學習目標：1.能闡釋DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質(zhì)的合成過程；2.能闡釋某些基因中堿基序列不變但表型改變的原因；3.能通過分析相關實驗現(xiàn)象，得出結論并準確表達；4.能設計實驗驗證假說；5.能通過本節(jié)復習牢固樹立遺傳信息觀，準確理解中心法則的意義。
基因指導 蛋白質(zhì) 的合成
RNA也可儲存遺傳信息；RNA是單鏈，比DNA短，能夠通過核孔轉移到細胞質(zhì)中。
一.DNA分子上的遺傳信息通過轉錄傳遞給RNA
提出問題：如何設計一個實驗說明RNA可能就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使？
加入RNA酶降解細胞中的RNA，觀察蛋白質(zhì)合成情況（減法原理）；再加入從細胞提取的RNA，觀察蛋白質(zhì)的合成情況（自身對照）。
加入RNA酶降解細胞中的RNA后，蛋白質(zhì)合成停止，再加入細胞中提取的RNA后，細胞又可重新合成蛋白質(zhì)。
①1955年Brachet用洋蔥根尖和變形蟲進行了實驗；若加入RNA酶降解細胞中的RNA，則蛋白質(zhì)合成就停止，若再加入從酵母中提取的RNA，則又可以重新合成一些蛋白質(zhì)。②1955Gldstein和Plaut用放射性同位素標記變形蟲RNA的原料，發(fā)現(xiàn)放射性都在核內(nèi)，然后將細胞核轉移到未標記的變形蟲中。經(jīng)過一段時間發(fā)現(xiàn)放射性已在細胞質(zhì)中。
RNA就是基因與蛋白質(zhì)之間的信使。
①基本組成單位：核糖核苷酸
②基本結構：通常為單鏈
rRNA mRNA tRNA
與蛋白質(zhì)共同組成核糖體
主要在細胞質(zhì)中，三葉草形，有堿基互補配對；一端攜帶氨基酸，另一端的反密碼子與mRNA上的密碼子配對
主要在細胞質(zhì)中；翻譯時作為模板
少數(shù)RNA還有催化功能
羅杰科恩伯格于20世紀70年代開始使用X射線衍射技術結合放射自顯影技術縝密研究真核細胞的轉錄過程，并最終制作出詳盡的檢晶儀圖片，描繪出生命體基因表達和調(diào)節(jié)的精細過程，為破譯生命的隱秘做出了重大貢獻。該研究發(fā)現(xiàn)轉錄和DNA復制有許多相似之處∶1.都是酶促的核苷酸聚合過程；2.都以DNA為模板；3.都需要聚合酶；4.都遵從堿基互補配對規(guī)律。
(1)概念：以 為模板，按堿基互補配對原則合成RNA的過程。(2)場所：主要是 ，在 、 中也能發(fā)生轉錄過程。(3)過程
(4)產(chǎn)物： 。
信使RNA、核糖體RNA、轉運RNA
★注意：細胞中不是所有基因都會轉錄，轉錄是有選擇的。細胞分化時基因選擇性表達源于基因的選擇性轉錄。
特別提醒：啟動子、終止子、外顯子、內(nèi)含子
★1953 年，美國物理學家伽莫夫了解到DNA分子的雙螺旋結構知識后，利用排列組合知識進行計算，推導出一個密碼子可能是由3個相鄰的堿基組成的，共有64 種遺傳密碼，而氨基酸只有20種?！?961年克里克等人在《自然》雜志上發(fā)表了一篇題為“蛋白質(zhì)遺傳密碼的一般性質(zhì)”的論文中指出傳密碼具有下列的一般性質(zhì)∶①3個堿基一組編碼一個氨基酸。堿基序列上這3個相鄰的堿基稱為三聯(lián)體，又叫密碼子；②遺傳密碼互不重疊；③堿基序列是從一個固定的起始點讀取的。這就確定了這條長的堿基序列如何正確地用三聯(lián)體讀出，沒有特別的逗號來顯示如何正確地選擇三聯(lián)體。如果開始點被一個堿基置換了，那么讀入的三聯(lián)體就被置換了，讀出的密碼信息就成為不正確的了；④密碼可能是“簡并”的，因為有64組三聯(lián)體，而需要編碼的氨基酸只有20種，所以有些氨基酸可能對應多個三聯(lián)體?！?955年在紐約大學醫(yī)學院工作的法國生物學家馬納戈和美國生物學家奧喬亞發(fā)現(xiàn)在放有多核苷酸磷酸化酶的試管里置入作為生物能量載體的腺苷三磷酸（ATP）后，該酶攝取了ATP，拋棄了核苷酸末端的兩個額外的磷酸基，而把一個個核苷酸連在一起形成一條長核苷酸鏈，這個多核苷酸名叫多聚腺苷酸（縮寫為 ply A）。不久又發(fā)現(xiàn)，這種酶也同樣會利用等同的含有鳥嘌呤的鳥苷三磷酸（GTP），含有尿嘧啶的尿苷三磷酸（UTP）和含有胞苷的胞苷三磷酸（CTP）的分子，分別制造出多聚鳥苷酸（ply G）、多聚尿苷酸（ply U）和多聚胞苷酸（ply C），他們甚至還利用包含腺嘌呤和尿嘧啶的磷酸混合物制造出 ply AU，它在鏈上以不確定的順序排列著不同的堿基。
★1961年5月尼倫伯格和馬太在實驗中發(fā)現(xiàn)在無細胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中加入多聚尿苷酸（ply U）后，合成出了多聚苯丙氨酸（ply-Phe）。顯然 ply U被用來作為遺傳信息的攜帶者了，按照密碼的三聯(lián)體性質(zhì)，應該是UUU為苯丙氨酸（Phe）編碼，這是一個帶有里程碑性的實驗，它指出了完全闡明遺傳密碼的途徑。
★尼倫伯格等人通過研究細菌、兩棲類和哺乳類動物細胞中的氨酰 tRNA 對三核苷酸密碼子的響應，發(fā)現(xiàn)三核苷酸幾乎是等同地翻譯成氨基酸，他指出按照古生物學家研究的結果，30 億年前，細菌出現(xiàn)于地球上，此即為機能性遺傳密碼之開始，脊椎動物大約出現(xiàn)在5億年前，幾乎可以肯定遺傳密碼的執(zhí)行功能至少已達5億年以上。他在題為《遺傳密碼》的諾貝爾演講中說∶“雖然在密碼子的翻譯中出現(xiàn)了一些改變，但是在用細菌、兩棲類和哺乳類動物的氨酰 tRNA 識別密碼子的堿基序列中明顯的類似性顯示出，地球上大多數(shù)或許全部生物基本上使用相同的遺傳語言，并且按照普遍的規(guī)則翻譯這種語言。”
3種，UAA、UGA、UAG,不編碼氨基酸
2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸
①正常情況下UGA是不編碼氨基酸，特殊情況下編碼硒代半胱氨酸。②真核生物用AUG作為起始密碼子，原核生物還可用GUG作為起始密碼子，此時編碼甲硫氨酸
防止由于堿基的改變而導致遺傳信息的改變
(1)概念：游離在細胞質(zhì)中的各種氨基酸，以________為模板合成____________________________的過程。
具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)
(3)產(chǎn)物：多肽 蛋白質(zhì)
1.tRNA是如何攜帶氨基酸的？繪制出tRNA的結構示意圖。
2.簡單描述翻譯的整個過程是什么？
3.簡單繪制出一個mRNA分子上多個核糖體同時進行翻譯（肽鏈的合成）的示意圖，并指明核糖體移動方向及其意義是什么？
4.假設編碼亮氨酸的密碼子CUA中的一個堿基發(fā)生了改變，可能的變化是：第1個堿基C變成了U、A或G；或第2個堿基U變成了C、A或G；或第3個堿基A變成了U、C或G。請分析在這9種可能的變化中，哪幾種變化確實引起了氨基酸的變化。通過這個實例，你認為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？
5.你能根據(jù)肽鏈的氨基酸順序，如甲硫氨酸—丙氨酸—亮氨酸—甘氨酸，寫出確定的RNA的堿基序列嗎？你認為遺傳信息在從堿基序列到氨基酸序列的傳遞過程中，是否有損失？如果有，又是如何損失的？
典例2. 大腸桿菌核糖體蛋白與 rRNA 分子親和力較強，二者組裝成核糖體。當細胞中缺乏足夠的 rRNA 分子時，核糖體蛋白可通過結合到自身 mRNA 分子上的核糖體結合位點而產(chǎn)生翻譯抑制。下列敘述正確的是（多選）（ ） A. 一個核糖體蛋白的 mRNA 分子上可相繼結合多個核糖體，同時合成多條肽鏈B. 細胞中有足夠的 rRNA 分子時，核糖體蛋白通常不會結合自身 mRNA 分子C. 核糖體蛋白對自身 mRNA 翻譯的抑制維持了 RNA 和核糖體蛋白數(shù)量上的平衡D. 編碼該核糖體蛋白的基因轉錄完成后，mRNA 才能與核糖體結合進行翻譯
典例1. 擬南芥 HPR1 蛋白定位于細胞核孔結構，功能是協(xié)助 mRNA 轉移。與野生型相比，推測該蛋白功能缺失的突變型細胞中，有更多mRNA 分布于（ ） A．細胞核 B．細胞質(zhì) C．高爾基體 D．細胞膜
2.中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA 的復制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質(zhì)， 即遺傳信息的轉錄和翻譯。
以DNA為遺傳物質(zhì)的生物：以RNA為遺傳物質(zhì)的生物（絕大多數(shù)）：以RNA為遺傳物質(zhì)的生物（少數(shù)，如逆轉錄病毒）：高度分化的細胞遺傳信息的傳遞：
3.各種生物遺傳信息的傳遞途徑

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