基因的表达
教学目的
1.染色体、DNA和基因三者之间的关系，以及基因的本质（B：识记）。
2.基因控制蛋白质合成的过程和原理（B：识记）。
3.基因控制性状的原理（B：识记）。
重点和难点
1.教学重点
(1)染色体、DNA和基因三者之间的关系和基因的本质。
(2)基因控制蛋白质合成的过程和原理。
2.教学难点
基因控制蛋白质合成的过程和原理。
教学过程
【板书】
基因——有遗传效应的DNA片段
转录
基因控制蛋白质的合成
基因的表达 翻译
通过控制酶的合成来控制代谢过程
基因对性状的控制
通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状
【注解】
一、基因概念
（一）本质：基因是具有遗传效应的DNA片段（DNA上也存在一些没有有遗传效应的片段）
【例析】
．“人类基因组计划”原估计人类应该有5-10万个基因，但最终发现仅有3-3.5万个，并且这些基因对应的碱基对仅占人类全部30亿个碱基对的2%-3%。以上事实说明：基因是具有遗传效应的DNA片段。
（二）与染色体的关系：基因存在于染色体上，呈直线排列，因此其载体是染色体
通过复制传递遗传信息
（三）功能
在后代个体发育中，使遗传信息表达，从而后代表现出与亲代相应的性状
二、基因控制蛋白质的合成
场所：细胞核
模板：DNA的一条链（有义链）
（一）转录 原料：游离的核糖核苷酸（四种）
产物：RNA（mRNA等，通过核孔到细胞质）
场所：细胞质（核糖体）
模板：mRNA
（二）翻译 工具：转运RNA
原料：氨基酸
产物：蛋白质
1．转运RNA结构
2．转运RNA与氨基酸的对应关系
（1）由于只有61种密码子是对应氨基酸，所以转运RNA也只有61种
（2）1种转运RNA对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种转运RNA。
3．转运RNA与肽链：转运RNA将氨基酸运到核糖体上，按mRNA上密码子顺序将它们一一相连，直至mRNA出现终止密码子，肽链才从核糖体上脱落下来。
（三）密码子：信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基
1． 由三个碱基决定一个氨基酸的推导43=64>20
2． 对密码子表的认识
（1）密码子总数：61+3=64种（其中61种密码子是对应氨基酸和起始；另有3个不对应氨基酸，只对应终止）
（2）密码子与氨基酸的对应关系：6120
1种密码子对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种密码子。
（3）密码子在生物界基本是是通用的。这也是生物彼此间存在亲缘关系的证据之一
三、中心法则
基因酶代谢性状
四、基因对性状的控制
基因蛋白质的结构性状
【例析】
．下列有关基因的叙述，不正确的是（C）
A．可以准确地复制 B．能够储存遗传信息
C．可以直接调节生物体的新陈代谢 D．可以通过控制蛋白质的合成控制生物性状
五、应用
1．转录、翻译中的数量关系
DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数 = 6：3：1
推导过程：
①由总1=总2=总m=1/2总，得DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数=2：1；
②由mRNA上每三个碱基构成一个密码子，决定一个氨基酸，得mRNA碱基数：多肽链氨基酸数=3：1；
③由①②可得DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：多肽链氨基酸数 = 6：3：1
④注意点：上述比值中没有考虑终止密码，若考虑只要在MRNA碱基数和DNA碱基数上再加上相应数值即可。
2根据碱基种类和数量（或比例），推测核酸类型
（1）种类：①有T无U，必为DNA；
②有U无T，必为RNA；
③有T也有U，为DNA．RNA杂交双链分子。
（2）数量：①A＝T且C＝G，通常为双链DNA；
②A≠T或C≠G，无U，必为单链DNA；
③A＝T＋U且C＝G，为DNA．RNA形成的杂交双链分子。
【同类题库】
染色体、DNA和基因三者之间的关系，以及基因的本质（B：识记）
．关于基因的概念，错误的叙述是（C）
A．基因是有遗传效应的DNA片段 B．基因是DNA上有一定功能的特异碱基排列顺序
C．基因是染色体的一段 D．基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位
．遗传信息是指DNA分子上（C）
A．碱基互补配对的种类 B．A与T、G与C的数量比
C．基因的碱基排列顺序 D．脱氧核糖的含量和分布
基因控制蛋白质合成的过程和原理（B：识记）
．组成核酸的碱基种类和核苷酸种类分别有（D）
A．4种，8种 B．5种，4种 C．4种，4种 D．5种，8种
．下列哪种碱基不是构成RNA分子的碱基（D）
A．腺嘌呤 B．鸟嘌呤 C．胞嘧啶 D．胸腺嘧啶 E．尿嘧啶
．右面为DNA转录过程中的一段示意图，此段中共有几种核苷酸（C）
A．４种 B．５种 C．６种 D．８种
．DNA的主要功能是遗传信息的（D）
A．储存与分配 B．转录与翻译 C．储存与释放 D．传递与表达
．遗传信息的表达是指（C）
A．子代获得了亲代一样的遗传物质 B．亲代遗传物质控制子代蛋白质的合成
C．亲代和子代的遗传物质各自控制自身蛋白质合成 D．DNA分子控制RNA的转录
．信使RNA的来源是（A）
A．由DNA转录而来 B．由DNA翻译而来 C．由DNA转变而来 D．由DNA复制而来
．在蛋白质合成过程中，信使RNA能够行使直接模板功能的结构基础是（C）
A．DNA 信息链为模板转录而成 B．转录遵循碱基互补配对原则
C．以三联体密码形式携带遗传信息 D．进入细胞质后与核糖体结合
．一个转运RNA的一端的三个碱基是CGA,此RNA转运的氨基酸是（B）
A．酪氨酸（UAC） B．丙氨酸（GCU） C．精氨酸（CGA） D．谷氨酸（GAG）
．一个转运RNA的一端三个碱基的排列顺序是GCU，那到与之相配对的信使RNA上密码子的模板的碱基顺序是（C）
A．CGA B．GCA C．GCT D．TCG
．下列哪种碱基排列肯定不是遗传密码（D）
A．GAU B．GUA C．CAU D．CAT
．从单尾金鱼卵细胞中提取RNA注射到双尾金鱼的受精卵中，结果双尾金鱼中有一些出现了单尾性状，这是因为该单尾金鱼RNA（C）
A．是单尾金鱼的遗传物质 B．是能转运氨基酸的RNA
C．作为直接模板控制合成蛋白质体现相应性状 D．是单尾金鱼核糖体的组成成分
．在遗传信息的转录和翻译过程中，翻译者是（C）
A．基因 B．信使RNA C．转运RNA D．遗传密码
．一个DNA分子可以转录成多少种和多少个信使RNA（C）
A．一种一个 B．一种多个 C．多种多个 D．无数种无数个
．下列说法不正确的是（D）
A．一种转运RNA只能转运一种氨基酸 B．一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
C．一种氨基酸可以含有多种密码子 D．一种氨基酸可以由一种转运RNA来转运
．一种动物体内某种酶由150个氨基酸组成，在控制这个酶合成的基因中，核苷酸的最少个数是（D）
A．300个 B．450个 C．600个 D．900个
．某基因有碱基1200个，有它控制合成的蛋白质所具有的氨基酸数目最多为（C）
A．100 B．400 C．199 D．300
．某一个DNA分子中含有30%的G+C，则由它转录成的RNA中的G+C应为（B）
A．60% B．30% C．20% D．15%
．已知DNA分子双链中腺嘌呤占全部碱基得30%，在其中得一条链上腺嘌呤占该链全部碱基的25%，则由该链转录成的mRNA中尿嘧啶占全部碱基的（B）
A．20% B．25% C．30% D．35%
．某生物体有10对同源染色体，其生殖细胞中DNA总量约为７×109个脱氧核苷酸对，假定每个基因平均含有1.4×104个脱氧核苷酸,则此生殖细胞中,平均每个染色体上最多含有基因为（）
A．1×105 B．1×106 C．1.4×1010 D．2.8×1010
．一个DNA分子模板链上T+C/A+G=0.2，则由此链转录的信使RNA分子上U+C/A+G为（）
A．0.2 B．0.5 C．2 D．5
．已知某mRNA的碱基中，U占２０％，A占１０％，则它的模板基因（双链结构）中胞嘧啶占（）
A．２５％ B．３０％ C．３５％ D．７０％
．在一个DNA分子中，碱基A+T占70%，由其转录的mRNA上U为25%，则mRNA上的A为（C）
A．12% B．25% C．45% D．以上三者都是
．一个由n个氨基酸组成的m条肽链的蛋白质分子，在水解时至少需要 个水分子；控制合成此蛋白质分子的DNA至少有 个脱氧核苷酸，mRNA至少含
个含氮碱基。[n-m；6n；3n]
．所谓的“无意义”密码子其功能是（D）
A．编码n种氨基酸中的每一种 B．使mRNA附着与任一核糖体上
C．编码每一种正常的氨基酸 D．规定mRNA中被编码信息的终止
．中心法则是指（D）
A．遗传信息的转录、翻译过程
B．遗传信息的转录、翻译及表达过程
C．DNA复制及转录、翻译过程中的碱基互补原则
D．遗传信息通过DNA或RNA复制、转录及翻译的传递过程
．DNA的两个基本功能是（C）
A．遗传信息的保存和分配 B．遗传信息的保存和积累
C．遗传信息的传递和表达 D．遗传信息的调节和翻译
．基因的功能是（A）
A．传递和表达遗传信息 B．复制遗传信息
C．控制蛋白质的合成 D．携带遗传信息
．在山羊体细胞内，DNA复制的场所是（B）
A．细胞核和细胞膜 B．细胞核和线粒体 C．细胞核和核糖体 D．细胞核和叶绿体
．一条多肽链中有氨基酸1000个，则作为合成该多肽链模板的信使RNA分子和相应的
基因分别至少有碱基（计入终止密码）（D）
A．3000和3000 B．1000和2000 C．2000和4000 D．3003和6006
．遗传密码和遗传信息分别存在于（B）
A．DNA分子和信使RNA分子上 B．信使RNA分子和DNA分子上
C．信使RNA分子和转运RNA分子上 D．DNA分子和转运RNA分子上
．某DNA分子片段含900个碱基，问由该片断所控制合成的多肽链中，最多有多少种氨基酸（D）
A．150 B．450 C．600 D．20
DNA
C
G
信使RNA
G
转运RNA
A
氨基酸
色氨酸
．根据下表提供的信息，可以确定色氨酸的密码子是（D）
A．ACC
B．TGG
C．TCG
D．UGG
．已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从3种生物中提取出核酸，经分析它们的碱基比率见下表。
生物
A
G
U
T
C
甲
25
24
—
33
19
乙
23
24
27
—
25
丙
31
19
—
31
19
这表明： 的核酸是RNA； 的核酸是双链DNA；从碱基比率看，双链DNA的特点是 。
[乙；丙；A=T，C=G]
．根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递规律，要下面表格的空白处填入相应的字母。
DNA双链
G
G
信使RNA
C
转运RNA
氨基酸
丙氨酸
密码子
A
．右图表示DNA（基因）控制蛋白质合成的过程，请分析回答：
（1）根据图中的碱基，可推测包括了 种核苷酸。
（2）DNA的两条链中， 链为模板链。遗传密码（密码子）存在于 链上（请写标号）。
（3）如果控制合成的蛋白质含两条肽链，49个肽键，则控制其合成的基因至少有 个脱氧核苷酸。
[（1）8（2）②；③（3）306]
．已知甲、乙、丙三种类型的病毒，它们的遗传信息的遗传方式分别用下图表示：
请根据图回答：
（1）对三种类型的病毒分别举例：甲 ；乙 ；丙 。
（2）图中1、8表示遗传信息的 过程；2、5、9表示遗传信息的 过程；3、10表示遗传物质的 过程，该过程的必备条件有 。
（3）图中[ ] 过程是对中心法则的补充，此过程的发生需要有 酶。
（4）上述生理过程进行的场所是 。
[（1）噬菌体；烟草花叶病毒；艾滋病病毒；（2）转录；翻译；DNA复制；模板、原料、能量、酶（3）[7]逆转录；逆转录（4）细胞核和细胞质]
．下图是一组模拟实验，假设实验能正常进行，四个试管都有产物生成。请回答：
（1）a、d两试管内的产物都是 ，但a试管内模拟的是 过程，d试管内模拟的是 过程。
（2）b、c两试管内的产物都是 ，但b试管内模拟的是 过程，c试管内模拟的是 过程。
（3）假如b试管内加入的DNA含有306个碱基，那么产物中最多含有 个碱基，有 个密码子。
（4）d试管中加入的酶比a试管加入的酶多了 。
[（1）DNA；复制；逆转录（2）RNA；转录；RNA复制（3）153；51（4）逆转录酶]
．根据基因表达的有关知识回答下列问题：
（1）根据理论推测，mRNA上的三个相邻碱基可以构成 种排列方式，实际mRNA上决定氨基酸的密码子共有 种。
（2）第一个被科学家破译的是决定苯丙氨酸的密码子UUU。1959年，科学家M．Nireber和S．Ochoa用人工合成的只含U的RNA为模板，在一定条件下合成只有苯丙氨酸组成的多肽，这里的一定条件应是 、 、 、 、 。
（3）又有科学家用只含有C、U两种碱基相间排列的mRNA为模板，检验一个密码子是否含有三个碱基。如果密码子是连续翻译的。
①若一个密码子中含有两个或四个碱基，该RNA指导合成的多肽链中应由 种氨基酸组成。
②若一个密码子中含有三个碱基，该RNA指导合成的多肽链中应由 种氨基酸组成。
[（1）43=64；61（2）tRNA；氨基酸；能量ATP；酶；核糖体（3）1；2]
基因控制性状的原理（B：识记）
．在同一草场，牛吃了草长成牛，羊吃了草长成羊，这是由于牛和羊的（D）
A．染色体数目不同 B．消化能力不同
C．蛋白质结构不同 D．不同的DNA控制合成不同的蛋白质
【学科内综合】
．真核细胞中，RNA聚合酶催化的过程是遗传信息的(B)
A．复制 B．转录 C．翻译 D．逆转录
．一般情况下，同一生物个体不同功能的细胞中，转录出的mRNA（C）
A．种类和数量无差异 B．种类相同，数量不同
C．种类和数量均有差异 D．种类不同，数量相同
．基因研究最新发现表明，人与小鼠的基因约有80%相同。则人与小鼠的DNA碱基序列相同的比例是（D）
A．20% B．80% C．100% D．无法确定
．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128。现有一个DNA分子共有碱基1200个，则由此DNA控制合成的一条肽链的相对分子质量为（C）
A．25600 B．51200 C．22018 D．44018
．合成一条含有1000个氨基酸的多肽链，需要转运RNA的个数、信使RNA上的碱基个数和双链DNA上的碱基对数至少分别是（A）
A．1000、3000和3000 B．1000、3000和6000
C．3000、3000和3000 D．1000、3000和1500
．要研究基因控制蛋白质的合成过程，最好选下列哪一项为实验材料（D）
A．成熟的红细胞 B．成熟的白细胞 C．卵细胞 D．受精卵
．高等生物基因中遗传信息的表达发生在哪个过程（B）
A．减数分裂过程 B．个体发育过程 C．DNA复制过程 D．受精过程
．信使RNA在细胞核中完成，它从细胞核中出来与核糖体结合，要通过几层选择透过性膜（A）
A．0 B．1 C．2 D．3
．DNA分子的解旋发生在（C）
A．只在转录过程中 B．只在翻译过程中
C．在转录和翻译过程中都能发生 D．只在DNA分子的复制过程中
．（多选）假设控制含N条肽链的某一蛋白质合成的基因有X对碱基，氨基酸的平均分子量为Y，则该蛋白质的分子量约为（）
A．（X/3-N）×18 B．XY/3-18（X/3-1）
C．XY/3-18（X/3-N） D．2XY/3-6X+18N
．如果甲细胞比乙细胞RNA含量多，可能的原因是（A）
A．甲合成的蛋白质比乙多 B．乙合成的蛋白质比甲多
C．甲含的染色体比乙多 D．甲含的DNA比乙多
．（多选）科学家将含有人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（ABD）
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制 D．按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
．蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白。这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细胞（B）
A．只有丝蛋白基因 B．有血液蛋白基因和丝蛋白基因，但选择表达
C．有丝蛋白基因和其他基因，但没有血液蛋白基因 D．比合子的基因少
．1976年，美国的H．Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次获得转基因生物。此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌内（B）
A．进行复制 B．控制合成生长抑制素释放因子
C．进行转录 D．合成人的生长激素
．治疗艾滋病（HIV病毒为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构相似。对AZT作用的叙述，不正确的是（B）
A．抑制艾滋病毒RNA基因控制的蛋白质 B．抑制艾滋病毒RNA基因的自我复制
C．抑制艾滋病毒RNA基因的逆转录 D．抑制艾滋病毒RNA基因的表达过程
．某基因的一个片段解旋时，a链发生了差错，由C变为G，该基因复制三次后，发生突变的基因占全部基因的百分比为 。[50%]
．世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答：
（1）写出图中ａ、ｂ所指的细胞工程名称： ａ ，ｂ 。
（2）实施细胞工程ａ时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是： 。
（3）“多利”面部的毛色是 ，请根据遗传学原理说明判断的原因是
。
（4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞也具有
。
（5）请举一例，说明克隆绵羊培育成功的实际意义：
。
[（1）细胞核移植；胚胎移植（2）卵细胞体积大，易操作，通过发育可直接表现出性状来（3）白色；“多利”的全部细胞核基因来自白面绵羊（4）全能性（5）保存濒危物种；繁殖优良品种；医学上克隆人体器官等（任一项）]
．美国科学家把人的胰岛素基因通过遗传工程技术拼接到大肠杆菌的DNA分子中，通过大肠杆菌发酵生产胰岛素。这说明：
（1）胰岛素的生物合成是受 控制的。
（2）不同生物之间基因“移植”的成活，并能指导胰岛素的生物合成，说明这些生物共用一套 。从进化角度上看，这些生物具有 ，彼此之间存在着 。
（3）在DNA分子中，“拼接”上某个基因或“切割”去掉某个基因，并不影响DNA分子中各基因的功能，说明 。
[（1）胰岛素基因（2）遗传密码；共同的原始祖先；一定的亲缘关系（3）基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。]
．阅读下面一段文章，回答相关的问题：
材料一：【美国《华尔街日报》4月16日文章】题：全球是如何共同努力在数周之内发现“非典型性肺炎”的致病病毒的。20多年前，当一种现在称之为HIV（人体免疫缺陷病毒，即AIDS病毒）的神密病毒开始侵袭年轻的同性恋者时，科学家化了两年多的时间才分离出病毒，又化了数年时间才分解出它的基因，最后又用了15年时间才找到有效的治疗方法。
时间迅速推进到2003年，当另一种致命的疾病的踪影首先在亚洲出现仅仅两个月，在它尚末以SARS（严重急性呼吸道综合征，即非典型性肺炎）的名称迅速扩散到世界舞台之际，科学家不仅已经找到了致病的罪魁祸首，而且还全面破解了它的基因排序。今天，世界卫生组织将宣布它已最后确认致病原因是一种叫做寇状病毒的病毒“家族”新成员。
——第一步，也可能是最艰难的一步，是将致病病毒的RNA转换成DNA。这是一个复杂、不稳定的过程，也是研究人员提取基因物质、找到病毒基因排列顺序所必不可少的阶段。……到12日凌晨2点25分，他们首次得出可疑冠状病毒的基因组排列。当天在网上公布了这种病毒的基因组图。
材料二：【中国《中国青年报》2003年4月15日文章】题：人类基因组序列图绘制完成。美国联邦国家人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林期博士4月14日在华盛顿宣布，人类基因组序列图绘制完成，人类基因组计划的目标全部实现。——人类基因是由30亿个碱基对组成，——科学家发现人类基因数目约为3．4万至3．5万个，仅比果蝇多两万个。
（1）材料中提到的基因是指 ，基因的序列是指 。测定“非典”病毒的基因组是从 水平上揭开遗传之谜。
（2）人类基因组需要测定 条染色体。人类基因碱基排列方式有 种。
（3）基因的表达就是通过 来实现的，该过程包括 和 两个阶段。材料中提到的“SARS病毒基因测序第一步……”，这个过程叫 ，需要 酶，此过程是以 作为模板，合成DNA。
[（1）有遗传效应的DNA片段，遗传的基本单位；脱氧核苷酸的排列顺序；分子（2）24；430亿（3）DNA控制蛋白质的合成；转录；翻译；逆转录；逆转录酶；RNA]
．1961年，克里克和布伦纳等科学家用噬菌体做了如下实验：用诱变剂处理噬菌体的核酸，如果在一条核苷酸链的两个相邻核苷酸中间插入了一个碱基，使得野生型密码子的顺序“……AUGCAUGUUAUU……”变成“……AUGCCAUGUUAU……”，得到的肽链就会彻底错位。如果继续在“UGU”后面减去一个碱基“U”，则密码子的顺序变成“……AUGCCAUGUAUU……”，结果合成的肽链只有两个氨基酸和原来的不一样。
(1)科学家在核苷酸链中插入的碱基实际上插入的是 ；插入碱基后噬菌体的核酸中 发生了改变。
(2)克里克等人的实验证明了 。
[(1)脱氧核苷酸 遗传信息(或碱基序列或脱氧核苷酸序列)(各1分) (2)一个密码子(遗传密码)是由三个相邻碱基构成(或相邻三个碱基决定一个氨基酸)(2分)]
．(8分)细胞周期的运转是基因有序表达的结果，此种基因的有序表达是受到一些控制点调控和监视的。若采用物理的或化学的方法处理处于分裂中的细胞，可以抑制细胞的有丝分裂，
阻断细胞周期，使细胞停留在某一阶段，如下表所示。“一”表示停留的时期。分析回答：
处理方法
时期
间期
前期
中期
后期
末期
加过量的胸苷
—
秋水仙素
—
低温(2℃-4℃)
—
—
—
—
—
(1)如果某人不幸患了白血病，造血干细胞异常增生，可用上述哪种方配合治疗?为什么?若要彻底治好这种病，你还有什么好办法?(至少写出一种)
(2)若要观察染色体的数目和形态，最好用哪种方法处理细胞?为什么?这种方法在生产实践中还有哪些应用?
(3)低温为什么能抑制细胞分裂的各个时期?试分析这种抑制作用是否是可逆的?
[(8分) (1)用过量的胸苷进行“化疗’(1分)抑制间期DNA的复制(1分) 如骨髓移植、基因 治疗等(只要写对一个就给1分) (2)用秋水仙素处理(1分) 因为秋水仙素能使细胞有丝分裂停留在分裂中期，此时的染色体最清晰(1分) 用秋水仙素处理种子或幼苗，诱导细胞染色体加倍，产生多倍体(1分) (3)通过抑制酶的活性来抑制细胞分裂(1分) 应该是可逆的，因为低温并不能使酶失活(1分)]
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