高一生物第三节 基因控制蛋白质的合成苏教版 知识精讲.docVIP

高一生物第三节 基因控制蛋白质的合成苏教版 【本讲教育信息】 一、教学内容 第三节 基因控制蛋白质的合成 二、学习内容： 从基因到蛋白质 遗传密码是怎样破译的 基因对性状的控制 人类基因组计划 三、学习目标 说明基因和遗传信息的关系 概述遗传信息的转录和翻译过程 四、学习重点： 基因的碱基排列顺序代表着遗传信息，而RNA的碱基排列顺序代表着遗传密码；基因控制蛋白质的转录、翻译过程。 五、学习难点： 基因控制蛋白质的转录、翻译过程 六、学习过程 自然界的生物绚丽多彩，千姿百态。人的直发和鬈发；长毛狗和短毛狗，狼狗和哈巴狗；白猫和黑猫……同样是人，同样是狗，同样是猫，为什么性状互不相同呢？ 1. 从基因到蛋白质 ⑴ 基因的本质 基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。基因的遗传表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的 ⑵ 基因控制蛋白质的合成需要通过RNA作为媒介 DNA（细胞核中）→RNA→蛋白质 ⑶ 转录：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的过程称为转录 ① 转录中， RNA的碱基组成中含U（）T（）DNA为模板合成RNA时，以U代替T（）A配对。 ② DNA→RNA以及RNA→RNA时，以U（）T（）RNA有信使RNA（mRNA）RNA（rRNA）RNA（tRNA）DNA分子把遗传信息传递到mRNA上。 遗传信息在RNA→蛋白质的传递中，存在着RNA的碱基如何决定蛋白质的问题——遗传密码问题，破译遗传密码是下一个重大的研究课题。 2. 破译遗传密码 （例：电报密码——“胰岛素”的电报密码是“3534 3213 2728”）遗传密码的最终破译是由几位青年分子生物学家通过艰辛而富有创新的实验完成的。 ⑴ 尼伦贝格破译遗传密码的研究 1960年，一些青年科学家来到美国国立卫生研究院，和正在那里从事体外蛋白质人工合成研究的尼伦贝格（MW.Nirenberg）RNA可以促进多肽的合成。 ⑵ 他们创造性地设计并实施了相关实验： ATP＋游离的氨基酸＋酶＋核糖体＋多聚U→多肽（加入多聚U和苯丙氨酸的试管） ⑶ 1966年科学家终于破译了全部遗传密码 ⑷ 遗传密码——遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基叫做一个遗传密码子。例如，UAU或UAC编码酪氨酸，CAU或CAC编码组氨酸，AAG或AAA编码赖氨酸 ⑸ 尼伦贝格等的研究表明 ① 在全部64个密码子中有61个密码子负责20种氨基酸的编码 ② AUG不仅编码甲硫氨酸，同时也是真核细胞唯一的起始密码子 ③ 3个终止密码子（UAAUAG、UGA）1968年的诺贝尔生理学或医学奖 由于遗传密码的破译，探索基因控制蛋白质合成的研究也取得了进展。细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程，这一过程称为翻译（translation）（）（50多个不同的基因有关）（） （2）转录：以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成mRNA， ① mRNA从细胞核的核孔进入到细胞质中。 ② 原核生物转录的mRNA直接用于蛋白质的合成。mRNA在完成转录前便开始在核糖体上翻译 ③ 在真核生物细胞核的DNA链上具有不能编码蛋白质的核苷酸片段（内含子）和编码蛋白质的核苷酸片段（外显子）。转录后新合成的mRNA是未成熟的mRNA（又称为前体mRNA），这些RNA需要经过一定的加工过程除去内含子并进行一定的修饰，最后形成较短的有功能的成熟mRNA。 （3）翻译 是一个合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程 ① 条件 mRNA——模版 mRNA分子有3个主要部分：领头序列，该序列向核糖体提供蛋白质合成起始的信息；编码序列，决定翻译过程中蛋白质的氨基酸序列，长度因其编码的蛋白质长度而异；结尾序列，结尾序列指示编码序列翻译的完成。 tRNA——运载工具 由具有特定空间结构的单链RNA构成：tRNA的一端携带一个氨基酸，另一端有相对应的3个特定碱基，这3个碱基只能专一性地与mRNA上相对应的3个碱基配对，称为反密码子；细胞中有许多tRNA，每种tRNA只能识别并运转1种氨基酸。 核糖体——肽链装配场所；由大小两个亚基构成，有与mRNA结合的位置 多种酶——催化作用 多种氨基酸——合成蛋白质的原料。 蛋白质合成示意图 ② 翻译过程 翻译过程分为起始、延伸和终止等阶段。 Ⅰ 起始阶段：mRNA、tRNA与核糖体相结合。mRNA上的起始密码子（AUC）tRNA识别并与其配对。 起始过程是核糖体、mRNA和tRNA三者结合的阶段。mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体相结合。核糖体是蛋白质合成的场所，当tRNA运载一个氨基酸进入核糖体后，就以mRNA为模板，