从基因到蛋白质从基因到蛋白质 基因基因是是DNADNA分子上具有遗传效应的片段。分子上具有遗传效应的片段。 基因的遗传表达是通过基因控制蛋白质基因的遗传表达是通过基因控制蛋白质的合成来实现的。的合成来实现的。 我们知道，我们知道，DNADNA主要存在于细胞核中，而主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNADNA所携带的遗传信息是怎样传递到细胞所携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？质中去的呢？转录过程转录过程 在细胞核中，以在细胞核中，以DNADNA的一条链为模板，按的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成照碱基互补配对原则，合成RNARNA的过程成的过程成为为转录转录。尿嘧啶（尿嘧啶（U U） 在转录过程中，由于在在转录过程中，由于在RNARNA的碱基组的碱基组成中含尿嘧啶（成中含尿嘧啶（U U）而不含胸腺嘧啶）而不含胸腺嘧啶（T T），因此，在以），因此，在以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA时，以时，以U U代替代替T T与与A A配对。配对。TCATG A TT AAG T AC A A A T DNADNA的平面结构图的平面结构图AG T AC A A A T AGCUGACGGUUUDNA游离的核糖核苷酸游离的核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNAAG T AC A A A T AGCUGACGGUUU DNA与与RNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：AU；TC；CG；TARNA RNA 聚合酶聚合酶AG T AC A A A T AGCGACGGUUUU 组成组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来的核糖核苷酸一个个连接起来AG T AC A A A T AGCGACGGUUU UAG T AC A A A T GCGACGGUUU UAAG T AC A A A T GCGACGUUGU UAAG T AC A A A T GCGACGUGU UAUAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAG T AC A A A T GCGACGGU UAU UAAG T AC A A A T GCGCGGU UAU UA UAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U CAG T AC A A A T GGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNA mRNA 链，链，DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上RNADNAAG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核 核孔核孔DNAmRNAmRNA在细胞核中合成在细胞核中合成AG T AC A A A T UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质 细胞核细胞核mRNAmRNA通过核孔进入细胞质通过核孔进入细胞质遗传密码是怎样破译的？遗传密码是怎样破译的？ 1.19601.1960年，一些青年科学家年，一些青年科学家来到美国国立卫生研究院，来到美国国立卫生研究院，和正在那里从事体外蛋白质和正在那里从事体外蛋白质人工合成研究的尼伦贝格一人工合成研究的尼伦贝格一起开始了破译遗传密码的研起开始了破译遗传密码的研究。研究的核心是哪种究。研究的核心是哪种RNARNA可可以促进多肽的合成。以促进多肽的合成。 2.2.他们创造性地设计并实他们创造性地设计并实施了相关实验。施了相关实验。事实事实产生多肽产生多肽产生多肽产生多肽遗传密码是怎样破译的？遗传密码是怎样破译的？ 上述科学家的实验能够上述科学家的实验能够说明什么问题？说明什么问题？ 上述实验说明多聚上述实验说明多聚U可可以控制苯丙氨酸的合成。以控制苯丙氨酸的合成。这是人类破译的第一个这是人类破译的第一个遗传密码。遗传密码。分析分析遗传密码子遗传密码子 遗传学上把遗传学上把mRNAmRNA上决定一个氨基上决定一个氨基酸的酸的3 3个相邻的个相邻的碱基，叫做一个碱基，叫做一个“遗传密码子遗传密码子”。 2020种氨基酸的种氨基酸的遗传密码子表见遗传密码子表见右图右图UCAUG A UUAmRNA 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子 密码子：密码子：mRNAmRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基上决定氨基酸的三个相邻的碱基 翻翻 译译细胞中蛋白质的合成是一个严格按照细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNAmRNA上上密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链密码子的信息指导氨基酸分子合成为多肽链的过程，这一过程称为的过程，这一过程称为翻译翻译。翻译是在细胞。翻译是在细胞质中进行的。质中进行的。翻译是一个合成具有一定氨基酸顺序的蛋白翻译是一个合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，需要有质的过程，需要有mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖体、多、核糖体、多种氨基酸和多种酶种氨基酸和多种酶的共同参与。的共同参与。翻译过程分为翻译过程分为起始、延伸起始、延伸和和终止终止等阶段。等阶段。转录转录起始阶段起始阶段tRNA(转运转运RNA）核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体是蛋白质合成的场所。细胞中有许多细胞中有许多tRNAtRNA，每种，每种tRNAtRNA只能识别并转运只能识别并转运1 1种氨基酸。种氨基酸。 tRNAtRNA的一端携带氨基酸，另的一端携带氨基酸，另一端有一端有3 3个碱基，这个碱基，这3 3个碱基只个碱基只能专一性地与能专一性地与mRNAmRNA上特定的上特定的3 3个碱基配对。个碱基配对。基因对性状的控制基因对性状的控制 基因作为遗传物质，其主要功能基因作为遗传物质，其主要功能是把遗传信息转变为由特定的氨基酸是把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，按一定的顺序构成的多肽和蛋白质，从而决定生物体的性状。从而决定生物体的性状。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系目的和要求目的和要求通过此实验，要求学生掌握人群通过此实验，要求学生掌握人群中味盲基因频率的分析方中味盲基因频率的分析方法，加深对群体遗传学中遗传平法，加深对群体遗传学中遗传平衡定律的认识。衡定律的认识。边做边学边做边学实验原理实验原理即苯硫脲，是一种无毒无副作即苯硫脲，是一种无毒无副作用的化合物，尝味能力是一个遗传用的化合物，尝味能力是一个遗传性状，受单基因控制，在不同人群中对该性状，受单基因控制，在不同人群中对该物质的尝味能力不同。利用这一原理，将物质的尝味能力不同。利用这一原理，将配制成各种浓度的溶液，由低浓度配制成各种浓度的溶液，由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂合体）。据此可对人群中味盲基因的频率合体）。据此可对人群中味盲基因的频率进行分析。进行分析。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学材料和方法材料和方法1 1、提前、提前2d2d配制苯硫脲溶液；配制苯硫脲溶液；2 2、测试前分别配制、测试前分别配制A A液和液和B B液；液；3 3、测试者用、测试者用A A液和液和B B液两种浓度的液两种浓度的PTCPTC溶液进行测试；溶液进行测试； 4 4、统计全班同学的味觉数据，用柱形统计全班同学的味觉数据，用柱形图表示测试结果。图表示测试结果。PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学 讨论讨论 如果已知基因型为如果已知基因型为TTTT的人和基因型为的人和基因型为TtTt的人在的人在PTCPTC尝味能力上有差别，还知道基尝味能力上有差别，还知道基因型为因型为TTTT的人能尝出质量分数低于的人能尝出质量分数低于1/3800001/380000的的PTCPTC溶液的苦味，那么，如何溶液的苦味，那么，如何设计实验区分哪些同学的基因型为设计实验区分哪些同学的基因型为TTTT，哪，哪些同学的基因型为些同学的基因型为TtTt？PTCPTC味盲和基因的关系味盲和基因的关系边做边学边做边学人类基因组计划人类基因组计划 19881988年，美国国立卫生研究院和能年，美国国立卫生研究院和能源部制定并实施了一项生命科学领域内最源部制定并实施了一项生命科学领域内最为宏大的研究计划为宏大的研究计划人类基因组计划。人类基因组计划。该计划的主要内容是完成人体该计划的主要内容是完成人体2424条染色体条染色体上的全部基因的遗传作图、物理作图和全上的全部基因的遗传作图、物理作图和全部碱基的序列测定。部碱基的序列测定。人类基因组计划人类基因组计划 人类基因组序列图绘制完成后，我国人类基因组序列图绘制完成后，我国生物科学工作者又完成了水稻等生物的基生物科学工作者又完成了水稻等生物的基因组测定。我国还将加强人类基因组的后因组测定。我国还将加强人类基因组的后续研究于开发，主要是开展与重大疾病、续研究于开发，主要是开展与重大疾病、重要生理功能相关的基因和蛋白质以及重重要生理功能相关的基因和蛋白质以及重要病原菌功能基因组等的研究与开发，力要病原菌功能基因组等的研究与开发，力争使我国在人类基因组的后继研究与开发争使我国在人类基因组的后继研究与开发方面进入世界先进行列。我国科学家正在方面进入世界先进行列。我国科学家正在努力，争取为解读生命的奥秘做出更大的努力，争取为解读生命的奥秘做出更大的贡献。贡献。