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知識章章清
第 4 章 基因的表達
01 歸納·章節概覽
02 速記·考點列陣
第 1 節 基因指導蛋白質的合成
考點 1 遺傳信息的轉錄
考點 2 遺傳信息的翻譯
考點 3 中心法則
第 2 節 基因表達與性狀的關系
考點 1 基因表達產物與性狀的關系
考點 2 基因的選擇性表達與細胞分化
考點 3 表觀遺傳
考點 4 基因與性狀的關系
03 攻克·重點疑難
疑難點 1 轉錄與翻譯相關計算
第 1 節 基因指導蛋白質的合成
考點 1
遺傳信息的轉錄
1．RNA 的分類及其功能
信使 RNA(mRNA) 轉運 RNA(tRNA) 核糖體 RNA(rRNA)
示意圖
主要分布于細胞質，常與核糖
分布部位 細胞質中 與蛋白質結合形成核糖體
體結合
信使 RNA 上帶有從 DNA 轉
一端能與氨基酸結合，另
錄的遺傳信。mRNA 上決定 1 由核仁區的 DNA 轉錄而來，
特點 一端能與 mRNA 上的遺
個氨基酸的 3 個相鄰堿基構 是核糖體的組成成分
傳密碼子互相配對
成 1 個遺傳密碼子
轉運特定的氨基酸，識別 與多種蛋白質結合成核糖
攜帶特定堿基序列的遺傳信 信使 RNA 上的遺傳密碼 體，作為蛋白質生物合成的
功能
息翻譯時作為模板 子，在翻譯時作搬運氨基 “裝配機”。兼有酶的功能，
酸的工具 又稱為核酶
結構 單鏈 單鏈，呈三葉草狀 單鏈
共同點 都是由轉錄產生；基本組成單位相同；都與翻譯過程有關
注意說明：mRNA(信使 RNA)、tRNA(轉運 RNA)、rRNA(核糖體 RNA)三者主要在細胞中參與轉錄和翻
譯的過程。不同的細胞由于基因的選擇性表達，mRNA 的種類和數量是不同的，但 tRNA、rRNA 的種類沒
有差異。
2．遺傳信息的轉錄過程
通過轉錄，DNA 攜帶的遺傳信息傳遞到 mRNA 上，mRNA 通過核孔進入細胞質，指導蛋白質的合成。
這樣，遺傳信息便由細胞核傳遞到細胞質。轉錄形成的 RNA 并非只有 mRNA，還有 tRNA 和 rRNA。tRNA
攜帶氨基酸，參與合成多肽(含量相對穩定)；rRNA 是核糖體的結構成分(含量相對穩定)。
考點 2 遺傳信息的翻譯
1．翻譯過程涉及的基本概念
(1)密碼子是指 mRNA 上決定 1 個氨基酸的 3 個相鄰的堿基，也稱三聯體密碼子；密碼子共有 64 種密
碼子，編碼 21 種氨基酸，一種氨基酸可以由多種密碼子編碼。
(2)反密碼子：與 mRNA 中的密碼子互補配對的 tRNA 一端的 3 個堿基稱為
反密碼子。它能識別密碼子，與密碼子互補配對，與相應的 DNA 模板鏈上的堿
基序列相同，只是 DNA 鏈上的堿基 T 在 tRNA 上為 U。每種 tRNA 只能識別并
轉運一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或幾種 tRNA 轉運。tRNA 結構示意圖：
2．遺傳信息的翻譯
(1)游離在細胞質中的各種氨基酸，以 mRNA 為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質，這一過程叫作
翻譯。
(2)翻譯的過程
3．真核細胞和原核細胞基因表達的區別
真核細胞的基因是先轉錄后翻譯的，轉錄的主要場所是細胞核，
真 核
過程 轉錄形成的 mRNA 通過核孔進入細胞質，翻譯的場所是細胞質
細胞
中的核糖體。
原核 邊轉錄邊翻譯。原核細胞沒有核膜，mRNA 一經形成就會有許
過程
細胞 多核糖體結合上來，所以會出現轉錄和翻譯同時進行的現象。
考點 3 中心法則
1．中心法則的提出：1957 年，英國生物學家克里克提出中心法則。遺傳信息可以從 DNA 流向 DNA，即
DNA 的復制；也可以從 DNA 流向 RNA，進而流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯。如下圖：
2．中心法則的發展：隨著研究的不斷深入，科學家對中心法則做出了補充：少數生物(如一些 RNA 病毒)的
遺傳信息可以從 RNA 流向 RNA 以及 RNA 流向 DNA(新的中心法則圖解如下)。
3．各類生物遺傳信息的傳遞過程
生物種類 舉例 遺傳信息的傳遞過程
細胞生物以及 動物、植物、
DNA 病毒 細菌、真菌等
RNA 病毒 煙草花葉病毒
逆轉錄病毒 艾滋病病毒
第 2 節 基因表達與性狀的關系
考 點 1 基因表達產物與性狀的關系
1．基因對性狀的間接控制：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。如豌豆種子
的形狀和人的白化癥狀。
2．基因對性狀的直接控制：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。如鐮刀型細胞貧血癥和囊
性纖維病。
考點 2 基因的選擇性表達與細胞分化
1．細胞中并不是所有的基因都能得到表達，基因的表達存在選擇性，即同一生物體已分化的細胞的基因會
進行選擇性表達。
2．細胞分化
細胞分化的 在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定
定義 性差異的過程
細胞分化 分子水平 轉錄出特有的 mRNA 或合成某種細胞特有的蛋白質如唾液淀粉酶、胰島素等
的標志 細胞水平 形成了不同種類的細胞
分化的細胞 在所有細胞中都表達的基因，指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所
管家基因
中表達的基 必需的，如核糖體蛋白基因、ATP 合成酶基因
因 奢侈基因 只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因
細胞分化中 不變 基因或 DNA 的種類等
的“變”與“不 蛋白質的種類、細胞的形態、結構和生理功能等
改變
變”
細胞分化的
基因的選擇性表達
本質
考點 3 表觀遺傳
1．生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發生可遺傳變異的現象叫作表觀遺傳。
2．表觀遺傳特點：可遺傳，即這類改變通過有絲分裂和減數分裂在細胞或個體世代間遺傳；沒有 DNA 序
列的改變或不能用 DNA 序列變化來解釋。
3．常見的表觀遺傳的調節機制
(1)DNA 甲基化
(2)組蛋白修飾
(3)非編碼 RNA 調控
4．表觀遺傳的實例：表觀遺傳現象普遍存在于生物體的生長、發育和衰老的整個生命活動過程中。例如，
基因組成相同的同卵雙胞胎的微小差異；一個蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發育而來的，但它們在形
態、結構、生理和行為等方面截然不同。
5．表觀遺傳的應用：表觀遺傳調控的遺傳機制不涉及 DNA 序列的改變，只涉及基因表達的活性。通過改
變基因表達活性即可達到和改變基因序列類似的效果。表觀遺傳效應在疾病診斷、治療和藥物開發等方面
都具有較廣闊的應用前景。
考點 4 基因與性狀的關系
1．基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀，細胞內的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調控
的。細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果，表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下發
生可遺傳的性狀改變。
2．中心法則與基因表達的關系
疑難點 1 轉錄與翻譯相關計算
1．DNA(基因)、mRNA 中堿基與肽鏈中氨基酸個數關系
DNA 堿基數∶mRNA 堿基數∶氨基酸數＝6∶3∶1
2.計算中“最多”和“最少”的分析
①mRNA 上堿基數目與蛋白質中氨基酸的數目關系：翻譯時，mRNA 上的終止密碼子不決定氨基酸，
因此準確地說，mRNA 上的堿基數目是蛋白質中氨基酸數目的 3 倍還要多一些。
②DNA 上的堿基數目與蛋白質中氨基酸的數目關系：基因或 DNA 上的堿基數目比對應的蛋白質中氨
基酸數目的 6 倍還要多一些。
③注意“最多”或“最少”：在回答有關問題時，應加上“最多”或“最少”等字，如 mRNA 上有 n 個堿基，
轉錄產生它的基因中至少有 2n 個堿基，該 mRNA 指導合成的蛋白質中最多有 n/3 個氨基酸。
3.“三步曲法”解答關于基因表達中的計算題
第一步：做圖。通常只需畫出下圖甲，但當涉及轉錄、逆轉錄、翻譯時還要畫出圖乙。
①上述圖甲代表的是一個 DNA 分子，α、β 代表它的兩條脫氧核苷酸鏈；圖乙代表的是以該 DNA 分子
的 α 鏈為模板轉錄出的一個 RNA 分子。
②上述圖甲中的 A、G、C、T 代表 4 種脫氧核苷酸(或堿基)，x、y、z、w 代表數量；圖乙中的 U、C、
G、A 代表 4 種核糖核苷酸(或堿基)，x、y、z、w 代表數量。
第二步：轉換。即根據第一步做出的圖，把題干給出的條件轉換成數學等式。
第三步：計算。即根據題干的要求，結合第二步中的數學等式，求出相應的數值。

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