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1、第1节 基因指导蛋白质的合成 瘦肉精与蛋白质瘦肉精与蛋白质 20112011年央视年央视“3 31515”晚会上爆出晚会上爆出“瘦瘦肉精肉精”案例。节目播出后，案例。节目播出后，“双汇瘦肉精事双汇瘦肉精事件件”立即成为广受关注的食品安全事件。传立即成为广受关注的食品安全事件。传统的统的“瘦肉精瘦肉精”一般是指盐酸克伦特罗，这一般是指盐酸克伦特罗，这种药物原本用于治疗人类疾病种药物原本用于治疗人类疾病哮喘。研究发现该物质能促哮喘。研究发现该物质能促进蛋白质合成，因此，它被不法分子用于生猪的饲养中，以增进蛋白质合成，因此，它被不法分子用于生猪的饲养中，以增加猪肉的瘦肉率。加猪肉的瘦肉率。请思考：请
2、思考：1.1.瘦肉中的主要成分是什么？瘦肉中的主要成分是什么？2.2.蛋白质是如何合成的？蛋白质是如何合成的？主题一主题一 遗传信息的转录遗传信息的转录1.RNA1.RNA的组成、结构和种类的组成、结构和种类 基本单位基本单位_组成成分组成成分结构结构一般是一般是_，长度比，长度比DNA_DNA_种类种类_核糖核苷酸核糖核苷酸A A鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶核糖核糖单链单链短短mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA2.2.遗传信息的转录遗传信息的转录主要场所：主要场所：_模板：模板：_原料：四种游离的原料：四种游离的_产物：产物：_ _(1)(1)概念概念细胞核细胞核
3、DNADNA的一条链的一条链核糖核苷酸核糖核苷酸RNARNA(2)(2)过程：过程：解旋解旋酶：酶：解旋酶解旋酶结果：双链解开，暴露结果：双链解开，暴露碱基碱基配对配对原则：原则：碱基互补配对碱基互补配对原则原则模板：解开的模板：解开的DNADNA双链中的双链中的一条链一条链原料：游离的原料：游离的核糖核苷酸核糖核苷酸结果：配对碱基以结果：配对碱基以氢键氢键相连相连连接连接酶：酶：RNARNA聚合酶聚合酶结果：形成一个结果：形成一个mRNAmRNADNADNADNADNA释放释放合成的合成的mRNAmRNA从从DNADNA链链上释放上释放DNADNA双链恢复成双链恢复成双螺旋双螺旋结构结构RN
4、ARNA聚合酶聚合酶【判一判判一判】(1)(1)转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以转录除了在细胞核中发生以外，线粒体和叶绿体中也可以进行。进行。()()【分析分析】DNADNA主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少主要分布在细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少量的量的DNADNA，所以转录在细胞核、线粒体和叶绿体中均可以发生。，所以转录在细胞核、线粒体和叶绿体中均可以发生。(2)DNA(2)DNA解旋后每一条链都可以当作转录的模板。解旋后每一条链都可以当作转录的模板。()()【分析分析】与与DNADNA的复制不同，转录的模板是的复制不同，转录的模板是DNADNA解旋后的一条链，
5、解旋后的一条链，另一条链不能作为转录的模板。另一条链不能作为转录的模板。3.3.转录过程中的碱基互补配对转录过程中的碱基互补配对据图回答下列问题：据图回答下列问题：链链A T T G C A C C G A A T T TA T T G C A C C G A A T T T链链 mRNAmRNA (1)(1)图中图中链和链和链为链为DNADNA的两条链，根据碱基互补配对原则写的两条链，根据碱基互补配对原则写出出链的碱基序列。链的碱基序列。提示：提示：链的碱基序列是链的碱基序列是TAACGTGGCTTAAATAACGTGGCTTAAA(2)(2)如果转录过程以如果转录过程以链为模板，请写出链为
6、模板，请写出mRNAmRNA的碱基序列。的碱基序列。提示：提示：mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUUGCACCGAAUUUAUUGCACCGAAUUU(3)(3)根据以上分析，请比较根据以上分析，请比较DNADNA结构中的碱基互补配对与转录过结构中的碱基互补配对与转录过程中的碱基互补配对有何不同。程中的碱基互补配对有何不同。提示：提示：DNADNA结构中的碱基互补配对原则是：结构中的碱基互补配对原则是：A AT T，T TA A，G GC C，C CG G；转录过程中的碱基互补配对原则是：；转录过程中的碱基互补配对原则是：A AU U，T TA A，G GC C，C CG G。如图是
7、如图是1 1种生物的某段种生物的某段DNADNA及其转录的过程，分析回答及其转录的过程，分析回答:图中标出的碱基符号，包括了图中标出的碱基符号，包括了_种核苷酸。种核苷酸。DNADNA双链中，双链中，_链为转录链；该过程发生的主要场所是链为转录链；该过程发生的主要场所是_，需要的酶有需要的酶有_ _ 、_，原料是，原料是_。(3)(3)下列关于下列关于bcbc过程的说法中不正确的是过程的说法中不正确的是()()A.A.表示表示DNADNA复制过程复制过程B.B.表示表示DNADNA转录过程转录过程C.C.图中共有图中共有5 5种碱基种碱基D.D.图中图中T T是是DNADNA特有的碱基特有的碱
8、基 7 7b b细胞核细胞核解旋酶解旋酶RNARNA聚合酶聚合酶4 4种游离的核糖核苷酸种游离的核糖核苷酸A A主题二主题二 遗传信息的翻译遗传信息的翻译1.1.概念概念(连线对翻译概念的解读连线对翻译概念的解读)场所场所模板模板原料原料产物产物a.20a.20种氨基酸种氨基酸b.b.具有一定氨基酸顺序的蛋白质具有一定氨基酸顺序的蛋白质c.c.细胞质的核糖体上细胞质的核糖体上d.mRNAd.mRNAmRNAmRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列翻译的实质是什么？翻译的实质是什么？2.密码子和反密码子密码子和反密码子组成蛋白质的氨基酸：mRNA的碱基种类
9、：20种4种4种碱基如何决定20种氨基酸呢？如果1个碱基决定1个氨基酸，则氨基酸的种类：（）4如果2个碱基决定1个氨基酸，则氨基酸的种类：（）16如果3个碱基决定1个氨基酸，则氨基酸的种类：（）64实验验证：实验验证：19611961年英国的克里克和同事用实验证明一年英国的克里克和同事用实验证明一个氨基酸是由个氨基酸是由m mRNARNA的的3 3个碱基决定，即个碱基决定，即密码子密码子.信使信使RNARNA上决定一个氨基酸的上决定一个氨基酸的3 3个相邻的碱基个相邻的碱基密码子密码子:UCAUG A UUAmRNAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子密码子通过查密码子表回答下列问题：通过查
10、密码子表回答下列问题：表表中中一一共共有有多多少少个个密密码码子子？起起始始密密码码子子是是什什么么？终终止止密密码码子子是是什什么么？决决定定氨氨基基酸酸的的密密码码子子有多少种？有多少种？一种密码子对应几种氨基酸？一种密码子对应几种氨基酸？一种氨基酸对应几种密码子？一种氨基酸对应几种密码子？6464个。个。起始密码子是起始密码子是AUGAUG和和GUG GUG。终止密码子是终止密码子是 UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA。决定氨基酸的密码子有决定氨基酸的密码子有6161种。种。一种或多种一种或多种一种一种搬运工是什么？反密码子反密码子:tRNAtRNA顶端三个相邻的碱基，可以与顶端三
11、个相邻的碱基，可以与mRNAmRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。上的密码子互补配对，因而叫反密码子。A A U亮氨酸亮氨酸AC U天冬氨酸天冬氨酸转运转运RNA 1 1、每种、每种tRNAtRNA能转运几种氨基酸？能转运几种氨基酸？2 2、tRNAtRNA有多少种？有多少种？3 3、每种氨基酸对应几种、每种氨基酸对应几种tRNAtRNA？1 1种。种。6161种。种。1 1种或多种。种或多种。思考回答：思考回答：所有的密码子和反密码子不都是一一对应的关系。所有的密码子和反密码子不都是一一对应的关系。密码子共有密码子共有6464种，其中种，其中3 3个终止密码子不决定氨基酸，没有反密个终
12、止密码子不决定氨基酸，没有反密码子与之相对应。码子与之相对应。思考回答思考回答:1 1、说出遗传信息、密码子和反密码子的区别。、说出遗传信息、密码子和反密码子的区别。2 2、已知一段、已知一段mRNAmRNA的碱基序列是的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,写出它对应的氨写出它对应的氨基酸序列。基酸序列。遗传信息遗传信息是指是指DNADNA中碱基对的排列顺序。中碱基对的排列顺序。密码子密码子是指是指mRNAmRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。反密码子反密码子是指是指tRNAtRNA
13、顶端三个相邻的碱基，可以与顶端三个相邻的碱基，可以与mRNAmRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。上的密码子互补配对，因而叫反密码子。甲硫氨酸甲硫氨酸-谷氨酸谷氨酸-丙氨酸丙氨酸-半胱氨酸半胱氨酸-脯氨酸脯氨酸-丝氨酸丝氨酸-赖氨酸赖氨酸-脯氨酸脯氨酸3.3.过程过程(1)mRNA(1)mRNA与与_结合。结合。(2)tRNA(2)tRNA与与mRNA_mRNA_，将氨基酸置于特定位，将氨基酸置于特定位置。置。(3)(3)脱水缩合形成脱水缩合形成_(_(写出结构简式写出结构简式)，氨基，氨基酸连接形成肽链。酸连接形成肽链。(4)(4)肽链盘曲折叠，形成肽链盘曲折叠，形成_。核糖体核糖体碱
14、基互补配对碱基互补配对COCONHNH蛋白质蛋白质1.1.密码子、反密码子和氨基酸的对应关系密码子、反密码子和氨基酸的对应关系结合上图总结密码子、反密码子和氨基酸的对应关系。结合上图总结密码子、反密码子和氨基酸的对应关系。提示：提示：除终止密码子外，一种密码子对应一种反密码子，对应一除终止密码子外，一种密码子对应一种反密码子，对应一种氨基酸；种氨基酸；一种氨基酸对应一种或多种密码子一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子或反密码子)。2.2.翻译的过程分析翻译的过程分析(1)(1)翻译的模板和场所分别是什么？翻译的模板和场所分别是什么？提示：提示：模板：模板：mRNAmRNA，场所：核糖体。
15、，场所：核糖体。(2)(2)结合上图判断翻译的方向，并说明判断的依据。结合上图判断翻译的方向，并说明判断的依据。提示：核糖体在提示：核糖体在mRNAmRNA上上由左向右移动，判断的依据是根据多肽由左向右移动，判断的依据是根据多肽链的长度。链的长度。3.3.相关计算相关计算结合下面图解，思考：结合下面图解，思考：(1)(1)基因中的碱基数、基因中的碱基数、mRNAmRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系？并阐述其原因。氨基酸数之间有何数量关系？并阐述其原因。提示：提示：mRNAmRNA是以是以DNADNA的一条链为模板，按碱基互补配对原则转的一
16、条链为模板，按碱基互补配对原则转录而来，所以基因与录而来，所以基因与mRNAmRNA分子中的碱基数之比为分子中的碱基数之比为2121，蛋白质，蛋白质分子中的氨基酸由分子中的氨基酸由mRNAmRNA上的密码子决定，上的密码子决定，1 1个密码子由个密码子由3 3个相邻个相邻的碱基组成。所以基因中的碱基、的碱基组成。所以基因中的碱基、mRNAmRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为分子中的氨基酸三者之间的数量比为631631。(2)(2)在蛋白质合成过程中，在蛋白质合成过程中，DNADNA中碱基数、中碱基数、mRNAmRNA中碱基数、氨基中碱基数、氨基酸数是
17、否一定遵循以上数量关系？酸数是否一定遵循以上数量关系？提示：提示：不一定。因在一段多肽链对应的不一定。因在一段多肽链对应的mRNAmRNA中含有不编码氨基中含有不编码氨基酸的终止密码子，而在其对应的酸的终止密码子，而在其对应的DNADNA中，还含有一些不能转录中，还含有一些不能转录为为mRNAmRNA的的DNADNA片段。片段。【规律方法规律方法】DNADNA、mRNAmRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系及计算中碱基与肽链中氨基酸个数关系及计算(1)(1)数量关系数量关系(不考虑终止密码子不考虑终止密码子)DNADNA碱基数碱基数mRNAmRNA碱基数碱基数氨基酸数氨基酸数=631=631。(
18、2)(2)计算中计算中“最多最多”和和“最少最少”的分析的分析mRNAmRNA上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地说，mRNAmRNA上上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3 3倍还要多一些。倍还要多一些。DNADNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6 6倍还多一倍还多一些。些。遗传信息的复制、转录和翻译的比较遗传信息的复制、转录和翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间有丝分裂间期和减数第有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期一次分裂前的间期生长发育的整个过程中生长发育的整个过程中场所场所主要在细胞核，少部分主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体在线粒体和叶绿体细胞核细胞核核糖体核糖体原料原料4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸2020种氨基酸种氨基酸模板模板DNADNA的两条链的两条链DNADNA中的一条链中的一条链mRNAmRNA产物产物DNADNARNARNA蛋白质蛋白质