基因控制蛋白质合成

第4章基因的表达 第一节基因指导蛋白质的合成 电影 侏罗纪公园 思考 电影中的科学家是怎么使已灭绝的恐龙复活的 利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出来 表现恐龙的特性 才是恐龙的复活 在基因表达的时候 基因 DNA 就像一张蓝图 生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的 因为蛋白质是生命活动的主要承担者 或体现者 基因对性状的控制 是通过控制蛋白质的合成来实现的 问 基因 DNA 在细胞核中 而蛋白质合成是在细胞质的核糖体上进行的 在细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白质的合成呢 两者如何联系起来的呢 推测 在DNA和蛋白质之间 有一种中间物质能够作为传达DNA信息的信使 科学家发现此物质就是RNA 1 细胞核中DNA如何指导细胞质中蛋白质的合成 在DNA和蛋白质之间 充当信使的是谁 2 RNA与DNA有哪些区别 3 RNA有几种类型 一 遗传信息的转录 DNA RNA 双链结构 单链结构 有三种类型 mRNA tRNA rRNA 脱氧核苷酸 四种 核糖核苷酸 四种 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 腺嘌呤 A 鸟嘌呤 G 胞嘧啶 C 胸腺嘧啶 T 胞嘧啶 C 尿嘧啶 U 脱氧核糖 核糖 磷酸 磷酸 1 RNA 与DNA结构的比较 例1烟草 烟草花叶病毒中 所含的核苷酸种类和碱基种类各有多少 烟草花叶病毒中所含的核苷酸种类有4种 碱基种类有4种 烟草中的核苷酸种类有8种 碱基种类有5种 图4 3三种RNA示意图 2 RNA的在细胞中有三种 mRNA 信使RNA tRNA 转运RNA rRNA 核糖体RNA 基因控制蛋白质的合成的过程 第一 先按照DNA分子结构合成出一份 副本 mRNA 因为DNA和RNA都是由核苷酸所组成的化合物 两者都用基本一样的 字母 来编码 文字相同 由于RNA和蛋白质的结构不同 组成的 文字 不同 第二 由 副本 指导合成蛋白质 基因控制蛋白质的合成是通过两个步骤完成的 因DNA分子和蛋白质分子的遗传信息是不同的 DNA 基因 的遗传信息是脱氧核苷酸的排列顺序 而蛋白质的 遗传信息 是氨基酸的排列顺序 DNA 细胞核 转录 一 一 过程 内容 条件 1 DNA解旋酶 1 DNA双链解旋 2 碱基配对 3 聚合 3 原料 核糖核苷酸 4 RNA聚合酶 2 模板 DNA一条链 是整条DNA或者某片段解旋 转录 二 二 模板链 作为转录模板的是DNA一条或两条链 是整条链或是片段 转录 三 三 模板链 RNA RNA 遗传信息 遗传信息 不同的基因模板链一定相同吗 对于特定的基因模板链一定吗 细胞质 细胞核 核孔 DNA mRNA在细胞核中合成 转录 四 细胞质 细胞核 mRNA通过核孔进入细胞质 例2 信使RNA合成后 离开合成部位到达核糖体上 需要经过几层生物膜 A 1层B 2层C 3层D 0层 解析 信使RNA在细胞核转录形成后 经核孔到达细胞质与核糖体结合起来 不经过生物膜 达标训练 定义 转录的场所 转录的模板 转录的原料 转录的能量酶 碱基配对原则转录产物 在细胞核中 以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程 主要在细胞核 DNA分子的一条链 四种核糖核苷酸 ATP 酶 RNA聚合酶 DNA ATGCRNA UACG mRNA 转录 五 五 转录与复制的比较 细胞核 完全解旋 只解有遗传效应的片段 亲代DNA的两条链均为模板 DNA的一条链 信息链 某片段为模板 解旋酶 聚合酶等 ATP A TG CT AC G A UG CT AC G 四种脱氧核苷酸 四种核苷酸 两个子代DNA 信息RNA 练习巩固 1 DNA分子的解旋发生在 过程中 A 复制B 转录C 翻译D 复制和转录2 果蝇的遗传物质由 种核苷酸组成 A 2B 4C 5D 83 一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA分子 A 一种一个B 一种多个C 多种多个D 无数种无数个 D B C 4 mRNA上有25 的腺嘌呤 35 的尿嘧啶 则转录该mRNA的DNA分子上腺嘌呤占碱基总数的 A 50 B 25 C 30 D 35 C 思考与讨论 1 转录与DNA复制有什么共同之处 这对保证遗传信息的准确转录有什么意义 2 转录成的RNA的碱基序列 与作为模板的DNA单链的碱基序列有哪些异同 与该DNA的另一条链的碱基序列有哪些异同 共同之处 均需要模板 均遵循碱基互补配对的原则 碱基互补配对规律保证遗传信息传递的准确性 转录成的RNA的碱基序列与模板的DNA单链的碱基序列之间是互补配对的关系 与DNA双链间的碱基互补配对不同的是 RNA链中与DNA链的A配对的是U而不是T 与DNA另一条链的碱基序列基本相同 只是DNA上的T的位置RNA链上是 复习 定义 转录的场所 转录的模板 转录的原料 转录的能量酶 碱基配对原则转录产物 在细胞核中 以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程 主要在细胞核 DNA分子的一条链 四种核糖核苷酸 ATP 酶 RNA聚合酶 DNA ATGCRNA UACG mRNA 二 翻译 一 概念 细胞核 细胞质 氨基酸 怎样来完成运送氨基酸 二 密码子 概念 mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻碱基 6 遗传密码表 三 遗传密码表 三 遗传密码的特点 特点 简并性 一种氨基酸可以有多个密码子 通用性 说明所有生物可能有共同的起源或在 生命本质上是统一的 思考 若一个基因在复制过程中发生碱基对的替换 这种变化是否一定能反映到蛋白质结构上 不一定 因为密码子有简并性 P65思考与讨论题1 甲硫氨酸 谷氨酸 丙氨酸 半胱氨酸 脯氨酸 丝氨酸 赖氨酸 脯氨酸2 生物都具有相同的遗传语言 所有生物可能有共同的起源或生命本质上是统一的 思考讨论 3 当密码子中有一个碱基改变时 由于密码的简并性 可能并不会改变其对应的氨基酸 当某种氨基酸使用频率高时 几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度 问题 氨基酸是怎样运送到核糖体上的呢 四 转运RNA tRNA 的结构和功能 A C G 反密码子 三个碱基 识别密码子 与其互补配对 五 翻译的过程 多肽链 图4 6中所示的正在合成的肽链的氨基酸序列是什么 甲硫氨酸 组氨酸 色氨酸 精氨酸 半胱氨酸 半胱氨酸 脯氨酸 核糖体 mRNA 正在合成的肽链 一个mRNA分子上结合多个核糖体 同时合成多条肽链 七 转录与翻译的比较 细胞核 细胞质 核糖体 DNA的一条链 为模板 mRNA ATP A UG CT AC G A UG CU AC G 四种核糖核苷酸 约20种氨基酸 信使RNA 多肽链 解旋酶 聚合酶 缩合酶 A 密码子 精氨酸 氨基酸 转运RNA G 信使RNA G G DNA双链 例4 根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律 在下面表格数码中填入相应的字母 C C C A A T C G U C G 练习 八 DNA RNA的碱基和氨基酸的数量关系 结论 G C A C U G G U A tRNA 基因的碱基 信使RNA的碱基 氨基酸 6 3 1 例5 一条多肽链中有1000个氨基酸 那么作为合成该多肽链的信息RNA和用来转录信息RNA的DNA分子分别至少有碱基 A 3000个和3000个B 1000个和3000个C 1000个和4000个D 3000个和6000个 D 例6 某基因中含有1200个碱基 则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键的个数是 A 198个B 199个C 200个D 201个 B 根据碱基互补配对原则和中心法则 完成表格 假定 转录 和 翻译 是从左向右进行的 供选的氨基酸及其密码如下 CUA 亮氨酸 CGA 精氨酸 GAU 天门冬氨酸 GAT CUA GAU CA G TA GAT CUA 天门冬氨酸 GCT CGA GCA 精氨酸 六 基因表达中相关数量计算 1 转录时 组成基因的两条链只有一条链能转录 另一条链则不能转录 因此 转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1 2 2 翻译过程中 信使RNA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信使RNA碱基数目的1 3 综上可知 蛋白质中氨基酸数目 tRNA数目 1 3mRNA碱基数目 1 6DNA碱基数目 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 转录产生它的基因中至少有2n个碱基 该mRNA指导合成的蛋白质中最多有1 3n个氨基酸 3 某DNA片段所转录的mRNA中U 28 A 18 则个DNA片段中T 和G 分别占 A 46 54 B 23 27 C 27 23 D 46 27 B 比较复制 转录和翻译三个过程的差异 七 相关高考题分析 1 由n个碱基组成的基因 控制合成由1条多肽链组成的蛋白质 氨基酸的平均相对分子质量为a 则该蛋白质的相对分子质量最大为 A na 6B na 3 18 n 3 1 C na 18 n 1 D na 6 18 n 6 1 D 2 在一个DNA分子中 腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54 其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22 和28 则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的 A 24 22 B 22 28 C 26 24 D 23 27 A 3 人体神经细胞与肝细胞的形态结构和功能不同 其根本原因是这两种细胞的 A DNA碱基排列顺序不同B 核糖体不同C 转运RNA不同D 信使RNA不同 D 4 科学家将含人的a 抗体胰蛋白酶基因的DNA片段 注射到羊的受精卵中 该受精卵发育的羊能分泌含a 抗体胰蛋白酶的奶 这一过程涉及 A DNA按照碱基互补配对原则自我复制B DNA以其一条链为模板合成RNAC RNA以自身为模板自我复制D 按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 ABD 5 回答有关真核细胞中遗传信息及其表达的问题 1 将同位素标记的尿核苷 尿嘧啶和核糖的结合物 加入细胞培养液中 不久在细胞核中发现被标记的 2 将从A细胞中提取的核酸 通过基因工程的方法 转移到另一种细胞B中 当转入时 其遗传信息在B细胞中得到表达并能够复制传给下一代 当转入时 在B细胞中虽能合成相应的蛋白质 但性状不会遗传 mRNA tRNA rRNA DNA RNA 3 已知某基因片段碱基排列如下图 由它控制合成的多肽中含有 脯氨酸 谷氨酸 谷氨酸 赖氨酸 的氨基酸序列 脯氨酸的密码子是CCU CCC CCA CCG