高中生物《遗传信息的传递》文字素材1 浙科版必修2

用心 爱心 专心1 遗传信息的传递遗传信息的传递 一 中心法则 英国物理学家克里克在 1958 年提出关于遗传物质与性状之间关系的中心法则以后 经过 修改和补充 按照中心法则 DNA 不仅具有 自体催化的功能 即自我复制 而且具有异体催化的功 能 即根据它所贮存的遗传信息 转录成 RNA 然后转移至细胞质中 再翻译成蛋白质 多数生物都是由 DNA 转录 RNA 但 1970 年美国科学家特明和巴尔的摩等发现在少数生 物中如劳 氏肉瘤病毒等 存在一种反向转录酶 在它的催化下 RNA 可反向转录成 DNA 这一发现丰富了中心法则的内容 但还未发现蛋白质也能反向翻译成 RNA 或 DNA 的事例 二 遗传密码 根据理论推算和大量的实验证明 3 个碱基组成 1 个遗传密码 决定 1 个氨基酸的合成 形成了决定 20 种氨基酸合成的遗传密码表 遗传密码具有以下性质 1 统一性 现已证明 地球上所有的生物 从病毒到高等植物 从变形虫到人类 其遗传密码基本上 是相同的 最根本的生命活动都服从于这张密码表的规定 2 三联体 每 3 个连续的核苷酸决定一种氨基酸 3 不重叠 一般来讲 两个相邻接的密码子没有共同的核苷酸 4 无逗号 所有的三联体密码都是连续的 中间没有不作为密码的核苷酸 5 兼并性 多数氨基酸可由几个密码来翻译 另外 还有几个特殊的密码 那就是起始密码子 终止密码子 它们直接关系着蛋白质 合成的起始和终止 三 核糖核酸 RNA 分子和 DNA 一样 也是核苷酸的多聚体 长链的大分子 并能进行自我复制 但 也有不同的地方 RNA 通常是单链 核苷酸中的糖是核糖 4 种碱基中没有胸腺嘧 啶 T 而有尿嘧啶 U 但也和 A 配对 已知细胞中参与遗传信息传递的 RNA 至少有 6 种类型 1 信使核糖核酸 信使核糖核酸 mRNA 由于能传达 DNA 上的遗传信息而得名 它是以 DNA 的一条链为模板 在 RNA 聚合酶的催化下 按照碱基互补的原则合成的 不过 A 是与 U 配对 这种合成过程称为转录 通过转录 DNA 的遗传密码的信息就精确 无误地传给了 mRNA 然后它再从核进入细胞质 进行翻译作用 mRNA 约占全部 RNA 的 5 10 2 核糖体核糖核酸 核糖体核糖核酸 rRNA 也是从 DNA 转录来的 是蛋白质合成的场所 rRNA 占全部 RNA 的 75 80 可分为 3 种 5S 16S 及 23SrRNA 真核则分别为 5S 16S 和 23S 它们与核糖体蛋白结合后产生 30S 和 50S 两种亚基 再结合成核糖体 用心 爱心 专心2 3 转移核糖核酸 转移核糖核酸 tRNA 也称可溶性 RNA 含 80 个左右核苷酸 约占全部 RNA 的 15 20 tRNA 由 DNA 转录时 先形成前体 以后切去多余核苷酸 形成骨架分子 再经特定酶 作用改变稀有碱基 最后产生成熟的 tRNA 它的功能是把各种氨基酸搬运到合成蛋白质 的工厂 核糖体中 tRNA 分子一般有 73 93 个核苷酸 在 tRNA 分子中 tRNA 分子链进行折叠时以最大的 可能将分子链中的互补碱基相互配对 形成具有 4 个臂和 4 个环的三叶草构型 其氨基酸 受体或称氨基酸基茎将活化了的氨基酸固定在 tRNA 的 3 端 所有的 tRNA 的 3 端都有一 个 C C A 列 活化了的氨基酸就结合在末端的腺苷酸上 此种三叶草的另一端是反密码子 臂 其上含有与 mRNA 三联密码互补的反三联密码 称反密码子 tRNA 形成的另外两 个大臂 DHU 臂含有不常见的嘧啶核苷二氢尿嘧啶核苷 而在 T C 臂上含有核糖胸腺嘧 啶和假尿嘧啶 这两种核苷酸也仅存在于 tRNA 中 三叶草结构的 tRNA 还有一个随着 tRNA 分子长度变化而变化的额外环 或称可变臂 在空间构型上 tRNA 分子被折叠成 L 形状的结构 与其相应的氨基酸被固定在这种 L 形结构的一端上 而反密码子位于 L 形的另一端上 由于蛋白质是由 20 种氨基酸构成的 所以生物细胞中至少应有 20 种不同的 tRNA 以分别对应于每一种氨基酸 事实上 细胞 中存在着远多于 20 种的 tRNA 四 蛋白质的生物合成 由 mRNA 的核苷酸顺序决定氨基酸和蛋 白质的合成过程 称为翻译 一 蛋白质合成过程 蛋白质合成过程一般分为起始 延伸和终止 3 个阶段 1 起始 在 3 种起始蛋白质帮助下 核糖体亚基 30s 与 mRNA 结合形成起始复合体 带有甲酰甲 硫氨酸的 tRNA 进入起始复合体 识出起始密码子 AUG 反密码子 UAC 与之配对 50s 与 30s 结合 形成完整的 70s 核糖体 其上有 2 个位置 A 位 氨基酰附着位置或称受位 和 P 位 肽基位置或称供位 2 延伸 要使进入的 DNA 结合在 A 位上 形成肽键并延伸 需要 3 种延伸蛋白和 GTP 能源参加 1 结合 甲酰甲硫氨酸 tRNA 识出 AUG 反密码子 UAC 与之配对 即进入 A 位 随核糖体沿 mRNA 从 5 3 移动 甲酰甲硫氨酸 tRNA 从 A 位移到 P 位 这时与 mRNA 上第 2 个密码 子相对应的氨基酰 tRNA 进入 A 位与核糖体结合 2 转肽 结合过程一旦完成 立即通过肽基转移酶的催化 使 P 位上的甲酰 甲硫氨基酰转到 A 位 上的氨基酰 tRNA 的游离氨基上 形成肽键 并把它接收过来 然后释放出原来在 P 位上 的 tRNA 3 移位 核糖体由 5 3 沿 mRNA 再移动 1 个密码子距离 原来在 A 位上的肽基 tRNA 又移到 P 位 于是与第 3 个密码子相应的氨基酰 tRNA 又进入 P 位 重复上述步骤 肽链不断加长 3 终止 当核糖体遇到 mRNA 上终止密码子 UAA UAG UGA 中任何 1 个密码子进入 A 位时 蛋白质合成作用就自动终止 因为生物体内不含有同这 3 个密码子相对的反密码子 用心 爱心 专心3 tRNA 所 以不可能产生结合反应 在终止蛋白作用下 新合成的蛋白质便脱离核糖体进 入细胞质 此时 70S 核糖体又重新分解为 30S 和 50S 两个亚基 如需要 它们又可重复上 述步骤来合成新的多肽 二 几点说明 蛋白质合成方向是从 N 端到 C 端 相当于 mRNA 中的 5 3 方向 每一条 tuRNA 能被多次利用合成许多条蛋白质 这是利用一种称为多核糖体的结构 终止密码子不一定是 mRNA 上最后一个密码子 起始密码子也不一定是最初的一组核苷 酸 因而蛋白质合成并非全部从 mRNA 的 5 端开始和 3 端结束 所以绝大多数的 m