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基因指導蛋白質的合成

[日期:2015/5/15 14:31:00] 閱讀:5590

一、RNA的組成及分類

1基本單位的組成


2結構

一般是單鏈,長度比DNA短;能通過核孔從細胞核轉移到細胞質中。

3分類

在翻譯過程中起模板作用的是mRNA;起轉運作用的是tRNA;參與構成核糖體的是rRNA

二、遺傳信息的轉錄

1對轉錄概念的理解

主要場所

細胞核

模板

DNA的一條鏈

原料

4種游離的核糖核苷酸

產物

RNA

 

2轉錄過程

三、遺傳信息的翻譯

1對翻譯概念的理解

 

場所

細胞質的核糖體上

模板

mRNA

原料

20種氨基酸

產物

具有一定氨基酸順序的蛋白質

 

2遺傳信息、密碼子、反密碼子的比較

 

 

存在位置

含義

生理作用

 遺傳

信息

DNA

脫氧核苷酸(堿基對)的排列順序

直接決定mRNA中堿基排列順序,間接決定氨基酸的排列順序

 密碼子

mRNA

mRNA3個相鄰的堿基

直接決定氨基酸的排列順序

反密

碼子

_tRNA

密碼子互補的三個堿基

識別密碼子

 

3翻譯的過程

(1)mRNA核糖體結合。

(2)tRNAmRNA堿基互補配對,將氨基酸置于特定位置。

(3)脫水縮合形成—CO—NH—(寫出結構簡式),氨基酸連接形成肽鏈。

(4)肽鏈盤曲折疊,形成具有特定空間結構和功能的蛋白質分子

一、遺傳信息的轉錄

1.閱讀教材P6263,分析圖4243探究下列問題:

結合第3章第2DNA分子結構的學習,比較DNARNA

比較項目

DNA

RNA

分布

主要存在于______

主要存在于______

化學組成

基本組成單位

________

________

堿基

嘌呤

________鳥嘌呤(G)

腺嘌呤(A) ________

嘧啶

胞嘧啶(C) ________

胞嘧啶(C)________

五碳糖

________

________

空間結構

規則的雙螺旋結構

通常呈單鏈結構

 

提示:細胞核細胞質脫氧核糖核苷酸核糖核苷酸腺嘌呤(A) 鳥嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 脫氧核糖 核糖

2.探究RNA為什么能作為DNA的信使?

提示:RNA的基本組成單位是核苷酸,含有4種堿基,可以儲存遺傳信息;

RNA一般是單鏈,比DNA短,能通過核孔,從細胞核進入細胞質;

組成RNA的堿基也嚴格遵循堿基互補配對原則。

3.仔細分析教材P6344,探究下列問題:

如下所示為一段DNA分子,如果以β鏈為模板進行轉錄,試回答下列問題:

DNA α鏈:……A T G A T A G G G A A A C……

β鏈:……  T   A   C   T   A   T   C   C   C   T   T   T   G……

(1)寫出對應的mRNA的堿基順序。

提示:按照堿基互補配對原則,對應的mRNA的堿基順序為……AUGAUAGGGAAAC……

(2)轉錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有何關系?與DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同?

提示:轉錄成的RNA的堿基序列,與作為模板的DNA單鏈的堿基序列互補配對。

相同點:a.堿基數目相等;b.都含AGC 3種堿基;不同點:RNA中含有UDNA中含有T

二、遺傳信息的翻譯

1.組成生物體的氨基酸有20種,如果mRNA上的1個堿基決定1個氨基酸,能決定多少種氨基酸?2個堿基決定1個氨基酸能決定多少種氨基酸?試推測mRNA上至少幾個堿基決定1個氨基酸才能決定20種氨基酸。

提示:mRNA上的堿基有4種,如果1個堿基決定1個氨基酸,能決定414種氨基酸。

2個堿基決定1個氨基酸能決定4216種氨基酸。

當由3個堿基決定一個氨基酸時,可以編碼4364種氨基酸,所以至少需要3個堿基決定1種氨基酸才足以組合出構成蛋白質的20種氨基酸。

2.結合教材P654120種氨基酸的密碼子表思考:

(1)密碼子有多少種?在蛋白質合成過程中都決定氨基酸嗎?

提示:密碼子共有64種,但有3種為終止密碼子,不決定氨基酸,決定氨基酸的密碼子有61種。

(2)一種氨基酸可能對應幾個密碼子,這一現象稱為密碼的簡并,密碼的簡并對生物體的生存發展有什么意義?

提示:密碼的簡并在遺傳的穩定性和提高翻譯速率上有一定的意義,具體如下:

當密碼子中有一個堿基改變時,由于密碼的簡并,可能并不會改變對應的氨基酸。

當某種氨基酸使用頻率高時,幾種不同的密碼子都編碼一種氨基酸可以保證翻譯的速率。

3.結合下面圖解,思考:

(1)基因中的堿基數、mRNA分子中的堿基數、蛋白質分子中的氨基酸數之間有何數量關系?

提示:基因中的堿基、mRNA分子中的堿基與蛋白質分子中的氨基酸三者之間的數量比為631

(2)在蛋白質合成過程中,DNA中堿基數、mRNA中堿基數、氨基酸數是否一定遵循以上數量關系?

提示:不一定。因在一段多肽鏈對應的mRNA中含有不編碼氨基酸的終止密碼子,而在其對應的DNA中,還含有一些不能轉錄為mRNADNA片段。

4.判斷正誤

(1)氨基酸與密碼子之間具有一一對應的關系。(×)

(2)轉錄和翻譯過程可以出現AUUACGGC四種配對關系,不會出現TA的配對方式。(×)

(3)當密碼子中有一個堿基改變時,可能不會改變對應的氨基酸。()

5.連線(將左側的名詞與其相對應的概念用線連接起來)

1轉錄、翻譯與DNA復制的比較

項目

DNA復制

轉錄

翻譯

場所

主要是細胞核

主要是細胞核

主要是細胞質中的核糖體

模板

DNA的兩條鏈

DNA的一條鏈

mRNA

原料

4種脫氧核苷酸

4種核糖核苷酸

20種氨基酸

時間

細胞分裂間期

生物生長發育的過程中

產物

2個相同的DNA

RNA(mRNAtRNArRNA)

有一定氨基酸排列順序的蛋白質

特點

邊解旋邊復制,半保留復制

邊解旋邊轉錄,DNA仍保留

1mRNA分子可結合多個核糖體,提高合成蛋白質的速度

研究方法

可用放射性同位素標記“T”

可用放射性同位素標記“U”

可用放射性同位素標記氨基酸

聯系

 

[特別提醒]

(1)一個mRNA翻譯出的多肽鏈不一定是一條,可以同時隨著多個核糖體,翻譯出多條多肽鏈。

(2)從核糖體上脫離下來的只是肽鏈,肽鏈還要進一步加工,才能成為具有生物活性的蛋白質。

2遺傳信息、密碼子、反密碼子與氨基酸之間的關系

3轉錄、翻譯中的有關計算

(1)基因中堿基、RNA中堿基和氨基酸的數量關系:

轉錄時只以DNA的一條鏈為模板,因此轉錄形成的mRNA分子中的堿基數目是基因中堿基的1/2

翻譯過程中,mRNA中每3個堿基決定1個氨基酸,所以經翻譯合成的蛋白質分子中氨基酸數目是mRNA中堿基的1/3

(2)基因控制蛋白質合成過程中的幾種數量關系:

基因中堿基數mRNA上的堿基數蛋白質中氨基酸個數=631

[特別提醒]

(1)上述比例關系只是針對基因中的堿基,而不是整個DNA分子。

(2)由于終止密碼子的存在,因此mRNA上堿基數目比氨基酸數目的3倍還要多一些,注意題目中是否有限定詞,如最少等。

[1] (2012·全國新課標)同一物種的兩類細胞各產生一種分泌蛋白,組成這兩種蛋白質的各種氨基酸含量相同,但排列順序不同。其原因是參與這兩種蛋白質合成的(  )

AtRNA種類不同

BmRNA堿基序列不同

C.核糖體成分不同

D.同一密碼子所決定的氨基酸不同

[解析] 選項A,蛋白質中氨基酸的種類和排列順序的決定與參與蛋白質合成的tRNA種類沒有關系。選項B,這兩種分泌蛋白氨基酸排列順序不同的直接原因是mRNA的堿基序列不同。選項C,核糖體都是由rRNA和蛋白質組成的。選項D,自然界中幾乎所有的生物共用一套遺傳密碼。

[答案] B

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