基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)得合成

第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第四章基因的表達(dá)基因：有遺傳效應(yīng)的DNA片段基因間區(qū)：沒有遺傳效應(yīng)的片段基因的表達(dá)：指基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來控制性狀的過程。性狀的直接體現(xiàn)者？

蛋白質(zhì)是由？？控制的

蛋白質(zhì)基因蛋白質(zhì)？DNA主要在細(xì)胞核中蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)里進(jìn)行控制通過RNAGUUAUUAUCmRNA基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程為什么RNA適于作DNA的信使？RNA也是由核苷酸連接而成，也能儲存遺傳信息。RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循堿基互補(bǔ)配對原則。RNA一般為單鏈，比DNA短，能通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。一遺傳信息的轉(zhuǎn)錄RNA的種類和功能信使RNA（mRNA）作為DNA的信使轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA)氨基酸的運(yùn)載工具。（一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能識別和轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸）核糖體RNA（rRNA）核糖體的組成部分轉(zhuǎn)錄過程

概念：以DNA的一條鏈為模板，合成信使RNA的過程場所：細(xì)胞核內(nèi)條件：模板：DNA的一條鏈

原料：4種核糖核苷酸能量：ATP

酶：轉(zhuǎn)錄酶產(chǎn)物：信使RNA遺傳信息的傳遞方向：

DNA→mRNA過程：解旋合成釋放DNA的平面結(jié)構(gòu)圖AG

T

AC

TA

A

T

TCATGATTA以DNA的一條鏈為模板合成RNADNA游離的核糖核苷酸AG

T

AC

TA

A

T

UUGGACUGCUGAAG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對：A——U；T——C；C——G；T—ARNA聚合酶AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個個連接起來AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGAUGUUAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAAAG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUAG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAUAG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAUAUAAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCAG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC形成的

mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上RNADNAAG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)

轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成過程四、遺傳信息的翻譯1、概念：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程

2、場所：核糖體

條件：模板：mRNA原料：氨基酸能量：ATP酶遺傳信息傳遞方向：mRNA→蛋白質(zhì)運(yùn)載工具:tRNA

產(chǎn)物：蛋白質(zhì)（或多肽鏈）

3、過程：起始階段、延伸階段、終止階段堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系DNA和RNA都只含有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。這4種堿基是怎樣決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的？如果1個堿基決定1個氨基酸，4種堿基能決定多少種氨基酸？如果2個堿基編碼一個氨基酸，最多能編碼多少種氨基酸？一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基，才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸？思考與討論2、密碼子：概念：mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰堿基種類：64種，決定氨基酸的是61種，其中3個為終止密碼不編碼氨基酸特點(diǎn)簡并性：一種氨基酸可以有多個密碼子通用性：說明所有生物可能有共同的起源或在若一個基因在復(fù)制過程中發(fā)生堿基對的替換，這種變化是否一定能反映到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上？思考：生命本質(zhì)上是統(tǒng)一的不一定。因?yàn)槊艽a子有簡并性。

密碼子

密碼子

密碼子UCAUGAUUAmRNA

密碼子：mRNA上決定氨基酸的三個相鄰的堿基。

密碼子種類起始密碼子：2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸普通密碼子：59種，只編碼氨基酸終止密碼子：3種，UAA、UGA、UAG，不編碼氨基酸，只是終止信號（2）反密碼子概念：與mRNA分子中密碼子互補(bǔ)配對的tRNA上的3個堿基特點(diǎn)：反密碼子的三個堿基與相應(yīng)的DNA模板鏈上對應(yīng)的堿基相同，只是DNA鏈上堿基T的位置在tRNA上為U種類：61種，反密碼子與61種決定氨基酸的密碼子對應(yīng)AAU

亮氨酸ACU

天門冬酰氨AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸t(yī)RNA——“搬運(yùn)工”每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸!9、過程翻譯位點(diǎn)：一個核糖體與mRNA的結(jié)合部位形成兩個結(jié)合位點(diǎn)，兩個轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶兩個氨基酸進(jìn)入核糖體從而發(fā)生脫水縮合反應(yīng)ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸核糖體CGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸肽鍵ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸ACGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸肽鍵CGUGAUUAUAC甲硫氨酸ACU天門冬氨酸AUG異亮氨酸AACGUGAUUAUACACUAUG甲硫氨酸天門冬氨酸異亮氨酸三、基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計(jì)算1、轉(zhuǎn)錄時(shí)，組成基因的兩條鏈只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄。因此，轉(zhuǎn)錄形成的RNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。2、翻譯過程中，信使RNA中每3個堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的1/3。綜上可知，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=tRNA數(shù)目=1/3mRNA堿基數(shù)目=1/6DNA堿基數(shù)目。計(jì)算中“最多”和“最少”的分析（1）翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。（2）基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。（3）在回答有關(guān)問題時(shí)，應(yīng)加上“最多”或“最少”等字。如：mRNA上有n個堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中至少有2n個堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有1/3n個氨基酸。時(shí)間場所模板原料條件產(chǎn)物模板去向特點(diǎn)堿基配對遺傳信息傳遞意義復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯個體生長發(fā)育的整個過程細(xì)胞質(zhì)的核糖體DNA的一條鏈mRNA4種脫氧核苷酸20種氨基酸多肽鏈細(xì)胞分裂（有絲分裂和減數(shù)第一次分裂）的間期主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核DNA的兩條鏈4種核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2個雙鏈DNA一個單鏈RNA（3種）分別進(jìn)入2個子代DNA分子恢復(fù)原樣，與非模板鏈重新繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個核苷酸半保留，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA上結(jié)合多個核糖體，順次合成多條肽鏈A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDAN

mRNADANDAN

mRNA蛋白質(zhì)使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀四、DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較拓展：蛋白質(zhì)合成過程中涉及到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（以分泌蛋白的合成為例）DNAmRNA轉(zhuǎn)錄翻譯多肽初加工較成熟的蛋白質(zhì)再加工成熟的蛋白質(zhì)細(xì)胞核核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體供能供能供能供能七、相關(guān)高考題分析1、由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a,則該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量最大為（）

A.na/6B.na/3-18(n/3-1)C.na-18(n-1)D.na/6-18(n/6-1)D2、在一個DNA分子中，腺嘌呤與胸腺嘧啶之和占全部堿基數(shù)目的54%，其中一條鏈中鳥嘌呤與胸腺嘧啶分別占該鏈堿基總數(shù)的22%和28%，則由該鏈轉(zhuǎn)錄的信使RNA中鳥嘌呤與胞嘧啶分別占堿基總數(shù)的（）

A．24%，22%B.22%,28%C.26%,24%D.23%,27%A3、人體神經(jīng)細(xì)胞與肝細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同，其根本原因是這兩種細(xì)胞的（）

A.DNA堿基排列順序不同B.核糖體不同

C.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA不同D.信使RNA不同D4、科學(xué)家將含人的a-抗體胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育的羊能分泌含a-抗體胰蛋白酶的奶。這一過程涉及（）

A.DNA按照堿基互補(bǔ)配對原則自我復(fù)制

B.DNA以其一條鏈為模板合成RNAC.RNA以自身為模板自我復(fù)制

D.按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì)ABD5、回答有關(guān)真核細(xì)胞中遺傳信息及其表達(dá)的問題（1）將同位素標(biāo)記的尿核苷（尿嘧啶和核糖的結(jié)合物）加入細(xì)胞培養(yǎng)液中，不久在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)被標(biāo)記的、、。（2）將從A細(xì)胞中提取的核酸，通過基因工程的方法，轉(zhuǎn)移到另一種細(xì)胞B中；當(dāng)轉(zhuǎn)入時(shí)，其遺傳信息在B細(xì)胞中得到表達(dá)并能夠復(fù)制傳給下一代，當(dāng)轉(zhuǎn)入時(shí)，在B細(xì)胞中雖能合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)，但性狀不會遺傳。mRNAtRNArRNADNARNA（3）已知某基因片段堿基排列如下圖。由它控制合成的多肽中含有“-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸-賴氨酸-”的氨基酸序列。（脯氨酸的密碼子是CCU、CCC、CCA、CCG；谷氨酸的是GAA、GAG；賴氨酸的是AAA、AAG；甘氨酸的是GGU、GGC、GGA、GGG。）①-GGCCTGAAGAGAAGT-②-CCGGACTTCTCTTCA-1）翻譯上述多肽的mRNA是由該基因的鏈轉(zhuǎn)錄的（以圖中的①或②表示），此mRNA的堿基排列順序是：。

2）若該基因由于一個堿基被置換而發(fā)生突變，所合成的多肽的氨基酸排列順序成為“-脯氨酸-谷氨酸-甘氨酸-賴氨酸-”。寫出轉(zhuǎn)錄并翻譯出此段多肽的DNA單鏈的堿基排列順序：。②-CCUGAAGAGAAG--GGACTTCCCTTC-1、遺傳密碼的組成是（）A、由A、T、G、C