2020——2021学年高一下学期 人教版 浙科版第3章第四节 基因控制蛋白质合成

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说明了什么?
1、大肠杆菌一个DNA上含有 多个基因。 2、基因的碱基对总数<DNA碱基对总数。
说明基因是DNA的片段。
资料3、生长在太平洋西北部的一种海蛰能发出绿色荧光,这是因 为海蛰的DNA分子上有一段长度为5170个碱基对的片段---绿色荧 光蛋白基因。转基因实验表明,转入了海蛰的绿色荧光蛋白基因 的转基因鼠,在紫外线的照射下,也能象海蛰一样发光。
A A T C AA T AG UU




G
组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来
A A T C AA T AG U UA
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G U
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G UU
以mRNA为模板就形成了有一定氨基酸顺序的多肽链
G U GG AU AUC
翻译的知识整理 场所: 核糖体
条件
模板:mRNA 能量:由ATP提供 酶:多种酶 原料:20种游离的氨基酸 转运工具:tRNA
产物:具有特定氨基酸排列顺序的多肽链
多聚核糖体
一个mRNA分子 可以相继结合多 个核糖体,同时 进行多条肽链的 合成,因此少量 的mRNA分子就 可迅速合成大量 的蛋白质,翻译 的效率非常高。
翻译
,②③④⑤表示正在合成的4
个 mRNA ,在核糖体上同时进行 翻译 过程。
思考: 翻译过程涉及哪几种RNA,它们分别起什么作用?
mRNA: 蛋白质合成的模板;
tRNA: 识别密码子并转运特定的氨基酸(“翻译员”和“搬
运工”);
rRNA: 核糖体的结构成分,部分具催化的功能(属于核酶)。
DNA复制、转录、翻译的比较
多聚核糖体模式图 解题关键:正确分清mRNA和肽链的关系
a.图甲表示 真核细胞(填“真核细胞”或“原核细胞”)中的
翻译 过程,图中①是 mRNA ,⑥是 核糖体 ,②③④⑤表示
正在合成的4条 多肽链 ,翻译的方向是 自右向左。
b.图乙表示 原核细胞
(填“真核细胞”或“原核细胞”转)中录的和
过程,图中①是 DNA模板链
DNA
RNA
场所 主要在细胞核 主要在细胞核
翻译
mRNA
20种氨基酸
翻译相关的酶
多肽(蛋白质)
A-U U-A C-G G-C
RNA
蛋白质
核糖体
下列是某同学关于真核生物基因的叙述: ①携带遗传信息 ②能转运氨基酸 ③能与核糖体结 合④能转录产生RNA ⑤每相邻三个碱基组成一个反密码 子⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换
在真核细胞内,转录出来的RNA需经过加工才能成为具有生物 活性的成熟的mRNA。
二、翻译
概念
以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸 顺序的蛋白质的过程。
场所
细胞质中的核糖体
回顾
①mRNA上有几种碱基?
4
②组成蛋白质的氨基酸共有几种? 20
mRNA的碱基与氨基酸之间有何对应关系?
? 4种
20种
a) 如果1个碱基决定1种氨基酸,4种碱基 能决定多少种氨基酸?4种
基因控制蛋白质合成
羽毛的主要成分是什么? 为什么同为蛋白质却如此五彩斑斓? 是什么决定了羽毛的色彩?
遗传信息的携 带者是哪种大 分子化合物?
生命活动的主 要承担者和体 现者是哪种大 分子化合物?
核酸(主要是DNA) 什么关系?
蛋白质(控制性状)
判断: DNA通过复制把遗传信息传递给子代 DNA通过复制把性状遗传给子代
1.基因表达产物与性状的关系
(1)基因通过控制 酶的合成来控制生物体内的生物化学
反应,从而控制生物的性状。如人类的 尿黑症

白化病。
(2)基因控制合成的蛋白质决定生物体特定的组织或器官
mRNA
氨基酸是怎样转运到核糖体上合成蛋白质的呢?
tRNA
tRNA一端携带氨基酸; 另一端有三个碱基与 mRNA上的密码子互补 配对,称为反密码子。 每种tRNA只能识别并转 运一种氨基酸。
mRNA
氨基酸
反密 码子 密码子
翻译的过程
细胞质
G U GG AU AUC mRNA
mRNA与核糖体结合
B 其中正确的是( )
A.①③⑤ B.①④⑥ C.②③⑥ D.②④⑤
解析 基因是具有遗传效应的DNA片段,携带遗传信息, 并能够将遗传信息通过转录传递到RNA,通过翻译表现为 蛋白质特定的氨基酸序列和空间结构,基因中可能发生碱基 对的增添、缺失或替换,即基因突变。 答案 B
三、基因控制生物性状(基因—蛋白质—性状)



RNA

聚合酶
T T A G AT AT C
2、配对:游离的核糖核苷酸的碱基与DNA的一条链 (模板链)上的碱基配对。
模板
A A T C AA T AG




G
原料:游离的核糖核苷酸
DNA与RNA的碱基互补配对:A—U;T—A;C—G;G—C
3、连接:在RNA聚合酶的作用下形成磷酸二酯键,合成RNA链。
模板
DNA复制
分别以DNA的 两条链为模板
原料 4种游离的 脱氧核苷酸

解旋酶 DNA聚合酶
产物 2个子代双链 DNA分子
碱基互补 A-T T-A 配对原则 C-G G-C
遗传信息 DNA
DNA
传递方向
转录
以DNA的 一条链为模板
4种游离的 核糖核苷酸 RNA聚合酶
1条单链RNA
A-U T-A C-G G-C
同一套遗传密码。
2、专一性:mRNA上3个碱基组合决定特定的氨基酸或终
止密码。
3、简并性:不同的密码子可能决定同一个氨基酸。除少数
氨基酸只有一种遗传密码外,大多数氨基酸有两个以上的
遗传密码。
终止密码子:
甲硫氨酸 组氨酸 精氨酸 酪氨酸 丙氨酸
不编码氨基酸
A U G C AU C G A U AC G C U U A A
遗传效应:指具有复制、转录、翻译、
重组突变及调控等功能。
一、基因通常是DNA分子的功能片段
DNA
从本质上讲,
基因就是一段包含一 个完整的遗传信息单 位的有功能的核酸分 子片段——在大多数 生物中是一段DNA, 而在RNA病毒中则 是一段RNA。
基因1 基因2
基因3
细胞核
DNA
×
核糖体 多肽
DNA 转录
没有HMGIC基因就没有肥胖的表现,有HMGIC基因就有肥胖 表现。说明基因能控制生物的性状。
综合上述资料,请你给基因下个定义?
基因是有遗传效应的DNA片段。
注意: 1、并不是所有的DNA片段都是基因,必须是有
遗传效应的DNA片段。 2、并不是所有的基因都位于染色体上,叶绿体
和线粒体也是基因的载体。
核糖体
G U GG AU AUC
tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置
缬氨 酸
C AC G U GG AU AUC
tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对
缬氨 酸
天冬酰 氨
C AC CU A G U GG AU AUC
两个氨基酸分子脱水缩合,形 肽键 成肽键
缬氨酸
天冬酰 氨
C AC CU A G U GG AU AUC
核糖体在mRNA上移动,另一个tRNA上的反密码子与mRNA上 的密码子互补配对。
缬氨酸
天冬酰 氨
异亮氨酸
CU A UAG G U GG AU AUC
肽键
缬氨酸
天冬酰 氨
异亮氨酸
CU A UAG G U GG AU AUC
tRNA离开,再去转运新的氨基酸
缬氨酸
天冬 酰氨
异亮氨酸
UAG G U GG AU AUC
RNA


G


DNA上的遗传信息就传递到RNA上
RNA从模板链上释放,DNA双链重新螺旋
DNA
A A T C AA T AG 细胞核 U U A G A U A U C
RNA
核孔
细胞质
mRNA通过核孔进入细胞质 细胞核 A A T C A A T A G
细胞质
U U A GAU AUC mRNA
说明基因是特定的DNA片段,可切除并拼接到其他生物的 DNA上去,从而控制生物特定的性状即有特定的遗传效应。
资料4、不少人认为,人和动物的胖瘦是由基因决定的。近来的 科学研究发现,小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关。具有HMGIC 基因缺陷的实验鼠与作为对照的小鼠,吃同样多的高脂肪食物,一 段时间后,对照组的小鼠变得十分肥胖,而具有HMGIC基因缺陷的 实验鼠体重仍然保持正常。
mRNA (信使)
翻译
蛋白质
DNA 转录 mRNA
翻译 蛋白质
细胞核
核糖体
二、DNA分子上的遗传信息通过转录传递给RNA
转录:以DNA的一条链为模板,依据碱基互补配对 原则,合成RNA的过程。
DNA和RNA的比较
DNA
基本单位 脱氧核苷酸
五碳糖 脱氧核糖
碱基 A、T、G、C
单双链
双链
分子大小
很大
RNA 核糖核苷酸
注意:在真核生物中,细胞核内转录而来的RNA产物经过 加工才能成为成熟的RNA
转录的过程
a.结合:RNA聚合酶与DNA分பைடு நூலகம்的某一启动部 位相结合
b.解旋:一个或几个基因的DNA片段的双螺旋 解开,以其中一条链为模板 C.配对:游离的核糖核苷酸与供转录的DNA一 条链上的碱基互补配对A—U ; T—A; C—G; G—C d.连结:在酶的作用下,相邻的核糖核苷酸通 过磷酸二酯键合成与该片段DNA相对应的RNA 分子。
基因
储存
遗传信息 抽象
遗传信息
控制 合成
决定
(基因)
的表达
蛋白质
体现
生物性状 具体
DNA分子中的所有碱基都能控制蛋白质合成吗?
资料1、大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子,长度 约为4700000个碱基对,在DNA分子上分布着大约4400个 基因,每个基因的平均长度约为1000个碱基对。
资料2、人类基因组计划测定的是24条染色体(22条 染色体+X+Y)上的DNA的碱基序列。其中,每条染色体上 有一个DNA分子。这24个DNA分子大约有31.6亿个碱基对, 其中构成基因的碱基数占碱基总数的比例不超过2%。
RNA聚合酶
模板链
mRNA
游离核糖核苷酸
RNA的形成过程示意图
判断:
(1)转录与复制所需要的的酶不一样,但整个DNA分子都会发 生解旋的过程。 转录的基本单位是基因,而不是整个DNA,因
此转录时只解旋基因片段,其他部位不解旋。 (2)DNA分子的两条链中,称为编码链的那条链具有转录功能。
DNA分子的两条链中,被转录的那条链叫模板链,另一条链无 转录功能,叫非模板链(又称编码链)。 (3)转录时mRNA与DNA模板链碱基互补,配对关系为:G—C、 C—G、T—A、A—U,从而导致结果mRNA与DNA编码链上 碱基序列完全不同。 mRNA与DNA编码链上碱基序列基本相同,只是用U代替T。 (4)在所有细胞生物中,转录出来的RNA都需经过加工才能成 为具有生物活性的成熟的mRNA。
思考: 密码子共有几个? 起始密码子有几个? 终止密码子有几个? 决定氨基酸的密码子 有几个? 除此之外,你还找到 什么规律吗?
注意:起始密码子一般是AUG。原核生物的少数蛋白质以GUG 作为起始密码子,此时会编码甲硫氨酸,而不是表中的缬氨酸。
密码子的特点:
1、通用性:除少数密码外,生物界的密码子统一的,共用
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G UU A
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G UU AU
细 胞 核 中
G
A A T C AA T AG U UA G UU AUC


核 中
G
DNA
模板 A A T C A A T A G U UA G UU AUC
过程
结果 合成与模板链互补的RNA
将遗传信息从DNA(基因)转 意义 录到RNA,后者为蛋白质合
成提供模板
转录
转录的过程
DNA的平面结构图
模板
A A T C AA T AG

T T A G AT AT C


RNA

聚合酶
1、解旋: DNA解旋,氢键断开,碱基暴露。
模板
A A T C AA T AG
核糖 A、U、G、C
单链 较小
RNA按功能分:
信使 RNA(mRNA) RNA 核糖体 RNA(rRNA) 的种类
转运 RNA(tRNA)
转录
时间 分裂期核DNA一般不转录
场所 细胞核(主要)
模板 DNA(基因)的1条链
条 原料 四种游离的核糖核苷酸
件 能量 ATP等
包括mRNA、
酶 RNA聚合酶等tRNA、rRNA等
b) 如果2个碱基决定一种氨基酸,最多能 决定多少种氨基酸? 16种
c)至少有多少个碱基决定一种氨基酸才足 以组合出构成蛋白质的20种氨基酸?
3个(共有64种组合)
三、遗传密码 密码子:在mRNA上, 决定1个 氨基酸的3个相邻的碱基。
密码子 密码子
密码子
G U G C AU CGA mRNA
1965年,尼伦伯格(Nirenberg) 和科拉纳(Khorana)破译了全 部遗传密码,并于1968年获诺 贝尔奖。
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