| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.1.A |
|
6.1.B |
|
基因表达与调控
AP 生物 · 第 6 主题
6.1
DNA 与 RNA 的结构
大纲
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
DNA 作为两条链的一个双螺旋(double helix)携带遗传信息。它的核苷酸(nucleotides)按规则配对——A 与 T、G 与 C(互补配对(complementary base pairing))——所以一条链指定另一条。这两条链反平行(antiparallel)地运行。RNA 是单链的,用尿嘧啶(uracil)(U)代替胸腺嘧啶,并有核糖。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| double helix | 双螺旋 | shuāng luó xuán |
| nucleotides | 核苷酸 | hé gān suān |
| complementary base pairing | 互补配对 | hù bǔ pèi duì |
| antiparallel | 反平行 | fǎn píng xíng |
6.2
DNA 复制
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.2.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
在一个细胞分裂之前,DNA 被半保留复制(semiconservatively):螺旋解开而每条旧链模板化一条新链,所以每个子螺旋有一条旧链和一条新链。聚合酶(DNA polymerase)遵循碱基配对规则添加核苷酸,构建新链并边进行边校对。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| semiconservatively | 半保留复制 | bàn bǎo liú fù zhì |
| DNA polymerase | 聚合酶 | jù hé méi |
6.3
转录与 RNA 加工
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.3.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
转录(transcription)把一个基因的 DNA 复制成信使RNA(messenger RNA,mRNA)。RNA 聚合酶(RNA polymerase)读取模板链并构建一条互补的 RNA。在真核生物里 mRNA 然后被加工:一个帽和尾被添加,而内含子(introns)(非编码部分)被剪接掉,留下外显子(exons)。

Transcribe DNA into messenger RNA
Transcription copies a DNA template into mRNA, pairing A→U, T→A, C→G, G→C. Step through to build the RNA strand base by base.
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Transcription | 转录 | zhuǎn lù |
| messenger RNA | 信使 | xìn shǐ |
| introns | 内含子 | nèi hán zi |
| exons | 外显子 | wài xiǎn zi |
6.4
翻译
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.4.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
翻译(translation)在核糖体(ribosome)从 mRNA 构建一个蛋白质。mRNA 以三个碱基的密码子(codons)被读取,每个指定一个氨基酸(遗传密码)。转运RNA(transfer RNA)带来匹配的氨基酸,而核糖体把它们连接成一条多肽,直到一个终止密码子结束它。这是"中心法则":DNA → RNA → 蛋白质。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Translation | 翻译 | fān yì |
| ribosome | 核糖体 | hé táng tǐ |
| codons | 密码子 | mì mǎ zi |
| Transfer RNA | 转运 | zhuǎn yùn |
6.5
基因表达的调控
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.5.A |
|
6.5.B |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
细胞控制哪些基因被表达以及何时。在原核生物里,操纵子(operons)把成组的基因开或关。在真核生物里,调节发生在许多层次——哪些基因被转录(转录因子、启动子、增强子)、RNA 加工,以及翻译之后。这让一个细胞在不改变它 DNA 的情况下对它的环境反应。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| operons | 操纵子 | cāo zòng zi |
6.6
基因表达与细胞特化
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.6.A |
|
6.6.B |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个身体里的每个细胞有相同的 DNA,然而细胞不同,因为它们表达不同的基因——差异表达(differential gene expression)。这就是一个受精卵如何产生许多特化的细胞类型(肌肉、神经、皮肤);发育期间的信号把特定的基因开和关。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| differential gene expression | 差异表达 | chā yì biǎo dá |
6.7
突变
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.7.A |
|
6.7.B |
| |
6.7.C |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
一个突变(mutation)是 DNA 序列的一个变化。点突变(point mutations)改变一个碱基(沉默、错义,或无义);插入/缺失(insertions/deletions)能造成一次移码(frameshift),它把下游的一切弄乱。配子里的突变是可遗传的;它们可能是有害的、中性的,或有益的——而有益的提供自然选择的变异。

| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| mutation | 突变 | tū biàn |
| frameshift | 移码 | yí mǎ |
6.8
生物技术
大纲
| Big Idea | Learning Objective | Essential Knowledge |
|---|---|---|
Big Idea 3 — Information Storage and Transmission | 6.8.A |
|
来源:美国大学理事会 AP 课程与考试说明
生物技术(biotechnology)工具操纵遗传物质:聚合酶链反应(PCR)复制 DNA、凝胶电泳(gel electrophoresis)按大小分开 DNA 片段、限制酶(restriction enzymes)和克隆在生物之间移动基因,而 CRISPR 编辑序列。这些技术使基因检测、工程化生物和医学治疗成为可能。


Worked example. 模板 DNA 链 3'-TAC GGA TTC-5' 被转录成 mRNA 5'-AUG CCU AAG-3'。一个核糖体读取三个密码子:AUG = 甲硫氨酸 Met(起始)、CCU = 脯氨酸 Pro、AAG = 赖氨酸 Lys——编码 Met–Pro–Lys。改变一个密码子的第三个碱基常常给出相同的氨基酸,因为遗传密码是简并的,这软化了许多突变的影响。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| Biotechnology | 生物技术 | shēng wù jì shù |
| gel electrophoresis | 凝胶电泳 | níng jiāo diàn yǒng |
6.8
考试技巧
- 知道中心法则 DNA → RNA → 蛋白质:转录制造 mRNA,翻译在核糖体以三个碱基的密码子读取它。
- 记住 RNA 是单链的并用 U 代替 T;复制是半保留的。
- 每个细胞有相同的 DNA——细胞不同,因为它们表达不同的基因(差异表达)。
- 一个突变是 DNA 序列的一个变化,可能是有害的、中性的,或有益的(选择的原材料)。
- 把生物技术工具与它们的工作联系起来:PCR 复制 DNA;凝胶电泳按大小分开片段。
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| PCR | 聚合酶链反应 | jù hé méi liàn fǎn yìng |
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