逍遥学能 2014-07-15 13:19
基因表达包括转录、翻译、遗传信息的传递及对生物性状的控制，涉及的知识点比较抽象，难于理解。复习时利用图表比较和图文结合的方式，有助于把握重点、突破难点。
一、DNA和RNA的比较
项 目
DNA
RNA
全 称
脱氧核糖核酸
核糖核酸
化学组成
基本组成单位
脱氧核糖核苷酸（4种）
核糖核苷酸（4种）
碱 基
A、T、G、C
A、U、G、C
五碳糖
脱氧核糖
核糖
无机酸
磷酸
磷酸
检测试剂
甲基绿
吡?红
空间结构
规则的双螺旋结构
单链结构
种 类
通常只有一类
mRNA、tRNA、rRNA三类
实 例
真核生物、原核生物、某些DNA病毒
少数病毒如AIDS、SARS、流感病毒、烟草花叶病毒
分 布
真核生物主要分布在细胞核中，在线粒体、叶绿体中也有；原核生物主要分布在拟核，在细胞质中也有如细菌质粒。
真核生物主要分布在细胞质中，在细胞核中也有；原核生物分布在细胞质中。
相同点
（1）都具有磷酸及碱基A、G、C
（2）两者都是核酸，核酸中的碱基序列就代表着遗传信息。
注：mRNA即信使RNA呈单链，是以DNA的一条链为模板转录出来的，它是翻译的模板；tRNA呈“三叶草”型，是翻译的工具，它可以转运氨基酸；rRNA也呈单链，它与蛋白质是组成核糖体的成分。
【例1】关于DNA和RNA的组成及结构的说法正确的是( )
A．人体细胞中都有5种碱基和8种核苷酸
B．硝化细菌的遗传物质由5种碱基构成
C．蓝藻的线粒体中含有DNA和RNA
D．DNA彻底水解得到的产物中有脱氧核糖而没有核糖
解析：在人体成熟红细胞中不含DNA、RNA，因而其内不含碱基和核苷酸；硝化细菌的遗传物质是DNA，由4种碱基构成；蓝藻属原核生物，无线粒体。
答案：D
【特别提醒】
（1）若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则比为DNA。
（2）若核酸中出现碱基U或五碳糖为核糖，则比为RNA。
（3）若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA。
二、DNA分子的复制、转录、翻译的比较
复制
转录
翻译
时间
有丝分裂间期和减数第一次分裂间期
生长发育的连续过程中
场所
主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体
细胞核
核糖体
原料
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
20种氨基酸
模板
DNA的两条链
DNA中的一条链
mRNA
条件
特定的酶和ATP等
过程
DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化
DNA解旋，以其一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA单链，进入细胞质与核糖体结合
以mRNA为模板，合成有一定氨基酸序列的蛋白质
模板
去向
分别进入两个子代DNA分子中
恢复原样，与非模板链重新组成双螺旋结构
分解成单个核苷酸
特点
边解旋边复制，半保留复制
边解旋边转录，DNA双链全保留
一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链
碱基配对
A-T T-A
C-G G-C
A-U T-A
C-G G-C
A-U U-A
C-G G-C
产物
两个双链DNA分于
mRNA等
蛋白质 （多肽链）
遗传信息传递
DNA→DNA
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质
意义
复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代
表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状
联系
【例2】在遗传信息的传递过程中，一般不可能发生的是( )
A．DNA复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则
B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程
C．RNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板
D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
解析：DNA复制是以DNA的两条链为模板进行的，转录是以DNA的一条链为模板进行的；组成DNA、RNA、蛋白质的基本单位分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸，因此，复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸。
答案：C
【特别提醒】
（1）对细胞结构的生物而言，DNA复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生于细胞分裂、分化等过程。
（2）DNA中含有T而无U，而RNA中含有U而无T，因此可通过放射性同位素标记T或U，研究DNA复制或转录过程。
（3）复制和转录发生在DNA存在的部位，如细胞核、叶绿体、线粒体、拟核、质粒等部位。
（4）转录出的RNA有3类，但携带遗传信息的只有mRNA。
（5）一个mRNA分子上可相继结合多个核糖体，同时合成多条相同的肽链。
（6）从核糖体上脱离下来的只是多肽链，多肽链还要在相应的细胞器(内质网、高尔基体)内加工，最后才形成具有一定空间结构的有活性的蛋白质。
三、遗传信息、密码子和反密码子的比较
项目
遗传信息
密码子
反密码子
概念
基因中的脱氧核苷酸的排列顺序
mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基叫密码子
tRNA上能识别信使RNA上相应密码子的三个相邻的碱基
位置
位于DNA中
位于mRNA上
位于tRNA上
作用
控制生物的性状
决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
识别密码子，转运相应的氨基酸
联系
遗传信息通过控制密码子和反密码子中核苷酸的排列顺序来控制蛋白质的合成，从而控制生物的性状。
【例3】有关蛋白质合成的叙述，正确的是(多选)( )
A．终止密码子不编码氨基酸
B．每种tRNA只转运一种氨基酸
C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D．核糖体可在mRNA上移动
解析：本题考查蛋白质的合成过程，意在考查考生对翻译过程的充分理解。A项正确，64个密码子中有3个是终止密码子，不决定氨基酸。B项正确，每种tRNA只转运一种氨基酸，但一种氨基酸可被一种或多种tRNA转运。C错误，决定氨基酸序列的遗传信息通常是在DNA分子上。
答案：ABD
【特别提醒】
（1）密码子有64种，其中2个起始密码子，可以编码氨基酸；3个终止密码子，不编码氨基酸，其他59个为普通密码子，可以编码氨基酸，故能够编码氨基酸的密码子有61种。反密码子有61种。
（2）密码子、tRNA与氨基酸的数量对应关系为：一种氨基酸可有一种或多种密码子，可由一种或多种tRNA来运输，而一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能运输一种氨基酸。
（3）tRNA上有很多碱基，不只是3个，只是构成反密码子的部分是3个碱基。
四、基因对性状的控制
1．对中心法则的理解图解表示出遗传信息的传递有5个过程，其代表了以DNA为遗传物质的生物如真核生物、原
核生物以及DNA病毒的遗传信息的复制、转录和翻译过程；以及以RNA为遗传物质的生物如RNA肿瘤病毒、烟草花叶病毒等遗传信息的复制、翻译过程，还有具有逆转录酶的致癌病毒、HIV等生物的遗传信息的逆转录、复制、转录、翻译过程，故不同生物的遗传信息的传递过程不同，要根据具体的生物，画出其中心法则。如下所示：
（1）以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
（2）以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
（3）中心法则与基因表达的关系
DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给了子代，它发生在有丝分裂的间期或减数第一次分裂的间期；而DNA的转录和翻译又体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。
【例4】转录和逆转录是生物遗传信息传递过程中的两个步骤，相关叙述正确的是（ ）
A．都需要模板、能量、酶、原料 B．都在细胞核内进行
C．所有生物都可以进行转录和逆转录 D．都需要tRNA转运核苷酸原料
解析：转录是以DNA为模板合成RNA的过程，对于真核生物是在细胞核内进行的，而逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，在细胞质内进行；只有极少数的病毒体内发现了催化逆转录的逆转录酶，因此，不是所有生物都可以进行逆转录；tRNA转运的是氨基酸，在翻译过程中起作用。虽然转录和逆转录需要的模板、酶、原料不用，但是都需要这三个条件与能量才能完成。
答案：A
【特别提醒】
（1）逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用以催化合成目的基因。
（2）中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。
2．基因、蛋白质和性状的关系
项目
间接控制
直接控制
实例
豌豆的粒型、白化病
囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症
结论
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状。
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。
联系
基因与性状之间并不是简单的一一对应关系。有些性状是由单个基因决定的，有些性状是由多个基因共同决定的如人的身高，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。
【例5】正常小鼠体内常染色体上的B基因编码胱硫醚γ—裂解酶（G酶），体液中的H2S主要由G酶催化产生。为了研究G酶的功能，需要选育基因型为B-B-的小鼠。通过将小鼠一条常染色体上的B基因去除，培育出了一只基因型为B+B-的雄性小鼠（B+表示具有B基因，B-表示去除了B基因，B+和B-不是显隐性关系），请回答：
（1）B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在细胞质的 上进行，通过tRNA上的 与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，胱硫醚在G酶的催化下生成H2S的速率加快，这是因为 。
（2）右图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓 度和H2S浓度的关系。B-B-个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为 。通过比较B+B+和B+B-个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是 。
解析：本题考查基因控制蛋白质合成的有关知识。B基因控制G酶的合成，其中翻译过程在核糖体上进行，通过tRNA上的反密码子与mRNA上的碱基识别，将氨基酸转移到肽链上。酶的催化反应具有高效性，是因为酶能降低化学反应的活化能。右图表示不同基因型小鼠血浆中G酶浓 度和H2S浓度的关系。B-B-个体的血浆中没有G酶而仍有少量H2S产生，这是因为血浆中的H2S 不仅仅由 G酶催化生成。通过比较B+B+和B+B-个体的基因型、G酶浓度与H2S浓度之间的关系，可得出的结论是基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度。
答案：⑴核糖体 反密码子 G酶能降低化学反应活化能 ⑵①血压中的H2S不仅仅由G酶催化产生 ②基因可通过控制G酶的合成来控制H2S浓度
【特别提醒】
（1）生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。
（2）基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。
五、基因表达中相关数量计算
1．基因控制蛋白质合成过程中几种数量关系的比较
比较
内容
基因中能编码蛋白质的碱基数
mRNA上的碱基数
参与转运氨基酸的
tRNA数
蛋白质中的氨基酸数
蛋白质中的肽链数
蛋白质中的肽键数
缩合失去的水分子数
数目
6m
3m
M
m
n
m-n
m-n
2．计算中“最多”和“最少”的分析
（1）翻译时，mRNA上的终止密码不决定氨基酸，因此mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
（2）基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
（3）在回答有关问题时，应加上“最多”或“至少”等字。如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸。
【例6】一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数，依次为( )
A．32；11；66 B．36；12；72 C．12；36；24 D．11；36；72
解析：此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少为12×3＝36个；决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个；因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。
答案：B
【特别提醒】
解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数。