第三节_基因控制蛋白质的合成

1、基因的概念基因的概念 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的 DNADNA片段片段 基因在染色体上呈直基因在染色体上呈直 线排列线排列 基因是决定生物性状基因是决定生物性状 的基本单位的基本单位从基因到蛋白质从基因到蛋白质 基因基因是是DNADNA分子上具有遗传效应的片段。分子上具有遗传效应的片段。 基因的遗传表达是通过基因控制蛋基因的遗传表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。白质的合成来实现的。 我们知道，我们知道，DNADNA主要存在于细胞核中，主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，么，DNADNA所携带的遗传信息是怎样传递到所携带

2、的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？细胞质中去的呢？转录过程转录过程 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成按照碱基互补配对原则，合成RNARNA的过程的过程成为成为转录转录。DNADNA和和RNARNA在化学组成上的区别在化学组成上的区别尿嘧啶（尿嘧啶（U U） 在转录过程中，由于在在转录过程中，由于在RNARNA的碱基组的碱基组成中含尿嘧啶（成中含尿嘧啶（U U）而不含胸腺嘧啶）而不含胸腺嘧啶（T T），因此，在以），因此，在以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA时，以时，以U U代替代替T T与与A A配对。配对。TC

3、ATG A TT AAG T AC A A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNADNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNAAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AUAU；TCTC；CGCG；TATARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 组成组成RNARNA的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC A A A T A

4、GCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的mRNAmRNA链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传

5、递到mRNAmRNA上上RNARNADNADNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质遗传密码是怎样破译的？遗传密码是怎样破译的？ 1.19601.1960年，一些青年科学家年，一些青年科学家来到美国国立卫生研究院，来到美国国立卫生研究院，和正在那里从事体外蛋白质和正在那里从事体外蛋白质人工合成研究的尼伦贝格一人工合成研究的尼伦贝格一起开始了破

6、译遗传密码的研起开始了破译遗传密码的研究。研究的核心是哪种究。研究的核心是哪种RNARNA可以促进多肽的合成。可以促进多肽的合成。 2. 2.他们创造性地设计并实施他们创造性地设计并实施了相关实验。了相关实验。事实事实产生多肽产生多肽产生多肽产生多肽遗传密码是怎样破译的？遗传密码是怎样破译的？ 上述科学家的实验能够上述科学家的实验能够说明什么问题？说明什么问题？ 上述实验说明多聚上述实验说明多聚U可可以控制苯丙氨酸的合以控制苯丙氨酸的合成。这是人类破译的成。这是人类破译的第一个遗传密码。第一个遗传密码。分析分析遗传密码子遗传密码子 遗传学上把遗传学上把mRNAmRNA上决定一个氨基上决定一个氨

7、基酸的酸的3 3个相邻的个相邻的碱基，叫做一个碱基，叫做一个“遗传密码子遗传密码子”。 2020种氨基酸的种氨基酸的遗传密码子表见遗传密码子表见右图右图UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基上决定氨基酸的三个相邻的碱基 翻翻 译译细胞中蛋白质的合成是一个严格按照细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNAmRNA上上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程，这一过程称为的过程，这一过程称为翻译翻译。翻译是在。翻译是在细胞细胞质中进行的质中进行的。翻译

8、是一个合成具有一定氨基酸顺序的蛋白翻译是一个合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，需要有质的过程，需要有mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖体、多、核糖体、多种氨基酸和多种酶种氨基酸和多种酶的共同参与。的共同参与。翻译过程分为翻译过程分为起始、延伸起始、延伸和和终止终止等阶段。等阶段。转录转录起始阶段起始阶段tRNA(tRNA(转运转运RNARNA）核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体是蛋白质合成的场所。细胞中有许多细胞中有许多tRNAtRNA，每种，每种tRNAtRNA只能识别并转运只能识别并转运1 1种氨基酸。种氨基酸。 tRNA tRNA的一端携带氨基酸，另的一端携带氨基酸，另一端有一端

9、有3 3个碱基，这个碱基，这3 3个碱基只个碱基只能专一性地与能专一性地与mRNAmRNA上特定的上特定的3 3个碱基配对。个碱基配对。基因对性状的控制基因对性状的控制 基因作为遗传物质，其主要功能基因作为遗传物质，其主要功能是把遗传信息转变为由特定的氨基酸是把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而从而决定生物体的性状。决定生物体的性状。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系目的和要求目的和要求通过此实验，要求学生掌握人通过此实验，要求学生掌握人群中味盲基因频率的分群中味盲基因频率的分析方法，加深对群体遗传学中析方法，加深对群体遗

10、传学中遗传平衡定律的认识。遗传平衡定律的认识。边做边学边做边学实验原理实验原理即苯硫脲，是一种无毒无副即苯硫脲，是一种无毒无副作用的化合物，尝味能力是一个作用的化合物，尝味能力是一个遗传性状，受单基因控制，在不同人群遗传性状，受单基因控制，在不同人群中对该物质的尝味能力不同。利用这一中对该物质的尝味能力不同。利用这一原理，将配制成各种浓度的溶液，原理，将配制成各种浓度的溶液，由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此可区分出味盲（隐性纯合能力，由此可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感（显性纯合体）和介于体）、高度敏感（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂合体）

11、。据此可对人二者之间的人（杂合体）。据此可对人群中味盲基因的频率进行分析。群中味盲基因的频率进行分析。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学材料和方法材料和方法1 1、提前、提前2d2d配制苯硫脲溶液；配制苯硫脲溶液；2 2、测试前分别配制、测试前分别配制A A液和液和B B液；液；3 3、测试者用、测试者用A A液和液和B B液两种浓度的液两种浓度的 PTCPTC溶液进行测试；溶液进行测试； 4 4、统计全班同学的味觉数据，用柱形统计全班同学的味觉数据，用柱形图表示测试结果。图表示测试结果。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学 讨论讨论 如果已知

12、基因型为如果已知基因型为TTTT的人和基因型为的人和基因型为TtTt的人在的人在PTCPTC尝味能力上有差别，还知道基尝味能力上有差别，还知道基因型为因型为TTTT的人能尝出质量分数低于的人能尝出质量分数低于1/3800001/380000的的PTCPTC溶液的苦味，那么，如何溶液的苦味，那么，如何设计实验区分哪些同学的基因型为设计实验区分哪些同学的基因型为TTTT，哪，哪些同学的基因型为些同学的基因型为TtTt？PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学人类基因组计划人类基因组计划 19881988年，美国国立卫生研究院年，美国国立卫生研究院 和能源部制定并实施了一项生命科

13、和能源部制定并实施了一项生命科学领域内最为宏大的研究计划学领域内最为宏大的研究计划人类基因组计划。该计划的主要内人类基因组计划。该计划的主要内容是容是完成人体完成人体2424条染色体上的全部条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图和全部基因的遗传作图、物理作图和全部碱基的序列测定。碱基的序列测定。 人类基因组序列图绘制完成后，我国人类基因组序列图绘制完成后，我国生物科学工作者又完成了水稻等生物的基生物科学工作者又完成了水稻等生物的基因组测定。我国还将加强人类基因组的后因组测定。我国还将加强人类基因组的后续研究于开发，主要是开展与重大疾病、续研究于开发，主要是开展与重大疾病、重要生理功能相关的基

14、因和蛋白质以及重重要生理功能相关的基因和蛋白质以及重要病原菌功能基因组等的研究与开发，力要病原菌功能基因组等的研究与开发，力争使我国在人类基因组的后继研究与开发争使我国在人类基因组的后继研究与开发方面进入世界先进行列。我国科学家正在方面进入世界先进行列。我国科学家正在努力，争取为解读生命的奥秘做出更大的努力，争取为解读生命的奥秘做出更大的贡献。贡献。例题：例题： 组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类组成核酸的五碳糖、碱基和核苷酸的种类依次是（依次是（ ） A、4、5、4、 B、2、4、4、 C、2、4、8、 D、2、5、8、D D例题：例题：-C-T-T-A- -C-T-T-A- 是是DNAD

15、NA转录过程中的一个片断，转录过程中的一个片断， : : : : : : :G-A-A-U- G-A-A-U- 其核苷酸的种类有其核苷酸的种类有（ ） A A、4 4种种 B B、5 5种种 C C、6 6种种 D D、8 8种种C例题：例题： 某多肽链有某多肽链有99个肽键，则控制合成该肽链个肽键，则控制合成该肽链的基因中的碱基数至少有的基因中的碱基数至少有 （ ） A.600个个 B.300个个 C.297个个 D.594个个A例题：例题：合成一条含有合成一条含有1000个氨基酸的多肽链，最多个氨基酸的多肽链，最多需要转移需要转移RNA的种类，信使的种类，信使RNA和和DNA上的上的的碱基

16、个数分别是的碱基个数分别是 （ ）A、61、3000和和3000B、61、3000和和6000C、64、3000和和3000D、64、3000和和6000B例题：例题： 某某mRNAmRNA分子中，分子中，U U占占2020，A A占占1010，那么，那么它的模板它的模板DNADNA片断中胞嘧啶占片断中胞嘧啶占 （ ） A A、2525 B B、3030 C C、3535 D D、7070C C例题：例题：已知一段信使已知一段信使RNA上有上有12个个A和和G，该信使，该信使RNA上共有上共有30个碱基。那么转录成信使个碱基。那么转录成信使RNA的一段的一段DNA分子应有分子应有C和和T (

17、)A.12个个 B.18个个 C.24个个 D.30个个D解析：解析：1、信使信使RNA上上AG12，T+C=30-12=18.DNA模模 板链中板链中T+C=12,互补链中互补链中T+C=18.DNA中中T+C=30 2、信使、信使RNA上有碱基上有碱基30个，基因中则有碱基个，基因中则有碱基60个。因个。因 为为A+G/T+C=1,所以所以T+C60/230例题：例题：一个双链一个双链DNA分子中碱基分子中碱基A占占30%，其转录，其转录成的信使成的信使RNA上的上的U为为35%，则信使，则信使RNA上上的碱基的碱基A为为 （ ）A.30% B.35% C.40% D.25%D例题：例题：

18、 将人的胰岛素基因，通过基因工程的方法将人的胰岛素基因，通过基因工程的方法转入大肠杆菌细胞内，结果在大肠杆菌细转入大肠杆菌细胞内，结果在大肠杆菌细胞内产生胰岛素，说明不同种生物共用一胞内产生胰岛素，说明不同种生物共用一套套 （ ） A.遗传信息遗传信息 B.密码子密码子 C.DNA D.RNAB例题：例题： 中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰基因毒干扰基因“嫁接嫁接”到烟草的到烟草的DNA分子上，分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：（1）人的基因之所以能接到植物体内去，原）人的基因之所以能接到植物体内去

19、，原因是因是 。（2）烟草有抗病毒能力，这说明烟草体内产）烟草有抗病毒能力，这说明烟草体内产生了生了 ，人和植物共同有一套，人和植物共同有一套 ，蛋白质的合成方式，蛋白质的合成方式 。 人与植物人与植物DNA结构组成相同结构组成相同抗病毒干扰素抗病毒干扰素遗传密码遗传密码相同相同例题：例题： 由由n个碱基组成的基因，控制合成由一条多个碱基组成的基因，控制合成由一条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最，则该蛋白质的相对分子质量最大为大为 （ ） A.na/6 B.na/3-18(n/3-1) C.na-18(n-

20、1) D.na/6-18(n/6-1) D D解析：该蛋白质的相对分子质量最大为：氨基酸的平均相对解析：该蛋白质的相对分子质量最大为：氨基酸的平均相对分子质量分子质量氨基酸数目水的相对分子质量氨基酸数目水的相对分子质量脱水数目脱水数目对位训练对位训练1.1.（20082008江苏生物，江苏生物，2424）下图为原核细胞中转录、下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是（多选）（多选） ( )( )A.A.图中表示图中表示4 4条多肽链正在合成条多肽链正在合成B.B.转录尚未结束，翻译即已开始转录尚未结束，翻译即已开始C.C.多个核

21、糖体共同完成一条多肽链的翻译多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译D.D.一个基因在短时间内可表达出多条多肽链一个基因在短时间内可表达出多条多肽链解析解析 原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边原核细胞由于没有核膜的阻断，所以可以边转录边翻译。原核生物的基因结构多数以操纵子形转录边翻译。原核生物的基因结构多数以操纵子形式存在，即完成同类功能的多个基因聚集在一起，式存在，即完成同类功能的多个基因聚集在一起，处于同一个启动子的调控之下，下游同时处于同一个启动子的调控之下，下游同时具有一个具有一个终止子。图中附有核糖体的四条链是转录后的终止子。图中附有核糖体的四条链是转录后的mRNAmRNA，而不是而不

22、是4 4条肽链，核糖体合成的才是肽链；在蛋白质条肽链，核糖体合成的才是肽链；在蛋白质合成过程中，同一条合成过程中，同一条mRNAmRNA分子能够同多个核糖体结分子能够同多个核糖体结合，同时合成若干条蛋白质多肽链，结合在同一条合，同时合成若干条蛋白质多肽链，结合在同一条mRNAmRNA上的核糖体就称为多聚核糖体，这样一个基因上的核糖体就称为多聚核糖体，这样一个基因在短时间内可表达出多条肽链。在短时间内可表达出多条肽链。答案答案 BD2.2.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AAAA代表代表氨基酸），下列叙述正确的是氨基酸），下列叙述正确的是 （ ）A.A

23、.能给该过程提供遗传信息的只能是能给该过程提供遗传信息的只能是DNADNAB.B.该过程合成的产物一定是酶或激素该过程合成的产物一定是酶或激素C.C.有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应D.D.该过程中有水产生该过程中有水产生 解析解析 翻译的直接模板是翻译的直接模板是mRNAmRNA而不是而不是DNADNA，A A项不对；项不对；翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，而酶翻译的产物是多肽，经过加工后形成蛋白质，而酶与激素不都是蛋白质，与激素不都是蛋白质，B B项不对；终止密码子不与氨项不对；终止密码子不与氨基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密

24、码子，基酸对应，所以没有与终止密码子对应的反密码子，C C项也不对；氨基酸脱水缩合形成多肽，项也不对；氨基酸脱水缩合形成多肽，D D项正确。项正确。答案答案 D 3.3.DNADNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译成的氨基酸如下表所示。则译成的氨基酸如下表所示。则tRNAtRNA（UGCUGC）所携带）所携带的氨基酸是的氨基酸是 （ ）A.A.赖氨酸赖氨酸B.B.丙氨酸丙氨酸C.C.半胱氨酸半胱氨酸D.D.苏氨酸苏氨酸 GCAGCACGTCGTACGACGTGCTGC赖氨酸赖氨酸丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸苏氨酸苏氨酸解析解析 DNADNA

25、模板链上的碱基和转运模板链上的碱基和转运RNARNA的反密码子都的反密码子都与与mRNAmRNA上的碱基互补配对。故转运上的碱基互补配对。故转运RNARNA上的碱基序列上的碱基序列与与DNADNA模板链的碱基序列相同，即模板链的碱基序列相同，即UGCUGC的转运的转运RNARNA转运转运的氨基酸对应的氨基酸对应DNADNA模板链上的碱基序列是模板链上的碱基序列是TGCTGC，为苏，为苏氨酸。氨酸。答案答案 D 对位训练对位训练4.4.一段原核生物的一段原核生物的mRNAmRNA通过翻译可合成一条含有通过翻译可合成一条含有1111个肽键的多肽，则此个肽键的多肽，则此mRNAmRNA分子至少含有的

26、碱基个分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的数及合成这段多肽需要的tRNAtRNA个数，依次为个数，依次为 （ ）A.33 11A.33 11B.36 12B.36 12C.12 36C.12 36D.11 36D.11 36解析解析 一条含有一条含有1111个肽键的多肽，则含有个肽键的多肽，则含有1212个氨个氨基酸。基酸。mRNAmRNA中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨中三个碱基决定一个氨基酸；一个氨基酸至少有一种转运基酸至少有一种转运RNARNA来转运。因此，来转运。因此，mRNAmRNA中至中至少含有少含有3636个碱基，个碱基，1212个转运个转运RNARNA。 B方法规律方法规

27、律 基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系比较内容比较内容数量数量基因中能编码蛋白质的碱基数量基因中能编码蛋白质的碱基数量6 6m mmRNAmRNA上的碱基数量上的碱基数量3 3m m参与转运氨基酸的参与转运氨基酸的tRNAtRNA数数m m蛋白质中的氨基酸数量蛋白质中的氨基酸数量m m蛋白质中的肽链数蛋白质中的肽链数n n蛋白质中的肽键数量蛋白质中的肽键数量m m- -n n缩合失去的水分子数量缩合失去的水分子数量m m- -n n5.5.一个一个mRNAmRNA分子有分子有m m个碱基，其中个碱基，其中G G+ +C C有有n n个；由该个；由该mR

28、NAmRNA合成的蛋白质有两条肽链。则其模板合成的蛋白质有两条肽链。则其模板DNADNA分子的分子的A A+ +T T数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 （ ）A.A.m m、 B.B.m m、C.2(C.2(m m- -n n) )、 D.2(D.2(m m- -n n) )、解析解析 由由mRNAmRNA上上G G+ +C C= =n n个，可推知整个个，可推知整个DNADNA分子上分子上G G+ +C C=2=2n n个，则个，则DNADNA上含有上含有A+T=2A+T=2m m-2-2n n= =2 2（m m- -n n）；又知合成了）；又知合成了2 2条肽链，则脱去的水分子数条肽链，则脱去的水分子数= = 。 D23m23m23m13m13m对位训练对位训练6.6.中心法则揭示了生物遗传信息由中心法则揭示了生物遗传信息由DNADNA向蛋白质传递与向蛋白质传递与表达的过程，请回答下列问题：表达的过程，请回答下列问题： （1 1）a a、b b、c c、d d所表示的四个过程依次分别所表示的四个过程依次分别是是 、 、 和和 。 （2 2）需要）需要tRNAtRNA和核糖体同时参与的过程是