課程內容
《基因的表達》
知識要點
基因知道蛋白質的合成（轉錄和翻譯）
中西法則的內容及其應用
基因與性狀的關系
1、基因指導蛋白質合成的過程——通過轉錄和翻譯的過程
（1）轉錄：是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基對互不配對原則，合成RNA的過程，轉錄是在細胞核中進行的。經過轉錄將基因中信息鏈上的遺傳信息（遺傳信息是指基因中的堿基的排列順序。轉化成信使RNA（mRNA）上的遺傳密碼。遺傳密碼是指mRNA上三個相鄰堿基的排列順序。）
DNA、RNA的主要區別
| 比較項目 | DNA | RNA |
| 基本單位 | 脫氧核苷酸 | 核糖核苷酸 |
| 五碳糖 | 脫氧核糖 | 核糖 |
| 含氮堿基 | ATCG | AUCG |
| 結構 | 多為雙鏈結構 | 多為單鏈結構 |
| 主要存在部位 | 細胞核 | 細胞質 |
為什么RNA適合做DNA的信使呢？
RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細胞核轉移到細胞質中。
RNA的種類：信使RNA（mRNA）、核糖體RNA（rRNA）、轉運RNA（tRNA）
三葉草形；有臂有環；一端可攜帶氨基酸；一端有三個堿基。
翻譯過程：mRNA從核孔進入細胞質，與核糖體結合，從起始密碼子（AUG）開始翻譯。tRNA一段攜帶氨基酸進入核糖體，另一端的反密碼子與mRNA上的密碼子配對，兩氨基酸間形成肽鍵。核糖體繼續沿mRNA移動，每次移動一個密碼子，至終止密碼結束，肽鏈形成。
| 復制 | 轉錄 | 翻譯 | |
| 時間 | 細胞分裂（有絲分裂和減數第一次分裂間期） | 個體生長發育的整個過程 | |
| 場所 | 主要在細胞核 | 主要在細胞核 | 細胞質的核糖體 |
| 模板 | DNA的兩條鏈 | DNA的一條鏈 | mRNA |
| 原理 | 4種脫氧核苷酸 | 4種核糖核苷酸 | 20種氨基酸 |
| 條件 | 酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP | 酶（RNA聚合酶等）、ATP |
酶、ATP、tRNA |
| 產物 | 2個雙鏈DNA | 1個單鏈RNA（mRNA、tRNA、rRNA） | 多肽鏈 |
| 模板去向 | 分布入2個子代DNA分子中 | 恢復原樣，與非模板鏈重新繞城雙螺旋結構 | 分解成單個核苷酸 |
| 特點 | 半保留復制，邊解旋邊復制 | 邊解旋邊轉錄 | 一個mRNA上結合多個核糖體，順次合成多條肽鏈 |
| 堿基配對 | A-T，T-A，C-G，G-C | A-U，T-A，C-G，G-C | A-U，U-A，C-G，G-C |
| 遺傳信息傳遞 | DNA→DNA | DNA→mRNA | mRNA→蛋白質 |
| 意義 | 使遺傳信息從親代傳遞給子代 | 表達遺傳信息，使生物表現出各種性狀 | |
特別提醒
①對細胞結構生物而言，DNA復制發生于細胞分裂過程中，而轉錄和翻譯則發生于細胞分裂、分化等過程。
②復制和轉錄發生在DNA存在的部位，如細胞核、葉綠體、線粒體、擬核、質粒等部位。
③轉錄出的RNA有3類，但攜帶遺傳信息的只有mRNA。
④一個mRNA分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條相同的肽鏈。
⑤從核糖體上脫離下來的只是多肽鏈，多肽鏈還要在相應的細胞器（內質網、高爾基體）內加工，最后才形成具有一定空間結構的有活性的蛋白質。
2、歸納總結1、遺傳信息、密碼子和反密碼子
（1）遺傳信息：指基因（或DNA）中控制遺傳性狀的脫氧核苷酸序列，它間接決定氨基酸的排列順序。
（2）反密碼子：指tRNA分子上與mRNA分子中的密碼子互補配對的三個堿基，有61種。反密碼子的三個堿基與相應的DNA模板鏈上對應的堿基排列順序相同，只是DNA鏈上堿基T的位置在tRNA上為U。
（3）密碼子：mRNA上每三個相鄰的堿基決定一種氨基酸，這三個相鄰的堿基稱為密碼子。代表氨基酸的密碼子共61中，還有三種組合（UAA、UAG、UGA）不代表任何氨基酸，是終止密碼子。另有兩個有意義的密碼子是特殊的起始密碼子。61個密碼子與20中氨基酸之間不是平均分配的，有些氨基酸有幾個密碼子，如亮氨酸有六個密碼子，不同密碼子決定同一個氨基酸稱遺傳密碼子的簡并，而甲硫氨酸和色氨酸只有一個密碼子。科學家研究結果表明，遺傳密碼在所有的生物中是通用的，這說明地球上所有的生物都是由共同的祖先進化而來的。
3、對應關系
特別提醒
密碼子，tRNA與氨基酸的數量對應關系為：一種密碼子只決定一種氨基酸，而一種氨基酸可由多種密碼子決定，一種tRNA只運輸一種氨基酸，而一種氨基酸可由多種tRNA來運輸。
6、中心法則
遺傳信息傳遞的一般規律，科學家克里克將這一規律命名為“中心法則”
“中心法則”是指遺傳信息從DNA流向DNA的復制過程，也可以是從DNA流向RNA，進而流向蛋白質的轉錄和翻譯過程，但遺傳信息不能從蛋白質傳遞到蛋白質，也不能從蛋白質流向DNA或RNA。
對中心法則的補充
由于某些致癌病毒中存在著逆轉錄酶，能夠以RNA為模板，逆轉錄成DNA，在RNA病毒中，RNA能夠自我復制，所以補充后的中西法則可用下圖表示。
（1）圖解：
圖解表示出遺傳信息的傳遞有5個過程。
（1）以DNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞
（2）以RNA為遺傳物質的生物遺傳信息的傳遞
特別提醒
①逆轉錄需要逆轉錄酶，該酶在基因工程中常用以催化合成目的基因。
②中心法則的5個過程都遵循堿基互補配對原則
③DNA的復制體現了遺傳信息的傳遞功能，發生在細胞增殖或產生子代的生殖過程中。
④DNA的轉錄和翻譯共同體現了遺傳信息的表達功能，發生在個體發育的過程中。
二、基因、蛋白質與性狀的關系
DNA中插入一段外來的DNA序列，大亂了編碼淀粉分支酶的基因→淀粉分支酶不能正常合成→蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含量升高→淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）
編碼淀粉分支酶的基因正常→淀粉分支酶正常合成→蔗糖合成為淀粉，淀粉含量上高→淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒）
白化病是一種較常見的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏引起的疾病。
這類病人通常是全身皮膚、毛發、眼睛缺乏黑色素，表現出怕光等行為
人的白化病
控制酪氨酸酶的基因異常→酪氨酸酶不能正常合成→酪氨酸不能正常轉化為黑色素→缺乏黑色素而表現為白化病
控制酶形成的基因正常→酪氨酸酶正常合成→酪氨酸能正常轉化為黑色素→表現正常
鐮刀型細胞貧血癥
控制血紅蛋白形成的基因中一個堿基對變化→血紅蛋白的結構發生變化→紅細胞呈鐮刀狀→紅細胞容易破裂，患溶血性貧血
（一）基因控制性狀途徑
1、間接控制
基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物的性狀。常見例子：白化病、豌豆圓粒與皺粒
2、直接控制
基因通過控制蛋白質的結構而直接控制生物體的性狀常見例子：鐮刀形細胞貧血癥
3、基因對性狀控制的復雜性
①有些生物性狀受單（一對）基因控制
②有些生物性狀受多基因控制（人的身高）
③有些基因影響多種性狀
④性狀形成還受環境影響
五、細胞質基因與細胞核基因的區別
| 細胞質基因 | 細胞核基因 | |
| 存在部位 | 葉綠體、線粒體 | 細胞核中 |
| 是否與蛋白質結合 | 否，DNA分子裸露 | 與蛋白質合成為染色體 |
| 基因數量 | 少 | 多 |
| 遺傳方式 | 母系遺傳 | 遵循孟德爾遺傳規律 |
| 功能 | 半自主復制轉錄、翻譯 | 復制 轉錄、翻譯 |
本堂小結
基因通過轉錄和翻譯指導蛋白質的合成
中心法則的內容和發展
基因通過控制蛋白質的合成控制生物性狀，基因與性狀之間并不是簡單的一一對應關系，性狀是基因與環境共同作用的結果
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房老師
女，中教中級職稱
這是一位勇于創新，勤奮踏實的老師。愛生如子，甘于奉獻。所教學生，學風純正，品行端正，志向遠大。
