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1、4-1 基因指导蛋白质的合成（第二课时）基因的表达基因的表达第一个遗传密码的破译 请利用以下材料设计试验方案，探究UUU是哪种氨基酸的密码子，简要写出实验思路，并预期结果和结论。实验材料：20支试管、二十种纯化的氨基酸、去除了DNA和mRNA的细胞提取液（含核糖体和酶）、（多聚尿嘧啶核苷酸）UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU。4.遗传信息的翻译密码子实验方案：取20支试管，分别加入二十种氨基酸。给每支试管中加入去除了DNA和mRNA的细胞提取液。给每支试管加入人工合成的多聚尿嘧啶核苷酸。检测每支试管中肽链的合成情况。预期结果与结论：如果加入苯丙氨酸的试管中出现了肽链，则说明UUU是苯丙
2、氨酸的密码子。4.遗传信息的翻译密码子第一个遗传密码的破译1.从密码子表中可以看出，像苯丙氨酸，亮氨酸这样，绝大多数氨基酸都有几个密码子，这一现象称作密码子的简并，你认为密码子的简并对生物体的生存发展有什么意义？2.几乎所有的生物体都共用上述密码子。根据这一事实，你能想到什么？密码子的简并性。提高了翻译过程的容错率：使基因产生有害突变时仍然能保证编码氨基酸不改变；提高了翻译的速度：几种不同的密码子编码同一种高频率氨基酸时保证了翻译速度。密码子的通用性。表明了生物界的统一性。3.密码子还有其他什么特点？密码子的方向性：从53依次阅读。密码子的连续性：两个密码子之间没有间隔、也不重叠，密码子连续阅
3、读。密码子的摆动性：由密码子的简并性决定。4.遗传信息的翻译【思考讨论】分析密码子的特点1.形状：呈三叶草形2.结构：n一端是携带氨基酸的3羟基端和5磷酸基团端；n另一端是反密码子。u定义：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基。u作用：l决定运载的氨基酸的种类；l通过与mRNA上的密码子互补配对，识别安放氨基酸的部位。ntRNA中存在互补碱基对。3.特性：每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，即具有专一性。反密码子结合氨基酸的部位3羟基端5 磷酸基团端4.遗传信息的翻译运载工具tRNA（反密码子61或62种）tRNA（密码子4种）mRNA氨基酸（21种）运输编码互补配对mRNA
4、、tRNA和氨基酸之间的对应关系一种tRNA只能识别并运输一种氨基酸。一种密码子只能决定一种或0种氨基酸（终止密码子不决定氨基酸）。4.遗传信息的翻译mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系一种氨基酸可对应一种或几种密码子（简并），一种氨基酸可能被多种tRNA运输。密码子有64种（3种终止密码子，62种能决定氨基酸）。4.遗传信息的翻译mRNA、tRNA和氨基酸之间的对应关系mRNA在细胞核中转录形成后，通过核孔出来，到细胞质中。翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCA甲色ACC组精GAC（1）起始：mRNA在细胞质中
5、与核糖体结合GGU翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3UCA甲色ACC组精GAC（1）起始：携带甲硫氨酸的tRNA，通过与碱基AUG互补配对，进入位点1UCA甲UCAGGU翻译的过程CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCU甲UCA4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCU色ACC组精GAC（2）运输：携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2甲UCAGGUGGU组GGU组GGU翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3CUGAAUGACUCGGCGUUGC
6、UGUCCUGAUCCUAAGGCU色ACC精GAC（3）合成：甲硫氨酸与组氨酸形成肽键，从而转移到位点2的tRNA上甲UCA组GGU甲翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3位点1位点2位点3色ACC精GAC（4）延伸：核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体，原位点2的tRNA进入位点1。UCA组GGU甲CUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCA翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3色ACC精GAC（4）延伸：一个新的携带氨基酸的RNA进入位点2，继续肽链的合成GGU组甲CUGAAUGACUCG
7、GCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCAACC色ACC色ACC组甲翻译的过程4.遗传信息的翻译翻译过程位点1位点2位点3翻译的过程GAC（5）停止：随着核糖体的移动，tRNA以上述方式将携带的氨基酸输送过来，以合成肽链。直到核糖体遇到mRNA的终止密码子，合成才告终止。GGUCUGAAUGACUCGGCGUUGCUGUCCUGAUCCUAAGGCUUCAACCAGG半色组甲精谷半脯丝UCU终止密码4.遗传信息的翻译翻译过程肽链合成后，就从核糖体与mRNA复合物上脱离，通常经过一系列步骤盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，然后开始承担细胞生命活动各项职责。翻译的过程盘曲
8、折叠盘绕聚集4.遗传信息的翻译翻译过程4.遗传信息的翻译翻译过程4.遗传信息的翻译例3.下图为基因表达过程的示意图，下列叙述正确的是()。D4.遗传信息的翻译多聚核糖体定义：定义：多聚核糖体是指合成蛋白质时，多个甚至几十个多个甚至几十个核糖体串联附着在一条mRNA分子上，形成的似念珠状结构。优点：优点：少量的mRNA可以迅速翻译出大量的蛋白质，提高翻译的效率。合成方向：合成方向：肽链较短的方向肽链较长的方向。结果：结果：合成的所有蛋白质的序列均相同（原因：相同的mRNA序列）。4.遗传信息的翻译多聚核糖体5.小结过程过程DNADNA的复制的复制转录转录翻译翻译时间时间主要发生在主要发生在有丝分
9、裂前的有丝分裂前的间期间期和和减数分裂前的间期减数分裂前的间期生长发育生长发育的整个过程中的整个过程中信息传递方向信息传递方向DNADNADNADNADNADNARNARNARNARNA多肽链多肽链场所场所主要在主要在细胞核细胞核，少部分在少部分在线粒体线粒体和和叶绿体叶绿体中中核糖体核糖体模板模板DNADNA的的两两条链条链DNADNA的的一一条链条链mRNAmRNA原料原料含含A A、T T、C C、G G 的四种的四种脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸含含A A、U U、C C、G G的四种的四种核糖核苷酸核糖核苷酸2121种氨基酸种氨基酸酶酶解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等RNA
10、RNA聚合酶聚合酶多种酶多种酶模板去向模板去向分别进入两个子代分别进入两个子代DNADNA中中模板链与非模板链模板链与非模板链重新重新组成双螺旋组成双螺旋结构结构分解成多个核糖核苷酸分解成多个核糖核苷酸特点特点边解旋边复制边解旋边复制，半保留复半保留复制制，半不连续复制半不连续复制、多起多起点双向复制点双向复制边解旋边转录边解旋边转录一个一个mRNAmRNA分子可以结合分子可以结合多个核糖体多个核糖体，同时合成同时合成多条相同的肽链多条相同的肽链5.小结过程过程DNADNA的复制的复制转录转录翻译翻译时间时间主要发生在主要发生在有丝分裂前的有丝分裂前的间期间期和和减数分裂前的间期减数分裂前的间
11、期生长发育生长发育的整个过程中的整个过程中信息传递方向信息传递方向DNADNADNADNADNADNARNARNARNARNA多肽链多肽链场所场所主要在主要在细胞核细胞核，少部分在少部分在线粒体线粒体和和叶绿体叶绿体中中核糖体核糖体模板模板DNADNA的的两两条链条链DNADNA的的一一条链条链mRNAmRNA原料原料含含A A、T T、C C、G G 的四种的四种脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸含含A A、U U、C C、G G的四种的四种核糖核苷酸核糖核苷酸2121种氨基酸种氨基酸酶酶解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合酶等聚合酶等RNARNA聚合酶聚合酶多种酶多种酶模板去向模板去向分别进入两个子
12、代分别进入两个子代DNADNA中中模板链与非模板链模板链与非模板链重新重新组成双螺旋组成双螺旋结构结构分解成多个核糖核苷酸分解成多个核糖核苷酸特点特点边解旋边复制边解旋边复制，半保留复半保留复制制，半不连续复制半不连续复制、多起多起点双向复制点双向复制边解旋边转录边解旋边转录一个一个mRNAmRNA分子可以结合分子可以结合多个核糖体多个核糖体，同时合成同时合成多条相同的肽链多条相同的肽链5.小结思考4：转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数:mRNA碱基数:多肽链氨基酸数=？思考Thinking5.小结思考4：每合成1个氨基酸需要mRNA中的多少个碱基、DNA中的多少个碱基？思考Thinking
13、3个6个？至少至少至少至少（1 1）DNADNA中中有的片段无遗传效应有的片段无遗传效应，不能转录不能转录出出mRNAmRNA。（2 2）转录出的）转录出的mRNAmRNA中有终止密码子中有终止密码子，终止密码子不对应氨基酸终止密码子不对应氨基酸。（3 3）真核生物的基因中存在不编码蛋白质的序列）真核生物的基因中存在不编码蛋白质的序列（内含子）（内含子）,转录后转录后会被剪切掉会被剪切掉。思考5：为什么每合成1个氨基酸至少需要mRNA中的3个碱基、DNA中的6个碱基？5.小结5.小结例4.已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的这一段DNA分子中应有C和T（）A、12 B、18 C、24 D、30解：已知mRNA：Am+Gm=12Um+Cm=18DNA1：T1+C1 =12求：DNA：T+C =?A1+G1 =18T2+C2 =18DNA：T+C =30D5.小结例例5.5.甲(ATGG)是一段单链DNA片段，乙是该片段的转录产物，丙（A-PPP）是转录过程中的一种底物。下列叙述错误的是()A 甲、乙、丙的组分中均有糖 B 甲、乙共由6种核苷酸组成C 丙可作为细胞内的直接能源物质 D 乙的水解产物中含有丙腺嘌呤PPPC1C2C3C4C5OOHOH 腺苷腺嘌呤核糖核苷酸ADPATP普通高能高能D