第二节 基因的表达1．识别DNA与RNA，描述遗传信息和“密码子”的概念2．概述遗传信息的转录和翻译一、转录转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成RNA的过程1．场所：主要在细胞核2．模板：DNA分子的一条链3．原料：游离的四种核糖核苷酸4．碱基配对原则：T与A配对；C与G配对；RNA不含T，所以U（尿嘧啶）与A配对5．转录的产物：RNA1）信使RNA（mRNA）：接受DNA上的遗传信息，进入细胞质，作为蛋白质合成的模板2）转运RNA（tRNA）：识别并转运氨基酸3）核糖体RNA（rRNA）：核糖体的组成成分6．转录的过程：在DNA解旋酶的作用下，双螺旋解开成为单链只以一条DNA链为模板，按碱基互补配对原则，利用细胞核内游离的核糖核苷酸，合成一条RNA链经过转录，DNA就把遗传信息传递给了信使RNA（mRNA）二、翻译翻译是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程1．遗传密码（1）密码子①概念：指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基②种类：4种碱基可以组成64种密码子，其中61个密码子决定20种氨基酸密码子AUG和GUG是翻译的起始信号，叫做起始密码子。
UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定氨基酸，是终止密码子思考：密码子具有什么特性？提示：密码子具有专一性，一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种密码子决定2）转运RNA（tRNA）与反密码子tRNA形似三叶草，其一端是携带氨基酸的部位，相对的一端有三个碱基决定着携带氨基酸的种类每个tRNA的这三个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，叫做反密码子思考：tRNA(反密码子)有多少种？有什么特性？提示：tRNA的作用是转运氨基酸，每种tRNA的反密码子与mRNA上的一种决定氨基酸的密码子互补，因为决定氨基酸的密码子有61种，所以tRNA有61种，即反密码子有61种每一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由一种或几种tRNA来转运2．翻译（1）场所：细胞质中的核糖体2）模板：mRNA3）原料：游离的20种氨基酸4）碱基互补配对原则：A与U，U与A，C与G，G与C配对，如下图5）产物：蛋白质（直接产物是多肽）6）过程：mRNA与核糖体结合后，核糖体一边沿着mRNA移动，一边解读mRNA上的密码子特定的tRNA携带着特定的氨基酸进入核糖体，一端的三个碱基与mRNA上的密码子互补配对后，核糖体就将氨基酸连接到多肽链上。
核糖体不断移动，氨基酸依次连接上去，直到遇到mRNA上的终止密码子为止，形成的多肽链与核糖体分离，然后再经过盘曲折叠，最终形成有特定结构和功能的蛋白质分子思考：复制、转录、翻译时碱基配对方式有何异同？提示：三、中心法则中心法则是对遗传信息的传递过程的概括，是对DNA基本功能的概括，也是对生物遗传物质和性状关系以及传递途径的概括1．以DNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递2．以RNA为遗传物质的生物的遗传信息的传递3．中心法则示意图（1）DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则2）RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中1．DNA与RNA的判定方法（1）若有核糖，一定是RNA；若有脱氧核糖，一定是DNA2）若含T，一定为DNA；若含U，一定是RNA所以用放射性同位素标记T或U，可探知DNA或RNA，若大量利用T，可认为进行DNA的复制；若大量利用U，可认为进行RNA的合成即转录3）若含T，A≠T或嘌呤≠嘧啶，则为单链DNA因为双链DNA中A＝T，G＝C，嘌呤＝嘧啶（A＋G＝T＋C）2．DNA与RNA的比较3．复制、转录、翻译的区别DNA的复制、DNA转录形成RNA、RNA翻译形成蛋白质的过程，是遗传信息在生物体内以不同方式传递、表达的过程。
遗传信息的传递发生在生物传种接代的过程中，通过复制，实现遗传信息由亲代到子代的传递遗传信息的表达发生在生物个体发育过程中，它是通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程复制、转录、翻译三者之间的主要区别见下表：场所模板原料酶互补配对的碱基产物复制细胞核DNA两条链游离的脱氧核苷酸解旋酶、DNA聚合酶等A与TC与GDNA转录细胞核DNA的一条链游离的核糖核苷酸解旋酶、RNA聚合酶等A与UC与GRNA翻译细胞质信使RNA氨基酸酶A与UC与G蛋白质DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序决定了信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序，信使RNA中核糖核苷酸的排列顺序又决定了氨基酸的排列顺序，氨基酸的排列顺序最终决定了蛋白质的结构和功能的特异性，从而使生物体表现出各种遗传性状4．基因控制蛋白质合成时的相关计算（1）转录时DNA与RNA之间的数量关系分析：由上图可知：①DNA α链碱基数＝β链碱基数＝mRNA碱基数＝1/2 DNA分子总碱基数②Aα＋Tα＝Tβ＋Aβ＝mRNA上的（A＋U），Gα＋Cα＝Cβ＋Gβ＝mRNA上的（C＋G）2）碱基与氨基酸之间的数量关系分析：①转录时，组成基因的两条链只有一条链能作为模板链，所以转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
在转录时，基因模板链中的A＋T（或G＋C）与RNA分子中的U＋A（或C＋G）相等②翻译时，mRNA中每3个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3因此，在不考虑终止密码子的情况下，在转录和翻译过程中，基因双链中的碱基（或脱氧核苷酸）数︰mRNA中的碱基（或核糖核苷酸）数︰翻译形成的蛋白质分子中的氨基酸数＝6∶3∶1如下图所示：③有关计算的公式可总结为：蛋白质中肽链的条数＋蛋白质中肽键数（或缩合时脱下的水分子数）＝蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的转运RNA数目＝1/3mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数3）计算中“最多”和“最少”的分析：①翻译时，mRNA上的终止密码子不决定氨基酸，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②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些③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，转录它的基因中至少有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中最多有n/3个氨基酸题型一 密码子的判断【例题1】（2010·天津理综）根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是（ ）。
DNA双链TGmRNAtRNA反密码子A氨基酸苏氨酸A．TGU B．UGA C．ACU D．UCU解析：反密码子与密码子互补，所以苏氨酸密码子第三个碱基为U，且密码子由mRNA上的碱基组成，不含碱基T，所以A、B两项错根据mRNA与DNA中模板链互补可推知苏氨酸密码子为UGU或ACU，故选C答案：C题型二 遗传信息的翻译过程【例题2】有关蛋白质合成的叙述，不正确的是（ ）A．终止密码子不编码氨基酸B．每种tRNA只转运一种氨基酸C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D．核糖体可在mRNA上移动解析：携带遗传信息的是DNA，不是RNAmRNA上的终止密码子不编码氨基酸由于每种tRNA的反密码子只能识别一种密码子，所以只转运一种氨基酸答案：C反思领悟：在翻译过程中，mRNA与核糖体结合，以氨基酸为原料，以tRNA为运载工具，控制蛋白质合成核糖体可在mRNA上移动，当移动到终止密码时终止翻译题型三 中心法则【例题3】（2011·上海十三校联考）下图表示遗传信息的传递和表达过程，下列有关叙述中错误的是（ ）A．正常情况下，在动植物细胞中都不可能发生的过程是③④B．图中①、②、⑤过程的原料依次是脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸C．图中所示各过程中均可发生碱基互补配对D．过程③发生在某些病毒体内，并且需要逆转录酶的参与解析：①是DNA复制，②是转录，⑤是翻译，此过程发生于细胞生物中；③是逆转录，④是RNA复制，分别发生于某些病毒入侵细胞后，但不会发生在病毒体内，因为病毒的生命活动发生在细胞中。
答案：D1 （2011·海南卷）关于核酸生物合成的叙述，错误的是（ ）A．DNA的复制需要消耗能量B．RNA分子可作为DNA合成的模板C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期解析：真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂间期答案：D2 （2011·海南卷）关于RNA的叙述，错误的是（ ）A．少数RNA具有生物催化作用B．真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的C．mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子D．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸解析：真核细胞内mRNA和tRNA主要是在细胞核中合成答案：B3 遗传信息的转录与复制过程相同的是（ ）A．只以DNA的一条链为模板B．以碱基U与碱基A互补配对C．合成的产物是mRNAD．按照碱基互补配对原则进行解析：转录时以DNA一条链为模板，而复制时是以DNA的两条链作模板；复制的产物是子代DNA，转录的产物为RNA；RNA中无碱基T，碱基U与A配对；复制和转录过程都遵循碱基互补配对原则答案：D4 牛胰岛素由两条肽链构成，共有51个氨基酸。
则牛胰岛素含有的肽键数以及控制其合成的基因至少含有的脱氧核苷酸数目依次是（ ）A．49,306 B．49,153 C．51,306 D．51,153解析：牛为真核生物，其基因中有外显子和内含子之分，即氨基酸数与基因中的脱氧核苷酸数并不成一定的比例关系，但题目中加了“至少”两字后作了限定，相当于不考虑内含子的计算，所以“至少”含有的核苷酸数为6×51＝306，该蛋白质含有的肽键数＝氨基酸数－肽链条数＝51－2＝49答案：A6。