高中生物复习课《基因的表达》（必修2）
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《基因的表达》
知识要点
基因知道蛋白质的合成（转录和翻译）
中西法则的内容及其应用
基因与性状的关系
1、基因指导蛋白质合成的过程——通过转录和翻译的过程
（1）转录：是指以DNA的一条链为模板，按照碱基对互不配对原则，合成RNA的过程，转录是在细胞核中进行的。经过转录将基因中信息链上的遗传信息（遗传信息是指基因中的碱基的排列顺序。转化成信使RNA（mRNA）上的遗传密码。遗传密码是指mRNA上三个相邻碱基的排列顺序。）
DNA、RNA的主要区别
比较项目
DNA
RNA
基本单位
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
五碳糖
脱氧核糖
核糖
含氮碱基
ATCG
AUCG
结构
多为双链结构
多为单链结构
主要存在部位
细胞核
细胞质
为什么RNA适合做DNA的信使呢？
RNA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。
RNA的种类：信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）、转运RNA（tRNA）
三叶草形；有臂有环；一端可携带氨基酸；一端有三个碱基。
翻译过程：mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合，从起始密码子（AUG）开始翻译。tRNA一段携带氨基酸进入核糖体，另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。核糖体继续沿mRNA移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成。
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂（有丝分裂和减数第一次分裂间期）
个体生长发育的整个过程
场所
主要在细胞核
主要在细胞核
细胞质的核糖体
模板
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
原理
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
条件
酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP
酶（RNA聚合酶等）、ATP
酶、ATP、tRNA
产物
2个双链DNA
1个单链RNA（mRNA、tRNA、rRNA）
多肽链
模板去向
分布入2个子代DNA分子中
恢复原样，与非模板链重新绕城双螺旋结构
分解成单个核苷酸
特点
半保留复制，边解旋边复制
边解旋边转录
一个mRNA上结合多个核糖体，顺次合成多条肽链
碱基配对
A-T，T-A，C-G，G-C
A-U，T-A，C-G，G-C
A-U，U-A，C-G，G-C
遗传信息传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
使遗传信息从亲代传递给子代
表达遗传信息，使生物表现出各种性状
特别提醒
①对细胞结构生物而言，DNA复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化等过程。
②复制和转录发生在DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。
③转录出的RNA有3类，但携带遗传信息的只有mRNA。
④一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链。
⑤从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链还要在相应的细胞器（内质网、高尔基体）内加工，最后才形成具有一定空间结构的有活性的蛋白质。
2、归纳总结1、遗传信息、密码子和反密码子
（1）遗传信息：指基因（或DNA）中控制遗传性状的脱氧核苷酸序列，它间接决定氨基酸的排列顺序。
（2）反密码子：指tRNA分子上与mRNA分子中的密码子互补配对的三个碱基，有61种。反密码子的三个碱基与相应的DNA模板链上对应的碱基排列顺序相同，只是DNA链上碱基T的位置在tRNA上为U。
（3）密码子：mRNA上每三个相邻的碱基决定一种氨基酸，这三个相邻的碱基称为密码子。代表氨基酸的密码子共61中，还有三种组合（UAA、UAG、UGA）不代表任何氨基酸，是终止密码子。另有两个有意义的密码子是特殊的起始密码子。61个密码子与20中氨基酸之间不是平均分配的，有些氨基酸有几个密码子，如亮氨酸有六个密码子，不同密码子决定同一个氨基酸称遗传密码子的简并，而甲硫氨酸和色氨酸只有一个密码子。科学家研究结果表明，遗传密码在所有的生物中是通用的，这说明地球上所有的生物都是由共同的祖先进化而来的。
3、对应关系
特别提醒
密码子，tRNA与氨基酸的数量对应关系为：一种密码子只决定一种氨基酸，而一种氨基酸可由多种密码子决定，一种tRNA只运输一种氨基酸，而一种氨基酸可由多种tRNA来运输。
6、中心法则
遗传信息传递的一般规律，科学家克里克将这一规律命名为“中心法则”
“中心法则”是指遗传信息从DNA流向DNA的复制过程，也可以是从DNA流向RNA，进而流向蛋白质的转录和翻译过程，但遗传信息不能从蛋白质传递到蛋白质，也不能从蛋白质流向DNA或RNA。
对中心法则的补充
由于某些致癌病毒中存在着逆转录酶，能够以RNA为模板，逆转录成DNA，在RNA病毒中，RNA能够自我复制，所以补充后的中西法则可用下图表示。
（1）图解：
图解表示出遗传信息的传递有5个过程。
（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
（2）以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
特别提醒
①逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用以催化合成目的基因。
②中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则
③DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。
④DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。
二、基因、蛋白质与性状的关系
DNA中插入一段外来的DNA序列，大乱了编码淀粉分支酶的基因→淀粉分支酶不能正常合成→蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高→淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
编码淀粉分支酶的基因正常→淀粉分支酶正常合成→蔗糖合成为淀粉，淀粉含量上高→淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
白化病是一种较常见的皮肤及其附属器官黑色素缺乏引起的疾病。
这类病人通常是全身皮肤、毛发、眼睛缺乏黑色素，表现出怕光等行为
人的白化病
控制酪氨酸酶的基因异常→酪氨酸酶不能正常合成→酪氨酸不能正常转化为黑色素→缺乏黑色素而表现为白化病
控制酶形成的基因正常→酪氨酸酶正常合成→酪氨酸能正常转化为黑色素→表现正常
镰刀型细胞贫血症
控制血红蛋白形成的基因中一个碱基对变化→血红蛋白的结构发生变化→红细胞呈镰刀状→红细胞容易破裂，患溶血性贫血
（一）基因控制性状途径
1、间接控制
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。常见例子：白化病、豌豆圆粒与皱粒
2、直接控制
基因通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状常见例子：镰刀形细胞贫血症
3、基因对性状控制的复杂性
①有些生物性状受单（一对）基因控制
②有些生物性状受多基因控制（人的身高）
③有些基因影响多种性状
④性状形成还受环境影响
五、细胞质基因与细胞核基因的区别
细胞质基因
细胞核基因
存在部位
叶绿体、线粒体
细胞核中
是否与蛋白质结合
否，DNA分子裸露
与蛋白质合成为染色体
基因数量
少
多
遗传方式
母系遗传
遵循孟德尔遗传规律
功能
半自主复制转录、翻译
复制
转录、翻译
本堂小结
基因通过转录和翻译指导蛋白质的合成
中心法则的内容和发展
基因通过控制蛋白质的合成控制生物性状，基因与性状之间并不是简单的一一对应关系，性状是基因与环境共同作用的结果
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