第四章第一節

基因指導蛋白質的合成

第2課時參與轉錄的酶是______________；轉錄的產物是______________________。轉錄的場所是______________；轉錄的模板是______________；DNA的一條鏈RNA聚合酶mRNA、tRNA、rRNA

將Bt抗蟲蛋白基因轉入棉花細胞后，培育出的棉花植株會產生Bt抗蟲蛋白，這個過程中基因表達的第一步是什么？主要是細胞核轉錄轉錄DNAmRNA蛋白質如果1個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定_______種氨基酸；如果2個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定________種氨基酸；如果3個堿基對應1個氨基酸，4種堿基決定________種氨基酸。416（42）64（43）（一）由21種氨基酸構成的多樣的蛋白質是如何被只含有4種不同堿基的mRNA所編碼呢？＜21種氨基酸＜21種氨基酸＞21種氨基酸至少3個堿基決定1個氨基酸才能滿足需要。mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。每3個這樣的堿基叫作1個密碼子。密碼子決定密碼子密碼子決定決定纈氨酸精氨酸組氨酸mRNA密碼子1961年克里克實驗實驗材料：T4噬菌體實驗思路：研究其中某個基因的堿基增加或減少對其編碼蛋白質的影響。實驗過程：增加或刪除1個/2個/3個堿基，觀察是否能正常產生蛋白質。實驗結果：①增加或刪除1個/2個堿基，無法正常產生蛋白質；②增加或刪除3個堿基，可以正常產生蛋白質。實驗結論：遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸。遺傳密碼從一個固定的起點開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有分隔符。1961年蛋白質的體外合成實驗科學家：尼倫伯格、馬太實驗過程：①在每個試管中分別加入1種氨基酸；②在每個試管中加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液；③在每個試管中加入人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。實驗結果：加入苯丙氨酸的試管中，出現了多聚苯丙氨酸的肽鏈。肽鏈實驗結論：與苯丙氨酸對應的密碼子是UUU（第一個被破譯的密碼子）。在多位科學家的不斷實驗下，終于破譯了全部64密碼子，并編制出密碼子表。遺傳密碼的破譯除去DNA和mRNA的細胞提取液人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸第一個堿基第二個堿基第三個堿基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

終止密碼子：

、

、

。

種類起始密碼子：

（甲硫氨酸）、（

種）

（甲硫氨酸）編碼氨基酸的密碼子___種（一般來說）64UAAGUGAUGUGA61UAG一種密碼子決定____種氨基酸，一種氨基酸由

密碼子決定。

1種或幾種11.21種氨基酸的密碼子表遺傳密碼的破譯密碼子64(43)種3種終止密碼：61種密碼子編碼20種氨基酸UAAUAGUGAUGA:在特殊情況下可編碼第21種氨基酸：硒代半胱氨酸AUG編碼甲硫氨酸同時作為起始密碼GUG編碼纈氨酸，在原核生物中作為起始密碼時編碼甲硫氨酸生物界共用一套遺傳密碼。2.密碼子的特點①專一性：②簡并性：③通用性：一種密碼子只決定一種氨基酸。一種氨基酸可以由幾種密碼子決定。維持物種的穩定性

21種氨基酸的密碼子表不編碼任何氨基酸每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸分子內配對結合氨基酸的部位AAG游離在細胞質中的氨基酸是怎樣被運送到合成蛋白質的“生產線”上呢？tRNA三維結構tRNA反密碼子tRNAAUGUUCUGGCGmRNA5'3'苯丙氨酸①形態：②特點：③反密碼子：三葉草形位于tRNA上能與mRNA上的密碼子發生堿基互補配對的3個相鄰的堿基tRNA轉運來的氨基酸在核糖體上是如何形成蛋白質的？

觀看翻譯的視頻，結合教材68頁圖4-7，嘗試描述翻譯的過程并回答問題。遺傳信息的翻譯1．mRNA上的什么信息決定翻譯的起始和終止？2．根據密碼子的閱讀方式，圖中mRNA上共有幾個密碼子？起始密碼子決定翻譯的起始終止密碼子決定翻譯的終止

10個。遺傳信息的翻譯3．核糖體移動的方向是什么？核糖體移動的方向

從起始密碼子開始翻譯，沿著mRNA按照5'到3'的方向讀取密碼子，直至讀到終止密碼子，翻譯終止。遺傳信息的翻譯

4．翻譯合成的肽鏈能直接承擔相應的生物學功能嗎？

肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復合物上脫離，通常經過一系列步驟，盤曲折疊成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子，然后開始承擔細胞生命活動的各項職責。1.概念游離在細胞質中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程叫作翻譯。2.實質核糖體3.場所4.過程mRNA的堿基序列翻譯為蛋白質的氨基酸序列。遺傳信息的翻譯組氨酸G

U

G色氨酸A

CCUAC甲硫氨酸AGUCCAUAAGGU5′3′tRNA將氨基酸轉運到

mRNA上的相應位置

5′3′AGUCCAUAAGGU組氨酸G

U

G色氨酸A

CC甲硫氨酸核糖體隨著mRNA滑動，另一個tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對5.條件（1）原料（3）能量（2）模板（4）產物21種氨基酸mRNA一般是ATP具有一定氨基酸順序的蛋白質6.原則堿基互補配對（A-U，U-A，C-G，G-C）mRNA→蛋白質8.遺傳信息流動（5）酶肽酰轉移酶7.密碼子的閱讀方向5′→3′9.翻譯效率（1）數量關系（2）方向（3）意義（4）結果

1個mRNA可相繼結合

個核糖體，

進行多條肽鏈的合成，稱為多聚核糖體。多同時從

到

（如圖：從

）。短長左到右少量的mRNA分子可以迅速合成出

的蛋白質。大量合成多條

的肽鏈。（理由：

相同）相同模板mRNA10.特點快速高效tRNAmRNA2甲硫氨酸終止密碼子核糖體翻譯過程的模型圖解讀1.圖甲模型分析(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為

、核糖體、

、多肽鏈。(2)一個核糖體與mRNA的結合部位形成

個tRNA結合位點。(3)翻譯起點：起始密碼子決定的是

或纈氨酸。(4)翻譯終點：識別到

(不決定氨基酸)翻譯停止。(5)翻譯進程：

沿著mRNA移動，mRNA不移動。2.圖乙模型分析圖乙表示真核細胞的翻譯過程，其中①是

，⑥是

，②③④⑤表示正在合成的4條多肽鏈，具體分析如下：(1)數量關系：一個mRNA可同時結合

，形成多聚核糖體。(2)意義：少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白質。(3)方向：圖乙中核糖體的移動方向為

，

判斷依據是多肽鏈的長短，長的翻譯在前。(4)結果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質往往還需要運送至

_________________等結構中進一步加工。(5)形成的多條肽鏈氨基酸序列相同的原因：

。mRNA核糖體多個核糖體從右向左內質網、高爾基體有相同的模板mRNA3.圖丙模型分析圖丙表示

的轉錄和翻譯過程，圖中①是DNA模板鏈，②③④⑤表示正在合成的4條mRNA，在

上同時進行翻譯過程。原核細胞核糖體（1）tRNA只有三個堿基（）（2）DNA中含有氫鍵，RNA中不含氫鍵（）××

如合成由n個氨基酸組成的蛋白質，在不考慮終止密碼子等情況下，DNA的堿基數、mRNA的堿基數、蛋白質中氨基酸數三者之間有何數量關系？DNA的堿基數：mRNA的堿基數：蛋白質中氨基酸數＝6n：3n：n=6：3：1DNAmRNA蛋白質轉錄翻譯因為DNA中有的片段無遺傳效應，不能轉錄出mRNA；轉錄出的mRNA中有終止密碼子，終止密碼子不對應氨基酸，所以實際上DNA所含有的堿基數要大于6n，或氨基酸數目小于n。因此一般題目中帶有“至少”或“最多”字樣。說明計算中“最多”和“最少”的分析（1）mRNA上堿基數目與蛋白質中氨基酸的數目關系：翻譯時，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準確地說，mRNA上的堿基數目是蛋白質中氨基酸數目的3倍還要多一些。（2）DNA上的堿基數目與蛋白質中氨基酸的數目關系：基因或DNA上的堿基數目比對應的蛋白質中氨基酸數目的6倍還要多一些。（3）注意“最多”或“最少”：在回答有關問題時，應加上“最多”或“最少”等字，如mRNA上有n個堿基，轉錄產生它的基因中至少有2n個堿基，該mRNA指導合成的蛋白質中最多有n/3個氨基酸。項目復制轉錄翻譯場所條件模板原料能量酶產物原則細胞核（主要場所），線粒體，葉綠體DNA的兩條鏈DNA的一條鏈mRNA4種游離的脫氧核苷酸4種游離的核糖核苷酸ATP

解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶與蛋白質合成有關的酶DNARNA多肽堿基互補配對A－T、T－A

G－C、C－G堿基互補配對A－U、T－AG－C、C－G堿基互補配對A－U、U－AG－C、C－G中心法則1.提出者克里克2.內容遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯。DNARNA蛋白質轉錄翻譯復制生物種類遺傳信息的傳遞過程原核生物真核生物DNA病毒RNA復制病毒逆轉錄病毒轉錄DNARNA翻譯蛋白質復制轉錄DNARNA翻譯蛋白質復制轉錄DNARNA翻譯蛋白質復制RNA翻譯蛋白質