基因指导蛋白质合成和基因对性状控制(一轮复习)

1、第三节第三节 基因指导蛋白质的合基因指导蛋白质的合 成和基因对性状的控制成和基因对性状的控制1根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是( )CDNA双链双链TGmRNAtRNA反密码子反密码子A氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸A.TGU BUGA CACU DUCU【解析】【解析】mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸，每个氨基酸，每3个这样的碱基称作个这样的碱基称作1个密码个密码子。根据子。根据mRNA的密码子和的密码子和tRNA上的反密码子互补配对，可推知上的反密码子互补配对，可推知mRNA的密码的密码子最后一位碱基为子最后一位碱基为U

2、。DNA的一条链为的一条链为TG，另一条链为，另一条链为AC，若，若DNA转录时的模转录时的模板链为板链为TG链，则链，则mRNA的密码子为的密码子为ACU；若；若DNA转录时的模板链为转录时的模板链为AC链，则链，则mRNA的密码子为的密码子为UGU。2下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ) ADNA 是蛋白质合成的直接模板是蛋白质合成的直接模板B每种氨基酸仅由一种密码子编码每种氨基酸仅由一种密码子编码CDNA 复制就是基因表达的过程复制就是基因表达的过程DDNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质D【解析】【解析】本题考查学生的理解能力。蛋白质合成的直本题考查学生的理解能力。蛋白质合成的直接模

3、板是接模板是mRNA；一种氨基酸可由一种或多种密码子；一种氨基酸可由一种或多种密码子编码；基因具有两个基本功能，即复制和表达，基因编码；基因具有两个基本功能，即复制和表达，基因的复制是以的复制是以DNA为基本单位进行的；基因的表达分为基本单位进行的；基因的表达分为转录和翻译两个过程；由于绝大多数生物的遗传物为转录和翻译两个过程；由于绝大多数生物的遗传物质都是质都是DNA，所以，所以DNA是主要的遗传物质。是主要的遗传物质。一、基因控制蛋白质的合成一、基因控制蛋白质的合成1细胞中两种核酸的比较细胞中两种核酸的比较DNARNA组成元素组成元素C、H、O、N、P基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核

4、糖核苷酸核糖核苷酸化化学学组组成成磷酸磷酸1分子磷酸分子磷酸1分子磷酸分子磷酸五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖碱基碱基A、T、C、GA、U、C、G结构结构双螺旋结构双螺旋结构一般为单链结构一般为单链结构功能功能通过复制向后代传通过复制向后代传递遗传信息递遗传信息DNA控制蛋白质合成的中控制蛋白质合成的中介介(桥梁桥梁)分布分布染色体、线粒体、染色体、线粒体、叶绿体叶绿体细胞质细胞质2.基因控制蛋白质合成的过程：基因控制蛋白质合成的过程：包括转录和翻译两个阶包括转录和翻译两个阶段。段。(1)转录：转录：以以DNA的一条链的一条链为模板，按照碱基互补配对为模板，按照碱基互补配对原则，合成原则，

5、合成RNA的过程。的过程。场所：细胞核场所：细胞核(主要主要)；模板：模板：DNA解旋后，以其中的一条链作为模板；解旋后，以其中的一条链作为模板；原料：原料：4种核糖核苷酸；种核糖核苷酸；产物：单链的产物：单链的mRNA；条件：条件：ATP、DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶等。等。(2)翻译：翻译：以以信使信使RNA为模板，以转运为模板，以转运RNA为运载工具，为运载工具，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。主要场所：细合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。主要场所：细胞质中的核糖体；胞质中的核糖体；模板：模板：mRNA；原料：原料：20种氨基酸种氨基酸(由由tRNA转运转运)；产物

6、：有一定氨基酸顺序的肽链产物：有一定氨基酸顺序的肽链(蛋白质蛋白质)。4反密码子：反密码子：tRNA上的三个相邻碱基，可以与上的三个相邻碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对。上的密码子互补配对。5复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较DNA复制复制转录转录翻译翻译场所场所细胞核细胞核(主要主要)细胞核细胞核(主要主要)核糖体核糖体模板模板DNA双链双链DNA的一条链的一条链mRNA原料原料脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸氨基酸氨基酸产物产物DNAmRNA肽链肽链(蛋白质蛋白质)3密码子：密码子：mRNA上三个相邻的碱基。上三个相邻的碱基。 密码子共有密码子共有64种，其中种，其

7、中61种编码种编码20种氨基酸，种氨基酸，另外另外3种种(UAG、UAA、UGA)不编码任何氨基酸，不编码任何氨基酸，被称为终止密码子。被称为终止密码子。二、基因概念的理解二、基因概念的理解1从结构上看从结构上看(1)基因是基因是DNA上一个个特定的片段，一个上一个个特定的片段，一个DNA分子上有分子上有许多许多个基个基因。因。(2)基因与基因与DNA结构一样，也是由结构一样，也是由4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸按一定顺序排列按一定顺序排列而成的，也是双螺旋结构。而成的，也是双螺旋结构。(3)每个基因的脱氧核苷酸数目及排序是每个基因的脱氧核苷酸数目及排序是特定特定的。的。(4)基因中的基因中的碱基

8、排列顺序碱基排列顺序(或或脱氧核苷酸的排列顺序脱氧核苷酸的排列顺序)代表遗传信代表遗传信息。息。2从功能上看：从功能上看：基因具有基因具有遗传效应遗传效应，即基因能控制生物的性状。，即基因能控制生物的性状。基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因决定特定的性状。(1)一个一个DNA上有上有许多许多个基因。构成基因的碱基数个基因。构成基因的碱基数小于小于 (填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)DNA分子的碱基总数。分子的碱基总数。(2)基因是有基因是有遗传效应遗传效应的的DNA片段。片段。(3)遗传信息蕴藏在遗传信息蕴藏在4种碱

9、基的排列顺序种碱基的排列顺序之中。之中。(4)DNA分子具有分子具有多样性多样性和和特异性特异性，这是生物体多样性和特异性的，这是生物体多样性和特异性的物质基础。物质基础。三、基因、蛋白质与性状的关系三、基因、蛋白质与性状的关系1基因对性状的间接控制基因对性状的间接控制(1)机理：基因通过控制机理：基因通过控制酶的合成酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体来控制代谢过程，进而控制生物体性状。性状。(2)实例：白化病是由于控制实例：白化病是由于控制酪氨酸酶酪氨酸酶的基因异常引起的的基因异常引起的。2基因对性状的直接控制基因对性状的直接控制(1)机理：基因通过控制机理：基因通过控制蛋白质的结构蛋白

10、质的结构直接控制生物体的性状。直接控制生物体的性状。(2)实例：囊性纤维病是由于编码一个实例：囊性纤维病是由于编码一个跨膜蛋白跨膜蛋白(CFTR蛋白蛋白)的基因的基因缺失缺失3个碱基引起的。个碱基引起的。3基因与性状的关系基因与性状的关系(1)基因与性状的关系并不都是简单的基因与性状的关系并不都是简单的线性线性关系。如人的身高可能是关系。如人的身高可能是由由多个基因多个基因决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。决定的，后天的营养和体育锻炼也有重要作用。(2)生物体性状的调控网络：基因与生物体性状的调控网络：基因与基因基因、基因与、基因与基因产物基因产物、基因与、基因与环境环境之间存在着复杂

11、的相互作用，精细地调控着生物体的性状，即之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状，即表现型表现型(性状性状)基因型基因型环境因素环境因素。四、中心法则四、中心法则1概念：概念：是指遗传信息从是指遗传信息从DNA传递给传递给RNA，再从，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译过程。也可以从过程。也可以从DNA传递给传递给DNA，即完成，即完成DNA的复的复制过程。这是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。制过程。这是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的在某些病毒中的RNA自我复制自我复制(如如烟草花叶病毒烟草花叶病毒等等)

12、和在某些病毒中能以和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录形成为模板逆转录形成DNA的过程的过程(某些致癌病毒某些致癌病毒)是对中心法则的补充。是对中心法则的补充。2图解：图解：1DNA复制、转录、翻译的比较复制、转录、翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间细胞分裂的间期细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程场所场所主要在细胞核主要在细胞核主要在细胞主要在细胞核核细胞质中的核细胞质中的核糖体糖体模板模板DNA的两条单链的两条单链DNA的一的一条链条链mRNA原料原料4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核种核糖核苷酸苷酸20种氨基酸种氨基酸条件条件都需要特定的酶和都需要特定的酶

13、和ATP复制复制转录转录翻译翻译产物产物2个双链个双链DNA一 个 单 链一 个 单 链RNA(mRNA、tRNA、rRNA)多肽链多肽链(或蛋白或蛋白质质)动向动向传递到传递到2个子个子细胞中细胞中离开细胞核进离开细胞核进入细胞质入细胞质组成细胞结构蛋组成细胞结构蛋白质和功能蛋白白质和功能蛋白质质特点特点边解旋边复边解旋边复制，半保留制，半保留复制复制边解旋边转录；边解旋边转录；转录后转录后DNA仍仍恢复原来的双恢复原来的双链结构链结构翻 译 结 束 后 ，翻 译 结 束 后 ，mRNA分解成单分解成单个核苷酸个核苷酸复制复制转录转录翻译翻译碱基配碱基配对对AT，TA，GC，CGAU，TA，

14、GC，CGAU，UA，CG，GC遗传信遗传信息传递息传递方向方向DNADNADNAmRNAmRNA蛋白蛋白质质意义意义使遗传信息使遗传信息从亲代传给从亲代传给子代子代表达遗传信息，使生物表现表达遗传信息，使生物表现出各种性状出各种性状 【例【例1】下列哪项是下列哪项是DNA复制和转录过程中完全相同的地复制和转录过程中完全相同的地方方()A解旋酶的解旋解旋酶的解旋 B碱基配对的方式碱基配对的方式C模板链模板链 D核苷酸核苷酸【思路点拨思路点拨】运可用排除法解此题。运可用排除法解此题。DNA复制和转复制和转录过程中碱基配对的方式不完全相同，在转录过程中录过程中碱基配对的方式不完全相同，在转录过程中

15、有有AU配对的方式，而配对的方式，而DNA复制过程中没有；复制过程中没有；DNA复制的模板链是复制的模板链是DNA的两条链，而转录的模板链是的两条链，而转录的模板链是DNA的一条链；的一条链；DNA复制利用的原料是脱氧核苷酸，复制利用的原料是脱氧核苷酸，而转录过程中利用的原料是核糖核苷酸；不管是而转录过程中利用的原料是核糖核苷酸；不管是DNA复制过程还是转录过程都要先将复制过程还是转录过程都要先将DNA双链解旋双链解旋为单链才能进行。为单链才能进行。A【举一反三】【举一反三】下列各项中哪一项是蛋白质合成所不下列各项中哪一项是蛋白质合成所不需要的需要的( )AmRNA B核糖体核糖体CtRNA

16、D内质网内质网D【特别提醒特别提醒】蛋白质的合成是在核糖体上完成的，蛋白质的合成是在核糖体上完成的，以以mRNA为模板，为模板，tRNA为转移工具，与内质网无关。为转移工具，与内质网无关。2关于信使关于信使RNA、转运、转运RNA和核糖体和核糖体RNA(1)信使信使RNA(mRNA)：单链结构，遗传信息的携带单链结构，遗传信息的携带者，由基因的一条链转录产生，其上具有多个密码者，由基因的一条链转录产生，其上具有多个密码子，具有特异性。子，具有特异性。(2)转运转运RNA(tRNA)：三叶草结构，氨基酸的运载者，三叶草结构，氨基酸的运载者，其上具有反密码子，其反密码子与其上具有反密码子，其反密码

17、子与mRNA上的密码上的密码子互补，具有专一性。子互补，具有专一性。(3)核糖体核糖体RNA(rRNA)：核糖体的组分，由核仁核糖体的组分，由核仁DNA转录产生，含量最多。转录产生，含量最多。【例【例2】遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸的三遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为个相邻碱基称为“密码子密码子”，这种分子是，这种分子是()A肽链肽链 BDNAC信使信使RNA D转运转运RNA【思路点拨思路点拨】mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为一个密码子。碱基称为一个密码子。C【举一反三】【举一反三】下列对转运下列对转运RNA的描述，正确的是的描述

18、，正确的是( )A每种转运每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸能识别并转运多种氨基酸B每种氨基酸只有一种转运每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它能转运它C转运转运RNA能识别信使能识别信使RNA上的密码子上的密码子D转运转运RNA转运氨基酸到细胞核内转运氨基酸到细胞核内C【规律方法规律方法】每种转运每种转运RNA能识别并转运一种氨基能识别并转运一种氨基酸，每种氨基酸有一种或几种转运酸，每种氨基酸有一种或几种转运RNA能转运它，能转运它，转运转运RNA转运氨基酸到细胞质内的核糖体上。转运氨基酸到细胞质内的核糖体上。3关于遗传信息、遗传密码和反密码子关于遗传信息、遗传密码和反密码子(1)存在的位置

19、不同：存在的位置不同：遗传信息是指基因中的脱氧核遗传信息是指基因中的脱氧核苷酸的排列顺序；遗传密码又称密码子，是指信使苷酸的排列顺序；遗传密码又称密码子，是指信使RNA上决定一个氨基酸或决定翻译终止的三个相邻上决定一个氨基酸或决定翻译终止的三个相邻碱基；反密码子是碱基；反密码子是tRNA分子上与分子上与mRNA分子中的密分子中的密码子互补配对的三个碱基。码子互补配对的三个碱基。(2)作用不同：作用不同：遗传信息是肽链中特定氨基酸顺序的遗传信息是肽链中特定氨基酸顺序的最终决定者，而遗传密码仅能决定某一氨基酸及其位最终决定者，而遗传密码仅能决定某一氨基酸及其位置。反密码子仅与密码子碱基互补配对，保

20、证氨基酸置。反密码子仅与密码子碱基互补配对，保证氨基酸与密码子的一一对应。与密码子的一一对应。 (3)特点不同：特点不同：遗传信息具有特异性；而遗传密码具遗传信息具有特异性；而遗传密码具有：有：通用性，通用性，连续性，连续性，专一性。专一性。【例【例3】一个转运一个转运RNA一端的三个碱基是一端的三个碱基是CGA，这，这个个RNA运载的氨基酸是运载的氨基酸是()A酪氨酸酪氨酸(UAC) B谷氨酸谷氨酸(GAG)C精氨酸精氨酸(CGA) D丙氨酸丙氨酸(GCU)【思路点拨思路点拨】转运转运RNA一端的三个碱基是一端的三个碱基是CGA，与之配对的信使与之配对的信使RNA上的三个碱基上的三个碱基(即

21、决定氨基即决定氨基酸的密码子酸的密码子)是是GCU，而，而GCU决定的氨基酸是决定的氨基酸是丙氨酸。丙氨酸。D【举一反三】【举一反三】若测得精氨酸转运若测得精氨酸转运RNA分子上的反密分子上的反密码子为码子为GCU，则，则DNA分子模板链上决定这个精氨酸分子模板链上决定这个精氨酸的相应碱基是的相应碱基是( )AGCA BCGACCGT DGCTD【规律方法规律方法】由转运由转运RNA分子上的反密码子为分子上的反密码子为GCU，推断出对应的密码子是推断出对应的密码子是CGA，然后根据碱基互补配，然后根据碱基互补配对原则推断出对原则推断出DNA模板链上相应碱基为模板链上相应碱基为GCT。4基因表达

22、中相关数量计算基因表达中相关数量计算(1)基因中碱基数与基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系：中碱基数的关系：转录时，组成基因的两转录时，组成基因的两条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构条链中只有一条链能转录，另一条链则不能转录。基因为双链结构而而RNA为单链结构，因此转录形成的为单链结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因分子中碱基数目是基因中碱基数目的中碱基数目的1/2。(2)mRNA中碱基数与氨基酸数的关系：中碱基数与氨基酸数的关系：翻译过程中，信使翻译过程中，信使RNA中中每每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨个碱基决定一个氨基酸，所

23、以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使基酸数目是信使RNA碱基数目的碱基数目的1/3。综上可知：蛋白质中氨基酸。综上可知：蛋白质中氨基酸数目数目tRNA数目数目1/3mRNA碱基数目碱基数目1/6DNA(或基因或基因)碱基数目。碱基数目。(3)计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析翻译时，翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。倍还要多一些。基因或基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比对应的蛋白质中氨

24、基酸数目的6倍还倍还要多一些。要多一些。在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mRNA上有上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该个碱基，该mRNA指导合指导合成的蛋白质最多有成的蛋白质最多有n/3个氨基酸。个氨基酸。蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数(肽键数脱去的水分肽键数脱去的水分子数子数)。【例【例4】由由n个碱基组成的基因，控制合成由个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则

25、该蛋白，则该蛋白质的相对分子质量最大为质的相对分子质量最大为().6naA.18133nanB.181C nan.18166nanD【思路点拨思路点拨】氨基酸数目氨基酸数目mRNA碱基数目碱基数目基因的碱基数目基因的碱基数目136，含，含n个碱基的基因，对应的蛋白质的氨基酸数目是个碱基的基因，对应的蛋白质的氨基酸数目是n/6，因氨基酸平均相对分子质量为因氨基酸平均相对分子质量为a，则氨基酸总相对分子质量为，则氨基酸总相对分子质量为n/6a，n/6个氨基酸形成一条肽链需脱去个氨基酸形成一条肽链需脱去(n/61)个水分子，脱去个水分子，脱去水的相对分子质量为：水的相对分子质量为：18(n/61)。

26、则脱去水后形成的蛋白质相对。则脱去水后形成的蛋白质相对分子质量为：氨基酸总相对分子质量脱去水的相对分子质量为：氨基酸总相对分子质量脱去水的相对分子质量分子质量 =18166nanD【举一反三】【举一反三】某基因由某基因由9002个脱氧核苷酸组成，该基因控个脱氧核苷酸组成，该基因控制合成的蛋白质有两条多肽链。组成此蛋白质最多的氨基制合成的蛋白质有两条多肽链。组成此蛋白质最多的氨基酸分子数目及最少的氨基或羧基数目分别是酸分子数目及最少的氨基或羧基数目分别是( )A1500个、个、2个个 B4500个、个、2个个C1500个、个、1个个 D4500个、个、1个个A【规律方法规律方法】基因由两条脱氧核

27、苷酸链组成，转录时，基因由两条脱氧核苷酸链组成，转录时，只有一条链是模板链，因此，转录所形成的信使只有一条链是模板链，因此，转录所形成的信使RNA的核糖核苷酸数的核糖核苷酸数(碱基数碱基数)最多为最多为4501个；信使个；信使RNA上上三个相邻碱基决定一个氨基酸。因此具有三个相邻碱基决定一个氨基酸。因此具有4501个碱基个碱基的信使的信使RNA可决定的氨基酸数最多是可决定的氨基酸数最多是1500个；氨基酸个；氨基酸分子脱水缩合形成肽链时，相邻两个氨基酸的羧基和分子脱水缩合形成肽链时，相邻两个氨基酸的羧基和氨基会脱水成为肽键，因此每一条肽链至少有一个氨氨基会脱水成为肽键，因此每一条肽链至少有一个氨基和一个羧基。基和一个羧基。5基因、脱氧核苷酸、遗传信息、基因、脱氧核苷酸、遗传信息、DNA、染色体、染色体、蛋白质、生物性状之间的关系蛋白质、生物性状之间的关系(1)染色体、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸