基因指导蛋白质的合成学案高等教育生物学_高等教育-生物学.pdf

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1、第四章 基因的表达 第 1 节 基因指导蛋白质的合成 1、RNA 的结构：（1）、组成元素：C、H、O、N、P（2）、基本单位：核糖核苷酸（4 种）（3）、结构：一般为单链 2、RNA 与 DNA 的比较 DNA RNA 全称 脱氧核糖核酸 核糖核酸 分布 主要在细胞核中(在线粒体、叶绿体中也有少量)细胞核和细胞质中(包括线粒体、叶绿体)链数及结构 两条链，规则的双螺旋结构 一条链 碱基 A、G、C、T A、G、C、U 五碳糖 脱氧核糖 核糖 组成单位 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 代表生物 真核生物、原核生物、噬菌体 烟草花叶病毒、艾滋病病毒、H7N9病毒 3、RNA 的种类及功能 种类及功能

2、 信使RNA mRNA：携带遗传信息，蛋白质合成的模板转运RNA tRNA：识别并运载氨基酸核糖体RNA rRNA：核糖体的组成成分 病毒中 RNA 的功能：遗传物质携带遗传信息，含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因，对宿主细胞具有感染能力。特别提醒：细胞中的极少数 RNA 还具有催化作用。4、遗传信息的转录：（1）概念：在细胞核中，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。（注：叶绿体、线粒体也有转录）（2）转录的条件：模板、原料、能量、酶等。（3）转录的场所：主要在细胞核（4）转录的模板：以 DNA 的一条链为模板（5）转录的原料：4 种核糖核苷酸（尿

3、嘧啶核糖核苷酸、鸟嘌呤核糖核苷酸、腺嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸）（6）转录的产物：一条单链的 mRNA （7）转录的原则：碱基互补配对原则 5、遗传信息的翻译：（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，以 mRNA 为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。（注：叶绿体、线粒体也有翻译）（2）翻译的条件：模板、原料、能量、酶、转运工具（3）翻译的场所：细胞质的核糖体上（4）翻译的原料：游离的氨基酸（5）翻译的模板：一条 mRNA 单链（6）翻译的产物：具有一定氨基酸序列的多肽链（或蛋白质）（7）翻译的原则：碱基互补配对原则（8）翻译的具体过程图解：6、密码子表 7、反密码子存在于 tR

4、NA上(如下图)8、遗传信息，密码子，反密码子的位置，如图所示：9、遗传信息、密码子(遗传密码)、反密码子的区分 10、遗传信息、密码子和反密码子比较 遗传信息 密码子 反密码子 概念 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 mRNA 中决定一个氨基酸的三个相邻碱基 tRNA中与 mRNA 密码子互补配对的三个碱基 位置 基因中脱氧核苷酸（或碱基）的排列顺序 mRNA 上决定一个氨基酸的3 个相邻碱基 tRNA上与 mRNA 中的密码子互补的tRNA一端的3个碱基 作用 控制生物的遗传性状 直接决定蛋白质中的氨基酸序列 识别密码子，转运氨基酸 图解 种类 基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序的不同，决定了

5、遗传信息的多样性 64 种，其中 61 种：能翻译出氨基酸；3 种：终止密码子，不能翻译氨基酸 tRNA也为 61 种 联系 基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA 中核糖核苷酸的序列 mRNA 中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补 密码子与相应反密码子的序列互补配对 遗传密码子的特点：连续性 不重叠性 通用性 简并性 密码子与氨基酸的关系：一种密码子只能决定一种氨基酸（终止密码子除外），一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。11、正确区分翻译过程中多聚核糖体模式图 (1)图 1 表示真核细胞的翻译过程。图中是 mRNA，是核糖体，、表示正在合成的 4 条多肽链，翻译的方向是自右向左。(2)图 2

6、表示原核细胞的转录和翻译过程，图中是 DNA 模板链，、表示正在合成的 4 条 mRNA，在核糖体上同时进行翻译过程。解题技法：(1)分析此类问题要正确分清 mRNA 链和多肽链的关系。DNA 模板链在 RNA 聚合酶的作用下产生的是 mRNA，而在同一条 mRNA 链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链。(2)解答此类问题还要明确真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录、边翻译。12、与基因控制蛋白质合成有关的计算（1）已知蛋白质中的氨基酸数 n（或基因中的碱基数），利用：基因中的碱基数：mRNA 中的碱基数：蛋白质中的氨基酸数=6：3：1，求控制这个蛋白质合成的基因中的碱

7、基数（或蛋白质中的氨基酸数）。由于基因包括编码区和非编码区，对于原核基因，只有编码区能编码蛋白质；对于真核基因，只有编码区中的外显子能编码蛋白质，而且外显子控制合成的终止密码子不能决定氨基酸，实际上基因中的碱基数大于 6n。（2）已知基因中的碱基数（n 个），氨基酸的平均相对分子质量（m），求它控制合成的蛋白质的最大相对分子质量（蛋白质由 a 条肽链构成）。氨基酸数最多为 n/6，则蛋白称分布脱氧核糖核酸主要在细胞核中在线粒体叶绿体中也有少量链数及结构两条链规则的双螺旋结构一条链碱基五碳糖脱氧核糖核糖组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸代表生物真核生物原核生物噬菌体烟草花叶病毒艾滋病病毒核运识别并

8、运载氨基酸核糖体核糖体的组成成分病毒中的功能遗传物质携带遗传信息含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因对宿主细胞具有感染能力别提醒细胞中的极少数还具有催化作用遗传信息的转录概念在细胞核中以场所主要在细胞核转录的模板以的一条链为模板转录的原料种核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸转录的产物一条单链的转录的原则碱基互补配对原则遗传信息的翻译概念游离在细胞质的最大相对分子质量=mn/6（n/6 a）18。（3）已知蛋白质的相对分子质量（n），由 a 条肽链构成，氨基酸的平均相对质量（m），求控制它合成的基因中的碱基数。设蛋白质中的氨基酸数为 X个，则 Xm

9、（Xa）18=n，则 X=（n18a）/（m 18），所以基因中的碱基数（至少）=6X=6（n18a）/（m 18）个。13、计算中“最多”和“最少”的分析(1)翻译时，mRNA 上的终止密码不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA 上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。(2)基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。(3)在回答有关问题时，应加上最多或最少等字。如：mRNA 上有 n 个碱基，转录产生它的基因中至少有 2n 个碱基，该 mRNA 指导合成的蛋白质最多有个氨基酸。(4)蛋白质中氨基酸的数目肽键数肽链数（肽键数缩去的水分子数）。14、

10、列表比较复制、转录、翻译的区别与联系 复制 转录 翻译 图像 信息传递 DNA DNA DNA RNA mRNA 蛋白质 时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程 生物个体发育的整个过程 场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体 模板 DNA 的两条单链 DNA 的一条链 mRNA 原料 4 种脱氧核苷酸 4 种核糖核苷酸 20 种氨基酸 条件 解旋酶、DNA 聚合酶、ATP 解旋酶、RNA 聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA 产物 2 个双链 DNA 1 个单链 RNA 多肽链 模板去向 分别进入两个子代DNA 分子中 恢复原样，重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸 碱基配对 AT

11、，TA，CG，GC AU，TA，CG，GC AU，UA，CG，GC 特点 半保留复制；边解旋边复制 DNA 边解旋，边转录；遵循碱基互补配对原则 一个连续结合多个核糖体；遵循碱基互补配对原则 意义 传递遗传信息 表达遗传信息，使生物表现出各种性状 15、中心法则及扩展 (1)以 DNA 为遗传物质的生物遗传信息的传递(所有细胞生物及 DNA 病毒)(2)以 RNA 为遗传物质的生物遗传信息的传递(RNA病毒)有两种情况，举例如下：写出烟草花叶病毒等大部分 RNA 病毒的中心法则 写出 HIV等逆转录病毒的中心法则 16、基因指导蛋白质的合成知识图解 称分布脱氧核糖核酸主要在细胞核中在线粒体叶绿体中也有少量链数及结构两条链规则的双螺旋结构一条链碱基五碳糖脱氧核糖核糖组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸代表生物真核生物原核生物噬菌体烟草花叶病毒艾滋病病毒核运识别并运载氨基酸核糖体核糖体的组成成分病毒中的功能遗传物质携带遗传信息含有控制病毒蛋白质合成及性状表达的全套的基因对宿主细胞具有感染能力别提醒细胞中的极少数还具有催化作用遗传信息的转录概念在细胞核中以场所主要在细胞核转录的模板以的一条链为模板转录的原料种核糖核苷酸尿嘧啶核糖核苷酸鸟嘌呤核糖核苷酸腺嘌呤核糖核苷酸胞嘧啶核糖核苷酸转录的产物一条单链的转录的原则碱基互补配对原则遗传信息的翻译概念游离在细胞