基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成【知識(shí)專(zhuān)講精研】 高一下學(xué)期生物人教版（2019）必修2

豬為什么會(huì)發(fā)光？美國(guó)密蘇里大學(xué)培育出4只含螢光水母基因的小豬。左為螢光小豬，右為正常小豬。第四章基因的表達(dá)第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成帶著問(wèn)題預(yù)習(xí)書(shū)本62-63頁(yè)1、RNA分為哪幾種？2、DNA與RNA的主要區(qū)別是什么？3、DNA上的遺傳信息是如何轉(zhuǎn)移到RNA上的？4、轉(zhuǎn)錄和復(fù)制有什么不同？1、什么是基因？2、蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所？3、DNA攜帶的遺傳信息是如何傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的呢？基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段細(xì)胞質(zhì)DNA→RNA→蛋白質(zhì)

為什么RNA適合做DNA的信使？（1）RNA是單鏈，比DNA短，能通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。（2）RNA也是由四種核苷酸連接而成，也能儲(chǔ)存遺傳信息。（3）RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。比較項(xiàng)目DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)DNA,RNA的主要區(qū)別脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG

雙鏈結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))常為單鏈結(jié)構(gòu)RNA的種類(lèi)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(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸）核糖體RNA（rRNA）核糖體的組成部分DNA主要在

蛋白質(zhì)的合成在控制通過(guò)RNAGUUAUUAUCmRNA細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)三.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的定義：在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合RNA的過(guò)程。TCATGATTAAG

T

AC

AA

A

T

DNA的平面結(jié)構(gòu)圖模板鏈編碼鏈AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸

(原料）第一步：DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA（解旋）細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

RNA聚合酶AGCUGACGGUUU細(xì)胞核中第2步：游離的核糖核苷酸與DNA的堿基通過(guò)氫鍵互補(bǔ)結(jié)合（配對(duì)）AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

UUAGGCGACGU細(xì)胞核中第3步：新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上（聚合）AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUU細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAU細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUU細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUA細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAU細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUC形成的

mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中AG

T

AC

AA

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

AA

A

T

細(xì)胞核

細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA第4步：合成的mRNA從DNA鏈上釋放，通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中,DNA雙鏈恢復(fù)。（釋放）

DNA雙鏈解開(kāi)，DNA雙鏈的堿基得以暴露游離的核苷酸鏈隨機(jī)地與DNA上的堿基碰撞，核糖核苷酸與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合新結(jié)合的核苷酸鏈連接到正在合成的mRNA上合成的mRNA從DNA鏈上釋放，而后，DNA雙鏈恢復(fù)四.轉(zhuǎn)錄總結(jié)釋放解旋配對(duì)聚合1.過(guò)程2.場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核3.條件酶：能量：模板：原料：

RNA聚合酶等ATPDNA分子的一條單鏈四種游離的核糖核苷酸（AGCU)4.產(chǎn)物：RNA（主要是mRNA）復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較復(fù)制轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所解旋程度模板原料酶堿基配對(duì)產(chǎn)物主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核完全解旋不完全解旋DNA的兩條鏈DNA的一條鏈4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶

子代DNA

RNA（主要是mRNA）A—T、C—G、T—A、G—CA—U、C—G、T—A、G—C

反饋練習(xí)1、在人體中，由A、T、C三種堿基參與構(gòu)成的核苷酸共A．2種B．4種C．5種D．6種2、有關(guān)真核細(xì)胞DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄這兩種過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是A．兩種過(guò)程都可在細(xì)胞核中發(fā)生

B．兩種過(guò)程都有酶參與反應(yīng)C．兩種過(guò)程都以脫氧核糖核苷酸為原料

D．兩種過(guò)程都以DNA為模板

3.核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì)，以下關(guān)于DNA和RNA特點(diǎn)的比較，敘述正確的是A．在細(xì)胞內(nèi)存在的主要部位相同B．構(gòu)成的五碳糖不同C．核苷酸之間的連接方式不同D．構(gòu)成的堿基相同

4、煙草、煙草花葉病毒中，其所含的核苷酸種類(lèi)和堿基種類(lèi)各有多少？煙草花葉病毒中所含的核苷酸種類(lèi)有4種，堿基種類(lèi)有4種。煙草中的核苷酸種類(lèi)有8種，堿基種類(lèi)有5種。5、某mRNA的堿基中，尿嘧啶占20%，腺嘌呤占10%，則作為它的模板的DNA分子中胞嘧啶占全部堿基的（）A、30%B、35%C、70%D、無(wú)法計(jì)算6、某一DNA分子含有20%的A+T，那么它轉(zhuǎn)錄成的mRNA中的G+C的含量是（）A、40%B、80%C、60%D、20%轉(zhuǎn)錄釋放解旋配對(duì)聚合1.過(guò)程2.場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核3.條件酶：能量：模板：原料：

RNA聚合酶等ATPDNA分子的一條單鏈四種游離的核糖核苷酸（AGCU)4.產(chǎn)物：mRNA溫故知新

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(lèi)、數(shù)量和排列順序呢？思考第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成翻譯預(yù)習(xí)書(shū)本，并回答問(wèn)題2、什么是密碼子？什么是反密碼子？3、RNA上的遺傳信息如何轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)？1、什么是翻譯？遺傳信息的翻譯游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)，此過(guò)程就叫做翻譯。mRNA如何將信息翻譯成蛋白質(zhì)組成蛋白質(zhì)的氨基酸有一共有種。信使RNA中的堿基有種。假設(shè)：一個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，有多少種？2個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，有多少種？3個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，有多少種？

4種，即41=416種，即42=1664種，即43=64214

密碼子

密碼子

密碼子UCAUGAUUAmRNA

mRNA上決定氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。

密碼子（遺傳密碼）：

第1個(gè)字母第2個(gè)字母第3個(gè)字母密碼子苯丙氨酸UUUUUU

精氨酸AGGAGG決定氨基酸的密碼子為61種起始密碼子2種：AUG、GUG（可編碼）終止密碼子3種：UAA、UAG、UGA（不編碼）遺傳密碼（64種）終止密碼子：mRNA分子中終止蛋白質(zhì)合成的密碼子(不編碼氨基酸)起始密碼子：mRNA中作為起始信號(hào)的密碼子。（可編碼氨基酸）

三、遺傳密碼的特性（2）通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。（1）簡(jiǎn)并性：一種氨基酸可以由一種或幾種密碼子決定的現(xiàn)象，有利于保持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。游離在細(xì)胞質(zhì)中的氨基酸如何運(yùn)送到核糖體上合成蛋白質(zhì)呢？

反密碼子：tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)相鄰堿基。注意：一種氨基酸可能由多個(gè)密碼子編碼（簡(jiǎn)并性）。一個(gè)密碼子只能編碼一種氨基酸。由于決定氨基酸的密碼子只有61個(gè)，所以tRNA只有61種。一種tRNA只能攜帶一種氨基酸。一種氨基酸可能由多種tRNA攜帶。核糖體mRNA第一步：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過(guò)與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)一第二步：攜帶纈氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)二①②ACGUGUGUACAC纈氨酸UAC甲硫氨酸甲硫氨酸ACGUGUGUA核糖體mRNAUACCAC纈氨酸第三步：甲硫氨酸通過(guò)與纈氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上①②甲硫氨酸ACGUGUGUA核糖體mRNACAC纈氨酸UACUAG異亮氨酸第四步：核糖體讀取下一個(gè)密碼子，原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)攜帶新氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼子。①②一個(gè)mRNA分子上結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)進(jìn)行多條肽鏈合成?。ㄌ岣咝剩┰松锏奶攸c(diǎn)：邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯翻譯小結(jié)：核糖體mRNA氨基酸t(yī)RNA堿基互補(bǔ)配對(duì)原則多肽鏈場(chǎng)所：模板：原料：原則：產(chǎn)物：轉(zhuǎn)運(yùn)工具：

思維拓展蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目與mRNA、DNA中堿基數(shù)目的關(guān)系1、如果某蛋白質(zhì)中有n個(gè)氨基酸，則指導(dǎo)該蛋白質(zhì)合成的mRNA的堿基數(shù)目為

，控制該蛋白質(zhì)合成的DNA（基因）中的堿基數(shù)目為

。3n6n

比例是DNA堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：蛋白質(zhì)氨基酸數(shù)

6：3：1轉(zhuǎn)錄、翻譯與DNA復(fù)制的比較主要場(chǎng)所模板原料產(chǎn)物遺傳信息傳遞方向DNA復(fù)制：DNADNA轉(zhuǎn)錄：DNARNA翻譯：RNAPro游離的脫氧核苷酸游離的核糖核苷酸游離的氨基酸DNAmRNA蛋白質(zhì)DNA→DNADNA→mRNA親代DNA的兩條鏈DNA的一條鏈（模板鏈）mRNA小結(jié)RNA基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯主要在細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)mRNA→Pro中心法則復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)DNARNA逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制在蛋白質(zhì)的合成過(guò)程完全弄清楚之前，科學(xué)家克里克首先預(yù)見(jiàn)了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，并于1957年提出了中心法則（centraldogma）：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。隨著研究的不斷深入，科學(xué)家對(duì)中心法則作出了補(bǔ)充：少數(shù)生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA中心法則在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP為信息的流動(dòng)提供能量，可見(jiàn)，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。1、遺傳信息的復(fù)制與轉(zhuǎn)