二、遗传信息的翻译 1、定义:在细胞质中的核糖体 上,以游离在细胞质中的各种氨基酸 为原料,以mRNA为模板合成具有一定 氨基酸排列顺序的蛋白质的过程,称 为翻译。 1 碱基与氨基酸之间的对应关系 DNA和RNA都只含有4种碱基,而组成生物体蛋 白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎样决定蛋白 质的20种氨基酸的? 如果1个碱基决定1个氨基酸,4种碱基能决定 多少种氨基酸? 41=4,不行 如果2个碱基编码一个氨基酸,最多能编码多 少种氨基酸? 42=16,不行 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,足足有余 2 到底是如何决定的呢? 实验证明:1961年英国的克里克和同 事用实验证明了一个氨基酸是由mRNA上的 3个碱基决定的,即mRNA上的3个相邻的碱 基决定一个氨基酸,把mRNA上决定一个氨 基酸的3个相邻碱基叫做密码子 3 2、遗传密码: 遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同 碱基排列顺序,叫做“遗传密码”。把其中 决定一个氨基酸的相邻的三个碱基叫做密码 子。 密码子 密码子 密码子 U U A G A U A U C mRNA 4 遗 传 密 码 表 5 从遗传密码表中可看出: a、一种氨基酸可以和 一个或多个 密码子相对应 b、一个密码子只和 一种 氨基酸相对应 c、二个密码子( AUG、GUG )可以作为起始密码, 同时可以决定氨基酸。三个终止密码(UAA、UAG、 不\可以)决定任何氨基酸。 UGA) (不 d、氨基酸的种类;20 种 密码子的种类: 64 种( 61 种有氨基酸) 6 遗传密码的特性: a、有3个终止密码,没有对应的氨基酸, 所以,在64个遗传密码中,决定氨基酸的密码 子只有61个。 b、通用性:地球上几乎所有的生物共用 一套密码子表。 c、简并性:一种氨基酸有一或多个以上 的密码子的情况 。 7 思考和讨论P65 a、mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG, 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 b、地球上几乎所有的生物体都共用上述密码子表。根 据这一事实说明什么? 说明地球上所有的生物都有着或远或近的亲缘关 系,或者生物都具有共同的遗传语言,或者生命在 本质上是统一的。 8 c、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? 从密码子的简并性我们能够认识到: 如果密码子中的一个碱基发生变化,可能影响 到蛋白质氨基酸的种类,也有可能蛋白质的氨基酸 种类不发生变化(例如GAU、GAC都决定天冬氨酸) 这就保证了生物遗传的具有容错性和相对稳定 性。 9 问题:氨基酸是怎样运 送到核糖体上的呢? 通过tRNA(转运RNA或运输RNA) 从细胞质中运送到核糖体上 10 3、转运RNA(tRNA) tRNA的分子结构 三叶草形 一端可携带氨基酸 另一端有三个碱基 11 转运RNA(tRNA):分子结构呈三叶草形,其 “叶柄”端能与一个特定的氨基酸结合,“叶片” 端有三个特殊的碱基称为“反密码子”,能与 mRNA上的“密码子”相识别。反密码子的种类: 61种。 天冬 酰氨 异亮 氨酸 C U A 反密码子 U A G 反密码子 12 4、翻译过程 13 核糖体 U U A G A U A U C 14 亮氨酸 A A U U U A G A U A U C 15 亮氨酸 天门冬 氨酸 A A U C U A U U A G A U A U C 16 肽键 亮氨酸 天门冬 氨酸 A A U C U A U U A G A U A U C 17 亮氨酸 天门冬 氨酸 C U A U U A G A U A U C 18 亮氨酸 天门冬 氨酸 异亮氨酸 C U A U A G U U A G A U A U C 19 亮氨酸 肽键 天门冬 氨酸 异亮氨酸 C U A U A G U U A G A U A U C 20 亮氨酸 天门冬 氨酸 异亮氨酸 U A G U U A G A U A U C 21 亮氨酸 天门冬 氨酸 异亮氨酸 U A G U U A G A U A U C 22 肽链合成完毕后,一条或 几条肽链通过一定的空间构建 方式组成一种或多种具有特定 空间结构的蛋白质,从面表现 出生物体特定的性状。 翻译小结 ?场所: 细胞质的核糖体上 ?模板: 以信使RNA为模板 ?原料: 二十种氨基酸 ?条件: 需要酶和ATP ?产物: 多个多肽或蛋白质 ?原则: 密码子与反密码子配对,既碱 基互补配对原则(A=U,G=C) 基因指导蛋白质合成的全过程 25 遗传信息的转录与翻译的比较 转录 场所 原料 配对 翻译 细胞质 氨基酸 mRNA-tRNA A— U、 C— G 细胞核 4种核糖核苷酸 DNA-mRNA A — U 、 T — A 、C —G 解旋 产物 有 RNA 无 多肽(还需加工) 三、基因控制合成蛋白质的全过程 DNA(基因)的遗传信息 转录 mRNA的遗传信息 翻译 碱基的个数3n 碱基的个数6n 蛋白质的氨基酸排列顺序 氨基酸的个数n DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数三 者之家有何数量关系? n 翻译 3n 转录 3n 3n DNA DNA的碱基数:mRNA的碱基数:蛋白质中氨基酸数= 6n:3n:n 说明:因为基因中存在终止密码子等片段,实 际上基因(DNA)上所含有的碱基数要大于6n,或氨 基酸数目小于n。因此一般题目中带有“至少”或 “最多”字样。 28 练习 根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律, 在下面表格数码中填入相应的字母: DNA 双链 信使RNA G C C G C C G G C 精氨酸 G T A A U 转运RNA 氨基酸 密码子 A 29 练习 1、某一多肽链共有100个氨基酸,则控制 合成该肽链的基因中的碱基数至少有( )个? A、600 B、300 C、297 D、594 2、已知某转运RNA的一端的三个碱基顺序 是GAU,它所转运的氨基酸是亮氨酸,那么决定 此氨基酸的密码是由下列哪个转录来的( ) A、GAT B、GAA C、GUA D、CTA 答案:A 30 3、信使RNA中核苷酸的顺序是由下列哪 项决定的( ) 答案:D A、转运RNA中核苷酸的排列顺序 B、蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 C、核糖体上的RNA核苷酸的排列顺序 D、DNA分子中脱氧核苷酸的排列顺序 4、在遗传信息的转录和翻译过程中,起翻译者 作用的是( ) 答案:B A、核糖体RNA C、信使RNA B、转运RNA D、氨基酸 31