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第4章：基因的表达考点一考点一遗传信息的转录与翻译遗传信息的转录与翻译1、复制与转录、翻译的比较复制与转录、翻译的比较复制复制转录转录翻译翻译时间时间场所场所模板模板细胞分裂的间期细胞分裂的间期个体生长发育的整个过程个体生长发育的整个过程主要在细胞主要在细胞核核细胞质的核细胞质的核糖体糖体主要在细胞核主要在细胞核DNA的两条单链的两条单链 DNA的一条链的一条链 mRNA复制复制转录转录翻译翻译原料原料ATP酶酶产物产物4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸种核糖核苷酸 20种氨基酸种氨基酸都需要都需要解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶等聚合酶等解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶合成酶合成酶一个单链一个单链RNA多肽链多肽链(或蛋或蛋白质白质)2个双链个双链DNA复制复制转录转录翻译翻译特点特点碱基配碱基配对对功能功能边解旋边边解旋边复制复制,半保半保留复制留复制边解旋边转录边解旋边转录,转录后转录后DNA恢恢复原状复原状翻译结束后翻译结束后,mRNA被降被降解成单体解成单体AT,TA,CG,GC传递遗传传递遗传信息信息AU,TA,CG,GC表达遗传信息表达遗传信息,使生物表现使生物表现出各种性状出各种性状 AU,UA,CG,GC2、遗传信息、密码子与反密码子的比较、遗传信息、密码子与反密码子的比较(1)区别区别遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子存在存在位置位置 含义含义功能功能DNAmRNAtRNA基因中脱氧核苷基因中脱氧核苷酸的排列顺序酸的排列顺序mRNA上的上的三个相邻的三个相邻的碱基碱基与密码子互与密码子互补配对的三补配对的三个碱基个碱基直截了当决定直截了当决定mRNA中碱基排中碱基排列顺序列顺序,间接决定间接决定氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序识别密码识别密码子子直截了当决直截了当决定氨基酸的定氨基酸的排列顺序排列顺序(2)联系联系遗遗传传信信息息是是基基因因中中脱脱氧氧核核苷苷酸酸的的排排列列顺顺序序,通通过过转转录录,使使遗遗传传信信息息传传递递到到mRNA的的核核糖糖核苷酸的排列顺序上。核苷酸的排列顺序上。mRNA的的密密码码子子直直截截了了当当控控制制蛋蛋白白质质分分子子中中氨氨基基酸酸的的排排列列顺顺序序,反反密密码码子子则则起起到到翻翻译译的作用。的作用。【例例1】甲甲、乙乙图图是是真真核核细细胞胞内内两两种种物物质质的的合成过程合成过程,下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A、甲甲、乙乙所所示示过过程程通通过过半半保保留留方方式式进进行行,合合成的产物是双链核酸分子成的产物是双链核酸分子B、甲甲所所示示过过程程在在细细胞胞核核内内进进行行,乙乙在在细细胞胞质质基质中进行基质中进行C、DNA分分子子解解旋旋时时,甲甲所所示示过过程程不不需需要要解解旋旋酶酶,乙需要解旋酶乙需要解旋酶D、一一个个细细胞胞周周期期中中,甲甲所所示示过过程程在在每每个个起起点点只起始一次只起始一次,乙可起始多次乙可起始多次关于转录与翻译的叙述关于转录与翻译的叙述,错误的是错误的是()A、转录时以核糖核苷酸为原料、转录时以核糖核苷酸为原料B、转转录录时时RNA聚聚合合酶酶能能识识别别DNA中中特特定定碱碱基序列基序列C、mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质在核糖体上移动翻译出蛋白质D、不不同同密密码码子子编编码码同同种种氨氨基基酸酸可可增增强强密密码码的容错性的容错性解解析析C转转录录时时以以四四种种核核糖糖核核苷苷酸酸为为原原料料;RNA聚聚合合酶酶能能识识别别DNA中中特特定定碱碱基基序序列列,启启动动转转录录;不不同同密密码码子子编编码码同同种种氨氨基基酸酸可可增增强强密密码码的的容容错错性性;核核糖糖体体沿沿着着mRNA移动翻译出的是肽链而不是蛋白质。移动翻译出的是肽链而不是蛋白质。考点二考点二基因表达中相关计算基因表达中相关计算DNA(基基因因)、mRNA上上碱碱基基数数目目与与氨氨基基酸酸数数目之间的关系目之间的关系(1)转转录录时时,组组成成基基因因的的两两条条链链只只有有一一条条链链能能转转录录,另另一一条条链链则则不不能能转转录录。因因此此,转转录录形形成成的的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。(2)翻翻译译过过程程中中,信信使使RNA中中每每三三个个相相邻邻碱碱基基决决定定一一个个氨氨基基酸酸,因因此此经经翻翻译译合合成成的的蛋蛋白白质质分分子子中的氨基酸数目是信使中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的碱基数目的1/3。(3)对应关系对应关系,如图表示如图表示:DNA分分子子、DNA某某条条链链及及转转录录生生成成的的mRNA中中碱碱基比例关系基比例关系(用用H与与h表示表示DNA分子的两条链分子的两条链)【例例2】如如图图表表示示DNA(基基因因)控控制制蛋蛋白白质质合合成的过程成的过程,分析回答分析回答:(1)图图中中标标出出的的碱碱基基符符号号,包包括括_种种核核苷酸。苷酸。(2)DNA双双链链中中,_链链为为转转录录的的模模板板链链;密码子存在于密码子存在于_链上。链上。(填数字序号填数字序号)(3)如如合合成成胰胰岛岛素素,共共需需51个个氨氨基基酸酸,控控制制合合成成该该蛋蛋白白质质的的基基因因上上,至至少少含含有有脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷酸酸_个。个。7 306一一段段原原核核生生物物的的mRNA通通过过翻翻译译可可合合成成一一条条含含有有11个个肽肽键键的的多多肽肽,则则此此mRNA分分子子至至少少含含有有的的碱碱基基个个数数及及合合成成这这段段多多肽肽需需要要的的tRNA个个数数以以及及转转录录此此mRNA的的基基因因中中至至少少含含碱碱基基数数,依依次次为为()A、32、11、66 B、36、12、72C、12、36、24 D、11、36、72解解析析B此此多多肽肽含含有有11个个肽肽键键,因因此此含含有有氨氨基基酸酸12个个,因因此此mRNA上上的的密密码码子子至至少少12个个,mRNA上上的的碱碱基基数数至至少少12336个个;决决定定氨氨基基酸酸的的密密码码子子是是12个个,因因此此需需要要的的tRNA也也是是12个个;因因为为mRNA中中碱碱基基至至少少有有36个个,因因此此转转录录它它的的基基因因中中碱碱基基数至少为数至少为36272个。个。对比实验的设计对比实验的设计对对比比实实验验是是指指除除所所控控因因素素外外其其他他条条件件与与被被对对比比实实验验完完全全相相同同的的实实验验。对对比比实实验验设设计计的的正正确确与与否否,关关键键就就在在于于如如何何尽尽量量去去保保证证:“其其他他条条件件的的完完全相同全相同”。具体来说有以下五个方面。具体来说有以下五个方面:1、所所选选用用生生物物材材料料要要相相同同:即即所所用用生生物物材材料料的的数数量量、质质量量、长长度度、体体积积、来来源源与与生生理理状状况况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。等方面特点要尽量相同或至少大致相同。2、所所用用实实验验器器具具要要相相同同:即即试试管管、烧烧杯杯、水水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。3、所所用用实实验验试试剂剂要要相相同同:即即试试剂剂的的成成分分、浓浓度度、体体积积要要相相同同。尤尤其其要要注注意意体体积积上上等等量量的的问问题。题。4、所所用用处处理理方方法法要要相相同同:如如保保温温或或冷冷却却、光光照照或或黑黑暗暗、搅搅拌拌或或振振荡荡都都要要一一致致。有有时时尽尽管管某某种种处处理理对对对对比比实实验验来来说说,好好像像是是毫毫无无意意义义的的,但但最好依然要作同样的处理。最好依然要作同样的处理。5、处理时间要相同。、处理时间要相同。【例例3】在在克克里里克克得得出出三三个个碱碱基基能能够够排排列列成成一一个个遗遗传传密密码码的的实实验验结结论论后后,科科学学家家们们开开始始探探究究一一个个特特定定的的遗遗传传密密码码所所对对应应的的特特定定的的氨氨基基酸酸究究竟竟是是哪哪一一个个。尼尼伦伦伯伯格格与与马马太太采采纳纳蛋蛋白白质质的的体体外外合合成成技技术术,在在每每一一个个试试管管中中加加入入一一种种氨氨基基酸酸,再再加加入入除除去去了了DNA与与mRNA的的细细胞胞提提取取液液,以以及及人人工工合合成成的的多多聚聚尿尿嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸,结结果果在在加加入入了了苯苯丙丙氨氨酸酸的的试试管管中中出出现现了了多多聚聚苯苯丙丙氨氨酸酸的的肽肽链链,如如下图。请回答下图。请回答:(1)实实验验中中多多聚聚尿尿嘧嘧啶啶核核苷苷酸酸的的作作用用是是_。(2)细细 胞胞 提提 取取 液液 为为 该该 实实 验验 具具 体体 提提 供供 了了_。(3)实实验验中中所所用用的的细细胞胞提提取取液液需需除除去去DNA与与mRNA的原因是的原因是_。(4)要要确确保保实实验验结结论论的的科科学学性性,需需设设计计对对比比实实验验。本本 题题 所所 给给 实实 验验 中中,对对 比比 实实 验验 是是_。作为模板作为模板mRNA,直截了当控制蛋白质直截了当控制蛋白质(多肽多肽)合成合成能量、酶、核糖体、能量、酶、核糖体、tRNA排除细胞中的排除细胞中的DNA、mRNA对对体外合成蛋白质的影响体外合成蛋白质的影响加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验加入多聚尿嘧啶核苷酸及其他种类氨基酸的实验(5)要要想想明明白白更更多多氨氨基基酸酸的的密密码码子子,您您如如何何改改变上述实验？变上述实验？(简述简述)_。(6)本本实实验验所所用用的的细细胞胞提提取取液液能能够够用用大大肠肠杆杆菌菌制备制备,请简述制备方法请简述制备方法:对大肠杆菌进行振荡裂解对大肠杆菌进行振荡裂解;_;_。经经上上述述操操作作,得得到到了了除除去去DNA与与mRNA的的细细胞胞提提取取液液。(大大肠肠杆杆菌菌中中mRNA约约在在3060分分钟钟内自行分解内自行分解,因此操作中可不考虑因此操作中可不考虑)。依次用不同种类的多聚核糖依次用不同种类的多聚核糖核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸核苷酸替换上述实验中的多聚尿嘧啶核苷酸离心、过滤、获取匀浆离心、过滤、获取匀浆用用DNA酶处理匀浆酶处理匀浆,除去除去DNA 用用固固定定序序列列的的核核苷苷酸酸聚聚合合物物(mRNA)进进行多肽的合成行多肽的合成,实验的情况及结果如下表实验的情况及结果如下表:实验序实验序号号重复的重复的mRNA序列序列估计组成的三估计组成的三联码联码生成的多肽中生成的多肽中含有的氨基酸含有的氨基酸种类种类1(UUC)n即即UUCUUCUUC、UCU、CUU丝氨酸、亮氨丝氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸酸、苯丙氨酸2(UUAC)n即即UUACUUACUUA、UAC、ACU、CUU亮氨酸、苏氨亮氨酸、苏氨酸、酪氨酸酸、酪氨酸请请依依照照表表中中的的两两个个实实验验结结果果,判判断断亮亮氨氨酸酸的的遗传密码子是遗传密码子是()A、CUUB、UACC、ACUD、UCU解解析析A先先分分析析各各实实验验估估计计组组成成的的密密码码子子,实实验验1为为UUC、UCU、CUU;实实验验2为为UUA、CUU、ACU、UAC,然然后后将将实实验验1与与实实验验2比比较较,发发现现只只有有密密码码子子CUU相相同同,多多肽肽中中相相同同的的氨氨基基酸酸是是亮亮氨氨酸酸,从从而而确确定定亮亮氨氨酸酸的密码子是的密码子是CUU。转录转录:是指以是指以DNA的一条链为模板的一条链为模板,依照碱基互补依照碱基互补配对原则配对原则,合成合成RNA的过程。通过转录的过程。通过转录,DNA分子把分子把遗传信息传递到信使遗传信息传递到信使RNA(mRNA)上。上。转录过程总结转录过程总结 场所:模板:原料:原则:产物:主要在细胞核主要在细胞核DNADNA的一条链的一条链4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸碱基互补配对原则碱基互补配对原则(A-UA-U)RNARNA,遗传信息传递给遗传信息传递给mRNAmRNAl翻译翻译:是指以是指以mRNA为模板为模板,依照碱基依照碱基互补配对原则互补配对原则,合成特定蛋白质的过程。合成特定蛋白质的过程。翻译过程总结翻译过程总结l核糖体核糖体l氨基酸氨基酸lmRNAmRNAltRNAtRNAl碱基互补配对原则碱基互补配对原则l多肽链多肽链l能量与酶能量与酶场所场所:原料原料:模板模板:转运工具转运工具原则原则:产物产物:条件条件:感谢您的聆听！感谢您的聆听！
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