基因的表达
生物课件 基因的表达
1、某信使RNA中有碱基40个，其中C+U为15个，那么转 录 此RNA的DNA中G+A为 A．15 B．25 C．30 D．40
2、某DNA分子片段中碱基为2400对，则由此片段所控制 合成的多肽链中，最多有氨基酸（ ）种 A．800 B．400 C．200 D．20 3、已知tRNA一端的三个碱基是CUA，则此tRNA运载的 氨 基酸是 A．亮氨酸 B．天冬氨酸 C．丙氨酸 D．缬氨酸 4、在胰蛋白质酶合成过程中，决定它性质的根本因素是 A．mRNA B．tRNA C．DNA D．核糖
原核基因 编码区 非编码区
非编码区
启动子
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
终止子
真核基因
3、基因的功能 二、基因控制蛋白质的合成
DNA ⑴传递遗传信息功能；通过复制来实现。 [问题 ] DNA能否直接 mRNA 控制蛋白质的合成？为 ⑵表达遗传信息功能。 什么？ 细胞核
问题：为什么RNA适 于作DNA的信使？
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸码子，只有61个决定氨基酸的密码子， U 异亮氨酸 苏氨酸 天门冬酰胺 丝氨酸 决定氨基酸的密码子共有多少种？ 3个为终止密码不决定氨基酸。 C 异亮氨酸 苏氨酸 天门冬酰胺 丝氨酸
A
组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺
精氨酸 精氨酸 精氨酸
密码子:
U
第一个 字母
第三个 信使 3个相邻的碱基。 字母 U RNA上决定一个氨基酸的 C A G
第二个字母
苯丙氨酸 密码子 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸
丝氨酸 酪氨酸 密码子酪氨酸 丝氨酸 丝氨酸 终止 丝氨酸 终止
半胱氨酸 密码子 半胱氨酸
终止
色氨酸
名词解释 基因的表达
名词解释基因的表达基因的表达是生物体在其基因组中所拥有的基因在蛋白质合成过程中被转录和翻译的过程。
在这个过程中，基因的信息从DNA分子转录成RNA分子，然后翻译成蛋白质分子。
基因表达是生物体发展、生长和功能运行的基础，对于进化和适应环境起着至关重要的作用。
基因的表达是一个高度调控的过程，包括转录和翻译两个主要步骤。
转录是指DNA中的一段基因被复制成RNA的过程，通过RNA聚合酶酶的催化作用，DNA 的信息被转录成一条RNA链。
这一过程是基因表达的第一步，而转录后的RNA 被称为信使RNA（mRNA）。
转录完成后，mRNA会通过核膜离开细胞核，进入到细胞质中，接下来就是翻译的过程。
翻译是指mRNA上的信息通过核糖体来转译成蛋白质的序列。
核糖体是一种包含多种蛋白质和rRNA（核糖体RNA）的复合物，它根据mRNA的编码序列来合成具有特定功能的蛋白质链。
在基因的表达过程中，除了转录和翻译，还有一系列复杂而精细的调控机制。
这些调控机制可以使细胞在不同的发育阶段、不同环境条件下产生不同的蛋白质，从而实现细胞的分化和特化。
基因表达的调控可以通过多种方式进行，包括转录因子的结合、DNA甲基化和组蛋白修饰等。
转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上的蛋白质，它们能够促进或抑制基因的转录过程。
DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，通过在DNA上加上一个甲基基团来影响基因的表达。
组蛋白修饰是指组蛋白上发生的一系列化学修饰，例如酶促的乙酰化、甲基化和磷酸化等，这些化学修饰可以影响染色质的结构和基因的可访问性。
基因表达的调控不仅限于单个基因，还可以通过基因组上的相互作用、基因网络和转录调控元件等方式进行。
例如，转录因子可以相互作用形成互作网络，不同的转录因子可以共同调控一组基因的表达。
转录调控元件是一种特殊的DNA序列，在特定的基因表达调控过程中起到重要的作用。
基因表达的异常往往与多种疾病的发生和发展相关。
例如，某些癌症可能由于基因表达调控失常而导致癌基因的过度表达，进而导致细胞的异常增殖和恶性转化。
基因的表达-
基因表达的调控
转录调控
转录因子可以结合到DNA的启 动子上，影响RNA聚合酶的结 合和转录速率。
后转录调控
miRNA可以结合到mRNA上， 抑制其翻译，影响蛋白质表达 水平。
表观遗传调控
组蛋白修饰和DNA甲基化等表 观遗传变化可以影响基因的表 达。基因表达的过程 Nhomakorabea1
转录
DNA转录为RNA，由RNA聚合酶依据DNA模板进行合成。
基因的表达
基因表达是生命的基础，是遗传信息的转录和翻译过程。了解基因表达是了 解生命机制的重要组成部分。
基因表达的定义
1 生命体的基础
基因表达是生命机制的基础，它决定了细胞合成哪些蛋白质。
2 蛋白质合成
基因表达是DNA转录为RNA，再由RNA翻译成蛋白质的过程。
3 重要性
基因表达是遗传和环境之间相互作用的关键环节，能够影响细胞命运和胚胎发育。
2
剪接
前体mRNA在剪接位点被剪接酶切割，形成成熟的mRNA。
3
翻译
mRNA被核糖体扫描并翻译成蛋白质，合成新的蛋白质。
基因表达与疾病
癌症
癌细胞的基因表达异常， 可能由于某些基因活化和 抑制的失衡。
遗传病
基因表达异常可能导致某 些遗传疾病的发生。
药物研发
了解基因表达的变化可以 帮助药物的研发，并为个 性化药物治疗奠定基础。
2 基因芯片
基因芯片可以同时检测 大量基因的表达水平， 广泛应用于研究和临床 诊断。
3 单细胞测序
单细胞测序技术能够检 测单个细胞的基因表达， 应用于发育生物学等研 究领域。
未来展望
1
基因编辑技术
基因编辑技术在研究和药物治疗方面
基因表达
DNA甲基化、组蛋白修饰及RNA分子的作用可在不同层面影响DNA分子的表达，其中任何环节出现错误都会导致不同的表达错误，从而引发人类疾病。
如果我们能控制DNA的表达，将可以使癌症、病毒引发的疾病（如肝炎、艾滋病）、血液疾病等得到治愈。
首先，简单谈下基因表达。
基因表达指的是基因转录及翻译的过程。
基因表达有两种方式：一种是组成性表达，指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
另外一种是适应性表达，指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
那么基因的表达有何规律呢？时间和空间的特异性是基因表达规律两大特点。
时间特异性指的是按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。
空间特异性指的是在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现。
基因的表达调控无论是对真核生物还是原核生物都有着重要的作用，它能维持个体发育和分化，让个体更好的适应环境。
在基因表达里有个在存在于DNA分子中，RNA聚合酶能够识别、结合并导致转录起始的序列称为启动子。
真核生物根据转录的方式可将启动子分三类。
1、RNA聚合酶I的启动子主要由两部分组成。
目前了解较清楚的是人的RNA聚合酶I的启动子。
在转录起始位点的上游有两部分序列。
核心启动子（core promoter）位于-45至+20的区域内，这段序列就足以使转录起始。
在其上游有一序列，从-180至-107，称为上游调控元件（upstream control element，UCE)，可以大大的提高核心启动子的转录起始效率。
两个区域内的碱基组成和一般的启动子结构有所差异，均富含G．C对，两者有85％的同源性。
2、RNA聚合酶Ⅱ的启动子位于转录起始点的上游，由多个短序列元件组成。
该类启动子属于通用型启动子，即在各种组织中均可被RNA聚合酶n所识别，没有组织特异性。
经过比较多种启动子，发现RNA聚合酶II的启动子有一些共同的特点，在转录起始点的上游有几个保守序列，又称为元件（elememt）。
基因的表示方法
基因的表示方法主要包括以下几种：
1. DNA序列：基因的基本表示方法是通过其DNA序列，它由四种碱基（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C）组成。
不同的碱基排列顺序决定了基因的特性和功能。
2. RNA序列：在基因表达过程中，DNA首先被转录成信使RNA(mRNA)。
mRNA包含的四种碱基为腺嘌呤A、尿嘧啶U、鸟嘌呤G和胞嘧啶C。
其序列与DNA的序列相似，但U 代替了T。
3. 氨基酸序列：mRNA序列会被翻译成蛋白质，由氨基酸组成。
氨基酸以3个碱基为一个密码子进行表示，这样的密码子一共有64种。
共有20种氨基酸构成蛋白质，每种氨基酸有特定的符号表示，例如丙氨酸（P）、赖氨酸（K）等。
4. 基因符号：为了方便科学家描述和研究基因，基因通常用字母和数字组合的符号表示。
例如，人类的胰岛素基因被称为INS，血型基因称为ABO，抗坏血酸合成酶基因称为GULO等。
5. 基因图谱：基因图谱是一种将基因位置和功能可视化的表示方法，可以帮助研究者了解基因在染色体上的相对位置和与其他基因之间的关系。
遗传与基因表达
遗传与基因表达遗传是生物学中至关重要的一个概念，它涉及到个体的特征传递和后代的遗传变异。
而基因表达则是指基因中的信息转化为实际的生物功能的过程。
本文将探讨遗传与基因表达的关系以及相关的机制和重要性。
一、遗传的基本概念遗传是指物种内部的信息传递，使得后代能够继承父母的特征。
基因是遗传的基本单位，位于染色体上。
每个个体拥有两套染色体，一套来自母亲，另一套来自父亲。
这两套染色体经过交叉互换和随机分离，产生了新的染色体组合。
二、基因的表达基因表达即基因中的DNA信息如何通过转录和翻译过程，最终转化为相应的蛋白质。
转录是指DNA中的基因信息被复制成RNA分子的过程，然后这些RNA分子参与翻译，合成蛋白质。
蛋白质是构成生物体的基本组成部分，也是决定个体特征的主要因素。
三、基因调控基因的表达受到多种因素的调控，包括DNA序列本身的编码区和非编码区，以及一些调控因子的作用。
基因调控包括转录调控和后转录调控两个层面。
在转录调控中，转录因子可以与DNA上的特定序列结合，促进或抑制转录的进行。
在后转录调控中，已合成的RNA分子在核糖体内发生修饰和调控，最终影响蛋白质的合成和功能。
四、基因表达的重要性基因表达的调控对于生物体的发育和功能起着至关重要的作用。
不同细胞类型中基因的表达模式不同，这使得各类细胞有着不同的形态和功能。
在个体发育过程中，不同时期的基因表达模式也会发生变化，从而实现不同组织器官和器官系统的发育。
此外，基因表达的异常还与多种疾病的发生和发展相关，如癌症和遗传性疾病等。
五、遗传与环境对基因表达的影响除了基因本身的遗传特征外，环境也可以对基因表达产生影响。
环境中的物质和信号可以诱导特定的基因表达，从而调节生物体的适应性。
这种现象被称为表观遗传现象，它们在后代中也可以遗传下去。
通过对表观遗传机制的研究，我们可以更好地理解基因的表达调控，进而更好地探索生物的适应性和进化机制。
结语综上所述，遗传与基因表达密不可分。
基因表达的概念及特点
反式作用因子
反式作用因子：能够识别DNA上的顺式作用元件并与之
结合的蛋白质因子或复合物。
◆通用或基本转录因子—RNA聚合酶结合启动子所必需的一 组蛋白因子。如：TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等。
◆特异转录因子 special transcription factors —个别基因 转录所必需的转录因子.如：OCT-2：在淋巴细胞中特异性 表达,识别Ig基因的启动子和增强子。
顺式作用元件和反式作 用元件之间的相互作用
四 真核基因转录后水平的调控
• RNA 剪接
四 真核基因转录后水平的调控
人Ig基因结构 注： 1 L：先导序 列基因片段 V： 可变区基因片段 D：多样性区基因 片段J：连接区基 因片段 C：恒定 区基因片 *：假 基因 2 内含子区域所标 数字表示DNA长度 kb 3 每个CH基因用 一个方框表示,实 际上包括几个外显 子
kb 3 每个CH基因用 一个方框表示,实 际上包括几个外显 子
二 DNA水平上的调控
➢DNA甲基化 DNA Methylation
哺乳动物基因中的5‘--CG--3’序列中C—5的甲基化称为CpG 甲基化。 5‘--CG--3’序列是使处于表达状态的基因位点处的染色 体保持适当包装水平的重要化学修饰序列。当基因序列中的CpG 密度达到10/100bp时称为CpG 岛。
顺式作用元件
启动子 真核生物的启动子分为3类,分别被三类RNA 聚合酶所识别
• I 类启动子 • II 类启动子 • III类启动子
hnRNA是 mRNA的前 体,snRNA
参与 hnRNA到 mRNA的过 程
基因的表达
中心法则
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
逆转录
附注：只有在极少数的病毒中，才有逆转录的过程
中心法则的5个过程全都运用了碱基互补配对原则
基因 基因对性状的控制
酶
DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
特定的酶等
能量 原则 特点 产物
ATP
A-T、G-C
半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子
ATP A-U、T-A G-C ，C-G 边解旋边转录
1个信使RNA
ATP
mRNA与tRNA配对 A-U, G-C
多个特定氨基酸顺 序的蛋白质
DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基 酸数三者之家有何数量关系？
转录时也要解旋， 但只解有遗传效应的部分。 并按照碱基互补配对原则， 合成mRNA
解螺旋 互补配对 合成mRNA 释放mRNA
……A－T－T－C－A－G－A－T－G…a…链 DNA ……T－A－A－G－T－C－T－A－C…b…链
……A－U－U－C－A－G－A－U－ G……
假设以b链为模板，则转录出的RNA碱基排列为？
酸的DNA上的碱基是 CGT 。
2、第二个氨基酸密码子是 UGC
，
3、 A 链为转录的模板链，遗传密码子存
在于 C 链上。
三、中心法则的提出及发展 1.提出人： 克里克。 2.完善的中心法则内容（用简式表示）
3.最初提出的内容包括 DNA复制、转录和翻译 ，补充 完善的内容为RNA复制和 逆转录。
（4）在真核细胞中，a和b两个过程发生的主要场所 是 细胞核 。
基因的表达
基因的表达一、基因：1、概念：基因是具有遗传效应的DNA分子片段，是控制生物性状的结构和功能的基本单位。
2、基因与脱氧核甘酸、DNA、染色体关系3、基因的存在场所核基因：染色体上呈线性排列，有性生殖产生配子时基因和染色体真核 具有行为上的一致性。
质基因：线粒体、叶绿体原核：拟核病毒：核酸4、遗传信息：基因中脱氧核苷酸（或碱基对）的排列顺序，代表遗传信息。
每个基因都有特定的遗传信息。
二、基因的功能1、储存遗传信息：通过脱氧核苷酸的排列顺序。
2、传递遗传信息：时间：细胞分裂。
方式：DNA复制3、表达遗传信息：时间：个体发育中。
方式：转录和翻译。
三、基因控制蛋白质的合成：（一）基因的表达：基因（DNA）通过复制将遗传信息传递给后代，在后代的个体发育中，基因中的遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫基因的表达。
基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。
（二）DNA和RNA的比较DNA RNA结构规则的双螺旋结构通常呈单链结构组成基本单位脱氧核苷酸核糖核苷酸五碳糖脱氧核糖(C5H10O4)核糖（C5H10O5）无机酸磷酸磷酸碱基嘌呤腺嘌呤 A腺嘌呤 A鸟嘌呤 G鸟嘌呤 G 嘧啶胞嘧啶 C胞嘧啶 C胸腺嘧啶 T尿嘧啶 U分类通常只有一类分为mRNA、rRNA、tRNA功能主要的遗传物质在无DNA的生物中是遗传物质，在有DNA的生物中，辅助DNA完成其功能。
考虑：下列各种生物体含有的碱基，核苷酸及核酸种类碱基种类核苷酸种类核酸种类五碳糖种类烟草烟草花叶病毒蓝藻噬菌体（三）基因表达过程1、 转录（表示为：DNA→mRNA）(1)概念：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
示意图为说明：转录是以基因为单位进行的，因为一个DNA分子包含有许多个基因，因此，1个DNA就可转录多种多个RNA，基因在转录时为模板的那条链不是固定的，不同基因模板链不同。
基因表达与调控
❖基因表达（gene expression）是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。
基因表达产物通常是蛋白质，但是非蛋白质编码基因如转移RNA（tRNA）或小核RNA（snRNA）基因的表达产物是功能性RNA。
基因表达可以通过对其中的几个步骤，包括转录，RNA剪接，翻译和翻译后修饰，进行调控来实现对基因表达的调控。
基因调控赋予细胞对结构和功能的控制，基因调控是细胞分化、形态发生以及任何生物的多功能性和适应性的基础。
基因调控也可以作为进化改变的底物，因为控制基因表达的时间、位置和量可以对基因在细胞或多细胞生物中的功能（作用）产生深远的影响。
➢转录原核生物的转录是通过单一类型的RNA聚合酶进行的，需要一个称为Pribnow盒的DNA序列以及sigma因子（σ因子）以开始转录。
原核蛋白编码基因的转录产生的是可以翻译成蛋白质的信使RNA（mRNA）真核生物的转录由三种类型的RNA聚合酶进行，每种RNA聚合酶需要一种称为启动子的特殊DNA序列和一组DNA结合蛋白（转录因子）来启动该过程。
RNA聚合酶I负责核糖体RNA（rRNA）基因的转录。
RNA聚合酶II（Pol II）转录所有蛋白质编码基因以及一些非编码RNA加工：RNA（例如snRNA，snoRNA 或长非编码RNA）。
RNA聚合酶III转录5S rRNA，转移RNA（tRNA）基因和一些小的非编码RNA（例如7SK）。
当聚合酶遇到称为终止子的序列时，转录结束。
真核基因的转录会产生RNA的初级转录本（pre-mRNA），必须经过一系列加工才能成为成熟RNA（mRNA）。
RNA的加工包括5端加帽、3端多腺苷酸化和RNA剪接。
RNA加工可能是真核生物细胞核带来的进化优势。
➢RNA的成熟多数生物体中的非编码基因（ncRNA）被转录为需要进一步加工的前体。
核糖体RNA（rRNA）通常被转录为含有一个或多个rRNA的前体rRNA，前体rRNA后来在特定位点被大约150种不同的snoRNA切割和修饰。
基因表达教学课件ppt
翻译的场所
翻译主要在细胞质的核糖体上进行，核糖体是由RNA和蛋白质组成的复合体 。
翻译的起始
起始密码子
翻译的起始信号是mRNA上的起始密码子，它与核糖体上的起始因子结合，起始 翻译过程。
起始因子的作用
起始因子与起始密码子结合后，可以促进核糖体与mRNA的结合，并启动翻译过 程。
02
基因表达研究在农业领域也得到了广泛应用，通过对植物和动物基因表达的研 究，可以更好地了解生长发育和适应环境的机制，提高生产效率。
03
基因表达研究在环境科学领域也扮演着重要的角色，通过对不同生物在相同环 境下的基因表达比较，可以更好地了解生物对环境的适应性，为环境保护提供 科学依据。
基因表达研究的发展趋势
02
基因表达的转录
转录的概述
01
02
03
定义
转录是指将DNA序列转 化为RNA序列的过程。
转录的酶
转录需要RNA聚合酶的 参与。
转录的场所
转录主要发生在细胞核内 。
转录的启动
启动子
转录的启动子是RNA聚合酶识别和结合DNA序列的位点。
转录起始复合物
启动子与RNA聚合酶结合形成转录起始复合物。
转录起始复合物的形成过程
基因表达谱
通过基因表达谱可以了解疾病状态下哪些基因在发生变化，从而 为疾病的诊断提供依据。
生物标志物
一些基因表达产物可以作为疾病的生物标志物，例如：前列腺癌 中的PSA基因。
疾病分型
基因表达数据可以用于疾病的分型，例如：肺癌可以分为鳞状细 胞癌、腺癌和小细胞肺癌。
基因表达异常与疾病的治疗
靶向治疗
基因的表达
蛋白质的多样性 排列顺序变化多端，蛋白质空间结
直接原因
构千差万别）
生物的多样性
（包括遗传多样性、物种多样性、生 态系统多样性）
表现形式
复制
转录
翻译
时间
间期
生长发育的连续过程中
场所
细胞核
细胞核 细胞质(核糖体)
模板数量两条母链分别作模板 DNA的一条链作模板 mRNA作模板
催化酶 解旋酶、DNA聚合酶 解旋酶、RNA聚合酶 合成蛋白质的酶
D.61种、61种
12、有3个核酸分子，经分析含有5种碱基，8种核苷酸，4 条多核苷酸链，它的组成是（ A ）
A.1个DNA分子，两个RNA分子 B.2个DNA分子，1个RNA分子
C.3个DNA分子
D.3个RNA分子
基因的表达包括转录和翻译两个过程
遗传信息的传递过程：
亲代DNA 复制 子代DNA 转录 mRNA 翻译 与亲代相似的蛋白质 与亲代相似的性状
即：遗传信息 遗传密码
基因（DNA上）
mRNA上
生物性状
DNA的多样性
（组成DNA的脱氧核苷酸数目成千上 万，碱基对排列顺序千变万化）
根本原因（决定作用）
（氨基酸种类不同、数目成百上千、
G
A A T C AA T AG U UA G UU
G
A A T C AA T AG U UA G UU A
G
A A T C AA T AG U UA G UU AU
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC
mRNA
红细胞内血红蛋白异常
正常红细胞
基因的表达ppt课件
推断过程：AA数目 →密码子个数 → 1/3 mRNA中碱基数目 → 1/6 基因中碱基数
考点二、中心法则
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
逆转录
附注：只有在极少数的病毒中，才有逆转录的过程
中心法则的5个过程全都运用了碱基互补配对原则
基因 基因对性状的控制
基因
酶合成代谢 蛋白质结构
性状 性状
► 考点三 相关基因对性状的控制
1．中心法则的内容图解 图解表示出遗传信息传递的 5 个途径：
图 20－2
例 3 关于生物的信息流的说法错误的是( ) A．真核生物的信息流可表示为 B．细菌的信息流可表示为
C．HIV 的信息流可表示为 D．烟草中“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 准确地说，mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目 的3倍还要多一些，即mRNA上的碱基数目最少是蛋白 质中氨基酸数目的3倍。 (2)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。 如：mRNA上有n个碱基，转录产生此mRNA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。 (3)做题时应看清是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个数。
④相关数据：密码子有______6_4______种，其中终止密码 子有___3____种，剩余的密码子对应____2__0__种氨基酸。 tRNA有____6__1___种。
基因表达的规律和特点
基因表达的规律和特点
基因表达是指细胞在特定条件下，将DNA 上的遗传信息转化为蛋白质的过程。
基因表达具有以下规律和特点：
1. 时空特异性：基因表达具有时间和空间的特异性。
不同的基因在不同的时间和不同的细胞类型中表达。
2. 组织特异性：不同的组织和器官中表达的基因也不同，这是由于不同组织和器官的功能和代谢需求不同。
3. 调控复杂性：基因表达受到多种因素的调控，包括转录因子、启动子、增强子、抑制子等。
4. 信号转导：细胞可以通过信号转导途径来调节基因表达，从而适应环境变化和细胞功能需求。
5. 多层次调控：基因表达的调控可以发生在多个层次上，包括转录、转录后、翻译和翻译后等。
6. 基因表达的稳定性和可变性：基因表达的稳定性是指细胞维持基因表达水平的能力，而可变性则是指细胞能够根据环境变化和细胞功能需求快速调整基因表达水平的能力。
7. 基因表达的遗传变异：不同个体之间的基因表达水平存在差异，这是由于基因的遗传变异和环境因素的影响。
基因表达是一个复杂的过程，受到多种因素的调控，具有时空特异性、组织特异性、调控复杂性、信号转导、多层次调控、稳定性和可变
性以及遗传变异等特点。
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课时提升作业(二十)基因的表达(45分钟100分)一、选择题(包括11个小题，每个小题4分，共44分)1.(2014·合肥模拟)四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，这些抗生素阻断了下列过程中的()A.染色体活动B.DNA复制过程C.转录过程D.翻译过程2.(2014·宿州模拟)下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是()A.甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向B.乙可表示逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向C.丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向D.丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向3.下列关于图中①②两种分子的说法正确的是()A.①为DNA，在正常情况下复制后形成两个相同的DNAB.②为tRNA，一种tRNA可携带不同的氨基酸C.遗传信息位于①上，密码子位于②上D.①和②共有的碱基是A、C、G、T4.如图为生物体内转运氨基酸m的转运RNA，对此叙述正确的是()A.该转运RNA还能识别并转运其他氨基酸B.氨基酸m只能由该转运RNA转运C.氨基酸m的密码子是UUAD.转运RNA是由许多个核糖核苷酸构成的5.(2014·浙江五校联考)如图为翻译过程，所示的哪一种物质或结构彻底水解后产物种类最多()A.①B.②C.③D.④6.(2014·阜阳模拟)已知一基因片段(如图)以乙链为模板转录某遗传病致病因子,现开发一小核酸分子药物,能成功阻止该因子在人体内的表达过程而大大减缓病情。
下列相关叙述不正确的是()A.这种药物成分最可能具备的结构简图是B.小核酸分子可使翻译过程受阻从而抑制基因的表达C.该基因可以来自于病毒D.开发的小核酸分子药物是一种酶7.(2014·安庆模拟)下图为基因的作用与性状的表现流程示意图，关于该流程的叙述正确的是()A.①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNAB.②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、A TP即可完成C.人的镰刀型细胞贫血症是基因通过控制蛋白质而直接控制性状D.某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变8.某个多肽的相对分子质量为2 778，氨基酸的平均相对分子质量为110，若考虑终止密码子，则控制该多肽合成的基因的长度至少是()A.75对碱基B.78对碱基C.90对碱基D.93对碱基9.(2014·汕头模拟)为了测定氨基酸的密码子，科学家以人工合成的mRNA为模板进行细胞外蛋白质合成实验。
若以ACACACACAC……为mRNA，则合成苏氨酸或组氨酸的多聚体；若以CAACAACAACAA……为mRNA，则合成谷氨酰胺、天冬酰胺或苏氨酸的三种多聚体。
据此推测苏氨酸的密码子是()A.ACAB.CACC.CAAD.AAC10.有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。
“管家基因”在所有细胞中表达，是维持细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织细胞中表达。
下列属于“奢侈基因”表达产物的是()A.A TP水解酶B.RNA聚合酶C.膜蛋白D.血红蛋白11.(2014·合肥模拟)下图为基因的作用与性状的表达流程示意图。
正确的选项是()A.①过程需要DNA聚合酶、②过程需要RNA聚合酶参与B.①②过程中所涉及的tRNA、mRNA、rRNA都来自图示中DNA的转录C.人的镰刀型细胞贫血症的病因体现了基因对性状的直接控制D.某段DNA上发生了基因突变,则形成的mRNA、蛋白质一定会改变二、非选择题(包括3个小题，共56分)12.(16分)(2014·徐州模拟)下图表示生物体内三个重要的生理活动。
根据所学知识结合图形回答下列问题：(1)甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是。
对于小麦的叶肉细胞来说，能发生乙过程的场所有。
(2)在正常情况下，碱基的排列顺序相同的单链是。
(3)对于乙图来说，RNA聚合酶结合位点位于分子上，起始密码子和终止密码子位于分子上。
(填字母)(4)分子l彻底水解得到的化合物有种。
(5)丙图所示的生理过程是从分子l链的端开始的。
如果该链由351个基本单位构成，则对应合成完整的n链，最多需要脱掉分子的水。
13.(20分)科学家已经证明密码子是mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基。
以下是遗传密码破译过程的几个阶段。
(1)根据理论推测，mRNA上的3个相邻的碱基可以构成种排列方式，实际上mRNA上决定氨基酸的密码子共有种。
(2)1961年，尼伦伯格和马太成功建立了体外蛋白质合成系统，破译了第一个密码子：苯丙氨酸(UUU)。
具体的做法是在代表“体外蛋白质合成系统”的20支试管中各加入作为模板(mRNA)的多聚尿嘧啶核苷酸(即只由U组成的mRNA)，再向20支试管中分别加入20种氨基酸中的1种，结果只有加入苯丙氨酸的试管中出现了多聚苯丙氨酸肽链。
体外蛋白质合成系统中除了加入全套必要的酶系统、tRNA、人工合成的mRNA和氨基酸外，还需提供________________________。
(3)上述实验后，又有科学家用C、U 2种碱基相间排列的mRNA作为模板，检验1个密码子是否含有3个碱基。
假设密码子是连续翻译的：①假如1个密码子中含有2个或4个碱基，则该RNA指导合成的多肽链应由_____种氨基酸组成。
②假如1个密码子中含有3个碱基，则该RNA指导合成的多肽链应由种氨基酸组成。
(4)此后又有科学家用2个、3个或4个碱基为单位的重复序列，最终破译了全部密码子，包括终止密码子。
下表是部分实验：说明：表中(UC)n表示“UCUCUCUCUCUC……”这样的重复mRNA序列。
请分析上表后推测下列氨基酸的密码子：亮氨酸为、；丝氨酸为；苯丙氨酸为。
14.(20分)(能力挑战题)如图为在实验室中进行的相关模拟实验，请据图回答问题：(1)图中甲、乙实验模拟的过程分别是、。
(2)若将甲试管中加入的“核糖核苷酸”换成“脱氧核苷酸”，则甲试管模拟的过程是。
(3)人们通过研究发现，有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成，从而抑制细菌的繁殖。
现发现一种新型抗生素，有人根据上述模拟实验的方法进行了如下实验过程：分析上表，试回答：①本实验的目的是 ____________________________________________________________________________________________________________________。
②预期实验结果并得出实验结论：该实验有可能会出现种实验结果，如果出现______________________________________________________，则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录，不阻断人体DNA的转录。
答案解析1.【解析】选D。
抗生素干扰细菌核糖体的形成或者阻止tRNA和mRNA结合，均是阻止翻译过程。
2.【解析】选A。
胰岛细胞属于高度分化的细胞，胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制；RNA病毒中的逆转录病毒在宿主细胞内繁殖时，不能发生RNA的自我复制，首先RNA 逆转录形成DNA，通过DNA将遗传信息传递给蛋白质；DNA病毒(如噬菌体)的遗传物质是DNA，在宿主细胞内繁殖时既可以通过DNA分子的复制实现增殖，也可以通过转录和翻译过程实现遗传信息的表达；某些RNA病毒(如烟草花叶病毒)既可以实现RNA自我复制，也可以翻译形成蛋白质。
【易错提醒】解答本题要明确RNA病毒产生RNA的过程，并不是都经过RNA复制，因为逆转录病毒(一种RNA病毒)产生RNA的途径为：经过逆转录过程产生DNA，DNA经过转录产生RNA。
否则易误选B。
3.【解析】选A。
①为DNA，复制时两条链都作为模板，形成两个相同的DNA；②为tRNA，一种tRNA 只能携带一种氨基酸；遗传信息位于DNA上，密码子位于mRNA上；DNA和tRNA共有的碱基为A、C、G。
【延伸探究】图中①和②在组成上具有哪些相同成分？提示：DNA和RNA在组成上的相同成分是磷酸和碱基A、G、C。
4.【解析】选D。
转运RNA是由许多个核糖核苷酸连接而成的，其中有三个游离的碱基(反密码子)能与信使RNA上的密码子发生碱基互补配对。
一种转运RNA只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由多种转运RNA转运。
【易错提醒】不要认为一种氨基酸只能由一种tRNA转运，而是一种tRNA只能转运一种氨基酸，否则易误选B。
5.【解析】选B。
图中所示为翻译过程，①代表的是mRNA，它彻底水解的产物是四种碱基(A，U，C，G)、核糖、磷酸；②代表的是核糖体，由蛋白质和RNA组成，它彻底水解的产物是四种碱基(A，U，C，G)、核糖、磷酸和氨基酸(最多有20种)；③代表的是tRNA，它彻底水解的产物是四种碱基(A，U，C，G)、核糖、磷酸；④代表的是9个氨基酸组成的肽链，它彻底水解的产物最多为9种氨基酸。
6.【解析】选D。
该遗传病的致病因子是基因转录出来的RNA。
开发的药物能成功阻止致病因子在人体内的表达,应该是抑制翻译过程。
从翻译过程看,如果是该药物以甲链为模板转录出RNA与致病因子的RNA 结合构成双链RNA,就可以阻止翻译过程。
该基因可以来自于RNA病毒的逆转录。
开发的小核酸分子药物不是一种酶。
7.【解题指南】解答本题应明确以下三点：(1)转录、翻译过程中的模板、原料和其他条件。
(2)基因控制性状的两条途径。
(3)密码子和氨基酸之间的对应关系：一种密码子只对应一种氨基酸，但是一种氨基酸可以对应多种密码子。
【解析】选C。
转录时以DNA的一条链为模板；②过程是翻译，需要模板、原料、能量、酶和tRNA，同时需要适宜的条件；基因突变导致形成的密码子发生改变，不同的密码子也可以决定同一种氨基酸，因此形成的蛋白质不一定改变。
8.【解析】选D。
某个多肽的相对分子质量=氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸的数量-18×(氨基酸的数量-1)=2 778，推出该多肽由30个氨基酸组成，若考虑终止密码子，则编码该多肽的mRNA上应含有31个密码子，故控制该多肽合成的基因的碱基数至少为31×6=186(个)，即93对碱基。
9.【解析】选A。
由题意可知，以ACACACACAC……为mRNA时，合成苏氨酸或组氨酸的多聚体，苏氨酸、组氨酸的密码子是ACA或CAC；以CAACAACAACAA……为mRNA时，合成谷氨酰胺、天冬酰胺或苏氨酸的三种多聚体，所以三者的密码子为CAA或ACA或AAC，对照两者得出相同的密码子ACA即为苏氨酸的密码子。