2023届高三生物一轮复习讲义 第三讲基因的表达

第三讲 基因的表达 2022/10/24 闺哥 考点一 遗传信息的转录和翻译 基因是如何起作用的？基因通过指导蛋白质的合成来控制性状→基因的表达 遗传信息：指基因中脱氧核苷酸的排列顺序 基因（细胞核）→转录→RNA（媒介）→翻译→蛋白质（细胞质） 一、转录 1.RNA的分类 信使RNA（mRNA）：单链，携带遗传信息，翻译时做模板，其上含密码子 转运RNA（tRNA）：单链，三叶草结构，搬运氨基酸到核糖体上，其上含反密码子 核糖体RNA（rRNA）：单链，由核仁组织区的DNA转录而来，兼有酶的功能，又称核酶，核糖体的成分 注：不同细胞中由于基因的选择性表达，mRNA种类和数量不同，但tRNA、rRNA种类没有差别（RNA还有催化和作为某些生物遗传物质的功能） 2.mRNA适于作DNA信使的原因 （1）也能储存遗传信息 （2）遵循碱基互补配对原则 （3）RNA一般是单链，短，可通过核孔从细胞核到细胞质（穿过0层膜）【单链不稳定，完成使命后（即翻译结束后）的RNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行】 3.转录 定义：以DNA的一条链为模板合成RNA（产物）【包括mRNA、tRNA、rRNA】 场所：细胞核（主）、线粒体、叶绿体、（原核细胞：拟核（主）、质粒） 过程：解旋→配对→连接→释放 ①解旋：RNA聚合酶识别并结合DNA分子上特定的转录开始区域（启动子），解旋，碱基暴露。 注意：转录不需要节解旋酶，RNA聚合酶具有解旋的功能 ②配对：游离的核糖核苷酸与DNA链上碱基碰撞互补时，以氢键结合 ③连接：RNA聚合酶把新配对的核糖核苷酸连接到RNA上，形成磷酸二酯键 ④释放：mRNA从DNA链上释放，DNA恢复双螺旋 4.条件： 模板：DNA的一条链 原料：4种游离的核糖核苷酸 能量：ATP 酶：RNA聚合酶等 5.原则 碱基互补配对原则（A-U T-A G-C C-G）【与DNA复制不完全相同】 6.转录方向：从mRNA的5’→3’ 7.时间：发生在个体生长发育整个过程 8.特点：边解旋边转录，多个起点。（一次）只以DNA其中一条链转录，DNA链不必完全解开，只解有遗传效应的基因片段（非基因片段不转录）。不同细胞转录不同基因（即基因选择性表达）。 9.具转录功能的DNA链称：模板链/非编码链/无义链/反义链 另一条无转录功能的DNA链称：编码链/有义链【没有绝对的模板链】 补充：①基因中外显子（编码氨基酸）内含子（不编码氨基酸）都被转录形成前体信使RNA（Pre-mRNA），前体信使RNA在自身的催化下切除内含子，外显子连接在一起形成mRNA再通过核孔进入细胞质。②原核基因无外显子内含子之分，原核细胞中边转录边翻译 二、翻译 1、翻译概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。P64 RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？ mRNA碱基的数量→蛋白质氨基酸的数量 mRNA碱基的排列顺序→蛋白质氨基酸排列顺序 mRNA碱基的种类→蛋白质氨基酸的种类 思考：至少要多少个碱基的不同排列顺序才能够决定20种不同的氨基酸？ 碱基与氨基酸的对应关系是怎样的？ 一个碱基决定一个氨基酸，41 = 4 二个碱基决定一个氨基酸，42 = 16 三个碱基决定一个氨基酸，43 = 64 实验验证：1961年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定，即三联体密码子 2、密码子:mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 I、密码子种类：有64种： ①3种终止密码子（UAA、UAG、UGA，不编码氨基酸，只是终止信号）； ②61种决定氨基酸的密码子（起始密码子： AUG(甲硫氨酸)、GUG（缬氨酸），普通密码子59种） II、密码子特点： ①除终止密码子，一种密码子只能决定一种氨基酸，一种tRNA只能转运一种氨基酸。 ②一种氨基酸可对应一种或几种密码子，可由一种或几种tRNA转运。 除色氨酸和甲硫氨酸只有一种密码子，多数氨基酸有两个及以上的密码子 ③简并性：一种氨基酸对应多种密码子的现象（这样的多种密码子称同义密码子）。在一定程度上能防止由于碱基的改变而导致的遗传信息的改变，增强密码子的容错性，保证翻译的速度。 ④通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密码子表。说明生物有共同的起源，彼此之间存在或远或近的亲缘关系 ⑤不间断性 ⑥不重叠性 3、转运RNA(tRNA)：携带并转运氨基酸，识别密码子 ①形态：三叶草形,有臂，有环，局部双螺旋，有氢键 ②结构：（一般由约80个核苷酸组成的一条链），一端总有CCA碱基序列为氨基酸结合的部位,另一端为反密码子，能与密码子碱基互补配对。 项目 密码子 反密码子