第 10 章 基因的表达
第 1 节 基因指导蛋白质的合成
一、转录和翻译
项目 转录 翻译
场所 主要在细胞核 其次在线粒体 叶绿体 真核生物 核糖体
, 、 ( )
分子的一条链 模板 四种核糖核苷酸 原料 模板 氨基酸 原料 转运氨基酸
条件 DNA ( )、 ( )、mRNA( )、 ( )、tRNA( )、
聚合酶 有解旋 催化功能 能量 能量
RNA ( 、 )、
过程
产物 等 肽链
RNA(mRNA、tRNA、rRNA )
子链延伸方向 肽链延伸方向 氨基端 羧基端
方向 (１) :５′→３′; (１) : → ;
模板链方向 模板链方向
(２) :３′→５′ (２) :５′→３′
密码子与反密码子
(１) :
密码子位于 上 一个密码子仅对应一种氨基酸 但一种氨基酸可对应多种密码子 即密码子的简并
① mRNA , , , ;
反密码子位于 上 能够与密码子碱基互补配对
辨析 ② tRNA , .
启动子和起始密码子 终止子和终止密码子
(２) 、 :
启动子和起始密码子分别是转录 翻译的起点 终止子和终止密码子分别是转录 翻译的终点 但在特殊情况
、 , 、 ,
下终止密码子 可以编码硒代半胱氨酸
UGA
基因 上碱基数目最多对应的肽链中氨基酸数目 如图所示
(DNA)、mRNA , :
%/" N3/" ;+B
( $ "
$(6
1!F
数量 $ ( 5
- U - U ! F
关系
注意 实际基因表达过程中的数量关系不符合 的原因有 基因中的内含子转录后被剪切 在基因
: ６∶３∶１ :① ;②
中 有的片段 非编码区 起调控作用 不转录 合成的肽链在加工过程中可能会被剪切掉部分氨基酸 转
, ( ) , ;③ ;④
录出的 中有终止密码子 终止密码子通常不编码氨基酸
mRNA ,
易混易错 () 是单链的,但其 链可发生折叠,在互补序列间形成碱基互补配对区,内部存在氢键.
１tRNA RNA
()翻译过程中,通常一个 分子上可以相继结合多个核糖体,形成多聚核糖体,同时进行多条肽链的合成,可实
２ mRNA
现少量的 分子迅速合成大量的蛋白质,提高翻译的效率.
mRNA
第 10章 基因的表达 ９１知识拓展 ()真核生物和原核生物基因结构的区别
１
L4- 4- L4- L4- 4- L4-
,
*' 3 *' 3
启动子:一段 序列,是 聚合酶识别、结合的位点,位于转录起始位点的上游.
① DNA RNA
终止子: 模板上的特殊碱基序列,当 聚合酶遇到该序列时会从基因上脱离,转录停止.
② DNA RNA
真核生物基因的序列中,编码区中编码氨基酸的序列叫作外显子,非编码序列叫作内含子,真核生物的基因转录形
③
成的 需要在细胞核中加工成为成熟的 (切除内含子对应的序列)后才能作为翻译的模板,原核生物的
mRNA mRNA
不需要该过程.
mRNA
()真核生物和原核生物基因表达的区别
２
知识归纳
酶 作用底物 作用部位 具体作用
解旋酶 氢键 将双链 局部解旋为两条单链
DNA DNA DNA
酶 将 水解为脱氧核苷酸
DNA DNA DNA
聚合酶 脱氧核苷酸 将单个的脱氧核苷酸加到已有的核酸片段的 端,合成 子链
DNA ３′ DNA
连接酶 将 片段连接起来
DNA DNA 磷酸二酯键 DNA
聚合酶 核糖核苷酸 聚合核糖核苷酸,合成
RNA RNA
限制酶 切割 分子
DNA DNA
逆转录酶 脱氧核苷酸 以 为模板,合成 链
RNA DNA
小表达 (必修 )从密码子表可以看出,绝大多数氨基酸都有几个密码子,这一现象称作密码子的简并.你认
２P６７
为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义? .几乎所有的生
物体都共用上述密码子.根据这一事实,你能想到什么? .
答案:可以增强密码子的容错性,当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并,可能并不会改变其对应的氨基
酸;也可以根据密码子的使用频率来保证翻译的速度,当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码同一种
氨基酸可以保证翻译的速度 地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码,说明当今生物可能有着共同的起源,或
生命在本质上是统一的
二、中心法则（由克里克提出）
内容
细胞生物
DNA病毒
不同生物的遗传
信息流动过程 RNA病毒(RNA复制)
RNA病毒(逆转录)
９２ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
学生用书 P82
真题选改判 ４( 湖南, )大肠杆菌中编码蛋白质的基因
．２０２２ １４
１( 江苏, )治疗恶性黑色素瘤的药物 转录完成后 才能与核糖体结合进行
．２０２４ １２ DIC
,mRNA
是一种嘌呤类生物合成的前体 能干扰嘌呤 翻译
, . ( )
的合成 细胞中蛋白质的合成不会受 的 ４答案
, DIC ． ✕
影响 ５( 河北,)所有生物基因表达过程中用到
. ( ) ．２０２１ ８
１答案 的 和蛋白质均由 编码
． ✕ RNA DNA . ( )
２( 贵州,)碱基序列不同的 翻译得 ５答案
．２０２４ ７ mRNA ． ✕
到的肽链不可能相同 ６( 全国 ,)染色体 分子中的一条单
. ( ) ．２０２０ Ⅲ １ DNA
２答案 链可以转录出不同的 分子
． ✕ RNA . ( )
３( 河北,) 聚合酶和逆转录酶催化反 ６答案
．２０２２ ９RNA ． √
应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键 ７( 全国 ,)细胞中以 的一条单链为
. ．２０２０ Ⅲ １ DNA
模板转录出的 均可编码多肽
( ) RNA . ( )
３答案 ７答案
． √ ． ✕
第 10章 基因的表达 ９３
学生用书 P82
核酸序列的阅读分析
的一条单链具有两个末端 一端有一个游离的磷酸基团 称
(１)DNA , , '
复制的 作 端 另一端有一个羟基 称作 端 的两条单链方
DNA ５′ , (—OH), ３′ ,DNA
方向性 向相反 复制时 引物与 单链的 端结合 子链延伸方
;(２)DNA , DNA ３′ ,
向为
'
５′→３′
核酸序列
转
的阅读
录
和
翻
译
BJ
模板链的 转录的方向为启动子 终止子 转录沿模板链的 端到 端进行 故模
→ , ３′ ５′ , ,+ 3
判断 板链的 ３′ 端与启动子相连 ,b 链为模板链 CJ
典例 密码子、反密码子的判断 ( 湖北, ,
２０２４ １６２ C．５′ＧTACＧ３′ D．５′ＧAUGＧ３′
分)编码某蛋白质的基因有两条链 一条是模板 答案 A
,
链 指导 合成 其互补链是编码链 若 变式 同知识不同考查角度 模板链的判断 (
( mRNA ), . ２０２４
编码链的一段序列为 则该序列所对 贵州,, 分)如图是某基因编码区部分碱基序
５′ＧATGＧ３′, ７３
应的反密码子是 列 在体内其指导合成肽链的氨基酸序列为 甲
( ) , :
硫氨酸 组氨酸 脯氨酸 赖氨酸 下列
A．５′ＧCAUＧ３′ B．５′ＧUACＧ３′ — — — .
叙述正确的是 端
( ) ３′
若在 链 号碱基间插入一个碱基 合
B． ① ５~６ G,
5 " $ ( 5 " ( ( " 5 5 $ 成的肽链变长
" 5 ( $ " 5 $ $ 5 " " (
若在 链 号碱基前插入一个碱基 合成
C． ① １ G,
的肽链不变
注 起始密码子 甲硫氨酸 组氨酸
:AUG( ): CAU、CAC: 碱基序列不同的 翻译得到的肽链不
脯氨酸 赖氨酸 丝氨酸 D． mRNA
CCU: AAG: UCC: 可能相同
终止密码子
UAA( ) 答案 C
链是转录的模板链 其左侧是 端 右侧是
A．① , ５′ ,
９４ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
第 2 节 基因表达与性状的关系
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 如囊性纤维化
,
直接控制 $'53 4 $'53;+ $'53;+DD 5!0 383
基因表达产物 - 4 $M6 S" 5F
与性状的关系 基因通过控制酶的合成来控制代谢 进而控制生物性状 如豌豆皱粒
, ,
间接控制 "1 4 "1FU "1 +1
F %/" "K :2 *P
一对等位基因控制一对相对性状 如豌豆的高茎 矮茎
, 、
基因与性状间的对应关系 一对等位基因控制多对相对性状
多对等位基因控制一对相对性状
本质 基因选择性表达
(１) : ;
表达的两类基因分析
细胞分化 (２) :
管家基因 所有细胞中均表达 如核糖体基因
① : ( );
奢侈基因 只在某类细胞中特异性表达 如胰岛素基因
② : ( )
概念 生物体基因的碱基序列保持不变 但基因表达和表型发生可遗传变化的现象
(１) : , .
原因 甲基化 组蛋白甲基化或乙酰化等
基因表达调控 (２) :DNA 、 .
特点 可遗传性 碱基序列不变性 可逆性 如被甲基化修饰的 可发生去甲
对性状的影响 (３) : ; ; ( DNA
基化
)
表观遗传 实例 柳穿鱼花的形态结构遗传
(４) :
-DZD U
"
7=D
' '
f
-DZD P* ", 4 ",U
#
U7=D F #,
易混易错 表观遗传与表型模拟的比较:表观遗传与表型模拟都是由环境改变引起的性状改变,遗传物质都没有
改变,但表观遗传是可遗传的,表型模拟是不可遗传的.
学生用书 P83
真题选改判 ３( 天津,)癌细胞来源的某种酶 比正常细
．２０２３ ６ ,
１( 黑、吉、辽,) 甲基化不改变碱基序 胞来源的同种酶活性低 原因不可能是酶基
,
．２０２４ ９DNA
列和生物个体表型 因启动子发生甲基化
. ( ) . ( )
１答案 ３答案
． ✕ ． √
２( 河北,)启动子被甲基化后 可能影响 ４( 辽宁, )糖尿病患者线粒体 高甲
．２０２３ ７ , ．２０２２ １６ DNA
聚合酶与其结合 基化水平可遗传
RNA . ( ) . ( )
２答案 ４答案
． √ ． √
第 10章 基因的表达 ９５
学生用书 P84
表观遗传的常见调控机制
内容 分子中的碱基被选择性加上甲基的现象
DNA
(１) :DNA ;
甲基化的结果 某个基因高度甲基化的状态下 其转录可被阻止 基因表达会被抑制
甲基化 (２) : , , ;
去甲基化 甲基化被移除后 可开启基因表达
(３) : ,
组成染色体的蛋白质分为非组蛋白和组蛋白 决定染色体螺旋化程度的重要因素
组蛋白 (１) ( );
组蛋白常受到如甲基化 乙酰化 磷酸化 泛素化等多种化学修饰 从而影响染色体螺旋化程度 进而
修饰 (２) 、 、 、 , ,
影响基因的表达
内容 非编码 是指不编码蛋白质的 的统称
(１) : RNA RNA ;
非编码 参与表观遗传调控的主要非编码
(２) RNA:
RNA 可与 结合来阻滞翻译
①miRNA: mRNA ;
调控 能结合大量的 竞争性抑制 的调控作用
②circRNA: miRNA, miRNA ;
可与蛋白质 如 聚合酶 组蛋白 等结合 参与基因的转录和翻译调控
③lncRNA: ( RNA 、 )、DNA、RNA ,
典例 甲基化 ( 浙江 月选考,, 分) ( 广东, , 分)放射性心脏损伤是由电离
DNA ２０２４ １ ９２ ２０２３ １７１０
辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾
某种蜜蜂的蜂王和工蜂具有相同的基因组 雌
.
病 一项新的研究表明 可以通过
性工蜂幼虫主要食物是花蜜和花粉 若喂食蜂
,
. ,circRNA
调控P 基因表达进而影响细胞凋亡
王浆 也能发育成为蜂王 利用分子生物学技 miRNA ,
, .
调控机制见图 是细胞内一种单链小
术降低 甲基化酶的表达后 即使一直喂食 .miRNA
DNA ,
分子 可与 靶向结合并使其降解
花蜜花粉 雌性工蜂幼虫也会发育成蜂王 下 RNA, mRNA .
, .
是细胞内一种闭合环状 可靶向
列推测正确的是 circRNA RNA,
( )
结合 使其不能与 结合 从而提
花蜜花粉可降低幼虫发育过程中 的甲 miRNA mRNA ,
A． DNA
高 的翻译水平
基化 mRNA .
蜂王 的甲基化程度高于工蜂
B． DNA
蜂王浆可以提高蜜蜂 的甲基化程度
C． DNA
的低甲基化是蜂王发育的重要条件
D．DNA
答案 D
变式 同知识不同考查角度 非编码 调控
RNA
回答下列问题
: .
放射刺激心肌细胞产生的 会攻击生 根据以上信息 除了减少 的表达之
(１) (４) , miRNA
物膜的磷脂分子 导致放射性心肌损伤 外 试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路
, . ,
前体 是通过 酶以
(２) mRNA .
的一条链为模板合成的 可被剪切成 答案 自由基 聚合
DNA , cirＧ (１) (２)RNA miRNA
等多种 和 在细 部分 与P 基因 结合 使
cRNA RNA.circRNA mRNA (３) miRNA mRNA , P
胞质中通过对 的竞争性结合 调节基 蛋白不能合成或合成减少 增多
, (４) circRNA
因表达 的量或促进 蛋白的合成或加入细胞凋亡抑
. P
据图分析 表达量升高可影响细胞 制剂
(３) ,miRNA
凋亡 其可能的原因是
,
９６ 5年高考 3年模拟 A版 高考生物学
