高中生物 第四章 第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成課件 新人教版必修2.ppt

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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 必修2,基因的表達(dá),第四章,苯丙酮尿癥(PKU)是由于患兒體內(nèi)先天性苯丙氨酸羥化酶缺陷所引起的苯丙氨酸(Phe)代謝障礙性疾病。苯丙氨酸(Phe)是人體的一種必需氨基酸，全由食物供給，不能缺少，但Phe在體內(nèi)過(guò)多，又會(huì)使腦組織萎縮，嚴(yán)重影響兒童的智力。本病發(fā)生率約為1/20000，其臨床癥狀主要有三： (1)智力低下，約有1/3的患兒還伴有癲癇； (2)尿有霉臭味或鼠尿味；,(3)皮膚和眼睛鞏膜色素變淺，頭發(fā)呈黃色、面色白嫩。 到目前為止，尚無(wú)治療PKU的特效藥物?？刂苹純旱娘嬍常蛊渖龠M(jìn)食含Phe豐富的食物，從而使血液中的Phe濃度降低，是今日治療PKU的唯一方法。嬰兒期患兒要食用特制的無(wú)苯丙氨酸或低苯丙氨酸奶粉，年長(zhǎng)兒童也需進(jìn)食含低苯丙氨酸的米或面。要求患兒定期檢測(cè)血液中的Phe濃度，調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)，使Phe血濃度保持在正常或稍高水平，可保障大腦的正常發(fā)育。,科學(xué)家進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，苯丙酮尿癥是由于位于12號(hào)染色體長(zhǎng)臂的基因的微小變異引起的，并非由于基因缺失?；虻母淖兪侨绾螞Q定性狀變化的？基因和性狀之間又有什么樣的關(guān)系？通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，我們就能回答上面的問(wèn)題。 本章包括3節(jié)內(nèi)容：第1節(jié)《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》，第2節(jié)《基因?qū)π誀畹目刂啤罚?節(jié)《遺傳密碼的破譯(選學(xué))》。基因的表達(dá)是通過(guò)DNA控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行的，是以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成mRNA的過(guò)程；翻譯是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，是指以mRNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過(guò)程。,中心法則描述了遺傳信息的流動(dòng)方向，主要內(nèi)容包括DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、RNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄5個(gè)不同的遺傳信息流動(dòng)方向?；蚩刂粕锏男誀钍峭ㄟ^(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有兩種方式：一是通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀；二是通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀?；蚺c性狀之間并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。有些性狀是由多個(gè)基因共同決定的，有的基因可決定或影響多種性狀。一般來(lái)說(shuō)，性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。本章研究的是遺傳學(xué)最基本的問(wèn)題，對(duì)于理解生物的遺傳有重要意義，也是學(xué)習(xí)后面三章內(nèi)容不可缺少的基礎(chǔ)。,學(xué)習(xí)本章時(shí)要注意以下幾點(diǎn)： 1．在進(jìn)行遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程的學(xué)習(xí)時(shí)，要注意這一過(guò)程中每個(gè)步驟及其所涉及的知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，建議用一條主線將各方面內(nèi)容貫穿起來(lái)，并充分培養(yǎng)自己閱讀圖文的能力。 2．在本章中，“思考與討論”欄目比較豐富，利用好這些欄目，能夠培養(yǎng)自己的能力，增加對(duì)知識(shí)內(nèi)容理解的深度。 3．我們?cè)趯W(xué)習(xí)書中內(nèi)容的同時(shí)，還應(yīng)該關(guān)注生物科學(xué)的發(fā)展史，認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究需要有創(chuàng)新精神。,,第1節(jié) 基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,第四章,1．RNA有三種：信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。 2．轉(zhuǎn)錄的主要場(chǎng)所是細(xì)胞核，條件是模板(DNA的一條鏈)、原料(4種核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 3．翻譯的場(chǎng)所是核糖體，條件是模板(mRNA)、原料(20種氨基酸)、酶和能量。 4．密碼子共有64種，其中決定氨基酸的密碼子有61種，3種終止密碼子不決定氨基酸。,5．一種氨基酸對(duì)應(yīng)一種或多種密碼子，一種密碼子最多只決定一種氨基酸。 6．每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，一種氨基酸可由一種或多種tRNA識(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)。,目標(biāo)導(dǎo)航： 1．簡(jiǎn)述DNA與RNA的主要區(qū)別。 2．說(shuō)明密碼子、反密碼子、遺傳信息之間的關(guān)系。 3．概述遺傳信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯過(guò)程。(重、難點(diǎn)) 情境導(dǎo)入： 俗話說(shuō)，龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會(huì)打洞。生物的后代在性狀表現(xiàn)和生活習(xí)性等方面表現(xiàn)出了驚人的遺傳性。而我們從上一章學(xué)習(xí)中知道，這一切僅僅是親代把自己的DNA復(fù)制了一份傳給了子代而已。這是多么神奇的現(xiàn)象??！,問(wèn)題探究：1.后代在性狀表現(xiàn)和生活習(xí)性等方面與親代相似的根本原因是什么？ 2．基因是怎樣控制后代的性狀的？ 提示：1.后代表現(xiàn)與親代相似的根本原因是獲得了親代復(fù)制后傳遞過(guò)來(lái)的遺傳物質(zhì)(主要是DNA)。 2．基因是通過(guò)控制后代蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制后代的性狀的。,一、遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 1．RNA的組成、結(jié)構(gòu)和種類：,預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué),核糖核苷酸,核糖,A,鳥嘌呤,胞嘧啶,尿嘧啶,單鏈,短,mRNA、tRNA和rRNA,細(xì)胞核,DNA的一條鏈,核糖核苷酸,RNA,(2)過(guò)程：,,RNA聚合,,堿基,堿基互補(bǔ)配對(duì),一條鏈,核糖核苷酸,氫鍵,RNA聚合酶,mRNA,DNA鏈,雙螺旋,二、遺傳信息的翻譯 1．概念(對(duì)翻譯概念的解讀連線)： (1)場(chǎng)所 a．20種氨基酸 (2)模板 b．具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì) (3)原料 c．細(xì)胞質(zhì)的核糖體上 (4)產(chǎn)物 d．mRNA,,,,,2．密碼子和反密碼子的比較：,mRNA,3個(gè),64,61,tRNA,mRNA,3個(gè),61,3.翻譯過(guò)程：,核糖體,tRNA,mRNA,tRNA,終止密碼子,空間結(jié)構(gòu),功能,根據(jù)mRNA中堿基的排列順序能否準(zhǔn)確寫出氨基酸的序列？若已知氨基酸的序列，能否確定mRNA中的堿基排列順序？ 提示：前者可以，后者不能確定。因?yàn)橐环N密碼子對(duì)應(yīng)一種氨基酸，但一種氨基酸可以有多個(gè)密碼子。,思 維 激 活,(一)問(wèn)題探討 提示：此節(jié)問(wèn)題探討意在引導(dǎo)學(xué)生思考DNA在生物體內(nèi)有哪些作用，又是如何發(fā)揮作用的。一種生物的整套DNA分子中貯存著該種生物生長(zhǎng)、發(fā)育等生命活動(dòng)所需的全部遺傳信息，也可以說(shuō)是構(gòu)建生物體的藍(lán)圖。但是，從DNA到具有各種性狀的生物體，需要通過(guò)極其復(fù)雜的基因表達(dá)及其調(diào)控過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)，因此，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，利用DNA分子來(lái)使滅絕的生物復(fù)活仍是難以做到的。,(二)思考與討論一 1．提示：可以從所需條件、過(guò)程中的具體步驟和過(guò)程中所表現(xiàn)出的規(guī)律等角度來(lái)分析。例如，轉(zhuǎn)錄與復(fù)制都需要模板、都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律，等等。堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律能夠保證遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確性。 2．轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列之間的堿基是互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系，與DNA雙鏈間堿基互補(bǔ)配對(duì)不同的是，RNA鏈中與DNA鏈的A配對(duì)的是U，不是T；與DNA另一條鏈的堿基序列基本相同，只是DNA鏈上T的位置，RNA鏈上是U。,(三)思考與討論二 1．最多能編碼16種氨基酸。 2．至少需要3個(gè)堿基。 (四)思考與討論三 1．對(duì)應(yīng)的氨基酸序列是：甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨酸—脯氨酸—絲氨酸—賴氨酸—脯氨酸。 2．提示：這是一道開(kāi)放性較強(qiáng)的題，答案并不唯一，旨在培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和發(fā)散性思維，通過(guò)這一事實(shí)可以想到生物都具有相同的遺傳語(yǔ)言，所有生物可能有共同的起源或生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的，等等。,3．提示：此題具有一定的開(kāi)放性，旨在促進(jìn)學(xué)生積極思考，不必對(duì)答案做統(tǒng)一要求?？梢詮脑鰪?qiáng)密碼子容錯(cuò)性的角度來(lái)解釋，當(dāng)密碼子中有一個(gè)堿基改變時(shí)，由于密碼子的簡(jiǎn)并性，可能并不會(huì)改變其對(duì)應(yīng)的氨基酸；也可以從密碼子使用頻率來(lái)考慮，當(dāng)某種氨基酸使用頻率高時(shí)，幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速度。,(五)思考與討論四 1．提示：此題旨在檢查對(duì)蛋白質(zhì)合成過(guò)程的理解?？梢詤⒄战滩闹袌D的表示方法來(lái)繪制。 2．提示：根據(jù)mRNA的堿基序列和密碼子表就可以寫出肽鏈的氨基酸序列。 (六)想像空間 DNA相當(dāng)于總司令。在戰(zhàn)爭(zhēng)中，如果總司令總是深入前沿陣地直接指揮，就會(huì)影響他指揮全局。DNA被核膜限制在細(xì)胞核內(nèi)，使轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程分隔在細(xì)胞的不同區(qū)域進(jìn)行，有利于這兩項(xiàng)重要生命活動(dòng)的高效、準(zhǔn)確進(jìn)行。,1.DNA與RNA的比較,遺傳信息的轉(zhuǎn)錄,要 點(diǎn) 歸 納,2.RNA的分類 (1)信使RNA(mRNA)：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)，由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)，其堿基序列包含遺傳信息，因?qū)NA中遺傳信息轉(zhuǎn)錄下來(lái)故名。遺傳密碼位于mRNA上。 (2)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)：三葉草結(jié)構(gòu)，頭端特定的三個(gè)堿基叫反密碼子，尾端連接特定的氨基酸，在蛋白質(zhì)合成中運(yùn)輸氨基酸，所以叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA。 (3)核糖體RNA(rRNA)：是核糖體的重要組成部分。,3．轉(zhuǎn)錄 (1)轉(zhuǎn)錄的概念：RNA是在細(xì)胞核中以DNA一條鏈為模板合成的，這一過(guò)程稱為轉(zhuǎn)錄。,①轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所：細(xì)胞核中。 ②模板：以DNA分子的一條鏈為模板。 ③結(jié)果：產(chǎn)生mRNA。 (2)轉(zhuǎn)錄的過(guò)程： ①DNA雙鏈解開(kāi)，DNA雙鏈的堿基得以暴露。 ②游離的核糖核苷酸隨機(jī)地與DNA鏈上的堿基碰撞，當(dāng)核糖核苷酸與DNA的堿基互補(bǔ)時(shí)，兩者以氫鍵結(jié)合。,(3)轉(zhuǎn)錄與DNA分子復(fù)制的區(qū)別：,1．轉(zhuǎn)錄區(qū)別于DNA分子自我復(fù)制的地方為原料是核糖核苷酸。遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，但DNA單鏈中的A(腺嘌呤)與U(尿嘧啶)配對(duì)。 2．新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA分子上，此處用到的酶為RNA聚合酶。 3．合成的mRNA從DNA分子上釋放，而后DNA雙鏈恢復(fù)。 4．DNA分子的兩條鏈中，被轉(zhuǎn)錄的那條鏈叫模板鏈，也叫有意義鏈或信息鏈。,(2015景德鎮(zhèn)質(zhì)檢)對(duì)如圖所示片段的分析不正確的是( ) A．該圖所示的情況僅發(fā)生于轉(zhuǎn)錄過(guò)程中 B．徹底水解該片段得到5種堿基、2種五碳糖、1種磷酸 C．該片段中共含有8種核苷酸 D．一般情況下，該圖所示過(guò)程主要發(fā)生于細(xì)胞核或擬核中,典 例 導(dǎo) 析,,[解析] 由于一條鏈中含T堿基，另一條鏈中含U堿基，因此該片段是由DNA和RNA組成的。該圖所示也可以是由RNA→DNA過(guò)程中的一個(gè)片段，A項(xiàng)錯(cuò)誤；徹底水解該片段得到A、T、C、G、U這5種堿基、核糖和脫氧核糖2種五碳糖、1種磷酸，B項(xiàng)正確；該片段中共含有4種核糖核苷酸和4種脫氧核苷酸，C項(xiàng)正確；一般情況下，該圖表示轉(zhuǎn)錄過(guò)程，主要發(fā)生于細(xì)胞核或擬核中，D項(xiàng)正確。 [答案] A,下圖是真核生物mRNA合成過(guò)程圖，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列說(shuō)法中正確的是( ) A．R表示的節(jié)段①正處于解旋狀態(tài)，形成這種狀態(tài)需要解旋酶 B．圖中②是以4種脫氧核苷酸為原料合成的 C．如果圖中③表示酶分子，則它的名稱是DNA聚合酶 D．圖中的②合成后，在細(xì)胞核中與核糖體結(jié)合并控制蛋白質(zhì)的合成,,[答案] A [解析] R所示的節(jié)段①正處于解旋狀態(tài)，DNA解旋需要解旋酶參與，A項(xiàng)正確；合成②mRNA需要的原料為4種核糖核苷酸，B項(xiàng)錯(cuò)誤；③是合成RNA的酶，名稱為RNA聚合酶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在真核細(xì)胞內(nèi)②mRNA合成后，要通過(guò)核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中與核糖體結(jié)合并控制蛋白質(zhì)的合成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,1.翻譯的概念 游離在細(xì)胞質(zhì)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(zhì)，這一過(guò)程叫翻譯。 (1)部位：細(xì)胞質(zhì)。 (2)原料：各種游離氨基酸。 (3)模板：mRNA。 (4)結(jié)果：一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)。 (5)實(shí)質(zhì)：將mRNA中的堿基序列(攜帶遺傳信息)翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列(具體性狀)。,遺傳信息的翻譯,要 點(diǎn) 歸 納,2．堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 DNA、RNA各自只有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，4種堿基和20種氨基酸的對(duì)應(yīng)關(guān)系是怎樣的呢？ 若1個(gè)堿基決定1個(gè)氨基酸，則4種堿基只能決定4種氨基酸，這顯然是不夠的；若2個(gè)堿基編碼1個(gè)氨基酸，最多能編碼44＝16個(gè)氨基酸，這與20種氨基酸相比也是不夠的。由以上分析可知，1個(gè)氨基酸的編碼至少需要3個(gè)堿基，3個(gè)堿基有444＝64種組合，才足以組合出構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸。 密碼子：mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基叫做密碼子，共64個(gè)遺傳密碼子。,3．氨基酸的“搬運(yùn)工”tRNA tRNA的基本結(jié)構(gòu)單位為核糖核苷酸，為RNA的一種。tRNA種類眾多，但每一種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA呈三葉草形，其一端為攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基。每個(gè)tRNA上的這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，稱反密碼子。,4．翻譯過(guò)程 (1)比較轉(zhuǎn)錄和翻譯的不同點(diǎn),(2)蛋白質(zhì)合成過(guò)程中的重難點(diǎn)歸納與突破 ①轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)具有兩個(gè)特異性端，一為氨基酸臂，是攜帶一定氨基酸的，一為反密碼子環(huán)，其上裸露著三個(gè)堿基，稱反密碼子，不同的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA其反密碼子是不同的。 ②氨基酸的遺傳密碼是在信使RNA(mRNA)上而不是在氨基酸上，氨基酸上是沒(méi)有堿基的。這一點(diǎn)容易誤解，應(yīng)注意。 ③若一個(gè)tRNA的反密碼子是CGA，那么它運(yùn)載的氨基酸一定是丙氨酸，因?yàn)楸彼岬倪z傳密碼(GCU)是與其反密碼子(CGA)具有互補(bǔ)配對(duì)關(guān)系的。也就是說(shuō)，tRNA所攜帶的氨基酸，其遺傳密碼一定是與該tRNA的反密碼子互補(bǔ)配對(duì)。,④蛋白質(zhì)的合成過(guò)程比較難理解，讓我們打個(gè)比方來(lái)理解這個(gè)過(guò)程：許多大人各自領(lǐng)著自己的孩子，將他們安排到電影院的一排座位上看電影，就類似于蛋白質(zhì)的合成過(guò)程。大人(轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)有兩個(gè)特異性端，即左手和右手，左手拿著電影票(反密碼子)，右手領(lǐng)著自己的小孩(氨基酸)，來(lái)到電影院(核糖體)，找到座號(hào)(遺傳密碼)，將自己的小孩安排下，離開(kāi)電影院。這樣，這許多小孩(氨基酸)，就通過(guò)大人(tRNA)領(lǐng)著(攜帶)，按照影院座號(hào)(mRNA上的遺傳密碼)，排成了一定順序(多肽)。,1．密碼子是在mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰堿基。tRNA上與其配對(duì)的三個(gè)堿基稱為反密碼子。從理論上講，4種堿基可以組合成64個(gè)密碼子(43＝64個(gè))，決定20種氨基酸，所以有的氨基酸不只有一種密碼子。 2．一種密碼子只能決定一種氨基酸，一種氨基酸可以有幾種密碼子對(duì)應(yīng)著。一種tRNA只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸，但一種氨基酸可由多種tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)。,3．UAA、UAG、UGA三種密碼子不能決定氨基酸，稱為蛋合質(zhì)合成的終止密碼。 4．密碼子在生物界是通用的，說(shuō)明生物是由共同的原始祖先進(jìn)化來(lái)的，彼此之間存在著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系。,典 例 導(dǎo) 析,[解析] 翻譯的直接模板是mRNA，而不是DNA，A項(xiàng)錯(cuò)誤。翻譯的產(chǎn)物是多肽，經(jīng)加工后形成蛋白質(zhì)，但并不是所有的蛋白質(zhì)都是酶或激素，B項(xiàng)錯(cuò)誤。終止密碼子不與氨基酸對(duì)應(yīng)，所以沒(méi)有與終止密碼子對(duì)應(yīng)的反密碼子，C項(xiàng)錯(cuò)誤。氨基酸脫水縮合形成多肽，D項(xiàng)正確。 [答案] D,(2015濰坊檢測(cè))正常出現(xiàn)肽鏈終止，是因?yàn)? ) A．一個(gè)與mRNA鏈終止密碼子相應(yīng)的tRNA不能攜帶氨基酸 B．不具有與mRNA鏈終止密碼子相應(yīng)的反密碼子 C．mRNA在mRNA鏈終止密碼子處停止合成 D．tRNA上出現(xiàn)終止密碼子 [答案] B [解析] 終止密碼子不對(duì)應(yīng)反密碼子；tRNA上沒(méi)有終止密碼子，終止密碼子位于mRNA上。,1.基因表達(dá)的理解 (1)基因與性狀的關(guān)系——基因是決定生物性狀的基本單位。 (2)基因與染色體的關(guān)系——染色體是基因的主要載體，基因在染色體上呈線性排列。 (3)基因與DNA的關(guān)系——基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。 (4)基因與遺傳信息的關(guān)系——基因的脫氧核苷酸排列順序代表遺傳信息。,基因控制蛋白質(zhì)的合成,(5)基因與蛋白質(zhì)的關(guān)系——基因通過(guò)DNA控制蛋白質(zhì)的合成來(lái)控制生物的性狀。 2．基因控制蛋白質(zhì)合成(如圖所示),,復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較(見(jiàn)下表),如何解決這類問(wèn)題，關(guān)鍵搞清以下問(wèn)題。氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，有關(guān)氨基酸脫水縮合的知識(shí)在第一冊(cè)已講過(guò)。在本節(jié)知識(shí)中，蛋白質(zhì)的合成受基因控制。信使RNA上三個(gè)相鄰的堿基決定一個(gè)氨基酸，因此蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目與信使RNA上的堿基數(shù)目存在著1:3的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而信使RNA又是通過(guò)基因中的信息鏈轉(zhuǎn)錄而來(lái)。由于基因是雙鏈，而只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，所以基因中的堿基數(shù)目與信使RNA上的堿基數(shù)目存在著2:1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)目與基因中的堿基數(shù)目存在著1:6的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,關(guān)于基因控制蛋白質(zhì)合成過(guò)程中的有關(guān)計(jì)算問(wèn)題,,在合成蛋白質(zhì)時(shí)，需要轉(zhuǎn)運(yùn)RNA作為運(yùn)載氨基酸的工具，每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA每次只能運(yùn)載一個(gè)特定的氨基酸，因此一個(gè)蛋白質(zhì)中有多少個(gè)氨基酸，就有多少個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA參加了轉(zhuǎn)運(yùn)。綜上所述，可把上面有關(guān)的知識(shí)總結(jié)成如下的關(guān)系式： (1)[蛋白質(zhì)中肽鏈的條數(shù)＋(縮合時(shí)脫下的水分子數(shù)或蛋白質(zhì)中的肽鍵數(shù))] :蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目:參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA:參加轉(zhuǎn)運(yùn)的tRNA中反密碼子堿基數(shù):信使RNA的堿基數(shù):DNA(基因)堿基數(shù)＝1:1:1:3:3:6。 (2)蛋白質(zhì)平均相對(duì)分子質(zhì)量＝氨基酸平均相對(duì)分子質(zhì)量氨基酸數(shù)目－[(氨基酸數(shù)目－蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù))水相對(duì)分子質(zhì)量]。 (3)涉及化學(xué)常識(shí)的計(jì)算問(wèn)題。,探究點(diǎn) 假說(shuō)—驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)思路 ——密碼子組成的探究 [案例] 科學(xué)家已經(jīng)證明密碼子是mRNA上決定1個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰堿基。以下是遺傳密碼破譯過(guò)程的幾個(gè)階段。 (1)根據(jù)理論推測(cè)，mRNA上的3個(gè)相鄰的堿基可以構(gòu)成________種排列方式，實(shí)際上mRNA上決定氨基酸的密碼子共有________種。,(2)1955年，尼倫伯格和馬太成功建立了體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，破譯了第一個(gè)密碼子：苯丙氨酸(UUU)。具體的做法是在代表“體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)”的20支試管中各加入作為模板(mRNA)的多聚尿嘧啶核苷酸(即只由U組成的mRNA)，再向20支試管中分別加入20種氨基酸中的一種，結(jié)果只有加入苯丙氨酸的試管中才出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸肽鏈。體外蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)中除了加入全套必要的酶系統(tǒng)、tRNA、人工合成的mRNA和氨基酸外，還需提供________。,(3)上述實(shí)驗(yàn)后，又有科學(xué)家用C、U兩種堿基相間排列的mRNA為模板，檢驗(yàn)1個(gè)密碼子是否含有3個(gè)堿基，如果密碼子是連續(xù)翻譯的： ①假如一個(gè)密碼子中含有2個(gè)或4個(gè)堿基，則該mRNA指導(dǎo)合成的多肽鏈中應(yīng)由________種氨基酸組成。 ②假如一個(gè)密碼子中含有3個(gè)堿基，則該mRNA指導(dǎo)合成的多肽鏈中應(yīng)由________種氨基酸組成。,(4)1964年又有科學(xué)家用2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)堿基為單位的重復(fù)序列，最終破譯了全部密碼子，包括終止密碼子。下表是部分實(shí)驗(yàn)：,說(shuō)明：表中(UC)n表示UCUCUCUCUCUC……這樣的重復(fù)mRNA序列。 請(qǐng)分析上表后推測(cè)下列氨基酸的密碼子：亮氨酸________；絲氨酸________；苯丙氨酸________。 [標(biāo)準(zhǔn)答案] (1)64 61 (2)ATP和核糖體 (3)①1 ②2 (4)CUU、CUC UCU UUC,[方法警示] 得分要點(diǎn)： (2)必須為“ATP和核糖體” (3)第二個(gè)空必須為“2” (4)第一個(gè)空必須為“CUU、CUC” [錯(cuò)因案例] (2)答為“能量和核糖體”。(錯(cuò)因：沒(méi)有審清題目中指的是“物質(zhì)”) (3)②答為“1”。(錯(cuò)因：密碼子的順讀并不是都得從第一個(gè)堿基讀起) (4)第一個(gè)空答為“CUU”。(錯(cuò)因：沒(méi)有考慮密碼子具有簡(jiǎn)并性，通過(guò)2、3鏈推導(dǎo)出其中之一，而沒(méi)做全面考慮),[技法提煉] (1)密碼子是由3個(gè)相鄰堿基組成的，理論推導(dǎo)： mRNA上的堿基共有4種，而氨基酸有20種，顯然1種堿基對(duì)應(yīng)1種氨基酸是不成立的，而2種堿基組成的密碼子最多有42種，也不能滿足20種氨基酸的對(duì)應(yīng)，至少由3個(gè)相鄰的堿基組成43＝64種，從而出現(xiàn)了1種氨基酸對(duì)應(yīng)多種密碼子的現(xiàn)象。,(2)密碼子所含堿基個(gè)數(shù)的實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)： 由“CUCUCUCUCUCUCU……”組成的mRNA，理論上分析密碼子不可能由2個(gè)相鄰堿基組成；若是由4個(gè)相鄰堿基組成，則密碼子只可能是“CUCU”或“UCUC”，所以一條上述mRNA翻譯后只會(huì)有1種氨基酸出現(xiàn)；若是密碼子由3個(gè)相鄰的堿基組成，經(jīng)過(guò)順讀后則有“CUC”和“UCU”2種密碼子，所以合成的肽鏈中有2種氨基酸組成(當(dāng)然此時(shí)沒(méi)有考慮到密碼子的簡(jiǎn)并性，或者是CUC和UCU對(duì)應(yīng)的2種不同的氨基酸)。,(3)密碼子與氨基酸的真實(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系的驗(yàn)證： 已知3個(gè)相鄰的堿基對(duì)應(yīng)1個(gè)氨基酸，若是由實(shí)驗(yàn)中的3條鏈，1鏈為“UCUCUCUCUCUCUCUC……”它會(huì)有2種密碼子即為“UCU”和“CUC”，2鏈為“UUCUUCUUCUUCUUCUUC……”它會(huì)有3種密碼子“UUC、UCU、CUU”，3鏈為“UUACUUACUUACUUACUUAC……”它會(huì)有4種密碼子“UUA、UAC、ACU、CUU”，由2、3兩鏈中共有的CUU可知亮氨酸的密碼子之一為CUU，由1、2鏈中共有的UCU可知絲氨酸的密碼子為UCU，由于1鏈中除去有絲氨酸外還含有亮氨酸，所以亮氨酸的另一個(gè)密碼子為CUC。此時(shí)通過(guò)2鏈可知苯丙氨酸的密碼子為“UUC”。,