第1节基因指导蛋白质的合成

1、问题：问题： 蛋白质合成的场所是什么？蛋白质合成的场所是什么？ dnadna主要存在于细胞的哪个部分？主要存在于细胞的哪个部分？ 遗传信息是遗传信息是如何从细胞核如何从细胞核传到核糖体，传到核糖体，从而控制蛋白从而控制蛋白质合成的？质合成的？ 第四章第四章 基因的表达基因的表达第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成dnamrna细胞质细胞质mrnamrna蛋白质蛋白质核孔核孔1.1. rnarna的结构的结构a核糖核糖pc核糖核糖pu核糖核糖ppg核糖核糖aaggcuu一一. .遗传信息的转录遗传信息的转录一般一般dnadna由由 条核苷酸链组成条核苷酸链组成而而rnarna

2、由由 条核苷酸链组成条核苷酸链组成2 21 1比较项目比较项目dnadnarnarna基本单位基本单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸五碳糖五碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖含氮碱基含氮碱基 a g c t a g c ta g c ua g c u结结 构构双螺旋结构双螺旋结构单链结构单链结构存在部位存在部位 细胞核（线、叶）细胞核（线、叶）细胞质细胞质dnadna、rnarna的区别的区别tcatg a tt aag t ac t a a t dnadna的平面结构图的平面结构图ag t ac t a a t agcugacgguuu3.3.转录转录: :在细胞核中，以在细胞核中，以d

3、nadna的一条链为模板，合成的一条链为模板，合成rnarna的过程。的过程。解解旋旋ag t ac t a a t agcugacgguuurna rna 聚合酶聚合酶ag t ac t a a t agcgacgguuu uag t ac t a a t agcgacgguuu uag t ac t a a t gcgacgguuu uaag t ac t a a t gcgacguugu uaag t ac t a a t gcgacgugu uaaag t ac t a a t gcgacggu uaa uag t ac t a a t gcgacggu uaa uaag t ac t

4、 a a t gcgcggu uaa ua uag t ac t a a t ggcggu uaa ua u cag t ac t a a t ggcggu uaa ua u cmrna转录过程总结转录过程总结 场所：场所： 主要在细胞核主要在细胞核 模板：模板： dnadna的一条链（模板链）的一条链（模板链） 原料：原料： 4 4种种 核糖核苷酸核糖核苷酸 原则：原则： 碱基互补配对原则碱基互补配对原则（a-ua-u） 产物：产物： mrnamrnaucaug a uuamrna细胞质细胞质ag t ac t a a t 细胞核细胞核核孔核孔1.1.翻译翻译: :在细胞质中的各种氨基酸，以

5、在细胞质中的各种氨基酸，以mrnamrna为为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。二二. .遗传信息的翻译遗传信息的翻译翻翻译译过过程程核糖体核糖体2020种氨基酸种氨基酸mrnamrnatrnatrna碱基互补配对原则碱基互补配对原则多肽链多肽链 在细胞质中，翻译是一个快速的过程。在细胞质中，翻译是一个快速的过程。 在在37 37 0 0c c时，细菌细胞内合成肽链的速时，细菌细胞内合成肽链的速度约为度约为每秒连接每秒连接1515个氨基酸个氨基酸。通常，。通常，一一个个mrnamrna分子上可以相继结合多个核糖分子上可以相继结合多个核糖体，同时进

6、行多条肽链的合成体，同时进行多条肽链的合成。因此，。因此，少量的少量的mrnamrna分子就可以迅速合成出大分子就可以迅速合成出大量的蛋白质。肽链合成后，就从核糖体量的蛋白质。肽链合成后，就从核糖体与与mrnamrna复合物脱离，经过一系列的步复合物脱离，经过一系列的步骤，被运送到各自的骤，被运送到各自的“岗位岗位”，盘曲折，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。责。碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？思考：19541954年，美籍俄裔理论物理学伽莫夫

7、年，美籍俄裔理论物理学伽莫夫, ,应用排应用排列组合计算来研究遗传密码。列组合计算来研究遗传密码。dnadna中的中的4 4种核种核苷酸，每次取苷酸，每次取3 3个来进行组合，其组合种数是：个来进行组合，其组合种数是：mrnamrna分子中的分子中的4 4种碱基如何决定蛋白质种碱基如何决定蛋白质分子中的分子中的2020种氨基酸？种氨基酸？伽莫夫于是提出遗传密码的三联体（伽莫夫于是提出遗传密码的三联体（triplet）假说。当时，伽）假说。当时，伽莫夫很得意，他将莫夫很得意，他将20称为称为“生物学上的神奇数字生物学上的神奇数字”。1 1个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸 4 41 1=

8、4=42 2个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸 4 42 2=16=163 3个碱基决定个碱基决定1 1个氨基酸个氨基酸 4 43 3=64=64 1961年，克里克在烟草花叶病年，克里克在烟草花叶病毒的实验中发现，这种病毒的毒的实验中发现，这种病毒的外壳蛋白的每个亚基蛋白质约外壳蛋白的每个亚基蛋白质约由由400个氨基酸个氨基酸组成，而每个亚组成，而每个亚基又是受一分子基又是受一分子mrna编码支编码支配。每一分子配。每一分子mrna约由约由1200个核苷酸个核苷酸组成。组成。 美国科学家尼伦美国科学家尼伦伯格与美籍印裔伯格与美籍印裔科学家霍拉纳科学家霍拉纳 19611961年，尼伦伯

9、格先合成了年，尼伦伯格先合成了一条全部由尿嘧啶核苷酸（一条全部由尿嘧啶核苷酸（u u）组成的多苷酸链，即组成的多苷酸链，即uuuuuu。然后将这种多聚。然后将这种多聚u u加入到含有加入到含有2020种氨基酸以种氨基酸以及有关酶的缓冲液中，结果及有关酶的缓冲液中，结果只产生了一种由苯丙氨酸组只产生了一种由苯丙氨酸组成的多肽链。这是一个惊人成的多肽链。这是一个惊人的发现：与苯丙氨酸对应的的发现：与苯丙氨酸对应的遗传密码是遗传密码是uuuuuu。这是世界。这是世界上解读出的第一个遗传密码上解读出的第一个遗传密码子。子。 a、一种、一种氨基酸可氨基酸可以和以和多个多个密码子相密码子相对应对应b、一个

10、、一个密码子只密码子只和和一种一种氨基酸相氨基酸相对应对应 c、三个终止密码三个终止密码子：子：uaa、uag、uga，不编码任何不编码任何氨基酸，代表多氨基酸，代表多肽链合成的终止肽链合成的终止通用性通用性尼伦伯格尼伦伯格科拉纳科拉纳霍利霍利19681968年诺贝尔生理学或医学奖获奖年诺贝尔生理学或医学奖获奖 ag t ac t a a t ucaug a uuamrna细胞质细胞质细胞核细胞核ucaug a uuamrna密码子密码子密码子密码子密码子密码子2.2.密码子：密码子：mrnamrna上决定氨基酸的上决定氨基酸的三个相邻的碱基三个相邻的碱基转运转运rnarna（trnatrna

11、）反密码子反密码子mrnamrnau gc a u a ccga u u aua a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬氨酸aug异亮氨酸转运转运rnarna氨基酸氨基酸反密码子反密码子反密码子反密码子反密码子反密码子a a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬氨酸天门冬氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸a a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬氨酸天门冬氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸ucaug a uuamrna细胞质细胞质ucaug a uuaa a u亮氨酸ac u天门冬氨酸核糖体核糖体ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬天门冬氨酸氨酸ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬天门

12、冬氨酸氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬天门冬氨酸氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸a ac c u u天门冬天门冬氨酸氨酸a au ug g异亮氨酸异亮氨酸肽键肽键ucaug a uuaa a u亮氨酸亮氨酸ac u天门冬天门冬氨酸氨酸aug异亮氨酸异亮氨酸ucaug a uuaa a uac uaug亮氨酸亮氨酸天门冬天门冬氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸蛋白质的合成蛋白质的合成思考：思考：哪些生理过程遵循碱基互补配对原则

13、？哪些生理过程遵循碱基互补配对原则？（4 4种）种） dnadna复制、复制、rnarna复制、转录、翻译复制、转录、翻译哪些生理过程可以产生水？哪些生理过程可以产生水？ （5 5种）种） 蛋白质合成、有氧呼吸、光合作用、蛋白质合成、有氧呼吸、光合作用、糖的合成、核酸的合成、糖的合成、核酸的合成、atpatp的合成的合成acug g a uc umrnatrnatrnauga ccu aga苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸 转转录录翻翻译译蛋白质蛋白质密码子密码子acu gga ucudnadna双链双链actggatc ttgacc taga肽键肽键 肽键肽键练习练习:1:1、遗传学上将

14、某种分子上决定一个氨、遗传学上将某种分子上决定一个氨基酸的三个相邻碱基称为基酸的三个相邻碱基称为“密码子密码子”，这，这种分子是：种分子是： a a肽链肽链 b bdna dna c c信使信使rna drna d转运转运rnarna2 2、dnadna的复制、转录、翻译分别发生在：的复制、转录、翻译分别发生在：a a细胞核、核糖体、核糖体细胞核、核糖体、核糖体b b细胞核、细胞核、核糖体细胞核、细胞核、核糖体c c核糖体、核糖体、细胞核核糖体、核糖体、细胞核d d核糖体、细胞核、细胞核核糖体、细胞核、细胞核cb3 3、基因控制蛋白质合成的过程、基因控制蛋白质合成的过程 包括：包括： a a转

15、录和翻译转录和翻译 b b贮存和复制贮存和复制 c c传递和表达传递和表达 d d传递和贮存传递和贮存a4 4、一段、一段mrnamrna有有3030个碱基，个碱基，其中其中a ag g有有1212个，则转录个，则转录成成mrnamrna的一段的一段dnadna分子中分子中应有应有( )( )个个c+tc+t a.12 b.18 a.12 b.18 c.24 d.30 c.24 d.30d205 5、一条肽链含、一条肽链含999999个肽键，则此蛋白个肽键，则此蛋白质含质含( ( ) )个氨基酸，最多个氨基酸，最多( )( )种种氨基酸，合成此蛋白质的氨基酸，合成此蛋白质的mrnamrna共含

16、共含碱基碱基( ( ) )个，基因中最少含有脱个，基因中最少含有脱氧核糖数为氧核糖数为( ( ) )个个 基因碱基数基因碱基数 ： mrna碱基：碱基： 氨基酸数氨基酸数10002030006000286 3 16 6trnatrna与与mrnamrna碱基互碱基互补配对现象可出现在补配对现象可出现在真核细胞的真核细胞的a a细胞核中细胞核中b b核糖体上核糖体上 c c核膜上核膜上 d d核孔处核孔处b7.一段原核生物的mrna通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mrna分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的trna个数，依次为a33 11 b36 12 c12 36 d11 3

17、6bdna双链双链ctc g a信使信使rnaau转运转运rna氨基酸氨基酸亮氨酸亮氨酸8 8、根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定、根据碱基互补配对原则和中心法则，完成表格（假定“转转录录”和和“翻译翻译”是从左向右进行的）。是从左向右进行的）。供选的氨基酸及其密码如下：供选的氨基酸及其密码如下：cua亮氨酸，亮氨酸，cga精氨酸，精氨酸，gau天门冬氨酸天门冬氨酸g a tc u ag a u c agt ag a tc u a天冬氨酸天冬氨酸g c tc g ag c u精氨酸精氨酸9.某生物基因单链的一段是某生物基因单链的一段是 g c a g a c a a a ，若以此链

18、为，若以此链为模板，经转录翻译形成的多肽链上所对模板，经转录翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是（应的氨基酸顺序是（ ） 苯丙氨酸苯丙氨酸uuu；天冬氨酸天冬氨酸gac 亮氨酸亮氨酸cug； 赖氨酸赖氨酸aaa 精氨酸精氨酸cgu； 丙氨酸丙氨酸gca a b c d d 1010. . 在在a a、b b、c c、dd四支试管内都加入一定量的四支试管内都加入一定量的水和水和atpatp，都加入若干种酶，另外：，都加入若干种酶，另外： a a加入加入dnadna、脱氧核苷酸、脱氧核苷酸 b b加入加入rnarna、脱氧核苷酸、脱氧核苷酸 c c加入加入dnadna、核糖核苷酸、核糖核苷酸 dd加入加入rnarna、核糖核苷酸、核糖核苷酸 请根据实验结果回答下列问题：请根据实验结果回答下列问题： (1)(1)据分析，据分析，