2020学年高中生物 第3章 遗传信息的复制与表达 第2节 遗传信息的表达 第2课时 基因表达的调控

第2课时基因表达的调控与中心法则

1．概述原核生物与真核生物基因表达的调控。(难点) 2．阐述中心法则。(重点)

一、基因表达的调控

1．原核生物基因表达的调控

(1)原核生物基因表达的调控主要发生在转录过程中。

(2)调节乳糖分解代谢的根本原因是大肠杆菌染色体上存在乳糖操纵子，它是由一个操纵基因、三个结构基因、启动子和调节基因组成的。

2．真核生物基因表达的调控

(1)真核生物的受精卵含有发育成一个成熟个体的全部遗传信息。

(2)在调节因素的作用下，随生物体的生长发育，遗传信息有序地表达。

二、中心法则

1．中心法则的提出

(1)提出者：克里克。

(2)内容

①遗传信息可以从DNA流向DNA，完成DNA的自我复制。

②遗传信息也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。

2．中心法则的发展

(1)RNA自我复制：遗传信息从RNA流向RNA。

(2)RNA逆转录：遗传信息在逆转录酶作用下由RNA流向DNA。

3．图解

判一判

(1)中心法则表示的是遗传信息的流动过程。(√)

分析：中心法则包含多个不同过程，但表示的都是遗传信息的流动过程。

(2)遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。(×)

分析：在克里克提出的中心法则中，遗传信息只能从DNA流向RNA，进而流向蛋白质。随着科学的发展，中心法则不断得到完善，遗传信息流动的过程更多，例如RNA的自我复制、逆转录等。

想一想

(1)高等动物基因表达数量最多的时期是发育的什么时期？

提示：胚胎期。

(2)在正常人的体细胞中不能进行的遗传信息的流动过程有哪些？提示：逆转录、RNA的复制。

基因表达的调控

1．原核细胞与真核细胞基因结构的比较

原核细胞基因结构真核细胞基因结构

非编码

区

位置均位于编码区的上游和下游

功能有调控遗传信息表达的核苷酸序列

编码区

结构

连续的，不存在内含子

与外显子

间隔的、不连续的，有内含子与外显子功能编码蛋白质外显子编码蛋白质

转录

产物

成熟的mRNA

初级转录产物，需切割掉内含子的转录部分才成

为成熟的mRNA

(1)当培养基中没有乳糖时，调节基因的产物调节蛋白会与操纵基因结合，从而阻碍RNA 聚合酶与启动子的结合，使三个结构基因无法转录，也就不能合成分解乳糖的半乳糖苷酶。

(2)当培养基只有乳糖存在时，乳糖可以与调节基因的产物调节蛋白结合，使调节蛋白不能与操纵基因结合，从而使RNA聚合酶顺利与启动子结合，促使三个结构基因的转录，促进了半乳糖苷酶的合成，使乳糖被分解为葡萄糖和半乳糖，供大肠杆菌生长的需要。

3．真核生物基因表达的特点

(1)真核生物基因的表达一般在胚胎时期基因表达的数量最多，但在以后的生长发育过程中，有些基因表达增强，有些基因表达减弱或被抑制。

(2)当环境条件发生变化时，生物体在调节因素作用下，调整自身的基因表达，产生相应功能的蛋白质，通过改变生物体自身的代谢以适应环境。

1．以下关于基因结构中“与RNA聚合酶结合位点”的说法，错误的是( )

A．“与RNA聚合酶结合位点”即是起始密码

B．“与RNA聚合酶结合位点”是转录RNA时与RNA聚合酶的一个结合点

C．“与RNA聚合酶结合位点”能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录

D．“与RNA聚合酶结合位点”在转录mRNA时，起调控作用

解析：选A。起始密码属于密码子，位于mRNA上，故A项是错误的。

2．下列有关原核细胞基因的叙述，正确的是( )

A．主要位于染色体上

B．基因的非编码区位于编码区的上游

C．上游有与RNA聚合酶结合的位点

D．上游有与RNA聚合酶结合的起始密码

解析：选C。原核细胞中无染色体，DNA是裸露的，所以原核细胞的基因位于核区的大型环状DNA以及质粒上；编码区的上游和下游都有非编码区，上游的非编码区上有与RNA 聚合酶结合的位点，它是mRNA开始转录的起始点，而起始密码位于信使RNA上，是翻译的起点。

中心法则

1．内容图解

(1)以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递

(2)以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递

①

②

2．几个过程的比较

模板原料原则产物实例

DNA 复制

DNA

两条

链

含A、T、G、C的四种脱

氧核苷酸

T—A

A—T

G—C

C—G

DNA 绝大多数生物

DNA 转录

DNA

一条

链

含A、U、G、C的四种核

糖核苷酸

A—U

T—A

G—C

C—G

RNA 绝大多数生物

RNA

复制

RNA

含A、U、G、C的四种核

糖核苷酸

U—A

A—U

G

—C

C—G

RNA

以RNA为遗传物质的生物，如烟

草花叶病毒等

RNA逆

转录

RNA

含A、T、G、C的四种脱

氧核苷酸

A—T

U—A

G—C

C—G

DNA

某些致癌病毒、艾滋病病毒、SARS

病毒等

翻译

信使

RNA

20种氨基酸

U—A

A—U

G—C

C—G

多肽所有生物

病毒中可以进行RNA的复制和逆转录。

(2)RNA逆转录需要逆转录酶，在基因工程中常用到逆转录酶。

1．如图所示，甲、乙、丙三图代表着生物的三种遗传和表达方式，据此分析错误的是( )

A．需要tRNA和核糖体同时参与的过程有2、5、9

B．上述三种方式的遗传信息流动可总结为：

C．原核生物遗传信息的传递方式用甲表示

D．可与模板链上的碱基A发生A—T配对的过程是3、7

解析：选B。甲图中1、2分别是转录和翻译过程，3是DNA的复制；乙图中4和6是RNA复制，5为翻译过程；丙图中7为逆转录产生DNA的过程，8和9分别是转录和翻译过程。结合选项分析，2、5、9都是翻译过程，需tRNA转运氨基酸，场所是核糖体，A项正确；图中过程包括DNA复制、RNA复制、转录、翻译以及RNA逆转录过程，B项错误；原核生物以DNA为遗传物质，进行DNA复制、转录和翻译过程，C项正确；3和7过程分别为DNA复制和逆转录，发生A—T的配对，其余过程发生的是A—U配对，不存在A—T配对，D项正