文档文本内容
一、基因的本质
二、遗传信息的转录
三、遗传信息的翻译
四、中心法则
五、基因、蛋白质和性状的关系
基因的本质与功能-基因的结构与表达
一、基因的本质
（一）基因的定义：
具有遗传效应的DNA片段。
（二）染色体、DNA、基因、遗传信息的关系
（二）染色体、DNA、基因、遗传信息的关系
染色体
DNA
基因
脱氧核苷酸
染色体是DNA的
主要载体
每一条染色体上有一个或两个DNA分
子
是主要的遗传物质
每个DNA分子含有许多基因
基因是有遗传效应的DNA片
段，在染色体上呈线性排列
是遗传物质的结构和功能单位
基因中脱氧核苷酸排列顺
序代表着遗传信息
每个基因中含有许多脱氧核苷酸
（二）染色体、DNA、基因、遗传信息的关系
1、基因不是连续分布在DNA 上的，每个DNA 分子包含有多个基因。
2、染色体是DNA 的主要载体，染色体是基因的主要载体，基因在染
色体上呈线性排列。
①真核细胞中，染色体是基因的主要载体，线粒体和叶绿体DNA是基
因的次要载体。
②原核细胞中，基因在拟核或质粒上的DNA 分子上，DNA 没有与蛋
白质一起构成染色体。
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1、基因不是连续分布在DNA 上的，每个DNA 分子包含有多个基因。
2、染色体是DNA 的主要载体，染色体是基因的主要载体，基因在染
色体上呈线性排列。
③在细胞分裂间期的G1期，每条染色体含有1个DNA分子，在分裂间期
的G2期、分裂期的前期、中期每条染色体含有2个DNA分子。
3、基因的复制通过DNA 分子的复制来完成，DNA 的复制随着染色
体的复制而完成。
（1）位于染色体上的基因随染色体传递给子代，其遗传遵循孟德尔
遗传规律。
（2）位于线粒体和叶绿体中的基因随线粒体和叶绿体传递给后代，
是细胞质遗传的基础。
4、遗传信息：蕴藏在4 种碱基的排列顺序之中。
原核生物的基因结构
编码区
非编码区
非编码
区
编码区上游
编码区下游
调控遗传信息的表达
(调控序列)
编码蛋白质
(编码序列)
（三）基因的结构
真核生物的基因结构
编码区
非编码区
非编码区
调控遗传信息的表达
(调控序列)
外显子
(能编码蛋白质)
内含子
(不能编码蛋白质)
编码区上游
编码区下游
（三）基因的结构
原核细胞
真核细胞
不同点
编码区是
连续的
编码区是间隔的、
不连续的
相同点
都由编码区和具有调控作用的非编码
区组成的
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
注意：遗传信息的转录是有选择性的，不是基因组的全长，也
不是任何区段都能转录，而是DNA的某些特定区段转录。
（三）基因的结构
2
一、基因的表达
1、基因的表达定义：
指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程，包括两个
阶段：
遗传信息的转录
遗传信息的翻译
2、基因的定义：
具有遗传效应的DNA片段。
基因的表达：
指基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程，包括两个阶段：
遗传信息的转录
遗传信息的翻译
二、遗传信息的转录
二、遗传信息的转录
1、转录的定义：
以DNA的一条链为模板合成RNA的过程。
2、RNA概况：
信使RNA(mRNA)
核糖体RNA(rRNA)
转运RNA(tRNA)
3
2、RNA概况：
二、遗传信息的转录
RNA作为DNA信使的原因：
RNA是由核苷酸连接而成，跟DNA一样能储存遗传信息。
RNA一般为单链，比DNA短，能通过核孔，从细胞核转移到
细胞质中。
RNA与DNA的关系中，也遵循“碱基互补配对原则”，因此
以RNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。
2、RNA概况：
3、转录的条件：
①模版：DNA的1条链的片段
②原料：4种游离的核糖核苷酸
③酶：RNA聚合酶
④能量：由ATP水解提供
4、转录原则与场所
原则：碱基互补配对
场所：主要在细胞核
5、转录的过程：
二、遗传信息的转录
4
5、转录的过程：
①DNA双链解开，DNA双链的碱基得以暴露。
②游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与
DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。
③新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子中。
④合成的mRNA从DNA链上释放。而后，DNA双链恢复。
【例1】★★
（2008 广东，多选）DNA复制和转录的共同点是( )
A．需要酶的参与
B．在细胞核内进行
C．遵循碱基互补配对原则
D．不需要ATP提供能量
【例2】★★
（2011 安徽）甲、乙图示真核胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确
的是( )
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA 分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多
次
【例3】★★
右图是真核生物细胞核中信使RNA 合成过程图，请根据图判断下列
说法中正确的是（
）
A．图中③表示DNA 聚合酶
B．图中③作用时沿着DNA 整条长链进行
C．图中②合成后直接与核糖体结合并控制蛋白质的合成
D．图中R 区段的状态在细胞分裂中期很难出现
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三、遗传信息的翻译
1、翻译的定义：
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定
氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、场所：核糖体
3、结果：生成肽链
4、原则：碱基互补配对原则（U-A，A-U，G-C，C-G）
5、翻译的条件
①模板：mRNA
②原料：20种游离的氨基酸
③酶
④能量：由ATP水解提供
⑤运载工具：tRNA
密码子
密码子
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
6、密码子：
mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基。
种类：64个，其中3个终止密码子（UAA UAG UGA）、2个起始密
码子（AUG甲硫氨酸GUG缬氨酸）
6、密码子：
6
密码子的简并性：
同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象称为密码子的简并
性。（即多个密码子可以编码同一个氨基酸）
编码同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子。密码子的简并
性可增强密码的容错性
6、密码子：
7、运载工具：转运RNA(tRNA)
每种tRNA只能识别并转运一种特定的氨
基酸，决定氨基酸的密码子有61种,所以
tRNA有61种。
反密码子：位于tRNA反密码环中部、可
与mRNA中的三联体密码子形成碱基配
对的三个相邻碱基。
第一步：mRNA进入细
胞质与核糖体结合，携
带甲硫氨酸的tRNA通过
与密码子AUG配对进入
位点1。
第二步：携带另一种氨
基酸的tRNA以同样的方
式进入位点2。
8、翻译的过程
第三步：甲硫氨酸与另一
种氨基酸形成肽键而转移
到位点2上的tRNA上
第四步：核糖体移动到下
一个密码子，原来占据位
点1的tRNA离开核糖体，
占据位点2的tRNA进入到
位点1，一个新的携带氨基
酸的tRNA进入位点2，继
续肽链的合成。重复步骤
二、三、四，直到核糖体
读取mRNA的终止密码后
停止。
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8、翻译的过程
多聚核糖体：
是指合成蛋白质时，多个甚至几十个核糖体串联附着在一条
mRNA分子上，形成的似念珠状结构。
原核生物的转录翻译：
8、翻译的过程
9、基因表达过程中的数量计算
比较内容
数量
基因中编码蛋白质的碱基数
6n
ｍＲＮＡ上的碱基数
3n
蛋白质中的氨基酸数
n
三、遗传信息的翻译
注意：个别地方需要考虑终止密码子的问题
注意事项
三、遗传信息的翻译
①转录不是转录整个DNA，不同种类的细胞转录不同的基因，从而
产生不同的mRNA,将来合成不同的蛋白质，这就是基因的选择性表
达。
②细胞核中转录形成的RNA 通过核孔进入细胞质，需要能量。
③mRNA上3个相邻的碱基决定1 个氨基酸，每3 个这样的碱基称作
1 个密码子。每种氨基酸对应1种或几种密码子（密码子的简并性），
可由一种或几种tRNA 转运。
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④1种密码子只能决定1种氨基酸，1种tRNA只能转运1种氨基酸。
⑤tRNA 并不是只含3 个核苷酸，而是一条RNA链。tRNA经过自身
碱基互补配对折叠的像三叶草的叶形，一端是携带氨基酸的部位，
另一端有三个碱基，每个tRNA 的这3个碱基可以与mRNA上的密码
子互补配对，叫反密码子。
⑥并不是所有的密码子都对应氨基酸，密码子有64 种，3种终止密
码子（UAA、UAG、UGA）不编码氨基酸，61种决定氨基酸的密码
子，其中含2种起始密码子（AUG 甲硫氨酸、GUG 缬氨酸）。反密
码子理论上有61种。
注意事项
⑦真核生物的转录翻译是分别进行的，原核生物因为没有核膜所以转
录翻译可以同时进行。
⑧能正确判断核糖体在mRNA 上的移动方向。tRNA 是一个一个进
入核糖体的，当看到一个tRNA 携带一个氨基酸时，说明它刚刚进入
核糖体，它来的方向也正是下一个tRNA 进来的方向，也是核糖体移
动的方向。
当看不到tRNA 携带氨基酸时，可以根据肽链合成的长度，判断核
糖体在mRNA 上移动的方向：是由短到长。
注意事项
三、遗传信息的翻译
核糖体
mRNA
核糖体的移动方向
正在合成的多
肽链
⑨下图图中4 个核糖体分别合成4 条肽链，而
不是4个核糖体共
同完成一条肽链的合成，而且因为模板mRNA 相同，所以合成的4 条
肽链是相同的。
⑩核糖体沿着mRNA 移动，读取下一个密码子，但mRNA 不移动。
核糖体
mRNA
核糖体的移动方
向
正在合成
的多肽链
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四、中心法则
1957年，克里克提出中心法则，描述了遗传信息的流动方向。
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
四、中心法则
1、以DNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递(原核生物，真
核生物，DNA病毒)
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
四、中心法则
2、以RNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递
①某些RNA病毒
②逆转录病毒
四、中心法则
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五、基因、蛋白质和性状的关系
（一）单个基因对生物体性状的控制方式
1、基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的
性状，如白化病。
基因
合成酶或激素
细胞代谢
生物性状
控制
控制
控制
酪氨酸
黑色
素
酪氨酸
酶
酪氨酸酶基
因
肤色控制：
五、基因、蛋白质和性状的关系
（一）单个基因对生物体性状的控制方式
2、基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如
镰刀型细胞贫血症等。
基因
结构蛋白
细胞结构
生物性状
控制
控制
控制
血红蛋白基因
血红蛋白
红细胞形状
红细胞形状控制：
五、基因、蛋白质和性状的关系
（一）单个基因对生物体性状的控制方式
五、基因、蛋白质和性状的关系
（二）调控生物体性状的因素
1、基因与性状之间并不是简单地一一对应关系。有些性状是由
多个基因共同决定的，有的基因可决定或影响多种性状。一般来
说，性状是基因与环境共同作用的结果。
2、基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂
的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地
调控着生物体的性状。
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（二）调控生物体性状的因素
【例4】★★
（2012 安徽）图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在
（
）
A．真核细胞内，一个mRNA 分子上结合多个核糖体同时合成多条
肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA 在核糖体上移动以便合成肽链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
【例5】★★
（2013 浙江）某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符
的是（
）
A．在RNA 聚合酶作用下DNA
双螺旋解开
B．DNA-RNA 杂交区域中A 应与
T 配对
C．mRNA 翻译只能得到一条肽链
D．该过程发生在真核细胞中
【例6】★★
下列有关叙述错误的是（
）
①有的RNA 具有生物催化作用
②真核细胞内mRNA 和tRNA 都是在细胞质中合成的
③tRNA、rRNA 和mRNA 都是基因转录的产物
④分化后不同形态的细胞中mRNA 的种类和数量完全不同
⑤mRNA 上决定1 个氨基酸的3 个相邻碱基称为密码子
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【例6】★★
下列有关叙述错误的是（
）
⑥mRNA 上有多少个密码子就有多少个tRNA 与之对应
⑦不同核糖体中，不可能翻译出相同的多肽
⑧不同组织细胞中，可能有相同的基因进行表达
⑨一种氨基酸可由多种密码子编码，一种tRNA 分子也可携带多种不
同的氨基酸
⑩基因在染色体上呈线性排列，基因的前端有起始密码子，末端有终
止密码子
【例7】★★★
（2013 江苏）图①～③分别表示人体细胞中发生的3 种生物大分子的
合成过程。请回答下列问题。
（1）细胞中过程②发生的主要场所是
________。
（2）已知过程②的α 链中鸟嘌呤与尿嘧啶
之和占碱基总数的54%，α 链及其模板链
对应区段的碱基
中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α 链对
应的DNA 区段中腺嘌呤所占的碱基比例为
________。
（3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中
第8 位氨基酸由异亮氨酸（密码子有AUU、AUC、AUA）变成苏氨
酸（密码子有ACU、ACC、ACA、ACG），则该基因的这个碱基对
替换情况是________。
（4）在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T 细胞中，能
发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是________。
（5）人体不同组织细胞的相同DNA 进行过程②时启用的起始点
________（在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择），
其原因是________。
【例8】★★★
（2013天津）肠道病毒EV71 为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足
口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞肠道内增殖的示意
图。据图回答下列问题：
（1）图中物质M 的合成场所是
。
催化①、②过程的物质N是
。
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（2）假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基，其中A和U占碱基总
数的40%。以病毒基因组+RNA 为模板合成一条子代+RNA 的过程
共需要碱基G和C
个。
（3）图中+RNA有三方面的功能分别是
。
（4）EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有
。
（5）病毒衣壳由VP1、VP2、VP3和VP4四种蛋白组成，其中VP1、
VP2、VP3裸露于病毒表面，而VP4包埋在衣壳内侧并与RNA连接，
另外VP1不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生产疫苗，四种蛋
白中不宜作为抗原制成疫苗的是
，更适宜作为抗原制成口服疫苗的
是
。
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