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1、遺 傳 與 進 化遺 傳 與 進 化第第 17 17 講講基因指導蛋白質的合成和基因指導蛋白質的合成和基因對性狀的控制基因對性狀的控制必修2 1遺傳信息的轉錄和翻譯。 2基因對性狀的關系。31(2010天津)根據(jù)下表中的已知條件，判斷蘇氨酸的密碼子是( )A.TGU B.UGA C.ACU D.UCUC mRNA上3個相鄰的堿基決定1個氨基酸，每3個這樣的堿基稱作1個密碼子。根據(jù)mRNA的密碼子和tRNA上的反密碼子互補配對，可推知mRNA的密碼子最后一位堿基為U。DNA的一條鏈為TG，另一條鏈為AC，若DNA轉錄時的模板鏈為TG鏈，則mRNA的密碼子為ACU；若DNA轉錄時的模板鏈為AC鏈，

2、則mRNA的密碼子為UGU。 2(2010廣東)下列敘述正確的是( ) ADNA 是蛋白質合成的直接模板 B每種氨基酸僅由一種密碼子編碼 CDNA 復制就是基因表達的過程 DDNA是主要的遺傳物質D 本題考查學生的理解能力。蛋白質合成的直接模板是mRNA；一種氨基酸可由一種或多種密碼子編碼；基因具有兩個基本功能，即復制和表達，基因的復制是以DNA為基本單位進行的；基因的表達分為轉錄和翻譯兩個過程；由于絕大多數(shù)生物的遺傳物質都是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質。 3(2010江蘇)鐵蛋白是細胞內儲存多余Fe3的蛋白，鐵蛋白合成的調節(jié)與游離的Fe3、鐵調節(jié)蛋白、鐵應答元件等有關。鐵應答元件是位于

3、鐵蛋白mRNA起始密碼上游的特異性序列，能與鐵調節(jié)蛋白發(fā)生特異性結合，阻遏鐵蛋白的合成。當Fe3濃度高時，鐵調節(jié)蛋白由于結合Fe3而喪失與鐵應答元件的結合能力，核糖體能與鐵蛋白mRNA一端結合，沿mRNA移動，遇到起始密碼后開始翻譯(如下圖所示)?；卮鹣铝袉栴}： (1)圖中甘氨酸的密碼子是 ，鐵蛋白基因中決定甘天色的模板鏈堿基序列為 。 (2)Fe3濃度低時，鐵調節(jié)蛋白與鐵應答元件結合干擾了 ，從而抑制了翻譯的起始；Fe3濃度高時，鐵調節(jié)蛋白由于結合Fe3而喪失與鐵應答元件的結合能力，鐵蛋白mRNA能夠翻譯。這種調節(jié)機制既可以避免 對細胞的毒性影響，又可以減少 。GGUCCACTGACC核糖體

4、在核糖體在mRNA上的結合與移動上的結合與移動Fe3細胞內物質和能量的細胞內物質和能量的浪費浪費 (3)若鐵蛋白由n個氨基酸組成，指導其合成的mRNA的堿基數(shù)遠大于3n，主要原因是 。 (4)若要改造鐵蛋白分子，將圖中色氨酸變成亮氨酸(密碼子為UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通過改變DNA模板鏈上的一個堿基來實現(xiàn)，即由 。 mRNA 兩端存在不翻譯的序列兩端存在不翻譯的序列CA (1)根據(jù)攜帶甘氨酸的tRNA的反密碼子CCA可以判斷甘氨酸的密碼子為GGU，甘天色對應的密碼子為GGUGACUGG，判斷模板鏈堿基序列為CCACTGACC。 (2)當Fe3濃度較低時，鐵調節(jié)蛋白

5、與鐵應答元件結合，從而阻止核糖體與mRNA的結合和在mRNA上的移動，遏制鐵蛋白的合成。由于Fe3具有很強的氧化性，因此這種機制能減少其毒性，又能在其含量較低時減少鐵蛋白的合成，從而減少細胞內物質和能量的消耗。 (3)由圖示可知，mRNA起始密碼子和終止密碼子的兩端還有堿基序列。 (4)色氨酸密碼子為UGG，對應模板鏈堿基序列為ACC，當?shù)诙€堿基CA時，此序列為AAC，對應的密碼子變?yōu)閁UG，恰為亮氨酸密碼子。14一、基因控制蛋白質的合成1.細胞中兩種核酸的比較DNARNA組成元素C、H、O、N、P基本單位化學組成磷酸1分子磷酸1分子磷酸五碳糖堿基A、T、C、G結構雙螺旋結構一般單鏈結構功能

6、通過復制向后代傳遞遺傳信息DNA控制蛋白質的中介(橋梁)分布染色體、線粒體、葉綠體細胞質脫氧核苷酸脫氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖脫氧核糖核糖核糖A、U、C、G 2.基因控制蛋白質合成過程：包括轉錄和翻譯兩個階段。 (1)轉錄：主要在細胞核中，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。 場所：細胞核(主要)； 模板：DNA解旋，以其中的一條鏈為模板； 原料：4種核糖核苷酸； 產(chǎn)物：單鏈的； 條件：. 等。mRNAATP、DNA解旋酶、解旋酶、RNA聚合酶聚合酶 (2)翻譯：在細胞質的核糖體上，以 為模板，以轉運RNA為運載工具，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。

7、 過程：核糖體與mRNA結合，第一個攜帶氨基酸的tRNA的反密碼子與mRNA的第一個密碼子互補配對，進入核糖體上的位點1。信使信使RNA 第二個攜帶氨基酸的tRNA的反密碼子與mRNA的第二個密碼子互補配對，進入核糖體上的位點2。兩個氨基酸脫水縮合，第一個氨基酸通過肽鍵轉移到位點2的tRNA上。核糖體沿著mRNA移動一個密碼子的位置，位點1的tRNA離開核糖體，位點2的tRNA進入位點1，第三個攜帶氨基酸的tRNA的反密碼子與mRNA的密碼子互補配對，進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成，直到讀取到mRNA的終止密碼為止。一個mRNA分子可以與多個核糖體結合，同時進行多條肽鏈的合成。 肽鏈合成后，從核糖

8、體與mRNA的復合物上脫離，經(jīng)過盤曲和折疊等方式形成具有一定空間結構和功能的蛋白質分子。 主要場所：細胞質的核糖體； 模板：以為模板； 原料：20種氨基酸(由tRNA轉運)； 產(chǎn)物：有一定氨基酸順序的肽鏈(蛋白質)。mRNA 3.密碼子：上三個相鄰的堿基。 4.反密碼子：tRNA上的三個相鄰堿基，可以與mRNA上的密碼子互補配對。 密碼子共有64種，其中61種控制20種氨基酸，另外3種(UAG、UAA、UGA)不編碼任何氨基酸，被稱為終止密碼。mRNA 5.復制、轉錄、翻譯的比較DNA復制轉錄翻譯場所細胞核(主要)細胞核(主要)核糖體模板DNA雙鏈DNA一條鏈mRNA原料脫氧核苷酸核糖核苷酸氨

9、基酸產(chǎn)物DNAmRNA肽鏈(蛋白質) 二、中心法則 1.概念：中心法則是遺傳信息的轉錄和翻譯過程。包括4條途徑： (1)DNA的自我復制：從DNA流向DNA； (2)轉錄：從DNA流向RNA； (3)翻譯：RNA流向蛋白質； (4)RNA的自我復制：從RNA流向RNA； (5)逆轉錄：從RNA流向DNA。 修改后的中心法則如下圖： 2.中心法則是表示整個生物界遺傳信息流動方向的圖解。實線表示遺傳信息的一般流動方向，發(fā)生在絕大多數(shù)生物中；虛線表示在某些病毒中遺傳信息的流動方向，是對中心法則的補充和發(fā)展。 三、基因控制生物性狀的途徑 1.基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物的性狀。 2

10、.基因通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀。 1.如何理解轉錄時，只以DNA的一條鏈為模板來合成mRNA？ 轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的過程。在基因的表達過程中，不能兩條鏈都作為模板來轉錄產(chǎn)生兩種不同的mRNA。因為基因中的兩條鏈中有有義鏈和無義鏈之分，一般只有無義鏈有轉錄產(chǎn)生mRNA的功能。合成mRNA時，對每個基因來說僅以其無義鏈為模板進行，但在整個DNA分子中，在生物的整個生活史中，不一定總是以同一條鏈為模板合成mRNA。 因此，有義鏈和無義鏈之分僅相對特定基因轉錄產(chǎn)生mRNA而言，不同基因的無義鏈是不同的。因此，DNA兩條鏈均含有不同的遺傳信息。編碼鏈=信息鏈=有義鏈；

11、非編碼鏈=模板鏈=無義鏈。(如圖所示：不同基因的無義鏈示意圖) 2.關于信使RNA、轉運RNA和核糖體RNA。 (1)信使RNA(mRNA)：單鏈結構，遺傳信息的攜帶者，由基因中的無義鏈轉錄產(chǎn)生，其上具有多個密碼子，具有特異性。 (2)轉運RNA(tRNA)：三葉草結構，氨基酸的運載者，其上具有反密碼子，其中反密碼子與mRNA上密碼子互補，具有專一性。 (3)核糖體RNA(rRNA)：核糖體的組分，由核仁DNA轉錄產(chǎn)生，含量最多。 3.關于遺傳信息、遺傳密碼和反密碼子。 (1)存在的位置不同：遺傳信息是指基因中的脫氧核苷酸的排列順序；遺傳密碼又稱密碼子，是指信使RNA上決定一個氨基酸或決定終止

12、的三個相鄰堿基。反密碼子是tRNA分子上與mRNA分子中互補配對的三個堿基。 (2)作用不同：遺傳信息是指肽鏈中特定氨基酸順序的最終決定者，而遺傳密碼僅能決定某一氨基酸及其位置。反密碼子僅與密碼子堿基互補配對，保證氨基酸與密碼子的一一對應。 (3)特點不同：遺傳信息具有特異性，而遺傳密碼具有通用性；連續(xù)性；專一性。 4.基因表達中相關數(shù)量計算。 (1)已知蛋白質中的氨基酸數(shù)(或基因中的堿基數(shù))，求控制這個蛋白質合成的基因中的堿基數(shù)(或蛋白質中的氨基酸數(shù))。 基因控制蛋白質的合成要通過轉錄和翻譯兩個過程。 轉錄是以基因中的一條脫氧核苷酸鏈為模板，按堿基互補配對原則合成信使RNA的過程，因此轉錄形

13、成的信使RNA中的堿基數(shù)是相應基因中的堿基數(shù)的一半；翻譯是指以信使RNA為模板合成蛋白質的過程，由于信使RNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，因此蛋白質中的氨基酸數(shù)是信使RNA中的堿基數(shù)的三分之一；因此基因中的堿基數(shù) 信使RNA中的堿基數(shù) 蛋白質中的氨基酸數(shù)=6 3 1。 由此可知：已知蛋白質中的氨基酸數(shù)為n(基因中的堿基數(shù)為6n)，則控制它合成的基因中的堿基數(shù)至少為6n(蛋白質中的氨基酸數(shù)至多為n)。因真核細胞的基因中不僅存在非編碼區(qū)，而且在編碼區(qū)中還含有不能編碼蛋白質的序列(內含子)，信使RNA中存在著終止密碼。因此實際上基因中的堿基數(shù)大于6n，信使RNA中的堿基數(shù)大于3n。因此，一般題干

14、中有“最多”、“至少”等字樣。在計算中通常按基因中的堿基數(shù) mRNA上的堿基數(shù) 肽鏈中的氨基酸數(shù)=6 3 1的比值來計算。 (2)已知蛋白質的相對分子質量(n)，由a條肽鏈構成，氨基酸的平均相對分子質量(m)，求控制它合成的基因中的至少堿基數(shù)。 先求組成這個蛋白質的氨基酸數(shù)(X個)。因氨基酸脫水縮合成蛋白質的過程中要失去X-a分子的水，因此n=Xm-(X-a)18，X=(n-18a)/(m-18)個；再求基因中的堿基數(shù)?；蛑械闹辽賶A基數(shù)=6X=6(n-18a)/(m-18)個。 (3)已知基因中的堿基數(shù)(6n個)，氨基酸的平均相對分子質量(m)，求它控制合成的蛋白質的最大相對分子質量(假設此

15、蛋白質由a條肽鏈構成)。 先求它控制合成的蛋白質的氨基酸數(shù)。氨基酸數(shù)=6n6=n個；再求它控制合成的蛋白質的最大相對分子質量。蛋白質的最大相對分子質量=nm-(n-a)18，其中n-a為失去的水分子數(shù)。轉錄是以DNA的一條鏈為模板 mRNA的核苷酸序列與()A.DNA分子的兩條鏈的核苷酸序列互補B.DNA分子的一條鏈的核苷酸序列互補C.某一tRNA分子的核苷酸序列互補D.所有的tRNA分子的核苷酸序列互補mRNA的核苷酸序列與DNA分子的一條鏈的核苷酸序列互補，這條鏈稱為模板鏈。 B 已知一段mRNA含有30個堿基，其中A和G有12個，轉錄該段mRNA的DNA分子中應有C與T的個數(shù)之和是()

16、A.12B.24 C.18D.30 信使RNA是以基因(DNA)的一條鏈為模板，按照堿基互補配對關系合成的。信使RNA有30個堿基，則基因的模板鏈的堿基數(shù)目一定為30個，基因有兩條鏈且堿基互補配對，所以整個基因的堿基數(shù)目為60個，雙鏈DNA中A=T，C=G，所以C+T=G+A=60/2=30。D 信使RNA、轉運RNA和核糖體RNA 遺傳學上將某種分子上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基稱為“密碼子”，這種分子是() A.肽鏈B.DNA C.信使RNA D.轉運RNA mRNA上的三個相鄰堿基稱為一個密碼子。 C 下列關于轉運RNA的敘述中，不正確的是() A.轉運RNA能運輸氨基酸 B.與64種密

17、碼子對應中，轉運RNA共有64種 C.轉運RNA的基本組成單位是核糖核苷酸 D.轉運RNA上的與密碼子配對的堿基叫反密碼子B 密碼子共有64種，由于三個終止密碼子不決定氨基酸，所以，轉運RNA共有61種。 每種轉運RNA能識別并轉運一種氨基酸，每種氨基酸有一種或幾種轉運RNA能轉運它，轉運RNA轉運氨基酸到細胞質內。 復制、轉錄和翻譯的比較 (2009海南)有關真核細胞DNA復制和轉錄這兩種過程的敘述，錯誤的是( ) A兩種過程都可在細胞核中發(fā)生 B兩種過程都有酶參與反應 C兩種過程都以脫氧核糖核苷酸為原料 D兩種過程都以DNA為模板C DNA的復制和轉錄都是以DNA為模板，都可在細胞核、線粒

18、體和葉綠體中進行。復制和轉錄的原料不同，復制的原料是脫氧核糖核苷酸，轉錄的原料是核糖核苷酸。 下圖為細胞中多聚核糖體合成某種蛋白質的示意圖，下列說法正確的是() A.該過程的模板是脫氧核苷酸，原料是20種游離的氨基酸 B.最終合成的鏈在結構上各不相同 C.合成的場所在細胞質 D.該過程表明生物體內少量的 mRNA可以迅速合成出大量的蛋白質D 該過程的模板是mRNA，原料是游離的氨基酸；以同一mRNA為模板合成，最終結構相同；是mRNA，在細胞核中合成。 基因表達中相關數(shù)量計算 由n個堿基組成的基因，控制合成由1條多肽鏈組成的蛋白質，氨基酸的平均相對分子質量為a，則該蛋白質的相對分子質量最大為(

19、) A. B.-18(-1) C.na-18(n-1)D.-18(-1)Dna63na3n6nna6 氨基酸數(shù)目 mRNA堿基數(shù)目 基因的堿基數(shù)目=1 3 6，n個堿基的基因，對應的氨基酸數(shù)目是n/6，因氨基酸平均相對相對分子質量為a，則氨基酸總相對分子質量n/6a，n/6個氨基酸形成一條肽鏈脫去(n/6-1)個水分子，脫去水的相對分子質量為：18(n/6-1)，則脫去水后形成的蛋白質相對分子質量為：氨基酸總相對分子質量-脫去水的相對分子質量=-18(-1)。6nna6 某基因由9002個脫氧核苷酸組成，該基因控制合成的蛋白質有兩條多肽鏈。組成此蛋白質最多的氨基酸分子數(shù)目及最少的氨基或羧基數(shù)目

20、分別是() A.1500個、2個 B.4500個、2個 C.1500個、1個 D.4500個、1個A 基因由兩條脫氧核苷酸鏈組成轉錄時，只有一條鏈是模板鏈，因此，轉錄所形成的信使RNA的核糖核苷酸(堿基數(shù))為4501個；信使RNA上三個相鄰堿基決定一個氨基酸。因此具有4501個堿基的信使RNA可決定的氨基酸最多是1500個；氨基酸分子相互結合成肽鏈時，相鄰兩個氨基酸的羧基和氨基會脫水成為肽鍵，因此每一條肽鏈至少有一個氨基和一個羧基。 遺傳信息、密碼子和反密碼子 一個轉運RNA一端的三個堿基是CGA，這個RNA運載的氨基酸是() A.酪氨酸(UAG) B.谷氨酸(CAG) C.精氨酸(CGA) D.丙氨酸(GCU)D 轉運RNA一端的三個堿基是CGA，與之配對的信使RNA的三個堿基是GCU，決定氨基酸的密碼子位于信使RNA上，所以GCU決定的氨基酸是丙氨酸。 若測得精氨酸轉運RNA分子上的反密碼子為GCU，則DNA分子模板鏈上決定這個精氨酸的相應堿基是() A.GCAB.CGA C.CGTD.GCT 由轉運RNA分子上的反密碼子為GCU，推斷出對應的密碼子是CGA，然后根據(jù)堿基互補配對推斷出DNA，模板鏈上相應堿基GCT。D