4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成
1.基因主要存在哪里？2.蛋白質(zhì)在哪里合成？
在細(xì)胞質(zhì)(核糖體)進(jìn)行
1、基因在細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，兩者如何聯(lián)系起來(lái)的呢？
RNA充當(dāng)了兩者之間信使。
回顧：RNA與DNA結(jié)構(gòu)的區(qū)別
攜帶從DNA上轉(zhuǎn)錄來(lái)的遺傳信息
識(shí)別密碼子，轉(zhuǎn)運(yùn)特定的氨基酸進(jìn)入
一端攜帶特定的氨基酸，另一端特定的三個(gè)堿基可與mRNA上的密碼子互相配對(duì)，叫反密碼子
*一種tRNA只能攜帶一種氨基酸
三者共同點(diǎn)： 都是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，基本單位都相同，都與翻譯的過(guò)程有關(guān)。
思考：為什么RNA適于做DNA的信使呢？
⑴RNA能儲(chǔ)存遺傳信息。
⑵在RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”，RNA中沒(méi)有T但有U，U與A配對(duì)。
⑶RNA一般是單鏈，比DNA短，能夠通過(guò)核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。
問(wèn)題:DNA的遺傳信息是怎么傳給mRNA的？P63
在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則合成RNA的過(guò)程，叫做轉(zhuǎn)錄。
思考：DNA雙鏈全解開(kāi)嗎？
誤區(qū)警示：轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA，是轉(zhuǎn)錄其中的基因，不同種類的細(xì)胞，由于基因的選擇性表達(dá)，mRNA的種類和數(shù)量不同，但tRNA和rRNA的種類沒(méi)差異。
編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA雙鏈將解開(kāi)
氫鍵斷開(kāi)，雙鏈解開(kāi)，暴露堿基
合成的mRNA從模板鏈上釋放
DNA雙鏈恢復(fù)成雙螺旋結(jié)構(gòu)
DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)：A——U；G——C；C——G；T—A
組成RNA的核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)
形成mRNA鏈，DNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上
mRNA在細(xì)胞核中合成
mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)釋放，DNA雙鏈恢復(fù)
從核孔釋放消耗能量嗎？
誤區(qū)警示：細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄形成的RNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，穿過(guò)0層膜，需要能量。
（1）轉(zhuǎn)錄的定義：（2）轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所：（3）轉(zhuǎn)錄的模板：（4）轉(zhuǎn)錄的原料：（5）轉(zhuǎn)錄的條件：（6）轉(zhuǎn)錄時(shí)的堿基配對(duì)：（7）轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物：（8）轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)：
在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過(guò)程。
主要在細(xì)胞核中，在線粒體、葉綠體中也能發(fā)生
模板、原料、ATP（能量）、酶。
A T C GDNA ─┴─┴─┴─┴─ ─┴─┴─┴─┴─RNA U A G C
練一練：已知DNA片段的堿基對(duì)順序,寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的mRNA的堿基順序 (以鏈1為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄)。?? ??DNA 鏈1：……T A C T A T C C C T T T…… ????????鏈2：……A T G A T A G G G A A A……
★強(qiáng)調(diào)：整個(gè)轉(zhuǎn)錄過(guò)程是嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則進(jìn)行的，從而保證了DNA上的遺傳信息被準(zhǔn)確的傳遞到了mRNA上。
……A U G A U A G G G A A A ……
A—T C—G T—A G—C
A—U G—C T—A C—G
1.甲、乙圖表示真核細(xì)胞內(nèi)兩種物質(zhì)的合成過(guò)程，下列敘述正確的是(　　)
A.甲、乙所示過(guò)程通過(guò)半保留方式進(jìn)行，合成的產(chǎn)物是雙鏈核酸分子 B.甲所示過(guò)程在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，乙在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行 C.DNA分子解旋時(shí)，甲所示過(guò)程不需要解旋酶，乙需要解旋酶 D.一個(gè)細(xì)胞周期中，甲所示過(guò)程在每個(gè)起點(diǎn)只起始一次，乙可起始多次
2.一個(gè)DNA分子可以轉(zhuǎn)錄出多少種多少個(gè)mRNA （ ） A．一種一個(gè) B．一種多個(gè) C．多種多個(gè) D．無(wú)數(shù)種無(wú)數(shù)個(gè)
3.mRNA在細(xì)胞核中合成后，到達(dá)細(xì)胞質(zhì)的過(guò)程中，共經(jīng)過(guò)幾層生物膜(　　) A．1? ??????B．2 C．3? ??????D．0
4.mRNA上有25％的腺嘌呤，35％的尿嘧啶，則轉(zhuǎn)錄該mRNA的DNA片段上腺嘌呤占?jí)A基總數(shù)的（ ） A 50％ B 25％ C 30％ D 35％
0130 0117?
游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。
問(wèn)題：轉(zhuǎn)錄得到的RNA仍是堿基序列，而不是蛋白質(zhì)。那么，RNA上的堿基序列如何能變成蛋白質(zhì)中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序呢？
堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的？
組成蛋白質(zhì)的氨基酸： mRNA的堿基：
4種堿基如何決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸呢？
如果1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定___種、即 ??
如果3個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就可決定___種，即
如果2個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸就只能決定___種，即
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：1961年英國(guó)的克里克和同事用實(shí)驗(yàn)證明一個(gè)氨基酸是由mRNA的3個(gè)堿基決定，即三聯(lián)體密碼子.
信使RNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基
a.密碼子表查法 例:CCU
3個(gè)終止密碼:（不編碼氨基酸）UAA UAG UGA
2個(gè)起始密碼:（編碼氨基酸）AUG GUG
專一性(一個(gè)密碼子只對(duì)應(yīng)一種氨基酸)
簡(jiǎn)并性(一種氨基酸可對(duì)應(yīng)多個(gè)密碼子)
通用性(地球上幾乎所有生物都共用一套密碼子)
編碼氨基酸的密碼子有61種
問(wèn)題：mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后與核糖體結(jié)合，合成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”，那么游離在細(xì)胞之中的氨基酸是如何運(yùn)到合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”上的呢？
思考：1.細(xì)胞中的tRNA有多少種？
2.tRNA和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)有何對(duì)應(yīng)關(guān)系？
每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。
每種氨基酸可由一種或幾種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。
與mRNA上的密碼子堿基互補(bǔ)配對(duì)
tRNA——“搬運(yùn)工”
決定氨基酸的密碼子有61種，所以tRNA 有61種。
遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較
脫氧核苷酸(堿基對(duì))的排列順序
直接決定mRNA中堿基排列順序，間接決定氨基酸排列順序
mRNA上三個(gè)相鄰的堿基
直接決定翻譯的起止和氨基酸排列順序
與密碼子互補(bǔ)配對(duì)的三個(gè)堿基
以下tRNA分別轉(zhuǎn)運(yùn)什么氨基酸？
一種tRNA只能攜帶一種氨基酸?
一種氨基酸只能由一種tRNA攜帶?
核糖體與mRNA結(jié)合，核糖體占據(jù)兩個(gè)密碼子位點(diǎn)
攜帶甲硫氨酸的tRNA通過(guò)與堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)入位點(diǎn)1
攜帶天門(mén)冬氨酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2
甲硫氨酸與天門(mén)冬氨酸形成肽鍵，核糖體轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。
核糖體讀取下一個(gè)密碼子，原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開(kāi)核糖體，占據(jù)位點(diǎn)2的核糖體進(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
重復(fù)步驟1、2、3、4,肽鏈延長(zhǎng)
直到核糖體讀取到mRNA的終止密碼
一個(gè)mRNA分子只連接一個(gè)核糖體嗎？P67
一個(gè)mRNA分子同時(shí)結(jié)合多個(gè)核糖體。
少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)
思考：上圖中肽鏈合成的方向怎么判斷？合成了多少條肽鏈？
從左向右，判斷依據(jù)是肽鏈的長(zhǎng)短，長(zhǎng)的翻譯在前。
因?yàn)槟０錷RNA相同，上圖中4個(gè)核糖體合成了4條相同的肽鏈。
1.翻譯的概念：2.翻譯的場(chǎng)所： 3.翻譯時(shí)的模板：4.翻譯的原料：5.翻譯的條件: 6.翻譯時(shí)的堿基配對(duì)：7.產(chǎn)物:
A U C GmRNA ─┴─┴─┴─┴─tRNA U A G C
（1）真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄主要發(fā)生在細(xì)胞核中，翻譯發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中，在空間和時(shí)間上被分隔開(kāi)進(jìn)行，即先轉(zhuǎn)錄后翻譯。
表示正在合成的4條mRNA，每條mRNA上有多個(gè)核糖體同時(shí)進(jìn)行翻譯過(guò)程，翻譯的方向是從下到上。
（2）原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯沒(méi)有分隔，可以同時(shí)進(jìn)行，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯。
解旋酶，DNA聚合酶等
A-T、T-A、C-G、G-C
A-U、T-A、C-G、G-C
A-U、U-A、C-G、G-C
邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制
邊解旋邊轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄后DNA恢復(fù)原狀
翻譯結(jié)束后，mRNA被降解成單體
真核生物DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的區(qū)別
DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的聯(lián)系
誤區(qū)警示：基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程，不包括DNA復(fù)制。
基因的表達(dá)中相關(guān)數(shù)量的計(jì)算
注：（1）翻譯時(shí)，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說(shuō)，mRNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。
轉(zhuǎn)錄、翻譯過(guò)程中，DNA（基因）堿基數(shù)：mRNA堿基數(shù)：多肽鏈氨基酸數(shù)=6：3：1
（2）由于DNA中有的片段無(wú)遺傳效應(yīng)，不能轉(zhuǎn)錄出mRNA；在基因片段中，有的片段起調(diào)控作用，也不轉(zhuǎn)錄。因此，基因或DNA上的堿基數(shù)目比蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)的6倍還要多一些。
1.一條多肽鏈上有氨基酸300個(gè)，則作為合成該多肽鏈模板的信使RNA分子和轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA分子至少要有堿基多少個(gè)？ A.300；600 B.900；1800 C.900；900 D.600；900
2.由n個(gè)堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，氨基酸的平均分子量為a，則該蛋白質(zhì)的分子量最大為 A．na/6 B．na/3-18（n/3-1） C．na-18(n-1) D．na/6-18(n/6-1)
3.現(xiàn)代生物工程能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列來(lái)人工合成基因?，F(xiàn)已知人體生長(zhǎng)激素共含190個(gè)肽鍵(單鏈)，假設(shè)與其對(duì)應(yīng)的mRNA序列中有A和U共313個(gè)，則合成的生長(zhǎng)激素基因中G至少有(　　)A.130個(gè) B.260個(gè) C.313個(gè) D.無(wú)法確定
點(diǎn)撥：此蛋白質(zhì)由191個(gè)氨基酸縮合而成，控制其合成的mRNA中最少有573個(gè)堿基，又知mRNA中A＋U為313個(gè)，所以mRNA中G＋C為573－313＝260(個(gè))，故DNA的兩條鏈中G＋C共有520個(gè)，即該基因中G至少有260個(gè)。
A—C—U—G—G—A—U—C—U
蘇氨酸——甘氨酸——絲氨酸
與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)
：編碼蛋白質(zhì) ,連續(xù)不間斷
②調(diào)控遺傳信息表達(dá),上 游的RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn):
能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子
不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子
真核細(xì)胞的 基因結(jié)構(gòu)
外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列
：有調(diào)控作用的核苷酸序列， 包括位于編碼區(qū)上游的RNA 聚合酶結(jié)合位點(diǎn)等。

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第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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