第一节 遗传的物质基础 三 基因的表达

教学建议

关于“DNA的功能”的分析表格

DNA的功能	贮存遗传信息（脱氧核苷酸的排列顺序）
	复制遗传信息	表达遗传信息
		转  录	翻  译
时间	在细胞分裂（有丝分裂和减数分裂）的间期	在生长发育的过程中
场所	在细胞核中	在细胞核中	在细胞质的核糖体上
模板	以DNA的两条链为模板	以DNA的一条链为模板	以mRNA为模板
原料	四种脱氧核苷酸	四种核苷酸	约二十种氨基酸
条件	都需要特定的酶和ATP
过程	在酶的作用下，两条扭成螺旋的双链解开；以解开的每段链为模板，按碱基互补配对原则（A-T、C-G、T-A、G-C）合成与模板互补的子链；子链与对应的母链盘绕成双螺旋结构	在细胞核中，以DNA解旋后的一条链为模板， 按照A-U、G-C、T-A、C-G的碱基互补配对原则，合成mRNA；mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合	按照A-U、G-C、U-A、C-G的碱基互补配对原则，与mRNA上每三个碱基配对的tRNA上的遗传密码顺序，把一定的氨基酸放在相应的位置，合成有一定氨基酸序列的蛋白质
产物	两个双链的DNA分子	一条单链的mRNA	具有特定氨基酸顺序的蛋白质
特点	边解旋边复制；半保留复制（每个子代DNA含一条母链和一条子链）	边解旋边转录：DNA双链分子全保留式转录（转录后DNA仍保留原来的双链结构）	一个mRNA分子上可连续结合多个核糖体，进行多肽链的顺序合成。

关于“染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、碱基的关系”的分析

图1

图2

　　（1）每个染色体只含一个DNA分子，如果每个染色体有二个染色单体，则含二个DNA分子。

　　（2）每个DNA上含有许多个基因。

　　（3）每个基因可以含有成百上千个脱氧核苷酸。

　　（4）不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，携带有不同的遗传信息。

　　（5）结论：基因是具有遗传效应的DNA片段。

　　（6）注意：DNA上的部分片段没有遗传效应，不能称之为基因。

关于“中心法则”的分析

　　1958年克里克（Crick）提出了中心法则，他认为遗传信息的自我复制是从DNA到DNA；遗传信息的传递是从DNA到RNA，最终决定蛋白质分子的结构和功能。后来，人们发现，有些病毒的RNA能自我复制。另外，还发现有些RNA病毒侵染细胞后能产生逆转录酶，逆转录酶以RNA为模板合成双链DNA分子。这个双链DNA分子能整合到寄主细胞的DNA中，可随寄主细胞DNA的复制而复制，同时也可以转录出更多的病毒RNA。考虑以上因素，中心法则可以完善如图所示。

关于遗传密码的分析

1．为什么三个相邻碱基能决定一个氨基酸？

　　RNA有4种核苷酸，而氨基酸有20种，4种核苷酸如何决定20种氨基酸？

　　一种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸；

　　二种碱基决定一种氨基酸，只能决定 种氨基酸；

　　三种碱基决定一种氨基酸，能够决定 种氨基酸。

　　三联体密码的想法，在1959年被Nirenberg和Ochoa等人用实验证实。

2．遗传密码的特点

　　遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做1个“密码子”。

　　（1）密码子在RNA上的排列是连续的。两个密码子之间没有任何其他核苷酸予以隔  开。因此要正确地阅读密码必须从一个正确的起点开始，连续不断地往下读，直到终止信号出现。如果在密码上加入一个或删减一个碱基，这一点以后的密码读取将全部发生错误，如基因突变。

　　（2）遗传密码具有兼并性的特点。遗传密码一共有64个，而生物体中氨基酸总共只有20个，因此多数氨基酸必定有几个密码与之对应。如，与丙氨酸对应的密码有GCU、GCC、GCA、GCG。只有色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码。遗传密码的兼并性特点，能减少生物基因突变造成的损害，有利于遗传的稳定性。

　　（3）密码有专一性的特点。观察密码子表可知，氨基酸似乎只由前两个碱基决定，第三个碱基的改变常不致于引起氨基酸的改变。

　　（4）启动子与终止子。UAG、UAA及UGA不编码任何氨基酸，是肽链合成的终止密码。另外，AUG既是甲硫氨酸的密码。又是肽链合成的起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。所以与61种密码子相对应，应有61种转运RNA。

　（5）密码的通用性。课本中密码子表所列密码，无论对病毒还是原核生物或真核生物都是通用的，这是生物具有同一性的有力证据。但也有个别例外，如，UGA是一个“终止密码”，不翻译成任何氨基酸，但人线粒体DNA中密码子UGA却翻译为色氨酸。AUA通常翻译为异亮氨酸，而在人线粒体中却翻译为甲硫氨酸。

3．遗传信息、密码子、遗传性状的辨析

　　遗传信息：不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序（碱基顺序）不同，因此，不同的基因就含有不同的遗传信息。

　　密码子：遗传学上把信使RNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基，叫做1个“密码子”。

　　遗传性状：是指由遗传物质所控制的生物体表现出的各种形态、结构和生理等方面的特征，主要由蛋白质体现。

基因怎样实现对性状的控制？

　　（1）一些基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状的。例如，酪氨酸酶能将酪氨酸转变为黑色素。如果某人由于基因异常而不能形成酪氨酸酶，那么就不能会成黑色素，而使皮肤、毛发等处表现为白化症状。

　　（2）一些基因是通过蛋白质的分子结构来直接影响性状。例如，人类的血红蛋白由四条多肽链约几百个氨基酸构成，如果控制血红蛋白分子结构的基因异常，就会合成结构异常的血红蛋白而引起疾病。

　　总之，生物的形态、结构和生理等方面的性状主要由蛋白质体现，蛋白质的合成又受基因控制。所以生物的性状是由基因控制的。