第四章第四章 第第1 1节节 基因指导蛋白质的合成基因指导蛋白质的合成染色体是染色体是DNADNA的主要载体的主要载体基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片断片断v一个一个DNADNA上可能有很多个基因；上可能有很多个基因；通过复制传给后代通过复制传给后代基因在染色体上呈线性排列基因在染色体上呈线性排列通过通过DNADNA复制，在后代的传种接代中传递遗复制，在后代的传种接代中传递遗传信息传信息在后代的个体发育过程中，在后代的个体发育过程中，DNADNA使遗传信息使遗传信息得以表达得以表达RNARNA与与DNADNA的比较的比较DNADNARNARNA结构结构双螺旋双螺旋一般单链一般单链基本组成单位基本组成单位脱氧核苷酸脱氧核苷酸核糖核苷酸核糖核苷酸碱基碱基A A 、 G G 、 C C 、 T TA A 、 G G 、 C C 、 U U五五碳糖碳糖脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖无机酸无机酸磷酸磷酸磷酸磷酸RNA的的类型类型信使信使RNA( mRNA )转运转运RNA( tRNA )核糖体核糖体RNA( rRNA )RNA的种类和功能的种类和功能种类英文缩写形状功能信使信使RNARNA转运转运RNARNA核糖体核糖体RNARNAmRNAmRNAtRNAtRNArRNArRNA作为翻译作为翻译的模板的模板携带氨基酸携带氨基酸与蛋白质、与蛋白质、MgMg2+2+组成核糖体组成核糖体三三叶叶草草形形Content 一一. .基因的表达基因的表达（1 1）概念：基因通过指导蛋白质）概念：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，这一过程称为的合成来控制性状，这一过程称为基因的表达。基因的表达。（2 2）步骤：转录和翻译）步骤：转录和翻译 2.2.转录转录（1 1）概念：在细胞核中，）概念：在细胞核中，以以DNADNA的一条链为模板，合的一条链为模板，合成成mRNAmRNA的过程。的过程。（2 2）场所：）场所：主要在细胞核主要在细胞核内，另外线粒体和叶绿体内，另外线粒体和叶绿体及原核生物的拟核及原核生物的拟核Content模板：模板：DNADNA分子的一条链分子的一条链原料：四种核糖核苷酸原料：四种核糖核苷酸能量：能量：ATPATP酶：包括解旋酶、酶：包括解旋酶、RNARNA聚合酶聚合酶碱基配对：碱基配对：RNARNA中无中无T T，所以，所以U U与与DNADNA分子中的分子中的A A配对，即配对，即A AU U、T TA A、G GC C、C CG G（3 3）条件条件这样：这样：DNADNA上的遗传信息就传递到上的遗传信息就传递到mRNAmRNA上上TCATG A TTAAGTAC A AATDNADNA的平面结构图的平面结构图AGTAC A AATAGCUGACGGUUUDNA游离的游离的4种核糖核苷酸种核糖核苷酸以以DNADNA的一条链为模板合成的一条链为模板合成RNARNAAGTAC A AATAGCUGACGGUUU DNADNA与与RNARNA的碱基互补配对：的碱基互补配对：A AU U；T TC C；C CG G；T TA ARNA RNA 聚合酶聚合酶AGTAC A AATAGCGACGGUUUU 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AGTAC A AATAGCGACGGUUU UAGTAC A AATGCGACGGUUU UAAGTAC A AATGCGACGUUGU UAAGTAC A AATGCGACGUGU UAUAGTAC A AATGCGACGGU UAU UAGTAC A AATGCGACGGU UAU UAAGTAC A AATGCGCGGU UAU UA UAGTAC A AATGGCGGU UAU UA U CAGTAC A AATGGCGGU UAU UA U C形成的形成的 mRNAmRNA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RNADNAAGTAC A AATUCAUG 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AGTAC A AATUCAUG 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 翻译翻译(1)(1)概念：在细胞质中的概念：在细胞质中的核糖体上核糖体上, ,以以mRNAmRNA为模板为模板, ,tRNAtRNA为运载工具，合成为运载工具，合成具有一定氨基酸顺序的蛋具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。白质的过程。(2)(2)场所：细胞质中场所：细胞质中的核糖体的核糖体翻译翻译Content模板：模板：mRNAmRNA单链单链原料：原料：2020种氨基酸种氨基酸能量：能量：ATPATP酶：特定的酶催化酶：特定的酶催化碱基配对：碱基配对：A AU U、U UA A、 G GC C、C CG G（3 3）条件条件这样：这样：mRNAmRNA上的信息就传递到氨基酸上上的信息就传递到氨基酸上碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？碱基与氨基酸之间的关系是怎样的呢？组成生物体蛋白质的氨基酸有组成生物体蛋白质的氨基酸有20种种，RNA含有含有4种种碱基（碱基（AGCU），4种碱基如何决定种碱基如何决定20种氨基酸种氨基酸?1、如果、如果1个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 1=4种种2、如果、如果2个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸3、如果、如果3个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸4 4=16种种4 4 4 =64种种4、如果、如果4个碱基决定一个氨基酸个碱基决定一个氨基酸256种种至少要至少要3个碱基决定个碱基决定1个氨基酸个氨基酸推测推测1961年，英国的克里克和同事用实验证明：年，英国的克里克和同事用实验证明：mRNA上上3个相邻的碱基决定个相邻的碱基决定1个氨基酸个氨基酸，每三个这样的碱基称作一个每三个这样的碱基称作一个密码子密码子。 A U G G C C U A GmRNA 1967年，科学家将年，科学家将20种氨基酸的密码全部种氨基酸的密码全部破译，将其编制成破译，将其编制成密码子表密码子表。 密码子密码子密码子密码子 密码子密码子密码子密码子 密码子密码子密码子密码子实验实验证据证据2 .2 .翻译翻译（1 1）密码子：遗传学上把）密码子：遗传学上把信使信使RNARNA（mRNAmRNA）上上决定一个氨基酸的决定一个氨基酸的3 3个个相邻的碱基叫做一个密码子相邻的碱基叫做一个密码子UCAUG A UUAmRNA（模板）模板） 密码子密码子 密码子密码子 密码子密码子1.1.密码子总共有密码子总共有6464个，但能编码氨个，但能编码氨基酸的密码子基酸的密码子只有只有6161个个。2.2. 三个终止密码子三个终止密码子（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA）不编码氨基酸不编码氨基酸3.3. 两个起始密码子两个起始密码子（AUGAUG、GUGGUG）编码氨基酸编码氨基酸 说明说明: : （1 1）所有生物共用一套密码子。）所有生物共用一套密码子。（通用性）（通用性） （2 2）一种密码子决定一种氨基酸，）一种密码子决定一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种密码子决一种氨基酸可由一种或多种密码子决定定 ( (兼并性）。密码子的改变不一定兼并性）。密码子的改变不一定导致氨基酸的改变。导致氨基酸的改变。 增强密码子的容错性；增强密码子的容错性；保证翻译的速度保证翻译的速度Content 2.2.反密码子反密码子 概念：在概念：在tRNAtRNA上，与密码子发生碱基互补上，与密码子发生碱基互补配对的三个碱基。配对的三个碱基。 tRNAtRNA共有共有6161种，对应种，对应6161种氨基酸的种氨基酸的密码子。密码子。“搬运工搬运工”tRNAtRNA的结构的结构携带氨基酸部分携带氨基酸部分 反密码子反密码子反密码子反密码子tRNAtRNA的特性：的特性：一种一种tRNAtRNA只能识别转运一只能识别转运一种氨基酸。种氨基酸。一种氨基酸是否只由一种一种氨基酸是否只由一种tRNAtRNA来转运呢？来转运呢？ACU(与与密码子密码子互补配对互补配对)U A CAC UAUG转运转运 RNA（tRNA）氨基酸氨基酸甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸U A CAC UAUG氨基酸与转运氨基酸与转运RNA结合，这个过程要结合，这个过程要消耗能量消耗能量。反密码子反密码子甲硫甲硫氨酸氨酸天冬天冬氨酸氨酸异亮异亮氨酸氨酸（1 1）一种）一种tRNAtRNA只能运载一种氨基只能运载一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或多种酸，一种氨基酸可由一种或多种tRNAtRNA运载。运载。 （2 2）密码子（或遗传密码）在）密码子（或遗传密码）在mRNAmRNA上，反密码子在上，反密码子在tRNAtRNA上，而上，而遗传信息在遗传信息在DNADNA上，三者不能混淆。上，三者不能混淆。UCAUG A UUAmRNA 细胞质细胞质细胞质中的细胞质中的mRNAmRNAUCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 核糖体mRNAmRNA与核糖体结合与核糖体结合. .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨 tRNAtRNA上的反密码子与上的反密码子与 mRNAmRNA上的密码子互补配对上的密码子互补配对 . .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 tRNAtRNA将氨基酸转运到将氨基酸转运到 mRNAmRNA上的相应位置上的相应位置 . .UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 两个氨基酸分子缩合两个氨基酸分子缩合缩合缩合UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 核糖体随着核糖体随着 mRNAmRNA滑动滑动. .另一个另一个tRNAtRNA上的碱基与上的碱基与mRNAmRNA上的上的 密码子配对密码子配对. . UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 一个个氨基酸分子缩合成链状结构一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUG A UUAA A U 亮氨酸亮氨酸AC U 天门冬天门冬酰氨酰氨AUG 异亮氨酸异亮氨酸 t tRNARNA离开，再去转运新的氨基酸离开，再去转运新的氨基酸UCAUG A UUAA A UAC UAUG 亮氨酸亮氨酸 天门冬天门冬酰氨酰氨 异亮氨酸异亮氨酸以以mRNAmRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质 . . 遗传信息遗传信息密码子密码子反密码子反密码子概念概念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mRNAmRNA中决定一个中决定一个氨基酸的三个相氨基酸的三个相邻碱基邻碱基tRNAtRNA中与中与mRNAmRNA密码密码子互补配对的三个子互补配对的三个碱基碱基作用作用控制生物的遗传性状控制生物的遗传性状直接决定蛋白质中的直接决定蛋白质中的氨基酸序列氨基酸序列识别密码子，转运识别密码子，转运氨基酸氨基酸种类种类基因中脱氧核苷酸种基因中脱氧核苷酸种类、数目和排列顺序类、数目和排列顺序的不同，决定了遗传的不同，决定了遗传信息的多样性信息的多样性6464种种6161种：能翻译出氨基种：能翻译出氨基酸酸3 3种：终止密码子，种：终止密码子，不能翻译氨基酸不能翻译氨基酸6161种种联系联系基因中脱氧核苷酸的序列基因中脱氧核苷酸的序列 mRNAmRNA中核糖核苷酸中核糖核苷酸的序列的序列mRNAmRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补密码子与相应反密码子的序列互补配对密码子与相应反密码子的序列互补配对遗传信息、密码子和反密码子遗传信息、密码子和反密码子决定决定一个一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链合成多条肽链高高效效性性二、转录与翻译的比较二、转录与翻译的比较: : DNA DNA功能功能比较项目比较项目转录转录翻译翻译场所场所主要在细胞核主要在细胞核模板模板DNADNA的一条链的一条链原料原料4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸条件条件特定的酶特定的酶,ATP,ATP等等碱基配对碱基配对A-U T-A G-C C-GA-U T-A G-C C-G产物产物一条单链一条单链mRNAmRNA信息传递信息传递DNADNA mRNA mRNA特定的酶特定的酶,ATP等等细胞质的核糖体细胞质的核糖体 mRNA 20种氨基酸种氨基酸A-U U-A G-C C-G 多肽或蛋白质多肽或蛋白质 mRNA 蛋白质蛋白质提提醒醒一一个个核核糖糖体体与与mRNAmRNA的的结结合合部部位形成位形成2 2个个tRNAtRNA结合位点。结合位点。翻翻译译起起点点：起起始始密密码码子子决决定定的的是是甲甲硫氨酸或缬氨酸。硫氨酸或缬氨酸。翻翻译译终终点点：识识别别到到终终止止密密码码子子( (不不决决定定氨基酸氨基酸) )翻译停止。翻译停止。翻翻译译进进程程：核核糖糖体体沿沿着着mRNAmRNA移移动动，读读取取下下一一个个密密码码子子，而而mRNAmRNA不不移移动动。核核糖糖体体每每次次移移动动一一个个密密码码子子（3 3个个碱碱基基）距离。距离。A A A A G G A A A A A A G G T T T T DNAmRNAA A A A G G A A A A A A G G U U U U T T C T T T C A A 模板模板DNA（基因）碱基数、（基因）碱基数、mRNA碱基数以及氨基酸数之间的关系：碱基数以及氨基酸数之间的关系：赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸缬氨酸缬氨酸DNA（基因）碱基数：mRNA碱基数：氨基酸数= 6：3：1计计算算1 1、在双链、在双链DNADNA中，已知其中一条链中，已知其中一条链（A+GA+G）/ /（T+CT+C）=0.4=0.4，那么以它的互那么以它的互补链为模板，转录成的补链为模板，转录成的mRNAmRNA中中（A+GA+G）/ /（U+CU+C）应是（应是（ ）A 2.5 B 1 C 0.4 D 1.25A 2.5 B 1 C 0.4 D 1.25C C A A T C T A T A G T T A G A T A T CDNA U U A G A U A U CmRNA2 2、一段原核生物的、一段原核生物的mRNAmRNA通过翻译可合通过翻译可合成一条含有成一条含有2121个肽键的多肽，则合成个肽键的多肽，则合成这段多肽需要的这段多肽需要的tRNAtRNA个数以及此个数以及此mRNAmRNA分子至少含有的碱基个数依次为（分子至少含有的碱基个数依次为（ ） A A63 21 B63 21 B66 22 66 22 C C22 66 D22 66 D21 66 21 66 C C3 3、如果某蛋白质中有、如果某蛋白质中有n n个氨基酸，个氨基酸，则指导该蛋白质合成的则指导该蛋白质合成的mRNAmRNA的碱基的碱基数目为数目为 ，控制该蛋白质合，控制该蛋白质合成的成的DNADNA（基因）中的碱基数目为（基因）中的碱基数目为 。3n3n6n6n 比例是比例是_1361364 4、一条多肽链上有氨基酸、一条多肽链上有氨基酸300300个，个，则作为合成该多肽链模板的信使则作为合成该多肽链模板的信使RNARNA分子和转录信使分子和转录信使RNARNA的的DNADNA分子分子至少要有碱基多少个？至少要有碱基多少个？ A.300A.300；600 B.900600 B.900；18001800 C.900 C.900；900 D.600900 D.600；9009005 5、在人体中，由、在人体中，由A A、T T、C C三种碱基参与三种碱基参与构成的核苷酸共构成的核苷酸共 A A2 2种种 B B4 4种种 C C5 5种种 D D6 6种种6 6、DNADNA分子的基本功能是遗传信息的分子的基本功能是遗传信息的 A A贮存和表达贮存和表达 B B传递和表达传递和表达 C C贮存和传递贮存和传递 D D转录和翻译转录和翻译7 7、某信使、某信使RNARNA中有碱基中有碱基4040个，其个，其中中C+UC+U为为1515个，那么转录此个，那么转录此RNARNA的的DNADNA中中G+AG+A为为A A1515 B B2525 C C3030 D D40408 8、某、某DNADNA分子片段中碱基为分子片段中碱基为24002400对，则由此片段所控制合成的多对，则由此片段所控制合成的多肽链中，最多有氨基酸（肽链中，最多有氨基酸（ ）种）种 A A800800 B B400400 C C200200 D D20209 9、设设控控制制某某含含a a条条肽肽链链的的蛋蛋白白质质合合成成的的基基因因含含X X个个碱碱基基对对，氨氨基基酸酸的的平平均均分分子子量量为为Y Y，则则该该蛋蛋白白质质的的分分子子量量约为约为 A. B.A. B. C. D. C. D.1010、一种人工合成的信使、一种人工合成的信使RNARNA只含只含有两种核苷酸有两种核苷酸U U和和A A，其中，其中U U的含量的含量是是A A的的5 5倍，这种人工合成的信使倍，这种人工合成的信使RNARNA理论上最多有多少种可能的密理论上最多有多少种可能的密码子码子 A.4A.4种种 B.6B.6种种 C.8 C.8种种 D.D.无法确定无法确定1111、某基因有、某基因有192192个脱氧核苷个脱氧核苷酸其控制合成的多肽应脱掉酸其控制合成的多肽应脱掉的水分子为的水分子为A.191 B.95 A.191 B.95 C.32 D.31C.32 D.311212、已知一个蛋白质由、已知一个蛋白质由2 2条肽链组成，条肽链组成，连接氨基酸的肽键共有连接氨基酸的肽键共有198198个，翻个，翻译该蛋白质的译该蛋白质的mRNAmRNA中有中有A A和和G G共共200200个，则该个，则该mRNAmRNA中的中的C C和和U U不能少于：不能少于：A A200200个个 B B400400个个C C600600个个 D D800800个个1313、由、由n n个碱基组成的基因，个碱基组成的基因，控制合成由控制合成由1 1条多肽链组成条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均分的蛋白质，氨基酸的平均分子量为子量为a a，则该蛋白质的分，则该蛋白质的分子量最大为子量最大为A Ana/6na/6 B Bna/3-na/3-1818（n/3-1n/3-1）C Cna-18(n-1)na-18(n-1) D Dna/6-18(n/6-1)na/6-18(n/6-1)1414、DNADNA分子模板链上的碱基序列携分子模板链上的碱基序列携带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下带的遗传信息最终翻译的氨基酸如下表表则右图所示的则右图所示的tRNAtRNA所携带的所携带的氨基酸是氨基酸是A A赖氨酸赖氨酸 B B丙氨酸丙氨酸 C C半胱氨酸半胱氨酸 D D苏氨酸苏氨酸1515、蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，、蚕的丝腺细胞能产生大量蛋白质，这种蛋白质叫丝蛋白这种蛋白质叫丝蛋白. .这些细胞不产这些细胞不产生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细生血液中的蛋白质，因此推测丝腺细胞胞 A.A.只有丝蛋白基因只有丝蛋白基因 B.B.丝蛋白基因表达而血液基因不表丝蛋白基因表达而血液基因不表达达 C.C.比受精卵的基因少比受精卵的基因少 D.D.有丝蛋白基因和其他基因有丝蛋白基因和其他基因, ,但没有但没有血液蛋白基因血液蛋白基因1616、一个、一个DNADNA分子中的碱分子中的碱基基A+TA+T为为70%70%，其转录成，其转录成的信使的信使RNARNA上的上的U U为为25%25%，则信使则信使RNARNA上的碱基上的碱基A A为为_45%45%1717、已知一段信使、已知一段信使RNARNA有有1212个个A A和和G G，该信使，该信使RNARNA上共有上共有3030个碱基。那么个碱基。那么转录成信使转录成信使RNARNA的一段的一段DNADNA分子中应有分子中应有C C和和T T _个个30301818、翻译的过程不可能、翻译的过程不可能发生在发生在 A.A.神经细胞神经细胞 B. B.肝细胞肝细胞 C. C.成熟的红细胞成熟的红细胞 D. D.脂肪细胞脂肪细胞19.19.某基因中含有某基因中含有12001200个碱个碱基对，则由它控制合成的基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分含有两条肽链的蛋白质分子中子中最多最多含有肽健的个数含有肽健的个数是是 ( )( )A A198198个个 B B398398个个 C C400400个个 D D798798个个B B20.mRNA20.mRNA的核苷酸序列与（的核苷酸序列与（ ） A.DNAA.DNA分子的两条链的核苷酸序列互分子的两条链的核苷酸序列互补补 B.DNAB.DNA分子的一条链的核苷酸序列互分子的一条链的核苷酸序列互补补 C.C.某一某一tRNAtRNA分子的核苷酸序列互补分子的核苷酸序列互补 D.D.所有所有tRNAtRNA分子的核苷酸序列互补分子的核苷酸序列互补B BContent21.21.某某mRNAmRNA分子中，分子中，U U占占20%20%，A A占占10%10%，那么它的模板，那么它的模板DNADNA片段中胞嘧啶占（片段中胞嘧啶占（ ） A.25% B.30% A.25% B.30% C.35% D.70% C.35% D.70%C C22.22.下列关于转录与翻译的比较，正下列关于转录与翻译的比较，正确的是（确的是（ ）两个过程都以核酸作为模板两个过程都以核酸作为模板两个过程的完成都需要运载工具两个过程的完成都需要运载工具两个过程的产物都以碳链为骨架两个过程的产物都以碳链为骨架两个过程的完成都需要碱基互补两个过程的完成都需要碱基互补配对配对 A. B. A. B. C. D. C. D.B B