A A A T

G

G

C G

GU U A U U A U C

mRNA

思考与讨论： 1 、转录与 DNA 复制有什么共同之处？这对保证遗传信息的准确转录有什么意义？

2 、转录成的 RNA 的碱基序列，与作为模板的 DNA 单链的碱基序列有哪些异同？与该 DNA 的另一条链的碱基 序列有哪些异同？

复 制 转 录场 所 细胞核 细胞核模 板 DNA 的两条链 只有 DNA 的一条链原 料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸

酶 DNA 解旋酶、 DNA 聚合酶

DNA 解旋酶、 RNA 聚合酶

能 量 ATP ATP

碱基配对 A—T C—G T—A G—C

A—U G—C T—A C—G

产 物 子代 DNAmRNA 、 tRNA 、 rRN

A

小结：

课堂练习： 1 ．构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位— —核苷酸有多少种？碱基有多少种？ [ ] A ． 2 种 4 种 B ． 4 种 4 种 C ． 5 种 5 种 D ． 8 种 5 种

D

2 ．细胞内与遗传有关的物质，从复杂到简单的结构 层次是 [ ] A ． DNA→ 染色体→脱氧核苷酸→基因 B ．染色体→脱氧核苷酸→ DNA→ 基因 C ． DNA→ 染色体→基因→脱氧核苷酸 D ．染色体→ DNA→ 基因→脱氧核苷酸

D

3 ．下列哪一组物质是 RNA 的组成成分[ ] 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、嘧啶和核酸4 ． DNA 分子的解旋发生在 过程中 [ ] A ．复制 B ．转录 C ．翻译 D ．复制和转录

C

D

5 ．果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成 [ ] A ． 2 B ． 4 C ． 5 D ． 8

B

问题导入： 转录得到的 mRNA 仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么， mRNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？

㈡遗传信息的 翻译

思考与讨论：1. 什么是翻译？2.mRNA 上有哪几种碱基？组成蛋白质的氨

基酸有多少种？碱基与氨基酸的关系如何对应？（探究一下）

3. 什么是密码子？ ( 位置 )4. 密码子的特点？ ( 种类、是否都对应氨基

酸、密码子的简并 ) （看密码子表）5. 判断：一个密码子对应一种氨基酸，一种

氨基酸对应一个密码子。

mRNA ： 碱基的数量 排列顺序 种类种类

蛋白质：氨基酸的数量 排列顺序 种类决定 决定 决定

? 种

? 种

4 种

20 种讨论：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够 决定决定 2020 种不同的氨基酸？种不同的氨基酸？

一个碱基决定一个氨基酸， 41 = 4

二个碱基决定一个氨基酸， 42 = 16

三个碱基决定一个氨基酸， 43 = 64

2 、碱基与氨基酸的对应关系

U CAU G A U UA

mRNA

密码子 密码子 密码子

3 、密码子？

密码子： mRNA 上决定一个氨基酸的三个相邻的

碱基

密码子

表

U U A G A U A U CmRNAmRNA

⑴ 密码子共 64 个，决定氨基酸的密码子有61 个包括 2 个起始密码子。有 3 个终止密码子，没有对应的氨基酸。 ⑵ 一个密码子决定一个特定的氨基酸。 ⑶ 简并性：一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码子。多数氨基酸有二个以上的密码子。

4 、密码子的特性

思考与讨论：1. 什么是反密码子？（位置）2. 氨基酸形成蛋白质的反应叫什么？发生在哪

里？所以翻译的具体场所是？3. 翻译的搬运工？4. 总结翻译的场所、模板、原料、条件、产物、

碱基配对、遗传信息流向？ 5. 翻译的具体过程？

问题： mRNA 如何将信息翻译成蛋白质？ 5 、翻译的过程

转运 RNA(tRNA)

A U G G A U A U CmRNAmRNA

？甲硫氨酸

CU A

反密码子

核糖体

tRNA 作用

小结：

场所：场所：

产物：产物：

模板：模板：原料：原料：条件：条件：

细胞质（核糖体）mRNA

蛋白质

氨基酸ATP 、酶、模板、原料 、转运

RNA

碱基互补配对：碱基互补配对：G － C 、 C － G 、 UU －－AA 、 AA －－ UU遗传信息流动：遗传信息流动：mRNA 蛋白质

U CAU G A U UA

mRNA

细胞质

细胞质中的 mRNA

U CAU G A U UA

A A U

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

核糖体

mRNA 与核糖体结合

U CAU G A U UAA A U

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

tRNA 上的反密码子与 mRNA 上的密码子互补配对 .

U CAU G A U UA

A A U

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

AU G

异亮氨酸

tRNA将氨基酸转运到 mRNA 上的 相应位置

U CAU G A U UA

A A U

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

AUG

异亮氨酸

两个氨基酸分子缩合

缩合

U CAU G A U UA

A A U

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

AU G

异亮氨酸

核糖体随着 mRNA滑动 . 另一个 tRNA 上的碱基与mRNA上的 密码子配对 .

U CAU G A U UA

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

AU G

异亮氨酸

一个个氨基酸分子缩合成链状结构

U CAU G A U UA

亮氨酸

AC U

天门冬酰氨

AU G

异亮氨酸

tRNA 离开，再去转运新的氨基酸

U CAU G A U UA

亮氨酸 天门冬酰氨

异亮氨酸

以 mRNA 为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质

基因控制蛋白质合成的过程

DNA 的遗传信息

mRNA 的遗传信息

蛋白质的氨基酸排列顺序

转录转录

翻译翻译

数量

n

3n

6n

转 录 翻 译

定 义在细胞核中，以 DNA的一条链为模板合成mRNA 的过程

以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程

场 所 细胞核 细胞质的核糖体模 板 DNA 的一条链 信使 RNA

信息传递的方向 DNA→mRNA mRNA→ 蛋白质

原 料含 A 、 U 、 C 、 G的 4 种核苷酸

合成蛋白质的 20 种氨基酸

产 物 信使 RNA有一定氨基酸排列顺序的蛋白质

课堂练习：

1 ． DNA 复制、转录、翻译分别形成 [ ] A ． DNA 、 RNA 、蛋白质 B ． RNA 、 DNA 、多肽 C ． RNA 、 DNA 、核糖体 D ． RNA 、 DNA 、蛋白质

A

2 ．密码子位于 [ ] A ．蛋白质分子上 B ． DNA 分子上 C ． RNA 分子上 D ．信使 RNA 分子上

D

3. 某基因中含有 1200 个碱基，则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 ( 　 )

A ． 198 个 B ． 199 个 C ． 200 个 D ． 201 个

B

　基因中碱基数： mRNA 中碱基数：蛋白质中氨基酸数＝　　　 6 　　： 　　 3 　　　：　　　 1

4 ．若某肽链的第一个氨基酸的密码子为 AUG ， 那么控制这个氨基酸的 DNA 模板链上相应的 三个碱基的顺序应为 [ ] A ． UAC B ． AUG C ． ATG D ． TAC

D

D5 ．一个转运 RNA 的 3 个碱基为 CGA ，此RNA 运载的氨基酸是 [ ] A ．酪氨酸（ UAC ） B ．谷氨酸（ GAG ） C ．精氨酸（ CGA ） D ．丙氨酸（ GCU ）

6 ．一条多肽链中有氨基酸 1000 个，则作为合成 该多肽的模板信使 RNA 和用来转录信使RNA 的 DNA 分子分别至少要有碱基多少个[ ] A ． 3000 个和 3000 个 B ． 1000 个和 2000 个 C ． 3000 个和 6000 个 D ． 2000 个和 4000 个

C

　基因中碱基数： mRNA 中碱基数：蛋白质中氨基酸数＝　　　 6 　　： 　　 3 　　　：　　　 1

A密码子精氨酸氨基酸

tRNA

GmRNA

G

GDNA双链

7 ．根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：

CC

C A

AT

C

G U C

G