4.1 基因控制蛋白质的合成 复习回顾:遗传信息的转录过程 场所:细胞核(主要) 模板: DNA的一条链 条件 原料: 四种核糖核苷酸(A、G、C、U) 酶: RNA聚合酶 能量:ATP 结果: 形成一条mRNA 这样,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上 一、遗传信息的翻译 1、概念 在细胞质的核糖体上,以游离在 细胞质中的各种氨基酸原料,以mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白 质的过程。 实质:将mRNA中的碱基序列翻译为 蛋白质的氨基酸序列。 mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系? 4种 20种 4 种,即 41=4 如果1个碱基决定1个氨基酸就只能决定___ 16 种,即 42=16 如果2个碱基决定1个氨基酸就只能决定___ 64 种,即 43=64 如果3个碱基决定1个氨基酸就可决定___ 实验验证:1961年英国的克里克和同事用实验证明一 个氨基酸是由mRNA的3个碱基决定,称为密码子 2、密码子 遗传学上把mRNA上决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基称为密码子。如下图: 密码子 密码子 密码子 U U A G A U A U C mRNA 密码子表 a、一个密码子只 和一种氨基酸相 对应 b、一种氨基酸可 能有多个密码子 在64个密码子中, 能决定氨基酸的 密码子只有61个。 ——简并性 c、两个起始密码 子:AUG、GUG d、三个终止密码 子:UAA、UAG、 UGA 遗传密码的特点 1.专一性 一个密码子只和一种氨基酸相对应(共64个 密码子:两个起始密码子:AUG、GUG;三 个终止密码子:UAA、UAG、UGA;能决定 氨基酸的密码子只有61个。) 2.简并性 一种氨基酸可能有多个密码子 3.通用性 地球上几乎所有生物共用一套遗传密码 思考与讨论: 1.mRNA的碱基序列是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,你能写出对应的 氨基酸序列吗? 对应的氨基酸序列为: 甲硫氨酸-谷氨酸-丙氨酸-半胱氨酸-脯氨酸-丝氨酸赖氨酸-脯氨酸 2.地球上几乎所有生物都共用上述密码子表,根据这一事 实,你能想到什么? 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘 关系,或者生物都有共同的遗传语言,或者生命在 本质上是统一的。 3.从密码子表可以看出,一种氨基酸可能由几个密 码子决定,这一现象称做密码的简并性。你认为 密码的简并性对生物体的生存发展有什么意义? 游离在细胞质中的氨基酸,是怎样运送到核糖体上? 能与一个特定 的氨基酸结合 3、转运RNA ——搬运工 1、tRNA和氨基酸转运有何对应关系? 每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 每种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。 2、细胞中的tRNA有多少种? 决定氨基酸的密码子有61种, 所以tRNA有61种 能与mRNA上的“密 码子”互补配对 比较 密码子与反密码子 1、密码子位于 mRNA 上,密码子中不含碱基 T 。 2、密码子共有 64 个,决定氨基酸的密码子有 61 个。 3、反密码子位于 tRNA 上, 一种tRNA转运 1 种氨基酸。 4、查阅密码子表,判断下图两个tRNA各自携带什么氨 基酸? 天冬氨酸 异亮氨酸 A U C G A U 4、——翻译的过程 阅读课本P80-81及图4-16,弄清楚以下问题: ——核糖体 ⑴翻译的场所是什么? ⑵翻译的模板是什么? ——mRNA ⑶翻译的原料是什么? ——20种氨基酸 ⑷搬运氨基酸的工人是什么? ——tRNA 翻译过程图解 第1步 mRNA 进入细胞质, 与核糖体结合。 携带甲硫氨酸 的tRNA,通过 与碱基AUG互 补配对,进入 位点1. ①碱基配对双方是mRNA上的密码 子和tRNA上的反密码子,故A—U, U—A配对,不能出现T。 ②一个核糖体与mRNA的结合部位形 成2个tRNA结合位点。 第2步 携带组 氨酸的tRNA 以同样的方式 进入位点2 第3步 甲硫氨酸通过与组氨酸形成 肽键而转移到占据位点2的tRNA上 第4步 ③翻译起点:起始密码子决定的是甲硫 核糖体读取下一个密码子,原占据位点1 的tRNA 离开核糖体,占据位点2的tRNA进入位 氨酸或缬氨酸。 点1,一个新的携带氨基酸的 tRNA进入位点 2, 翻译终点:识别到终止密码子 (不决定 继续肽链的合成。重复步骤 氨基酸)翻译停止。 2、3、4,直至核糖 体读取到mRNA的终止密码 一个mRNA分子上结合多个核糖体, 同时合成多条肽链 ①数量关系:一个mRNA可同 时结合多个核糖体。 ②目的、意义:少量的mRNA 分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 ③方向:从左向右(见上图), 判断依据是根据多肽链的长短,长 的翻译在前。 ④结果:合成的仅是多肽链, 要形成蛋白质还需要进一步加工。 提醒 图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相 同,所以合成了4条相同的肽链,而不是4个核糖体共同完成一 条肽链的合成,也不是合成出4条不同的肽链。 小结 遗传信息的翻译 场所: 细胞质的核糖体上 模板: mRNA 原料: 20种氨基酸 条件: 转运RNA(tRNA) ATP、酶 产物: 多肽(或蛋白质) 原则: 碱基互补配对原则(密码子与反 密码子互补配对,) 即G-C、C-G、U-A、A-U 遗传信息流动: mRNA 蛋白质 二、复制、转录、翻译的比较 DNA复制 转录 生长发育过程 细胞核 DNA的一条链 4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 ATP A-U、T-A G-C ,C-G 边解旋边转录 1个信使RNA 翻译 生长发育过程 时间 场所 模板 原料 酶 细胞分裂间期 细胞核 DNA的两条链 4种脱氧核苷酸 解旋酶、DNA聚合酶 ATP A-T、G-C 半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子 细胞质中的核糖体 mRNA 20种氨基酸 多种酶 ATP mRNA与tRNA配对 A-U, G-C 一个mRNA分子上结合多个核 糖体,同时合成多条肽链 能量 原则 特点 产物 多个特定氨基酸 顺序的蛋白质 (遗传信息) (遗传密码) (生物性状) 总结 基因控制蛋白质合成的过程 DNA(基因)的遗传信息 碱基个数6n 转录 mRNA的遗传信息 碱基个数3n 翻译 蛋白质的氨基酸排列顺序 氨基酸个数n 总之,DNA(基因)中脱氧核苷酸的排列顺序决 核糖核苷酸 定了mRNA中_ _ _ _ _ 的排列顺序,进而决定 蛋白质 _ 氨基酸 _ _ 的排列顺序,最终决定了_ _ _ 的结构和 功能的特异性。 例.(2011·江苏卷,7)关于转录和翻译的叙述,错误的是 ( A.转录时以核糖核苷酸为原料 B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 ) C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 答案 C 1、“密码子”存在于( B A、转运RNA中 C、DNA上 ) B、信使RNA上 D、蛋白质上 2、一个转运RNA的3个碱基为CGA,此RNA运载的氨基 酸是( D ) A、酪氨酸(UAC) B、谷氨酸(GAG) C、精氨酸(CGA) D、丙氨酸(GCU) 3、一条多肽链上有氨基酸300个,则作为合成该多 肽链模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至 少要有碱基( ) B A、300;600 B、900;1800 C、900;900 D、600;900 4、已知一段mRNA含有30个碱基,其中A和G 有12个,转录该段mRNA的DNA分子中应 有C和T的个数是( ) A. 12 B. 24 C. 18 D. 30 5.根据蛋白质中遗传信息传递规律,填写表中空白并回答 问题 A链 G T C G C A DNA B链 双链 G C A T G C mRNA G C A U U G C C C链 D链 tRNA 氨基酸 C G 丙氨酸 A G (1) A 链为转录的模板链。遗传密码子存在于 C 链上。 (2)第二个氨基酸是 (查密码子表) (3)丙氨酸的密码子是 GCA ,决定合成该氨基酸的DNA 上的碱基是 CGT 。 4、翻译的过程: