生物素材：知識(shí)梳理第四章第三節(jié)基因控制蛋白質(zhì)的合成

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)基因控制蛋白質(zhì)的合成知識(shí)梳理一、從基因到蛋白質(zhì)1.基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段；遺傳信息是指堿基排列順序?；蜻z傳信息的表達(dá)是通過(guò)基因控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2.轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所:細(xì)胞核。模板：DNA的一條鏈。原料：4種核糖核苷酸.產(chǎn)物：mRNA。遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。注意轉(zhuǎn)錄時(shí)U代替T與A配對(duì)。特點(diǎn)：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄。3。遺傳密碼遺傳學(xué)上把決定1種氨基酸的3個(gè)相連的堿基叫做一個(gè)“密碼子”。通過(guò)密碼子表了解：所有生物共用一套密碼子;每種氨基酸可對(duì)應(yīng)1種或多種密碼子，而每種密碼子只決定1種氨基酸；共有64種密碼子，決定氨基酸的為61種?；蛲蛔?，生物性狀一定改變嗎？不一定。4。翻譯場(chǎng)所：蛋白質(zhì).模板：mRNA。原料氨基酸.產(chǎn)物：多肽。翻譯過(guò)程分為起始、延伸、終止等階段,信使RNA合成后,從核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與核糖體結(jié)合；氨基酸到達(dá)核糖體通過(guò)tRNA運(yùn)輸。tRNA組成：一端攜帶氨基酸,另一端有3個(gè)堿基。tRNA與氨基酸的關(guān)系:一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸、一種氨基酸可以被多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn).二、基因?qū)π誀畹目刂苹蜃鳛檫z傳物質(zhì)，其主要功能是把遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛刑囟ò被?，按一定順序?gòu)成的多肽和蛋白質(zhì)，從而決定生物的性狀.三、人類(lèi)基因組計(jì)劃（1)主要內(nèi)容：完成人體24條染色體上的全部基因的遺傳作圖、物理作圖和全部堿基序列測(cè)定.(2）后續(xù)研究與開(kāi)發(fā)：主要是開(kāi)展與重大疾病、重要生理功能相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)，以及重要病原菌功能基因組的研究與開(kāi)發(fā).知識(shí)導(dǎo)學(xué)1.對(duì)遺傳信息的遺傳和表達(dá)我們可以參照?qǐng)D形理解：五條線路均遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則：①DNA→DNA：以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制。②RNA→RNA：以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制。③DNA→RNA：遺傳信息從DNA流向RNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。④RNA→蛋白質(zhì)：細(xì)胞質(zhì)核糖體上的翻譯過(guò)程。⑤RNA→DNA:在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以RNA為模板合成DNA的過(guò)程。注意：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了瘋牛病的病原體—-朊病毒,其化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。朊病毒是有感染性的錯(cuò)誤折疊的結(jié)構(gòu)異常蛋白質(zhì)，能促使與其有相同氨基酸序列的蛋白質(zhì)發(fā)生同樣錯(cuò)誤折疊，朊病毒的發(fā)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代遺傳理論有一定的補(bǔ)充作用.2?；?qū)π誀畹目刂朴袃煞N情況：一是通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，從而控制生物性狀.另一情況是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)來(lái)直接影響性狀。疑難突破1。如何理解轉(zhuǎn)錄的過(guò)程？剖析：轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行的,是以DNA的一條鏈為模板，合成mRNA的過(guò)程。第一步：DNA雙鏈解開(kāi)，DNA雙鏈的堿基暴露出來(lái).第二步：游離的核糖核苷酸隨機(jī)地與DNA鏈上的堿基碰撞,當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí),兩者以氫鍵結(jié)合。第三步:新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA上。第四步：合成的mRNA從DNA上釋放.而后，DNA雙鏈恢復(fù)。2.翻譯的實(shí)質(zhì)及過(guò)程是什么？剖析:（1)翻譯的定義和實(shí)質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中的核糖體上以mRNA為模板，以tRNA為運(yùn)載工具，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程是翻譯。實(shí)質(zhì)是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。（2）堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系mRNA上三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，每3個(gè)這樣的堿基稱作一個(gè)密碼子.密碼子共64個(gè)，決定氨基酸的密碼子為61個(gè)，因?yàn)槠渲械腢AA、UAG、UGA為終止密碼子,不決定氨基酸。遺傳密碼子的特點(diǎn)是：①不間斷性mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無(wú)核苷酸間隔。②不重疊性對(duì)于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個(gè)核苷酸都具有不重疊性。③兼并性絕大多數(shù)氨基酸具有兩個(gè)以上不同的密碼子,這一現(xiàn)象稱作兼并性。④通用性除線粒體的個(gè)別密碼外，生物界通用一套遺傳密碼，細(xì)菌、動(dòng)物和植物等不同物種之間，蛋白質(zhì)合成機(jī)制及其mRNA都是可以互換的。⑤起始密碼和終止密碼UAA、UAG、UGA為終止密碼,它們不為任何氨基酸編碼,而代表蛋白質(zhì)翻譯的終止。AUG是甲硫氨酸的密碼，同時(shí)又是起始密碼.(3)翻譯的過(guò)程第一步：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)與密碼子AUG配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1。第二步：攜帶另一種氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。第三步：甲硫氨酸與另一種氨基酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2上。第四步：核糖體移動(dòng)到下一個(gè)密碼子，原來(lái)占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成.重復(fù)步驟2、3、4,直到核糖體讀取mRNA的終止密碼，合成才停止.肽鏈合成后，被運(yùn)送到各自的“崗位”，盤(pán)曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì),承擔(dān)各項(xiàng)職責(zé)。3。如何理解轉(zhuǎn)錄和翻譯?剖析:對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可采用列表比較的方法，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)比較兩個(gè)過(guò)程的異同，場(chǎng)所、模板、原料、條件、堿基配對(duì)方式、遺傳信息的傳遞方向、過(guò)程特點(diǎn)、產(chǎn)物、發(fā)生時(shí)間等?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)階段。兩階段的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系見(jiàn)下圖：由DNA的基本功能而歸納的中心法則中，有關(guān)計(jì)算是難點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也聯(lián)系到蛋白質(zhì)分子中其肽鍵數(shù)（或失去水分子數(shù))和肽鏈數(shù)的一些問(wèn)題。由上述分析可知：①信使RNA上每三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)與信使RNA上的堿基數(shù)存在著1∶3的對(duì)應(yīng)關(guān)系；②信使RNA是以DNA分子的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而得的,基因（DNA）中的堿基數(shù)目與mRNA的堿基數(shù)目存在1∶2的對(duì)應(yīng)關(guān)系.由①②可推知，蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)與基因中的堿基數(shù)存在1∶6的對(duì)應(yīng)關(guān)系.③在蛋白質(zhì)中,有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系：一條肽鏈x條肽鏈氨基酸數(shù)nN—x肽鍵數(shù)n—1N-x脫去水分子數(shù)n-1至少x個(gè)氨基至少1個(gè)至少x個(gè)羧基至少1個(gè)至少x個(gè)說(shuō)明：N個(gè)氨基酸連接成一條肽鏈，由于不能是環(huán)形連接，因而有肽鍵n—1個(gè)。如果N個(gè)氨基酸連接成x條肽鏈，則可設(shè)每條肽鏈的氨基酸數(shù)為S1，S2,……，Sx，有S1＋S2＋……＋Sx=N，每條肽鏈的肽鍵數(shù)為S1—1，S2—1，…，Sx—1，則總的肽鍵數(shù)為（S1-1）＋（S2—1）＋……＋(Sx—1）=N-x?？偨Y(jié)以上3個(gè)方面，可寫(xiě)成關(guān)系式:蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)（或脫下的水分子數(shù)）=信使RNA的堿基數(shù)（或核糖核苷酸數(shù))=基因中堿基數(shù)（或脫氧核苷酸數(shù))。4.人類(lèi)基因組計(jì)劃主要包括哪些內(nèi)容?剖析：通常情況下,人類(lèi)基因組一般是指核基因組，而人類(lèi)體細(xì)胞的細(xì)胞核中含有46條染色體（23對(duì)同源染色體），對(duì)二倍體生物來(lái)說(shuō)，一個(gè)染色體組所含有的基因就構(gòu)成基因組，但人類(lèi)屬于XY型性別決定類(lèi)型,而X、Y為異型的同源染色體，其上所含的遺傳信息有所不同,所以人類(lèi)基因組計(jì)劃研究的是24條染色體，即22條常染色體和X、Y性染色體，而不是46條或23條。人類(lèi)基因組計(jì)劃的目標(biāo)就是繪制四張圖，每張圖均涉及人類(lèi)的一套染色體的常染色體和性染色體。遺傳圖示指基因或DNA標(biāo)記(如多肽性遺傳標(biāo)記）在染色體上以遺傳距離表示相對(duì)位置的圖，又稱為連鎖圖.通過(guò)遺傳圖可以大致了解各個(gè)基因或DNA片段之間的相對(duì)距離與方向；物理圖表示DNA序列上DNA標(biāo)記之間實(shí)際距離的圖,該距離以DNA上核苷酸數(shù)目的多少（kb,表示千堿基對(duì)，或Mb，1Mb=1000kb)來(lái)表示,物理圖是進(jìn)行DNA序列分析和基因組織結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)；序列圖是指整個(gè)人類(lèi)基因組的核苷酸序列圖，也是最詳盡的物理圖；轉(zhuǎn)錄圖是指DNA分子中可進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的基因圖譜，在整個(gè)人類(lèi)基因組中，大約有3萬(wàn)～3。5萬(wàn)個(gè)基因，其中能夠編碼蛋白質(zhì)的可轉(zhuǎn)錄序列僅占3%.5.基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體和生物性狀之間的關(guān)系如何？剖析：（1)基因與脫氧核苷酸的關(guān)系：基因的基本組成單位是脫氧核苷酸,每個(gè)基因含有成百上千個(gè)脫氧核苷酸.其中的脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息。（2）基因與DNA的關(guān)系：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,每個(gè)DNA分子上有很多個(gè)基因.（3）基因與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要載體。(4）基因與生物性狀的關(guān)系:基因不僅可以通過(guò)復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代,還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上來(lái)，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀，遺傳學(xué)上把這一過(guò)程叫做基因的表達(dá)。6.何理解遺傳信息、密碼子、反密碼子之間的區(qū)別與聯(lián)系？剖析:遺傳信息是指DNA分子中基因上的脫氧核苷（堿基)排列順序，密碼子是指信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上的一端的三個(gè)堿基排列順序。其聯(lián)系是：DNA(基因）的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄傳遞到信使RNA上,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA一端攜帶氨基