第四章基因的表達(dá)背景資料1.轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)表明，轉(zhuǎn)入了水母的綠色熒光蛋白基因的轉(zhuǎn)基因

鼠，在紫外光的照射下，也能像水母一樣發(fā)光，并且在轉(zhuǎn)基因鼠體內(nèi)

發(fā)現(xiàn)綠色熒光蛋白。2:

將蘇云金桿菌抗蟲蛋白基因(Bt

抗蟲蛋白基因)轉(zhuǎn)入普通棉花，

培育出的棉花植株會(huì)產(chǎn)生Bt抗蟲蛋白。轉(zhuǎn)入的是基因，得到的卻是蛋白質(zhì)。為什么會(huì)這樣?原來(lái)，基因可以控制蛋白質(zhì)的合成，這個(gè)過(guò)程就是基因的表達(dá)。1.DNA主要存在哪里?2.蛋白質(zhì)在哪里合成?3.DNA和核糖體兩者在空間上是隔

開的，那么細(xì)胞核中的DNA是如何

指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)的合成?核DNA遺傳信息的轉(zhuǎn)錄mRNA遺傳信息的翻譯細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中生命的圖案，撲朔速離：從信息到物質(zhì)，從藍(lán)圖到現(xiàn)實(shí)，誰(shuí)創(chuàng)造出，如此的和諧與統(tǒng)一?第1節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成mRNAn問(wèn)題：為什么RNA

適于做DNA

的信使呢?RNA也是由四種核苷酸連接而成，也能儲(chǔ)存遺傳信息。RNA與DNA的關(guān)系中，也遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。RNA一般題

鏈

，

而

且比DNA

短，因此能夠通滋孔

,細(xì)胞核

細(xì)騰履到

中。胸腺嘧啶(

T)

胞嘧啶(C)

尿嘧啶(U)DNA

與RNA

在化學(xué)組成上的區(qū)別OHCH?OHOHCH?OH磷酸腺嘌呤(A)

鳥嘌呤(G)脫氧核糖DNA核糖RNA脫氧核糖核糖1.信使RNA:遺傳信息傳遞的媒介2.核糖體RNA:核糖體的主要成分之一

3.轉(zhuǎn)運(yùn)RNA:在蛋白質(zhì)合成中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具RNA鏈經(jīng)過(guò)折疊，呈三葉草形。三種RNA三種主要的RNA示意圖mRNA仔細(xì)閱讀課本65頁(yè)最后這段文字內(nèi)容，回答以下幾個(gè)問(wèn)題：1、什么是轉(zhuǎn)錄?2、轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所在哪兒?3、轉(zhuǎn)錄的模板是什么?4、轉(zhuǎn)錄過(guò)程所需要的原料是什么?5、轉(zhuǎn)錄發(fā)生的條件有哪些?6、轉(zhuǎn)錄過(guò)程中堿基互補(bǔ)配對(duì)形成的堿基對(duì)有哪幾種?7、轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是什么?8、為了提高轉(zhuǎn)錄的效率，轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)是什么?2.配對(duì)

，酸

A的作用下開始mRNA的合成。

3.連接新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上

。35酶鏈合板聚模在RNA與DN上堿基互補(bǔ)配對(duì)游離的核糖核苷RNA聚合酶的移動(dòng)方筒(轉(zhuǎn)錄的方向)1.解旋RNA聚合酶與編碼蛋白質(zhì)的一段

DNA

(基因)結(jié)合，使DNA

雙鏈解開，堿基暴露出來(lái)。注意：RNA鏈的延伸也是從5'mRNA5°合成的mRNA從DNA鏈上釋放。而后，DNA雙螺旋恢復(fù)。RNA聚合酶游離的核糖核苷酸

4.釋放-端

到3'-端。3'5DNA3°一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄RNA是在細(xì)胞核中，通過(guò)RNA聚合酶以DNA的一條鏈為模板合成的，

這一過(guò)程叫作轉(zhuǎn)錄。注

意

：mRNA

、rRNA和tRNA都是轉(zhuǎn)錄而來(lái)的。轉(zhuǎn)錄不是轉(zhuǎn)錄整個(gè)DNA,轉(zhuǎn)錄以基因?yàn)閱挝贿M(jìn)行。聯(lián)系細(xì)胞分化：不是所有基因都會(huì)轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄是有選擇的。細(xì)胞分化時(shí)基因選擇性

表達(dá)源于基因的選擇性轉(zhuǎn)錄。同種生物的不同細(xì)胞中

，mRNA的種類和

數(shù)量一般是不相同的，但

tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。mRNAXA基因1

基因2

基因31.定義：RNA是在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄。2.場(chǎng)所：主要在細(xì)胞核(線粒體、葉綠體中也有轉(zhuǎn)錄)3.模板：編碼蛋白質(zhì)的一段DNA分子(基因)的一條鏈(不同基因的模板鏈可能不同)4.原料：四種核糖核苷酸*打開氫鍵、形成磷酸二酯鍵5.條件：模板、原料、能量(ATP)、酶(RNA聚合酶)6.轉(zhuǎn)錄時(shí)的堿基對(duì)：

G一C、C—G、T

一A、A一U7.產(chǎn)物：

RNA

(三種)8.遺傳信息傳遞的方向：

DNA→

RNA9.特點(diǎn)：

邊解旋邊轉(zhuǎn)錄遺傳信息的轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄場(chǎng)所主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核解旋完全解旋只解旋基因片段模板DNA的兩條鏈基因特定的一條鏈原料4種脫氧核苷酸4種核糖核苷酸其他條件酶(解旋酶、DNA聚合酶等)、

ATP酶(RNA聚合酶等)、ATP堿基對(duì)A-T

C-G

T-A

G-CA-UG-C

T-A

C-G產(chǎn)物2個(gè)雙鏈DNA3種RNA(mRNA、tRNA、rRNA)模板分別進(jìn)入2個(gè)子代DNA分子中恢復(fù)原樣，與非模板鏈重新繞去向成雙螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)半保留復(fù)制，邊解旋邊復(fù)制，多起

點(diǎn)雙向復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄DNA分子的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較異同思考：轉(zhuǎn)錄成的RNA

的堿基序列，與DNA

兩條單鏈的堿基序列各有哪些異同?mRNA的堿基序列與DNA模板鏈的堿基序列是互補(bǔ)配對(duì)的

；mRNA的堿基序列與DNA

非模板鏈的堿基序列基本相同，區(qū)別是RNA

鏈上的堿基U,

對(duì)應(yīng)在非模板鏈上的堿基是T。DNA模板鏈的堿基序列是：

5'-

CGAACCTCACGC-3',

寫出與它互補(bǔ)的另一條單鏈的堿基序列；寫出以它為模板轉(zhuǎn)錄出的mRNA的堿基序列。3'-GCTTGGAGTGCG-5'5'-CGAACCTCACGC-3′3'-GCUUGGAGUGCG-5'非模板鏈(有義鏈)模板鏈(反義鏈)mRNA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)的過(guò)程。The

font

and

back

ofthe

Nantilus

was

ofthatspiodle-shape

which

caused

itjustlyto

be

compared

to

a

cigar.I

noticed

that

its

ironplates,slightlyovertlayingeachother,resem.hled

the

shell

which

clothes

the

bodics

ofourlarge

terrestrialrptiles.Itexplainedto

me

hownaturalit

was,inspiteof

allgdasses,thatthisboat

should

have

been

taken

for

a

marine

ani

mul,Towardthemiddle

of

theplatform

the

long-boat,half

buried

in

the

hull

ofthevesselfomeda

ligdt

excrescence.Fore

and

aftrosetmo

caps

ofmedium

height

with

inclinedsides.andpartlyclosedbythicklenticularglasses;

one

destined

for

the

steerstnan

who

dircted

the

Nautilus,theothercontainingabrilliantlandtermtogivelight

onthe

road.從前到后，諾第留斯號(hào)露出的部分

就像是一個(gè)紡錘.活像是一根長(zhǎng)長(zhǎng)

的雪茄煙似的。我注意到船體的

鋼板稍稍顯疊瓦狀排列，就像是陸地上爬蟲類動(dòng)物身上的那些鱗甲

一樣。因此，我很自然就明白了，就是用最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀察，這艘船也總是會(huì)被看作一只海洋動(dòng)

物

。平臺(tái)中部，放著一艘一半隱藏在船體中的小艇，看上去它就像一個(gè)小瘤。平臺(tái)的前面和后面，分別

安置著一個(gè)不高的籠間，朝一側(cè)傾斜著.籠子的一部分安裝著厚厚的

玻璃透鏡：這兩個(gè)籠間是給諾第留

斯號(hào)的領(lǐng)航人用的.另外一個(gè)籠間

裝有電力很強(qiáng)的燈，照著我們前進(jìn)的路線。問(wèn)

題

：mRNA

的堿基與氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的?實(shí)質(zhì)上是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。遺傳信息的翻譯密碼子：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。從mRNA上5'-端開始閱讀mRNA

5'

3'密碼子

密碼子

密碼子決定

決定決定纈氨酸

組氨酸

精氨酸▲圖4-5

密碼子的示意圖一個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，41=4種二個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，42=16種三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，43=64種組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有21種，而RNA

只有四種核苷酸，4種堿基

如何決定21種氨基酸?第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基CAG苯丙氨酸絲氨酸酪氨酸半胱氨酸UU本內(nèi)安酸亮氨酸亮氨酸絲安取絲氨酸

絲氨酸印

安終止終止安8終止、硒代半胱氨酸

色氨酸AGC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、甲硫氨酸(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UCAG真核生物只有1種——AUG(編碼甲硫氨酸)原核生物可以有2種—AUG(編碼甲硫氨酸)GUG(編碼甲硫氨酸，如果該

密碼子不作為起始密碼子時(shí)，

其編碼纈氨酸)正常情況下3個(gè)終止密碼子(UAA、UAG、UGA)不編碼氨基酸，特殊情況

下UGA

可以編碼硒代半胱氨酸。正常情況下，決定氨基酸的密碼子61

_種。

特殊情況下62

種

.21種氨基酸的密碼子表

密碼子種類：共64種密碼子2個(gè)起始密碼子：AUG、GUG第一個(gè)堿基第二個(gè)堿基第三個(gè)堿基UCAGU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

終止半胱氨酸半胱氨酸終止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC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、甲硫氨酸(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UCAG氨基酸與密碼子的對(duì)應(yīng)關(guān)系：1種密碼子只能決定1種氨基酸；1種氨基酸可能由1種或幾種密

碼子決定。分析密碼子的特點(diǎn)1、簡(jiǎn)并性：多種密碼子決定同一種氨基酸的

現(xiàn)象。2、通用性：所有的生物共用一套密碼子堿基配對(duì)gu

—

反密碼子(從3*到5’讀取3'mRNA密碼子種類：正常情況下61種，

反密碼子與61種決

定氨基酸的密碼子

對(duì)應(yīng)反密碼子位于tRNA

上，其實(shí)質(zhì)是與密碼子發(fā)

生堿基互補(bǔ)配對(duì)的3個(gè)相鄰的堿基。每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一

種氨基酸。核糖體5'tRNA

的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)合氨基酸的部位二組氨酸功能：5'-端3'-端翻譯的過(guò)程第一步

mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。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。核糖體與mRNA的結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。翻譯的過(guò)程第二步攜帶某個(gè)氨基酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2。第三步甲硫氨酸與這個(gè)氨基酸形成肽鍵，從而轉(zhuǎn)移到位點(diǎn)2的tRNA上。翻譯的過(guò)程第4步

核糖體沿mRNA

移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，原位點(diǎn)2的tRNA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,繼續(xù)肽鏈的合成。核糖體沿mRNA移動(dòng)的方向(5'至3'端)3“就這樣，隨著核糖體的移動(dòng)，tRNA以上述方式將攜帶的氨基酸

輸送過(guò)來(lái)，以合成肽鏈。直到核糖體遇到mRNA的終止密碼子，

合成才告終止。肽鏈釋放后，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。yg難點(diǎn)分析：對(duì)翻譯過(guò)程相關(guān)圖像的理解核糖體

如何判斷核糖體的移動(dòng)方向?由肽鏈短→肽鏈長(zhǎng)的方向進(jìn)行

(從左到右)正在合成的肽鏈一

條mRNA

分子上結(jié)合多

個(gè)核糖體，

同時(shí)合成多

條肽鏈mRNA定義游離在細(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)的過(guò)程。場(chǎng)所核糖體時(shí)間生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程模板mRNA原料21種氨基酸其他條件酶、ATP、tRNA堿基對(duì)A-U

U-A

G-C

C-G產(chǎn)物特定氨基酸順序的肽鏈翻譯的方向從起始密碼子到終止密碼子特點(diǎn)一條mRNA可結(jié)合多個(gè)核糖體，同時(shí)合成多條肽

鏈

。遺傳信息傳遞的方向mRNA→蛋白質(zhì)小結(jié)：遺傳信息的翻譯三、中心法則1957年，克里克率先提出遺傳信息傳遞的一般規(guī)律——中心法則。

隨著研究的深入，科學(xué)家對(duì)中心法則做出了補(bǔ)充(虛線內(nèi)容)。復(fù)制

復(fù)制轉(zhuǎn)錄

翻譯DNA

RNA

蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄▲圖4-8

中心法則圖解(虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向)在遺傳信息的流動(dòng)過(guò)程中，DNA、RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是

信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP

為信息的流動(dòng)提供能量，可見，生命是

物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。例如：狂犬病毒、煙草花葉病毒等轉(zhuǎn)錄

翻譯—

→RNA

—→

蛋白質(zhì)例如：HIV病毒等逆轉(zhuǎn)錄病毒不同生物的遺傳信息傳道過(guò)程(中心法則)不月以

DNA

為遺傳物質(zhì)的生物：例如：原核生物、真核生物、DNA

病

毒

等復(fù)制蛋白質(zhì)復(fù)制DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄DNA一以RNA

為遺傳物質(zhì)的生物：

蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄RNA

一翻譯翻譯RNA課游漆閱紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物能夠抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，它們的

抗菌機(jī)制如下表所示，請(qǐng)結(jié)合本節(jié)內(nèi)容說(shuō)明這些抗菌藥物可用于治療

疾病的道理。抗菌藥物抗菌機(jī)制紅霉素