專題04基因的表達(dá)

考點(diǎn)01基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

考點(diǎn)02基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

考點(diǎn)01基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

一、RNA的結(jié)構(gòu)、種類和功能

1.DNA與RNA的比較

比較項(xiàng)目DNARNA

基本單位脫氧核甘酸核糖核甘酸

五碳糖脫氧核糖核糖

含氮堿基ATCGAUCG

結(jié)構(gòu)通常呈雙螺旋結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)

主要存在部位細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)

2.RNA作為DNA的信使傳遞信息的原因：

(I)RNA也是由核甘酸組成，含氮堿基有A、G、C、U,具備準(zhǔn)確傳遞遺傳信息的可能。

(2)RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中.

(3)RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對原則”；因此以mRNA為媒介可將遺傳信息傳遞到細(xì)胞

質(zhì)中。

(4)RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定，易降解，使得完成使命的RNA能迅速分解，保證生命活動的有序進(jìn)行。

3.RNA的結(jié)構(gòu)與功能

i

mRNA（信使RNA）蛋白質(zhì)合成的rRNA（核糖體RNA）核糖體的組IRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）氨基酸的運(yùn)載工

模板成部分具

二、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯

（一）轉(zhuǎn)錄

1.概念：以DNA的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對原則合成RNA的過程。

2.場所：主要是細(xì)胞核在葉綠體線粒體中也能發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程。

3.條件：

（1）模板：DNA的一條鏈（模板鏈）：

（2）原料：4種核糖核甘酸:

（3）能量：ATP（由細(xì)胞呼吸提供）；

（4）B：RNA聚合酶。

解旋：打開氫鍵，雙鏈解開，暴露堿基

源則：做基互補(bǔ)配對原則（A—U,T—A,G—C,C—G）

配對模板：解開的DNA雙鏈中的一條鏈

［原料：游離的4種核糖核甘酸

I連接/前：RNA聚合價(jià)

I結(jié)果：形成一個(gè)RNA

淳竺鄉(xiāng)郛放：合成的RNA從DNA鏈上群放，DNA

雙鏈恢發(fā)

5.產(chǎn)物：信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。

6.DNA復(fù)制與DNA轉(zhuǎn)錄的比較

比較項(xiàng)目DNA復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄

模板DNA的兩條鏈DNA的一條鏈

原料四種脫氧核甘酸四種核糖核甘酸

堿基互補(bǔ)配對原則A-T；G-CA-U：T-A；G-C

酶解旋酶、DNA聚合酶等RNA聚合酶

產(chǎn)物DNARNA

（二）遺傳信息的翻譯

1.概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNAJy模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。

2.場所或裝配機(jī)器：核糖體。

3.條件：模版：mRNA原料：氨基酸酶：多種酶能量：ATP搬運(yùn)工具：tRNA

4.易混淆的遺傳信息、密碼子與反密碼子

比較項(xiàng)目實(shí)質(zhì)聯(lián)系

遺傳信息DNA中脫氧核昔酸的排列順序

■GS力，

密碼子mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的€■我

種瞰M天1

堿基B

反密碼子位于tRNA上的能與mRNA上對應(yīng)密碼（基因））（反雷研干）

子互補(bǔ)配對的三個(gè)相鄰堿基遺傳信息是基因中脫氧核甘酸的排列順序。通過轉(zhuǎn)

錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核甘酸的排列

順序上；

密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，

反密碼子可識別密碼子

5.密碼子

（1）種類：密碼子共有64利負(fù)責(zé)21種氨基酸的編碼，其中3種終止密碼子（UAA、UAG、UGA）通常不編

碼氨基酸，但UGA在特殊情況下可編碼硒代半胱氨酸。

（2）特點(diǎn)

①簡并性：一種氨基酸可能由多個(gè)密碼子決定。

A.通常一種密碼子決定L種氨基酸，一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)L種氮基酸。

B.每種交基酸對應(yīng)一種或幾種密碼子（密碼子的簡并性），nJ由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。

②通用性：兒乎所有的生物體都共用一套密碼子。

6.過程

起始-mRNA與核糖體結(jié)合

運(yùn)輸-tRNA攜帶氨基酸進(jìn)入特定位置

延伸■＞核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個(gè)密碼子，由對應(yīng)tRNA運(yùn)輸

相應(yīng)的氨基酸添加到延伸中的肽鏈上（一個(gè)mRNA可以結(jié)合多個(gè)核糖體）

停止—當(dāng)核糖體遇到mRNA上的終止密碼子時(shí)，合成終止

7.翻譯過程的三種模型圖解讀

匕內(nèi)

（1）模型甲中一個(gè)核糖體與mRNA的結(jié)合位點(diǎn)形成ZJ"lRNA結(jié)合位點(diǎn)，核糖體沿著mRNA移動的方向

是由左往右。

（2）在細(xì)胞質(zhì)中翻譯是一個(gè)快速高效的過程。通常一個(gè)mRNA分子上可以相繼結(jié)合的個(gè)核糖體,同時(shí)進(jìn)行

多條肽鏈的合成。因此，少量的mRNA分子就可以迅速合成大量的蛋白質(zhì)。

（3）模型丙是原核細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的技圣迤睡過程，特點(diǎn)是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯,與真核細(xì)胞不同的原因是原核細(xì)

胞無以核膜為界限的細(xì)胞核,原核細(xì)胞的基因中無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不需要加工即可作為翻譯的

模板。

三、中心法則

1.提出者:克里克。

2.過程

俞（?NA扁X黑RNA=蛋白質(zhì)（性狀）

3.各種生物遺傳信息的傳遞途徑

（1）能分裂的細(xì)胞生物及噬菌體等DNA病毒遺傳信息的傳遞：

J@AB*RNA里*蛋白質(zhì)

（2）具有RNA復(fù)制功能的RNA病毒（如煙草花葉病毒）遺傳信息的傳遞

型*強(qiáng)白質(zhì)

（3）具有逆轉(zhuǎn)錄功能的RNA病毒（如艾滋病病毒）遺傳信息的傳遞

RNA^^*B（DNA~RNA—蛋白取

0L/

（4）高度分化的細(xì)胞遺傳信息的傳遞

DNA”RNA且生蛋白質(zhì)

4.生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體

（1）DNA、RNA是信息的載體。

（2）蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物。

（3）ATP為信息的流動提供能量。

考點(diǎn)（）2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

1.直接控制：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)宜接控制生物體的性狀。

例子：鐮刀型細(xì)胞貧血癥

編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基變化-血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化T紅細(xì)胞形態(tài)呈密刀狀T紅細(xì)胞容易破

裂，患溶血性貧

2.間接控制：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。

例子：白化病

酪氨酸酶基因異常-酪氨酸酶不能合成T酪氨酸不能轉(zhuǎn)為黑色素—白化病

二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

1如胞中表達(dá)的基因分類:

（1）管家基因:在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動所必須的。如：

ATP合成酶基因、核糖體蛋白基因等。

（2）奢侈基因:只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(dá)會使細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)

定的差異。如：胰島素基因、血紅蛋白基因等。

2.絹胞分化的實(shí)質(zhì)：

（1）細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,即在個(gè)體發(fā)育過程中，

不同種類細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。

（2）細(xì)胞分化的“不變”與“變”

①不變：DNA、tRNA、rRNA；細(xì)胞的數(shù)目；

②變：mRNA、雷白質(zhì)的種類：細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。

3.基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果

（1）細(xì)胞形態(tài)的改變：如肌細(xì)胞的梭形、哺乳動物成熟紅細(xì)胞的圓餅狀、神經(jīng)細(xì)胞的突起狀等。

（2）細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化：細(xì)胞器的種類和數(shù)量發(fā)生變化。

（3）細(xì)胞功能的特化：執(zhí)行特定的功能，如運(yùn)動功能、反射功能、免疫功能等。

（4）特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白和肌動蛋白等。

三、表觀遺傳

1.概念：生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。

2.特點(diǎn)

①可遺傳:基因表達(dá)和表型可以遺傳給后代。

②不變性：基因的堿基序列保持不變。

③可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即被修飾的DNA可能發(fā)生去甲基化。

3.常見的調(diào)控機(jī)制

（1）DNA甲基化修飾（主要抑制轉(zhuǎn)錄）止自打錄

①啟動子：是RNA聚合酹識別和結(jié)合的位點(diǎn)；|正+i訕*

②DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表達(dá)。

（2）染色體組蛋白甲基化、乙?；刃揎椧矔绊懟虮磉_(dá)（乙?；饕羌せ钷D(zhuǎn)錄）

（3）非編碼RNA（主要抑制翻譯）

非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。（除tRNA和rRNA）

如下圖所示的書非埔碼RNA

DNADNA

??

mRNA詐鯨碼RNA-MaMaM