第四章 第3節(jié)基因控制蛋白質合成

第四章遺傳的分子基礎陜西省平利縣中學第3節(jié)基因控制蛋白質的合成（一）汪小鵬2016.12.9基因的表達思考：

1、DNA(基因)主要存在于細胞的哪個部位？

2、蛋白質在細胞的哪個部位合成？

3、生物體內的什么物質控制生物體的性狀？

性狀又是由什么化合物來體現(xiàn)？

蛋白質合成（細胞質的核糖體上）

基因（細胞核）4、基因的表達：基因以RNA為信使，指導蛋白質的合成，這個過程叫做基因的表達，包括轉錄和翻譯兩個過程。一、遺傳信息的轉錄

1.RNA概述

為什么RNA適合做DNA的信使呢？①分子結構與DNA相似，RNA的基本單位是核糖核苷酸，可以儲存遺傳信息。②RNA與DNA組成的主要區(qū)別：③RNA一般是單鏈，且比DNA短，所以能通過核孔。五碳糖含氮堿基RNA核糖

AGCUDNA脫氧核糖AGCT信使RNA（mRNA）：DNA上傳遞遺傳信息的信使。核糖體RNA（rRNA）：與蛋白質結合構成核糖體。轉運RNA(tRNA)：含有反密碼子，能特異性的識別密碼子，是轉運氨基酸的工具。2、RNA的種類

rRNATCATGTTTAAG

T

AC

AA

A

T

3、轉錄的過程轉錄：細胞核中,以DNA的一條鏈為模板，按

照堿基互補配對原則,合成RNA的過程。配對方式：A-U、T-A、C-G、G-C模板鏈：（反義鏈）有義鏈：AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUURNA聚合酶DNA解旋后，在RNA聚合酶的作用下，游離的核糖核苷酸與DNA母鏈上的堿基進行配對。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUAAG

T

ACAA

A

T

GCGACGUUGUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUAAG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAUAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCAG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCmRNADNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA

細胞質

細胞核隨后，mRNA從DNA上釋放，并通過核孔，從細胞核進入細胞質；解開的DNA雙鏈復原。核孔①場所：②模板：③原料：④其他條件：⑤原則：

⑥產(chǎn)物：⑦結果：⑧特點：3轉錄小結

細胞核DNA的一條鏈細胞中游離的4種核糖核苷酸DNA解旋酶，RNA聚合酶，ATP堿基互補配對原則:DNA上的堿基：AGCTRNA上的堿基：UCGARNA（可否只寫做mRNA？）DNA分子把遺傳信息傳遞到mRNA上。邊解旋邊轉錄思考：作為轉錄模板的是DNA分子的一條鏈還是兩條鏈？是DNA的整條鏈還是片段？DNACmRNATGACUGA關于模板鏈：ATCGAGCGAGTCTTCGTCAATCGATGACATCGGCDNAUCGCUAGCmRNAmRNA▲作為模板的只是DNA鏈中的某個片段——基因；▲基因的兩條鏈中只有一條鏈是轉錄的模板鏈，到底哪條鏈作為模板鏈不是固定不變的。▲基因的兩條鏈中，一條是模板鏈也叫轉錄鏈，另一條是非模板鏈也叫非轉錄鏈。基因1基因21鏈2鏈說明：練一練：已知DNA片段的堿基對順序,寫出對應的mRNA的堿基順序(以鏈1為模板進行轉錄)。

DNA鏈1：……TACTATCCCTTT……

DNA鏈2：……ATGATAGGGAAA……mRNA

……

……

★強調：整個轉錄過程是嚴格按照堿基互補配對原則進行的，從而保證了DNA上的遺傳信息被準確的傳遞到了mRNA上。（注意DNA上T的位置在RNA上為U）AUGUAAAAAGGG二遺傳信息的翻譯概念：在細胞質的核糖體上，游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板，合成特定蛋白質的過程。實質：將mRNA上的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列。1、mRNA上的堿基與氨基酸的對應關系mRNA蛋白質4種堿基20種氨基酸思考（P64思考與討論）：mRNA上的4

種堿基如何決定構成蛋白質的20

種氨基酸呢？思考（P64思考與討論）：至少需要多少個堿基編碼1個氨基酸，才足以組合出構成蛋白質的20種氨基酸？①若1

個堿基編碼1個氨基酸：只能決定___種氨基酸，即

③若3

個堿基編碼1個氨基酸：只能決定___種氨基酸，即

②若2個堿基編碼1個氨基酸：只能決定___種氨基酸，即

416641mRNA上的堿基與氨基酸的對應關系mRNA上有4

種堿基，UCAUGUUUAmRNA

密碼子

密碼子

密碼子2、密碼子遺傳學上把mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基，叫做一個密碼子。思考：mRNA上共有4種堿基，由相鄰的3個堿基組成一個密碼子，能組合出多少種密碼子？

64種苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸絲氨酸酪氨酸酪氨酸終止終止第一個字母第二個字母第三個字母UCGUUCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸組氨酸組氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA異亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸（起始）蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺賴氨酸賴氨酸絲氨酸絲氨酸精氨酸精氨酸UCAGG纈氨酸纈氨酸纈氨酸纈氨酸（起始）丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸半胱氨酸半胱氨酸終止色氨酸AUCAG(1)密碼子表查法例:ACC-蘇氨酸

(2)特殊密碼子①起始密碼:AUG(甲硫氨酸)GUG(纈氨酸)②終止密碼:(不編碼氨基酸):UAAUAGUGAC專一性：一個密碼子只對應一種氨基酸；或“一個密碼子只編碼一種氨基酸”

(3)密碼子的特點A

編碼氨基酸的密碼子：一共有64種密碼子，但其中的3個終止密碼子不編碼氨基酸，故編碼氨基酸的密碼子只有61個。D簡并性：一種氨基酸可對應多個密碼子；或“編碼一種氨基酸的密碼子有多個”因為簡并性，即一些密碼子編碼相同的氨基酸；所以，雖然有61個編碼氨基酸的密碼子，但是只編碼20

種氨基酸。B通用性：地球上幾乎所有生物都共用一套密碼.攜帶氨基酸的部位反密碼子①tRNA功能：識別密碼子，轉運氨基酸。

②tRNA的分子結構：三葉草形“葉柄”端：攜帶氨基酸；“葉片”端：具反密碼子，即能與mRNA上的密碼子互補配對的3個堿基思考:tRNA上只有三個堿基嗎？2、tRNA思考:游離于細胞質中的氨基酸如何到達核糖體呢?

mRNA上的遺傳信息如何傳遞到氨基酸中？

“搬運工”兼“譯員”----tRNAACU天冬氨酸反密碼子AUG異亮氨酸反密碼子一種轉運RNA只能識別和轉運一種氨基酸。故，轉運RNA（反密碼子）的種類：61種練習：tRNA一端的3個堿基是CGA,則另一端攜帶的氨基酸是()A.精氨酸（CGA）B.丙氨酸(GCU)C.脯氨酸（CCU）4、翻譯的過程：以mRNA為模板合成蛋白質的過程AGGUCACGU核糖體首先，細胞質中的mRNA與核糖體結合tRNA結合位點1tRNA結合位點2核糖體與mRNA的結合部位會形成2個tRNA結合位點。UAC甲硫氨酸GGU組氨酸t(yī)RNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補配對

第一步：攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對進入位點1AGGUCACGUtRNA結合位點1tRNA結合位點2AGGUCACGUUAC甲硫氨酸GGU組氨酸第二步：攜帶組氨酸的tRNA進入位點2tRNA結合位點1tRNA結合位點2tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子互補配對

AGGUCACGUUAC甲硫氨酸肽鍵第三步：甲硫氨酸與組氨酸形成肽鍵，導致甲硫氨酸轉移到占據(jù)位點2的tRNA上。氨基酸通過脫水縮合形成肽鍵，進而連接形成多肽。

tRNA結合位點1tRNA結合位點2GGU組氨酸AGGUCACGUUAC甲硫氨酸CAC色氨酸第四步：核糖體沿著mRNA滑動，讀取下一個密碼子，原占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體，轉運下一個甲硫氨酸;原占據(jù)位點2的tRNA進入位點1。tRNA結合位點1tRNA結合位點2核糖體滑動方向GGU組氨酸AGGUCACGU甲硫氨酸CAC色氨酸多肽的合成：上述4個步驟重復進行，肽鏈繼續(xù)合成并逐漸延長,直至核糖體讀取到終止密碼子為止.……肽鏈蛋白質的合成：P67最后一段GGU組氨酸①場所：②模板：③原料：④其他條件：⑤原則：

⑥產(chǎn)物：⑦結果：⑧特點：3、翻譯小結

細胞質(核糖體)mRNA氨基酸t(yī)RNA，酶，ATP堿基互補配對原則:mRNA上的堿基：AGCUtRNA上的堿基：UCGA蛋白質把mRNA上的遺傳信息表達為特定的蛋白質。一個mRNA分子上可以結合多個核糖體基因控制蛋白質合成的過程DNA的遺傳信息mRNA的遺傳信息蛋白質的氨基酸排列順序轉錄翻譯小結細胞核細胞質基因指導蛋白質合成的過程轉錄、翻譯與DNA復制的比較場所模板原料產(chǎn)物遺傳信息傳遞方向DNA復制轉錄翻譯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DNA→DNADNA→mRNA親代DNA的每一條鏈DNA的一條鏈（模板鏈）mRNA細胞核細胞核細胞質mRNA→蛋白質蛋白質種氨基酸數(shù)目與mRNA、DNA中堿基數(shù)目的關系如果某蛋白質中有n個氨基酸，則指導該蛋白質合成的mRNA的堿基數(shù)目為

，控制該蛋白質合成的DNA（基因）中的堿基數(shù)目為

。3n6n基因中的堿基數(shù)：mRNA的堿基數(shù)：蛋白質中氨基酸數(shù)=_________6∶3∶1第四章遺傳的分子基礎陜西省平利縣中學第3節(jié)基因控制蛋白質的合成（二）汪小鵬2016.12.9基因對性狀的控制請根據(jù)DNA的復制和基因的表達，繪制流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向。小任務1轉錄DNARNA翻譯蛋白質復制1957年，克里克提出：中心法則（揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律）基因對性狀的控制小任務2中心法則的發(fā)展歷程：1.1965年，科學家在某種RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA復

制酶，能對RNA進行復制。（RNA

RNA）2.1970年，在致癌的RNA病毒中發(fā)現(xiàn)逆轉錄酶，能以RNA為模板合成DNA。（RNA

DNA）3、瘋牛病：結構異常的蛋白質在腦細胞內“大量增殖”引起的。該種因錯誤折疊而形成的結構異常的蛋白質，能促使與其具有相同氨基酸序列的蛋白質發(fā)生同樣的折疊錯誤，從而導致大量結構異常的蛋白質的形成。（蛋白質蛋白質）根據(jù)DNA的復制和基因的表達，繪制流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向，完整的中心法則：中心法則揭示了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，也稱為遺傳的信息流。轉錄DNARNA翻譯蛋白質復制逆轉錄復制二、基因、蛋白質與性狀的關系

1.基因與蛋白質之間有什么關系？2.蛋白質與性狀之間有什么關系？3.基因與性狀之間有什么關系？小任務31.基因指導蛋白質的合成2.蛋白質是生命活動的承擔者和體現(xiàn)者3.基因控制性狀小任務4從基因的角度解釋以下現(xiàn)象：

1.豌豆的圓粒和皺粒

2.人的白化癥

3.囊性纖維病

4.鐮刀型貧血癥1.豌豆的圓粒和皺粒淀粉分支酶的基因正常蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，保水，豌豆為圓粒淀粉分支酶正常合成DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能合成蔗糖不合成為淀粉，蔗糖含量升高淀粉含量低，失水豌豆皺縮白化病皮膚及其附屬器官黑色素。表現(xiàn)出怕光等行為

.白化病人控制酶形成的基因異常酪氨酸不能轉為黑色素酪氨酸酶不能合成缺乏黑色素,白化病控制酶形成的基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸轉為黑色素表現(xiàn)正常正常人以上實例說明基因是如何控制性狀的？1.豌豆的圓粒和皺粒

2.人的白化癥基因通過控制

，來控制

，進而控制

。酶的合成代謝的過程生物體的性狀間接控制囊性纖維病CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，影響CFTR蛋白結構編碼跨膜蛋白（CFTR）的基因缺失3個堿基對使CFTR轉運氯離子的功能異常，患者支氣管內黏液增多支氣管受阻，肺部功能嚴重受損鐮刀型細胞貧血癥

正常紅細胞

圓餅狀

鐮刀型紅細胞

鐮刀狀

鐮刀型細胞貧血癥紅細胞形態(tài)呈鐮刀狀編碼血紅蛋白的基因中一個堿基對變化血紅蛋白的結構發(fā)生變化紅細胞容易破裂，患溶血性貧血基因通過控制

，直接控制

。以上實例說明基因是如何控制性狀的？蛋白質的結構生物體的性狀3.囊性纖維病

4.鐮刀型貧血癥直接控制

單個基因對性狀的控制：

1.豌豆的圓粒和皺粒2.人的白化癥

3.囊性纖維病4.鐮刀型貧血癥5.人的身高人的身高是由多個基因決定的?；蚺c性狀的關系不都是簡單的線性關系。2、性狀的多基因決定（多對1）一個性狀由多個基因共同決定3、基因的多效性：（1對多）多個性狀由一個基因控制1、性狀的單基因決定（1對1）一個性狀由單個基因決定長翅果蠅幼蟲結論：性狀是基因與環(huán)境相互作用的結果殘翅果蠅在25℃培養(yǎng)下產(chǎn)生的后代仍然是長翅。25℃