基因指导蛋白质的合成[一]

第4章基因的表达遗传物质实验证据的获得和DNA双螺旋结构模型的建立，解决了“基因是什么”的问题，生物学的研究从此以空前的步伐前进。另一个长期悬而未决的问题——“基因是如何起作用的”，成为研究的新热点。关于蛋白质的研究，此时也有了长足的进展。人们认识到性状的形成离不开蛋白质（特别是酶）的作用，于是推测基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，并将这一过程称为基因的表达。第1节基因指导蛋白质的合成（课本P62）问题探讨：我们已经认识到基因的本质是具有遗传效应的DNA片段，在现实生活中，我们能不能像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA（基因），使恐龙复活呢？如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？提示：让恐龙DNA上的基因表达（指导蛋白质合成），体现出恐龙的性状。DNA（基因）在细胞核中，蛋白质合成在细胞质中。DNA（基因）携带的遗传信息是靠谁传递到细胞质去的？细胞质又是怎样解读遗传信息的？推测：在DNA与蛋白质之间有一种充当信使的物质存在。能作为DNA信使的物质是什么？一、RNA的组成及分类阅读课本P62-63第一段及图4-1、图4-2为什么RNA适于作DNA的信使呢？RNA含氮碱基磷酸A：腺嘌呤G：鸟嘌呤C：胞嘧啶U：糖1.基本单位是，其组成成分如下：核糖核苷酸核尿嘧啶RNA从细胞核来到细胞质，需穿过几层生物膜？2.RNA的结构：一般是，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。3.分类：（阅读课本P63第二段及图4-3）单链DNA的遗传信息是怎样传给mRNA的？mRNA：tRNA：rRNA：3种RNA在翻译中起模板作用转运氨基酸、识别（解读）密码子参与构成核糖体二、遗传信息的转录（阅读课本P63第三段及图4-4）思考：（1）转录要不要先经过解旋？需要什么酶？（2）模板、原料是什么？核糖核苷酸是怎样结合到模板链上的？（3）相邻的核糖核苷酸靠什么酶聚合？产物是什么？（4）转录与复制有何异同？转录主要场所模板原料产物配对类型细胞核DNA的一条链4种游离的核糖核苷酸3种RNA1.概念：在细胞核内，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程叫做转录。A-U、T-A、G-C复制主要场所模板原料产物配对类型细胞核DNA的两条链4种游离的脱氧核苷酸DNAA-T、G-CDNA的平面结构图AGTACAAATTCATGATTAAGTACAAATGDNA模板链AGTACAAATGRNA聚合酶AGTACAAATGUUAGTACAAATGUUAAGTACAAATGGUUAAGTACAAATGGUUAUAGTACAAATGGUUAUUAGTACAAATGGUUAUUAAGTACAAATGGUUAUUAUAGTACAAATGGUUAUUAUCAGTACAAATGGUUAUUAUCDNA模板链mRNAAGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核核孔DNA模板链核膜AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞质核膜细胞核4.过程：（1）解旋酶：解旋酶结果：双链解开，暴露碱基（2）配对原则：碱基互补配对原则模板：解开的DNA双链中的一条链原料：游离的核糖核苷酸（3）连接酶：RNA聚合酶结果：形成一个mRNA（4）释放合成的mRNA从DNA链上释放DNA双链恢复成双螺旋结构3种配对方式：A-U、T-A、G-C三、遗传信息的翻译（阅读课本P64第一、二段）mRNA上的碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？DNA与RNA都只有4种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有20种。4种碱基怎样决定20种氨基酸呢？若1个碱基决定1个氨基酸，则4种碱基只能决定4种氨基酸；若2个碱基决定1个氨基酸，最多能编码42种氨基酸；若3个碱基决定1个氨基酸，碱基组合数共有43种。43＝64种碱基组合代表64种密码子，用来决定20种氨基酸绰绰有余。1.密码子的概念：在mRNA上，决定一个氨基酸的3个相邻的碱基，叫做密码子。密码子位置mRNA种类64种实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基（终止密码不决定氨基酸，也属于密码子）例题1.已知一段mRNA：…AUGGAAGCAUGU…，它所决定的一段氨基酸顺序的肽链是什么？肽链：…甲硫氨酸-谷氨酸-丙氨酸-半胱氨酸…2.读密码表，分析密码子的特点阅读课本P65表4-1，思考问题：（1）表中共有多少种密码子？终止密码（不能决定氨基酸）有几种？能决定氨基酸的密码子有几种？（2）什么氨基酸仅有一种密码子？其余氨基酸呢？（3）哪种密码子既可作为起始密码，又能决定“甲硫氨酸”？（4）“一种密码子只能决定一种氨基酸，反之，一种氨基酸只能有一种密码子”这话对吗？为什么？（5）这套密码子适用于什么生物？关于密码子的要点：（1）密码子共有64种，终止密码有3种，决定氨基酸的密码子有61种。（2）除色氨酸外，其余氨基酸都不止一种密码子。（3）AUG既可是起始密码，又能决定甲硫氨酸。（4）“一种密码子只能决定一种氨基酸，反之，一种氨基酸可以有一种或多种密码子（密码子的简并性）”。（5）地球上的所有生物全部共用这套密码子。mRNA进入细胞质后，就与核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。游离在细胞质中的氨基酸，是怎样运送到“生产线”上的呢？3.tRNA（转运RNA）阅读课本P65-66及图4-5（1）一种单链RNA，折叠成像三叶草的形状；它的一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基（反密码子），能识别mRNA上的密码子；（2）tRNA共有61种，具有专一性（一种转运RNA只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以被一种或多种转运RNA来转运）（3）反密码子概念：在tRNA上，与密码子发生碱基互补配对的3个碱基，叫做反密码子。（注意：并非tRNA只有3个碱基！）密码子与反密码子的区别：密码子反密码子位置mRNAtRNA种类64种61种实质决定一个氨基酸（终止密码除外）的3个相邻的碱基与密码子发生碱基互补配对的3个相邻碱基归纳一下，能发生碱基互补配对的共有哪几处？①DNA的两条链之间；②DNA模板链与转录的mRNA链；③mRNA的密码子与tRNA的反密码子。作业（用科测验纸抄下）：1.DNA分子的一条链碱基是：…ATGCACTGGCGTTGCTGTCCTTAA…互补链：。转录mRNA：。翻译肽链：。（提示：根据mRNA的密码子，到书P65查表）作业（用科测验纸抄下）：2.填表：表中每个空格都填出DNA双链ACmRNAAtRNAA氨基酸