基因控制蛋白质的合成

基因控制蛋白质的合成 南京市秦淮中学 顾广兰 教学目标: 1(基因的概念和功能 2(基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体的关系 3(DNA的基本功能 4(基因控制蛋白质合成的过程(转录、翻译) 5(遗传信息的传递过程——中心法则 6(“密码子”的概念 知识点: 1(基因的概念 定义:基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位和功能单位，是有遗传效应的DNA片段。 与染色体的关系:基因在染色体上呈线性排列。 与DNA的关系:每个DNA分子含有若干个基因。 与性状的关系:是控制性状的基本单位，特定的基因控制特定的性状。 遗传信息:基因中脱氧核苷酸的排列顺序代生物的遗传信息。 2(DNA的功能 ?通过复制，在生物的传种接代中传递遗传信息。 ?在后代的个体发育中，能使遗传信息得以表达，从而使后代表现出与亲代相似的性状。 3(RNA的结构和种类 结构:与DNA比较。 4(基因控制蛋白质的合成 转录:在细胞核中以DNA的一条链为，按照碱基互补配对原则形成信使RNA的过程。 翻译:在细胞质中，以信使RNA为模板，以转运RNA为运载工具形成特定氨基酸连接顺序的蛋白质过程。 5(中心法则 内容;遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。 图解: 教学过程: 1(弄清基因的概念 DNA分子复制后，通过生殖过程传给后代，后代获得了与亲代结构相同的DNA。在个体发育中，就体现出与亲代相似的性状。因此，DNA可以控制生物性状。每种生物的性状很多，而受精卵细胞中DNA的数量是有限的，因此，每个DNA分子要控制多种性状。这样，一个DNA分子要划分若干个功能区段，不同区段要控制不同的性状，每个区段称为一个“基因”，从而得出:基因是控制生物性状的结构和功能单位，是有遗传效应的DNA片段。 2(正确区分遗传信息和遗传“密码子” 基因中控制遗传性状的脱氧核苷酸顺序称为遗传信息。遗传“密码子”是指信使RNA中决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，它决定蛋白质中的氨基酸排列的顺序。遗传信息与遗传“密码”的区别:一是存在的位置不同，遗传信息是基因的脱氧核苷酸的排列顺序，密码子是信使RNA上核苷酸的排列顺序;二是作用不同，遗传信息决定着氨基酸的排列顺序，仅是间接作用，而密码子则是直接控制蛋白质的氨基酸的排列顺序。 3(掌握基因控制蛋白质合成的过程 ?明确转录的部位、模板、碱基互补配对的特殊性，了解信使RNA上的碱基序列与DNA信息链的一致性，从而理解信使RNA在翻译过程中起到的直接模板作用。 ?明确蛋白质的合成是信使RNA，核糖体和转运RNA三者协同作用的结果，了解转运RNA的结构特征及其行使工具作用的特点。 ?明确遗传密码的存在部位，编码方式，种类及数量，以及遗传密码与氨基酸之间的对应关系。 4(关于中心法则有关计算的问 氨基酸是构成蛋白质的基本单位，有关氨基酸缩合的知识在第一章已讲过。在本节知识中，蛋白质的合成受基因控制。信使RNA上三个相邻的碱基决定一个氨基酸，因此蛋白质中氨基酸的数目与信使RNA上的碱基数目存在1:3的对应关系，因此蛋白质中的氨基酸数目与基因中的碱基数目存在着 的对应关系。 例题分析: 例1(已知某tRNA一端的三碱顺序是GAU，它所转运的是亮氨酸，那么决定此氨基酸的密码子是由下列哪个碱基序列转录而来( ) A(GAT B(GAU C(CUA D(CTA 解析:从转录、翻译逆行推理来解答。tRNA头部的特定三碱基是GAU，那么根据碱基互补配对原则，决定此氨基酸的mRNA上的密码子是CUA。mRNA是由DNA转录而来的，所以mRNA上CUA是由DNA的GAT转录而来的。 答案:A 例2(揭示基因化学本质的表述是( ) A(基因是遗传物质的功能单位 B(基因是有遗传效应的DNA片段 C(基因是蕴含遗传信息的核苷酯序列 D(基因在染色体上呈线性排列 解析:考查基因的概念，从遗传学角度，基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位;从细胞学角度，基因在染色体上呈线性排列;从分子学角度，基因是具有遗传效应的DNA片段，这也就揭示了基因的化学本质是DNA。 答案:B 例3(如图表示DNA(基因)控制蛋白质合成的过程，分析回答: (1)图中标出的碱基符号，包括了_____种核苷酸。 (2)DNA双链中，_______链为转录链;遗传信息存在于_____链上，密码子存在于_______链上。 (3)如合成胰岛素，共含有51个氨基酸，控制合成的基因上，至少含有_____个脱氧核苷酸。 解析: (1)DNA两条链包括四种碱基，有四种核苷酸，RNA也包括了四种碱基，也有四种核苷酸，所以DNA和RNA共有八种核苷酸。 (2)能够与信使RNA碱基相互配对的转录链是?，其上脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息，信使RNA上核糖核苷酸的排列顺序代表密码子(相邻三个碱基)。 (3)基因6个碱基?信使RNA3个碱基?1个氨基酸。据此，合成51个氨基酸的蛋白质，需要基因上脱氧核苷酸为个。 答案:(1)8 (2)? ? ? (3)306 例4(1978年美国科学家利用工程技术，将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素。请回答: (1)上述人类胰岛素的合成是在_____处进行的，其决定氨基酸排列顺序的mRNA的模板是由______基因转录而成的。 (2)合成该胰岛素含51个氨基酸，由2条多肽链组成，那么决定它合成的基因至少应含有碱基_____个;若核苷酸的平均分子量为300，则与胰岛素分子对应的mRNA的分子量应为________;若氨基酸的平均分子量为90，该胰岛素的分子量约为______。 (3)不同种生物之间的基因移植成功，说明了生物共用的是一套________。 练习题: 一、选择题(把选项填在括号内的横线上) 1(一个转运RNA的一端三个碱基是CGA，此转运RNA运载的氨基酸是( ) A(酪氨酸(UAC) B(谷氨酸(GAC) C(精氨酸(CGA) D(丙氨酸(GCU) 2(在酶合成过程中，决定酶种类的是( ) A(核苷酸 B(核酸 C(核糖 D(tRNA 3(一种动物体内的某种酶由150个氨基酸组成，在控制这个酶合成的基因中，核苷酸的最少个数是() A(300个 B(450个 C(600个 D(900个 4(与构成蛋白质的20种氨基酸相对应的密码子有( ) A(4个 B(20个 C(61个 D(64个 5(具有专一性，但不在核糖体上合成的是( ) A(酶 B(tRNA C(抗体 D(ATP 6(DNA分子的解旋( ) A(只发生在复制的过程中 B(只发生在转录的过程中 C(发生在复制或转录的过程中 D(发生在中心法则的全部过程中 7(以下哪项对RNA来说是正确的( ) A((G+C)=(A+U) B((G+A)=(C+U) C((C+G)>(A+U) D(上面的都不对 8(在研究基因控制蛋白质的合成过程中，最好选择下列哪一项为实验材料( ) A(成熟的红细胞 B(成熟的白细胞 C(卵细胞 D(受精卵 9(某基因由9002个脱氧核苷酸组成，该基因控制合成的蛋白质有两条多肽链。组成此 蛋白质最多的氨基酸分子数目和最少的氨基数分别是( ) A(1500个和2个 B(4500个和2个 C(1500个和1个 D(4500个和1个 10(信使RNA附着在( ) 细胞器上 A(线粒体 B(液泡 C(叶绿体 D(核糖体 11(转运RNA的功能是( ) A(决定信使RNA的碱基排列顺序 B(完全取代DNA C(运输氨基酸，识别信使RNA的遗传密码 D(合成特定的氨基酸 12(遗传信息和遗传密码子分别位于( ) A(DNA和信使RNA上 B(DNA和转运RNA上 C(信使RNA和转运RNA上 D(染色体和基因上 13(在遗传信息的转录和翻译的过程中，翻译者是( ) A(核糖体 B(转运RNA C(氨基酸 D(信使RNA 14(下列各项哪一项是蛋白质合成所不需的( ) A(mRNA B(核糖体 C(内质网 D(tRNA 15(在细胞生物体内，遗传信息在生物大分子间的转移通常不发生( ) A(从DNA?DNA的复制过程 B(从DNA?RNA的转录过程 C(从RNA?蛋白质的翻译过程 D(RNA复制及RNA?DNA的逆转录 16(生物具有遗传现象的根本原因是( ) A(基因控制相应的蛋白质合成 B(DNA分子的复制和传递 C(生物能繁殖后代 D(环境条件使基因相应对稳定 二、简答题 17(组成DNA和RNA的碱基共有 种，核苷酸共有 种。 18(一个有遗传效应的DNA片段中含有252个脱氧核苷酸，由它控制合成的多肽链中最 多有 个氨基酸。 19(若DNA分子中，作为模板链的部分碱基序列是:GCAGTACCGCGTCAT。请根据遗 传密码子表回答: (1)通过复制所形成的DNA分子的子链碱基排列顺序 。 (2)通过转录所形成的RNA分子的碱基排列顺序是 。 (3)通过转录和翻译所形成的多肽链中，氨基酸顺序是 。 (4)在翻译过程中，转运精氨酸的RNA一端的三个三个碱基是 。 (精氨基酸:CGU、亮氨酸:CUA、组氨酸:Cau、甘氨酸:GGC、丝氨酸:AGU、丙氨酸:GCA、色氨酸:UGG、缬氨酸:GUA) 20(下图为人体内蛋白质合成的一个过程。据图分析并回答问题: (1)图中所合成多肽链的原料来自 和 。 (2)图中所示属于基因控制蛋白质合成过程中的 步骤，该步骤发生细胞的 部分。 (3)图中(?)是 。按从左到右次序写出(?) 内mRNA区段所对应的DNA碱基的排列顺序 。 (4)该过程不可能发生在( ) A(神经细胞 B(肝细胞 C(成熟的红细胞 D(脂肪细胞 21.1997年2月23日，英国爱丁堡罗斯林研究所的专家发布消息:杨•维尔穆特研究小组在7个月前成功地无性繁殖了(即克隆)一只名叫多莉的雌性小绵羊。 (1)若上图表示多莉羊一个性原细胞在减数分裂过程中细胞核内DNA含量变化的曲线图，据图回答:在A?C时期，DNA含量发生变化的原因是 。 (2)同源染色体上等位基因的分离和非同源染色体上的非等位基因的自由组合发生在减数第 次分裂。 (3)若多莉羊的DNA控制蛋白质合成的过程如左上图所示:则转录链，存在“密码子”的链，它们的序号依次是 。 (4)若合成含有51个氨基酸的胰岛素，则控制该胰岛素合成的基因上，至少含有 个脱氧核苷酸。 (5)你所了解的证明DNA是遗传物质的经典实验之一是 。 现代科学研究证明，遗传物质除DNA以外，还有RNA。因为绝大多数生物的遗传物质 是DNA，所以说 。 参考答案: 一、选择题 1(D 2(B 3(D 4(C 5(B 6(C 7(D 8(D 9(A 10(D 11(C 12(A 13(B 14(C 15(D 16(B 二、简答题 17(5 8 18(42 19( (1)CGTCATGGCGCAGTA (2)CGUCAUGGCGCAGUA (3)精氨酸、组氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸 (4)GCA 20( (1)食物 人体自身的合成 (2)翻译 核糖体 (3)tRNA 核糖体 TGATTCGAA (4)C 21( (1)同源染色体的分离 (2)一 (3)?? (4)306 (5)噬菌体侵染细菌的实验或肺炎双球菌的转化实验DNA是主要的遗传物质