基因指导蛋白质的合成教学

第 1节 基 因 控 制蛋 白 质 的 合 成学 习 目 标1 概 述 遗 传 信 息 的 转录 和 翻 译 。 2 运 用 数 学 方 法 ， 分析 碱 基 与 氨 基 酸 的 对 应关 系 。 吉 林 省 梨 树 县 第 一 高 级 中 学 姜 万 录 基 因 控 制 生 物 性 状蛋 白 质体 现 者问 题 ： 基 因 是 怎 样 指 导 蛋 白 质 的 合 成 呢 ？ 思 考 几 个 问 题1、 遗 传 物 质 主 要 存 在 于 细 胞 的 什 么 部 位 ？2、 生 物 的 性 状 或 生 命 的 主 要 功 能 由 什 么 物 质 承 担 ？3、 蛋 白 质 的 合 成 在 细 胞 的 什 么 部 位 ？4、 在 基 因 表 达 过 程 中 DNA如 何 指 导 蛋 白 质 合 成 的 ？ 请 猜测 可 能 的 途 径 ？ 其 中 哪 一 途 径 最 合 理 ， 为 什 么 ？DNA主 要 位 于 细 胞 核蛋 白 质核 糖 体控 制 基 因 控 制 蛋 白 质 的 合 成DNA RNA RNA蛋 白 质转 录 翻 译 DNA携 带 的 遗 传 信 息 是 怎 样 传 递 到 细 胞 质 中 去 的 呢 ？一 、 遗 传 信 息 的 转 录1.RNA与 DNA有 哪 些 区 别 ？ DNA RNA结 构组 成 单 位碱 基 嘌 呤 A、 G A、 G 嘧 啶 C、 T C、五 碳 糖无 机 酸 磷 酸 磷 酸主 要 存 在 部 位 规 则 的 双 螺 旋 通 常 为 单 链脱 氧 核 苷 酸 核 糖 核 苷 酸U (尿 嘧 啶 )脱 氧 核 糖 核 糖细 胞 核 细 胞 质 RNA的 种 类 信 使 RNA mRNA核 糖 体 RNA rRNA 转 运 RNA tRNA 2.RNA有 哪 些 类 型 ？一 、 遗 传 信 息 的 转 录三 种 RNA都 能 携 带 遗 传 信 息 吗 ？ 信 使 RNA(mRNA)： 遗 传 信 息 传 递 的 媒 介 。核 糖 体 RNA(rRNA)： 与 蛋 白 质 构 成 核 糖 体 。转 运 RNA(tRNA)： 转 运 氨 基 酸 的 工 具 。携 带 遗 传 信 息 ， 其 上 的 密 码 子 决 定 蛋 白质 中 氨 基 酸 的 序 列 。 是 控 制 蛋 白 质 合 成的 模 板 。多 呈 三 叶 草 。 有 反 密 码 子 。 能 识 别 密码 子 ， 可 运 载 特 定 的 氨 基 酸 到 相 应 的位 置 。有 大 小 两 个 亚 基 。 能 确 保 结 合 上 去 的mRNA正 确 地 定 向 。RNA还 有 什 么 功 能 ？ RNA除 去 前 述 功 能 还 具 有 催 化 和 作 为 某 些 生 物 遗 传 物 质 的 功 能 。 它 也 是 由 基 本 单 位 核 苷 酸 连 接 而 成 ，由 核 糖 、 磷 酸 、 碱 基 共 同 组 成 核 苷 酸 ， 它 也 能 储存 遗 传 信 息 。 在 RNA与 DNA的 关 系 中 ， 也 遵 循 “ 碱 基 互补 配 对 原 则 ” ， 因 RNA中 没 有 T， DNA中 没 有 U，所 以 当 RNA与 DNA有 关 系 时 ， U与 配 对 。 RNA一 般 是 单 链 ， 而 且 比 DNA短 ， 因 此 能够 通 过 核 孔 ， 从 细 胞 核 转 移 到 细 胞 质 中 。4.DNA的 遗 传 信 息 是 怎 样 传 给 mRNA的 呢 ？3.为 什 么 RNA适 于 作 DNA的 信 使 ？ 1、 什 么 叫 转 录 ？ 转 录 的 单 位 是 什 么 ？ 在 哪进 行 ？ 问 题 ： 2、 DNA的 两 条 链 都 能 转 录 吗 ？ 转 录 需 要哪 些 条 件 ？ 3、 DNA链 完 全 解 开 吗 ？ 在 转 录 过 程 中 碱基 互 补 配 对 原 则 有 什 么 特 殊 情 况 ？4、 DNARNA如 何 转 录 ， 特 点 是 什 么 ？结 果 如 何 ？ 思 考 与 讨 论 ：如 下 所 示 为 一 段 DNA分 子 ， 如 果 以 链 为 模 板 进行 转 录 ， 试 回 答 下 列 问 题 ：DNA 链 ： ATGATAGGAAAC 链 ： TACTATCCCTTTG 1.写 出 对 应 的 mRNA的 碱 基 顺 序 。 2.转 录 与 DNA复 制 有 什 么 共 同 之 处 ？ 这 对 保 证遗 传 信 息 的 准 确 转 录 有 什 么 意 义 ？ 3.转 录 成 的 RNA的 碱 基 序 列 ， 与 作 为 模 板 的DNA单 链 的 碱 基 序 列 有 哪 些 异 同 ？ 与 该 DNA的另 一 条 链 的 碱 基 序 列 有 哪 些 异 同 ？ 复 制 转 录场 所解 旋模 板原 料酶能 量碱 基 配 对产 物列 表 比 较 转 录 与 DNA复 制 有 什 么 区 别 ？ 二 、 遗 传 信 息 的 翻 译1、 什 么 叫 翻 译 ？ 游 离 在 细 胞 质 中 的 各 种 氨 基 酸 ， 就 以mRNA为 模 板 合 成 具 有 一 定 氨 基 酸 顺 序 的蛋 白 质 的 过 程 。问 题 ： 转 录 得 到 的 RNA仍 是 碱 基 序 列 ， 而 不 是蛋 白 质 。 那 么 ， RNA上 的 碱 基 序 列 如 何 能 变成 蛋 白 质 中 氨 基 酸 的 种 类 、 数 量 和 排 列 顺 序呢 ？遗 传 信 息 到 达 细 胞 质 后 ， 细 胞 又 是 怎 样 解 读 的 呢 ？ mRNA： 碱 基 的 数 量 排 列 顺 序蛋 白 质 ： 氨 基 酸 的 数 量 排 列 顺 序 种 类决 定 决 定 决 定 ?种?种4种20种讨 论 ： 一 个 碱 基 决 定 一 个 氨 基 酸 ， 41 = 4二 个 碱 基 决 定 一 个 氨 基 酸 ， 42 = 16三 个 碱 基 决 定 一 个 氨 基 酸 ， 4 3 = 642、 碱 基 与 氨 基 酸 的 对 应 关 系 是 怎 样 的 ？ 二 、 遗 传 信 息 的 翻 译 U CAU G A U UAmRNA 密 码 子 密 码 子 密 码 子什 么 叫 密 码 子 ？ 密 码 子 ： mRNA上 决 定 一 个 氨 基 酸 的 三 个 相 邻 的 碱 基二 、 遗 传 信 息 的 翻 译 第 1个 字 母 第 2个 字 母 第 3个 字 母 密 码 子苯 丙 氨 酸 U U U UUU？ 精 氨 酸 A G G AGG 终 止 密 码 子 ： 、 、 _ 种 类 起 始 密 码 子 ： （ 甲 硫 氨 酸 ）（ 种 ） _（ 缬 氨 酸 ） 编 码 氨 基 酸 的 密 码 子 _种所 有 生 物 的 密 码 子 是 的 。 6164一 种 密 码 子 决 定 一 种 氨 基 酸 ， 但 一 种 氨 基酸 可 以 由 不 同 的 密 码 子 决 定 。 1种 或 几 种 相 同 AUGGUGUAA UAGUGA 遗 传 密 码 共 64个 ， 能 决 定 氨 基 酸 的 遗 传 密 码 只 有61个 。 有 3个 终 止 密 码 子 ， 没 有 对 应 的 氨 基 酸 。 （ 起 始密 码 子 ） 一 个 密 码 子 决 定 一 个 特 定 的 氨 基 酸 。 简 并 性 ： 色 氨 酸 及 甲 硫 氨 酸 各 只 有 一 个 密 码 。 多数 氨 基 酸 有 二 个 以 上 的 密 码 子 。 在 一 定 程 度 上 能 防 止 由于 碱 基 的 改 变 而 导 致 的 遗 传 信 息 的 改 变 。遗 传 密 码 有 哪 些 特 点 ？ 通 用 性 ： 地 球 上 几 乎 所 有 的 生 物 共 用 一 套 密码 子 表 。二 、 遗 传 信 息 的 翻 译 思 考 与 讨 论 ： 1、 已 知 一 段 mRNA的 碱 基 序 列 是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG， 你 能 写出 对 应 的 氨 基 酸 序 列 吗 ？ 2、 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 ， 你 能 想 到 什 么 ？ 3、 从 密 码 子 表 中 可 以 看 到 ， 一 种 氨 基 酸 可能 有 几 个 密 码 子 ， 这 一 现 象 称 做 密 码 的 简 并。 你 认 为 密 码 的 简 并 对 生 物 体 的 生 存 发 展 有什 么 意 义 ？二 、 遗 传 信 息 的 翻 译 转 运 RNA(tRNA)1、 形 态 ： 三 叶 草 形2、 结 构 ： 一 端 为 氨 基 酸 结 合 的 部 位 另 一 端 为 反 密 码 子 ， 能 与 与 密 码子 碱 基 互 补 配 对 。3、 种 类 ： 61种 。 （ 实 际 不 详 ）二 、 遗 传 信 息 的 翻 译 遗 传 信 息 、 密 码 子 、 反 密 码 子 有 何 区 别 和 联 系 ？比较项目 概 念 作 用 存 在位 置 种 类 、 数 量 特 点 相 互 联 系遗传信息密码子 反密码子 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 1.4.mRNA是 怎 样 翻 译 蛋 白 质 的 ？ 第 2步 携 带 组 氨 酸 的 tRNA以 同 样 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 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 点 1， 一 个 新 的 携带 氨 基 酸 的 tRNA进 入 位 点 2， 继 续 肽 链 的 合 成 。 重 复 步骤 2、 3、 4， 直 至 核 糖 体 读 取 到 mRNA的 终 止 密 码 。 问 题 ： （ 1） DNA转 录 形 成 的 mRNA从 细 胞 核 中 出 来 进 入 细胞 质 中 ， 与 核 糖 体 结 合 穿 过 几 层 磷 脂 双 分 子 层 ？（ 2） 氨 基 酸 如 何 进 入 核 糖 体 ？ 哪 个 氨 基 酸 进 入是 由 什 么 决 定 的 ？（ 3） 一 个 核 糖 体 中 有 几 个 tRNA的 结 合 位 点 ？（ 4） 翻 译 的 起 始 位 点 是 哪 里 ？ 核 糖 体 中 的 两 个氨 基 酸 形 成 肽 键 后 转 移 到 占 据 哪 个 位 点 上 的tRNA上 ？ 肽 链 是 如 何 形 成 的 ？ （ 5） 如 何 在 短 时 间 内 由 一 条 mRNA合 成 出 多 个 相 同 的 蛋白 质 分 子 ？ 结 合 上 图 判 断 翻 译 的 方 向 ， 并 说 明 判 断 的 依 据 。 翻 译 过 程 中 产 生 的 多 条 多 肽 链 有 什 么 特 点 ？ 翻 译 过 程 中 核 糖 体 沿 mRNA移 动 还 是 mRNA沿核 糖 体 移 动 ？ 翻 译 合 成 的 多 肽 链 是 否 能 承 担 相 应 的 生 命 活 动 ？ 转 录 翻 译定 义场 所模 板信 息 传 递 方 向原 料产 物实 质比 较 翻 译 与 转 录 有 哪 些 区 别 ？ 结 合 下 面 图 解 ， 思 考 讨 论 ：(1)基 因 中 的 碱 基 数 、 mRNA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 ？(2)在 蛋 白 质 合 成 过 程 中 ， DNA中 碱 基 数 、 mRNA中 碱 基 数 、氨 基 酸 数 是 否 一 定 遵 循 以 上 数 量 关 系 ？ 场 所 ： 核 糖 体产 物 ： 多 肽模 板 ： mRNA原 料 ： 氨 基 酸酶 和 能 量 ： 相 关 酶 及 ATPtRNA条 件 翻 译 转 录 场 所 ： 主 要 在 胞 核产 物 ： RNA模 板 ： DNA分 子 的 一 条 链原 料 ： 核 糖 核 苷 酸酶 ： RNA聚 合 酶能 量 ： ATP条 件 DNAmRNA蛋 白 质遗传信息传递课 堂 小 结 基因指导蛋白质的合成 随 堂 检 测1.下 列 哪 一 组 物 质 是 RNA的 组 成 成 分 ( )A.脱 氧 核 糖 核 酸 和 磷 酸 B.脱 氧 核 糖 碱 基 和 磷 酸C.核 糖 碱 基 和 磷 酸 D.核 糖 嘧 啶 和 核 酸2 下 列 生 理 功 能 与 RNA功 能 无 关 的 是 ( )A 催 化 细 胞 内 的 某 些 生 化 反 应 B 转 运 氨 基 酸C 与 核 糖 体 结 合 ， 是 合 成 蛋 白 质 的 场 所 D 携 带 着 生 物 体 细 胞 内 的 全 部 遗 传 信 息C D 3.右 图 为 真 核 生 物 信 使 RNA合 成 过 程 示 意 图 ， 请 据 图 判 断 下 列叙 述 错 误 的 是 ( )A 该 过 程 主 要 发 生 在 细 胞 核 中B 图 中 是 以 四 种 核 糖 核 苷 酸 为 原 料 合 成 的 信 使 RNAC 如 果 图 中 表 示 酶 分 子 ， 则 它 的 名 称 是 DNA聚 合 酶D 图 中 的 合 成 后 通 过 核 孔 进 入 细 胞 质 中 与 核 糖 体 结 合4 关 于 密 码 子 的 叙 述 正 确 的 是 （ ） A 能 编 码 氨 基 酸 的 密 码 子 为 64个 B 一 种 氨 基 酸 可 能 有 多 种 对 应 的 密 码 子C GTA只 能 编 码 一 种 氨 基 酸D 同 一 种 密 码 子 在 人 和 大 肠 杆 菌 细 胞 中 编 码 的 氨 基 酸 不 同C B 5.下 列 说 法 不 正 确 的 是 （ ）A.一 种 转 运 RNA只 能 转 运 一 种 氨 基 酸 B.一 种 氨 基 酸 的 密 码 子 可 以 有 多 种C.一 种 氨 基 酸 可 以 由 几 种 转 运 RNA来 转 运 D.一 种 氨 基 酸 只 能 由 一 种 转 运 RNA来 转 运6.根 据 下 表 内 容 分 析 ， 色 氨 酸 的 密 码 子 是 （ ）A.ACG B.AGG C.UCG D.UGGD D 7.转 录 、 翻 译 的 模 板 分 别 是 （ ）A.tRNA、 DNA的 一 条 链 B.rRNA、 mRNAC.DNA的 一 条 链 、 mRNA D.DNA的 一 条 链 、 tRNA8.合 成 一 条 含 1000个 氨 基 酸 的 多 肽 链 ， 需 要 转 运 RNA的个 数 ， 信 使 RNA上 的 碱 基 个 数 和 双 链 DNA上 的 碱 基 对 数 至少 依 次 是 （ ）A 1000个 、 3000个 和 3000对 B 1000个 、 3000个 和 6000对 C 300个 、 300个 和 3000对 D 1000个 、 3000个 和 1500对 CA 9 如 图 表 示 以 DNA为 模 板 转 录 RNA的 过 程 图 解 。 图 中 4、 5表 示 两 种 功能 不 同 的 酶 ， 请 据 图 分 析 回 答 下 列 问 题 ：（ 1） 在 玉 米 的 叶 肉 细 胞 中 ， 能 够 进 行 该 过 程 的 细 胞 结 构有 。（ 2） 转 录 过 程 中 ， DNA首 先 在 的 催 化 作 用 下 ， 将DNA分 子 中 碱 基 对 内 的 断 开 ， 该 过 程 称 为 。（ 3） 然 后 在 的 催 化 作 用 下 ， 以 其 中 的 甲 链 为 模 板， 以 为 原 料 ， 由 提 供 能 量 ， 按 照 原则 ， 合 成 出 。（ 4） 在 真 核 细 胞 的 细 胞 核 中 ， 转 录 的 产 物 通 过 进 入到 细 胞 质 中 ， 与 结 合 在 一 起 指 导 蛋 白 质 的 生 物 合 成 。细 胞 核 叶 绿 体 线 粒 体 5解 旋 酶氢 键 解 旋4RNA聚 合 酶 3四 种 游 离 的 核 糖 核 苷 酸 ATP 碱 基 互 补 配 对2信 使 RNA 核 孔核 糖 体 10.在 下 图 中 括 号 内 标 出 字 母 代 表 物 质 的 名 称 ， 并 回 答 下 列 问 题 。(1)这 是 表 示 蛋 白 质 合 成 中 的 _过 程 ， 是 在 _内 进 行 的 。(2)由 图 中 的 m RNA链 可 知 DNA模 板 链 上 对 应 的 碱 基 序 列 为_。(3)该 图 表 明 图 中 所 合 成 的 蛋 白 质 的 氨 基 酸 排 列 顺 序 是 由 m RNA上 的 _决 定 的 ， 而 m RNA上 的 这 种 顺 序 是 由 基 因 的_的 排 列 顺 序 决 定 的 。 4)参 与 该 段 多 肽 链 合成 的 tRNA有 _个 ， 图 中 一 个 正 被 运 载 的 氨 基 酸 是_， 其 前 接 的 一 个 氨 基 酸 是 _， 其 中 将 要 连 接 上的 氨 基 酸 是 _ (相 关 密 码 见 教 材 密 码 表 )。A.多 肽 链 B 氨 基 酸 C tRNAD m RNAE 核 糖 体 (1)翻 译 细 胞 质 (2)ACCCGATTTGCC (3)密 码 子 脱 氧 核苷 酸 对 (碱 基 对 ) (4)4 丙 氨 酸 色 氨 酸 赖 氨 酸 谢谢