第十节 基因控制蛋白质的合成.docx

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第十节基因控制蛋白质的合成

基因控制蛋白质的合成

主讲：

黄冈中学生物高级教师　童金元

一、遗传信息的转录

推测有一种物质能够作为传达DNA信息的信使，这种物质是RNA。

DNA和RNA比较：

RNA的种类：

DNA的遗传信息是怎么传给mRNA的？

　　DNA双螺旋解旋为平面结构：

结

以DNA的一条链为模板合成RNA：

DNA与RNA的碱基互补配对：

A—U；G—C；C—G；T—A。

组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来：

形成的mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上：

转录：

是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。

1、时间：

个体生长发育的整个过程。

2、场所：

主要在细胞核中。

3、模板：

DNA的一条链。

4、原料：

4种游离的核糖核苷酸。

5、条件：

酶、ATP。

6、原则：

碱基互补配对原则。

7、产物：

mRNA。

8、实质：

。

二、遗传信息的翻译

转录得到的mRNA仍是碱基序列，而不是蛋白质，那么，RNA上的碱基序列如何变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？

mRNA如何将信息翻译成蛋白质？

RNA只有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种，碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的？

1、1个碱基决定一个氨基酸，4种碱基只能决定多少种氨基酸？

4种。

2、如果2个碱基编码一个氨基酸，4种碱基最多能编码多少种氨基酸？

42=16种。

3、一个氨基酸的编码至少需要多少个碱基，才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸？

43=64种。

密码子：

密码子：

mRNA上决定1个氨基酸的三个相邻的碱基。

1、密码子有43＝64种，决定氨基酸的密码子有61种。

2、一种密码子只能决定一种氨基酸。

3、一种氨基酸可以由一种或几种密码子来决定。

转运RNA（tRNA）的结构示意图：

1、每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。

2、一种氨基酸可由一种或几种转运RNA来运输。

3、tRNA有61种。

过程：

翻译：

在细胞质中，以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

1、时间：

个体生长发育的整个过程。

2、场所：

细胞质的核糖体。

3、模板：

mRNA。

4、原料：

20种游离的氨基酸。

5、条件：

酶、ATP、tRNA。

6、原则：

碱基互补配对原则。

7、产物：

多肽。

8、实质：

。

基因控制蛋白质合成的实质用一个公式可表示为：

课堂训练

例1、蛋白质合成过程中的“转录”和“翻译”分别为（　）

A．DNA→DNA　　　　DNA→RNA

B．DNA→RNA　　　　RNA→蛋白质

C．RNA→DNA　　　　RNA→蛋白质

D．RNA→蛋白质　　蛋白质→性状

答案：

B

例2、某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为（　）　

A．2/3ab－6b＋18n

B．1/3ab－6b

C．（1/3b－a）×18

D．1/3ab－（1/3b－n）×18

答案：

D

-返回-

同步测试

一、选择题

1、已知一段mRNA有30个碱基，其中A和G共有12个，则转录该段mRNA的DNA分子中应有C和T的个数为（D　）

A．12　　　　　　　　　　　　B．24

C．18　　　　　　　　　　　　D．30

2、某蛋白质由两条多肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为120，该蛋白质的相对分子质量为12276，则指导该蛋白质合成的基因中脱氧核苷酸至少为（　D）

A．432个　　　　　　　　　　B．864个

C360个　　　　　　　　　　　D．720个

3、在信使RNA分子结构中，相邻的碱基G与C之间是通过什么结构连接而成（C　）

A．3个氢键

B．—脱氧核糖—磷酸基—脱氧核糖—

C．—核糖—磷酸基—核糖—

D．—磷酸基—核糖—磷酸基—

4、下列关于遗传信息传递过程的叙述，不正确的是（A　）

A．DNA复制、转录都是以DNA一条链为模板，翻译则是以mRNA为模板

B．核基因转录形成的mRNA穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程

C．DNA复制、转录与翻译过程都遵循碱基互补配对原则

D．DNA复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸

5、人体血红蛋白的一条肽链有145个肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数及控制这条肽链合成的DNA中的碱基数至少为（D　）

A．145和876　　　　　　　　　B．146和438

C．146和876　　　　　　　　　D．145和438

6、甲硫氨酸的遗传密码是AUG，那么控制它的相应的一小段DNA中以及信使RNA和转运RNA中共有核苷酸（D　）

A．4种　　　　　　　　　　　B．3种

C．5种　　　　　　　　　　　D．8种

7、若测得精氨酸的转运RNA上的反密码子为GCU,则DNA分子模板链上决定这个精氨酸的相应碱基为（C　）

A．GCA　　　　　　　　　　　B．CGA

C．GCT　　　　　　　　　　　D．CGT

8、下列对转运RNA的描述，正确的是（C　）

A．每种转运RNA能识别并转运多种氨基酸

B．每种氨基酸只有一种转运RNA能转运它

C．转运RNA能识别信使RNA上的密码子

D．转运RNA转运氨基酸到细胞核内

9、某科学家用15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，12P标记尿嘧啶核糖核苷酸，研究某植物细胞的有丝分裂。

已知这种植物细胞的细胞周期为20h，两种核苷酸被利用的情况如图所示，图中32P和15N的利用峰值分别表示（B　）

A．复制、转录　　　　　　　　B．转录、复制

C．复制、蛋白质合成　　　　　D．转录、蛋白质合成

10、下图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程（AA代表氨基酸），下列叙述正确的是（D　）

A．能给该过程提供遗传信息的只能是DNA

B．该过程合成的产物一定是酶或激素

C．有多少个密码子，就有多少个反密码子与之对应

D．该过程有水产生

显示提示

提示：

　　1、DNA中碱基数是mRNA的两倍，是60个，在双链DNA分子中C＋T=A＋G=50％×60=30个。

　　2、假设氨基酸数为n，则该蛋白质脱去的水分子为n－2，列方程为120n－18（n－2）=12276，得n=120。

可知指导该蛋白质合成的基因中脱氧核苷酸至少为120×6=720个。

　　3、核糖核苷酸之间通过核糖和磷酸基相连，而一个核糖核苷酸的碱基和核糖相连，所以相邻的碱基G与C之间是通过。

—核糖—磷酸基—核糖—相连。

　　4、DNA复制时分别以其两条链为模板进行边解旋边复制、半保留复制。

　　5、一条肽链有145个肽键，那么组成这条肽链的氨基酸分子数是146个，控制这条肽链合成的DNA中的碱基数至少是氨基酸个数的6倍，即876个。

　　6、根据碱基互补配对原则，DNA中有4种脱氧核苷酸，信使RNA和转运RNA中共有4中核糖核苷酸，所以共有8种核苷酸。

　　7、转运RNA上的反密码子为GCU，对应的信使RNA密码子是CGA，信使RNA密码子和DNA中模板链互补，碱基是GCT。

　　8、每种转运RNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可能有多种转运RNA来转运，转运RNA能识别信使RNA上的密码子。

　　9、15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸主要参与DNA的合成，因此主要出现在细胞分裂的DNA的复制；32P标记尿嘧啶核糖核苷酸参与mRNA的生物合成，主要出现于转录中。

　　10、给该过程（翻译）提供遗传信息的是mRNA，所以A是错误的，蛋白质还有很多类，B是错误的，终止密码子没有相应的反密码子，C是错误的，氨基酸脱水缩合会产生水。

二、简答题

11、分析图示生理过程并回答下列问题：

（1）图中所示正在进行的过程是_________，进行该过程的主要部位是_________。

（2）从化学结构上看，图中的[2]和[5]相同吗?

为什么?

　　（3）图中[3]和[4]构成的核苷酸是否相同?

说明理由：

_________。

　　（4）若已知a链上形成e链的功能段中有这样的碱基比例关系A∶T∶G∶C—l∶2∶3∶4，则形成的e链的碱基比是_________。

显示答案

　　11、

（1）转录　　细胞核

（2）不相同。

[2]是尿嘧啶核糖核苷酸，[5]是胸腺嘧啶脱氧核苷酸

　　（3）不相同。

组成[3]的糖是核糖而组成[4]的糖是脱氧核糖

　　（4）A∶U∶G∶C=2∶1∶4∶3

　　【解析】本题的变化之处是根据图中物质的关系判断是什么过程。

由于转录时以DNA的一条链做模板，而复制时两条均做模板，所以此图应为转录图。

转录时的原料是四种核糖核苷酸，转录时应遵循碱基互补配对原则。

12、据图回答下列问题：

（1）图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的_________步骤，该步骤发生在细胞的_________部位。

（2）图中1表示_________，3表示_________。

　　（3）如果合成的4共有150个肽键，则控制合成该肽链的基因至少应有_________个碱基，合成该肽链共需_________个氨基酸。

显示答案

　　12、

（1）翻译　　　核糖体

（2）信使RNA　　转运RNA

　　（3）906　　　151

　　【解析】分析图解可以看出，1是mRNA，2是核糖体，3转运RNA，4是多肽链，表示的过程是翻译，多肽中肽键有150个，氨基酸个数是151个，合成该肽链的基因至少含有的碱基是氨基酸的6倍，即是906个。

-END-

课外拓展

密码子和tRNA

　　所谓“翻译”就是将mRNA上的遗传密码翻译为蛋白质的过程。

在64个密码子中有61个是各种氨基酸的密码子。

一种氨基酸可以只有一个密码子，如色氨酸只有UGG一个密码子；也可以有数个密码子，如苏氨酸有4个密码子，ACU、ACC、ACA和ACG。

一种氨基酸可以由几种不同的密码子决定的现象叫做密码子的简并性。

此外，还有三个密码子UAA、UAG、UGA，它们并不决定任何氨基酸，但在蛋白质合成过程中，它们却是肽链增长的停止信号，所以又把这三个密码子叫做终止密码子。

另外，密码子AUG和GUG除了分别决定甲硫氨酸和缬氨酸以外，还是翻译的起始信号，叫做起始密码子。

应该指出，当AUG和GUG不在起始点时，编码甲硫氨酸和缬氨酸；在起始点时，原核细胞的翻译过程证明，AUG将编码甲酰甲硫氨酸。

肽链开始合成后不久，甲酰基会被甲酰基酶切除掉，有些原核细胞中甚至还可以切除邻近开头的几个氨基酸。

至于GUG作为起始密码子，到目前为止只在一种噬菌体的蛋白质中发现过，在正常情况下，它是缬氨酸的密码子，但当缺少起始密码子时，可以由它来充当。

　　在蛋白质合成之前，细胞内的各种氨基酸，首先在某些酶的催化作用下，与ATP结合在一起，形成带有许多能量的活化氨基酸，然后，这些被激活的氨基酸与特定的tRNA结合起来，被运送到核糖体上去。

　　tRNA是运载氨基酸的工具，每一种氨基酸有一种对应的tRNA。

我们可以把tRNA比做翻译过程中的“译员”，它们必须“认识”两种“文字”──mRNA上的密码子“文字”和氨基酸“文字”。

　　tRNA是一种相对分子质量较低的RNA，一般由75个核苷酸组成。

核苷酸链的一端总有CCA这样的碱基序列，氨基酸就附在有CCA的这一端上。

tRNA核苷酸链的另一端有一个由3个碱基组成的反密码区，这3个碱基与mRNA上相应的密码子可以互补配对，称为反密码子。

反密码子均与mRNA上的密码子配对，就保证了tRNA所携带的氨基酸在合成蛋白质时被放到正确的位置上，可见tRNA分子的特殊的结构保证了每一种tRNA只能够运载一种特定的氨基酸。

-END-

高考解析

例1、下列能在细胞核中发生转录的细胞是（　）

①有丝分裂中期的洋葱根尖细胞　②精原细胞　③高度分化不再分裂的神经细胞　④人体内成熟的红细胞　⑤效应T细胞　⑥次级卵母细胞

A．②③⑤　　　　　　　　　　B．①③④⑥

C．①②③④⑤⑥　　　　　　　D．①②⑤⑥

答案：

A。

解析：

　　分裂期的细胞内染色体处于螺旋化状态，有丝分裂中期细胞、次级卵母细胞DNA不易解螺旋不能进行转录，人体成熟红细胞无细胞核，DNA不能进行转录，其他活细胞都可以合成蛋白质类的物质，蛋白质的合成要经过转录和翻译。

例2、DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表，则下图所示tRNA所携带的氨基酸是（　）

GCA

CGT

ACG

TGC

赖氨酸

丙氨酸

半胱氨酸

苏氨酸

A．赖氨酸　　　　　　　　　　B．丙氨酸

C．半胱氨酸　　　　　　　　　D．苏氨酸

答案：

B。

解析：

　　题中表格为“DNA分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息和最终翻译的氨基酸的对应关系”，并不是遗传密码；由图中tRNA的反密码子可知，此tRNA所携带氨基酸的遗传密码为GCA，相应DNA分子上的遗传信息应为CGT，故其所携带的氨基酸应为丙氨酸。

-END-