基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

關(guān)于基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三染色體、DNA、基因、脫氧核苷酸的關(guān)系：染色體復(fù)制后，1條染色體含有2個DNA分子。1條染色體

1個DNA分子

多個基因

許多脫氧核苷酸含有通常含有含有第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三基因的表達(dá)第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三

從恐龍化石中提取出恐龍DNA，真的可以使恐龍復(fù)活嗎？電影《侏羅紀(jì)公園》中恐龍復(fù)活的場景第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成基因是有_________的_____片段；DNA主要存在于________中，而蛋白質(zhì)的合成是在_______中進行的。DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的？當(dāng)遺傳信息到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后細(xì)胞又是怎樣解讀的呢遺傳效應(yīng)DNA細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三1.DNA主要存在哪里？2.蛋白質(zhì)在哪里合成？DNA主要在細(xì)胞核蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進行指導(dǎo)通過RNA問題：為什么RNA可以作DNA的信使？遺傳信息是如何從細(xì)胞核傳到核糖體，從而控制蛋白質(zhì)合成的？第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三核酸DNARNA基本單位五碳糖含氮堿基結(jié)構(gòu)主要存在部位DNA和RNA的主要區(qū)別脫氧核苷酸核糖核苷酸脫氧核糖核糖ATCGAUCG多為雙鏈結(jié)構(gòu)多為單鏈結(jié)構(gòu)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)★

RNA一般是單鏈，而且比DNA短，因此能夠通過核孔，從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中。★RNA是由核苷酸連接而成，跟DNA一樣能儲存遺傳信息。第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三RNA的種類信使RNA(mRNA)核糖體RNA(rRNA)轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)將DNA的遺傳信息轉(zhuǎn)錄下來，以遺傳密碼的形式傳遞至細(xì)胞質(zhì)的核糖體上，成為蛋白質(zhì)合成的模板。氨基酸的運載工具。（一種轉(zhuǎn)運RNA只能識別和轉(zhuǎn)運一種氨基酸。核糖體的組成部分第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三三種RNA的比較mRNAtRNArRNA分布部位常與核糖體結(jié)合細(xì)胞質(zhì)中與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體功能翻譯時作模板翻譯時作搬運氨基酸的工具翻譯時核糖體為場所結(jié)構(gòu)單鏈單鏈，常有部分堿基配對形成三葉草結(jié)構(gòu)單鏈共同點①都是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物②基本單位相同③都與翻譯過程有關(guān)第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三1.在細(xì)胞生物中嘌呤堿基數(shù)一般不等于嘧啶堿基數(shù)，這是為什么？一般哪些生物嘌呤堿基等于嘧啶堿基數(shù)？【答案】細(xì)胞生物中DNA和RNA共同存在，RNA是單鏈結(jié)構(gòu)，因此細(xì)胞生物中嘌呤堿基數(shù)一般不等于嘧啶堿基數(shù)；DNA病毒。第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三DNA的遺傳信息是怎樣傳給mRNA的呢？第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三1.遺傳信息的轉(zhuǎn)錄：

1、轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)，以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則合成RNA的過程。第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三TCATGATTAAG

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AC

TA

A

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DNA的平面結(jié)構(gòu)圖細(xì)胞核中第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補配對：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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AC

TA

A

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AGCGACGGUUUU

組成RNA的核糖核苷酸一個個連接起來細(xì)胞核中第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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A

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GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三AG

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A

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GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三轉(zhuǎn)錄與DNA分子復(fù)制的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄時間場所原料模板條件配對原則特點產(chǎn)物意義有絲分裂間期和減數(shù)第一次分裂間期生長發(fā)育過程主要在細(xì)胞核，少部分在線粒體和葉綠體T—A、G—C，A—T、C—GT—A、G—C，A—U、C—G邊解旋邊復(fù)制，半保留復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄兩個雙鏈DNA分子一條單鏈mRNA復(fù)制遺傳信息，使遺傳信息從親代傳給子代傳遞遺傳信息，為翻譯做準(zhǔn)備四種脫氧核苷酸四種核糖核苷酸DNA的兩條鏈DNA中的一條鏈模板、原料、ATP、酶第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三問題：轉(zhuǎn)錄成的RNA的堿基序列，與作為模板的DNA單鏈的堿基序列有哪些異同？與該DNA的另一條鏈的堿基序列有哪些異同【答案】兩者的堿基互補配對；兩者的堿基序列基本相同，只是在RNA中堿基U替換了T。第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三2、翻譯游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。mRNA一定堿基序列蛋白質(zhì)（一定氨基酸序列）基因中的堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系？基因一定堿基序列第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三mRNA：堿基的數(shù)量排列順序種類蛋白質(zhì)：氨基酸的數(shù)量排列順序種類決定決定決定4種堿基20種氨基酸討論：一個氨基酸的編碼至少需要多少個堿基才能夠決定20種不同的氨基酸？UUAGAUAUCmRNA密碼子密碼子密碼子三個堿基決定一個氨基酸，43=64密碼子：mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三1、一個密碼子，決定一個特定的氨基酸。2、一種氨基酸可能有幾個密碼子（簡并性）。3、在64個遺傳密碼子中，能決定氨基酸的遺傳密碼子只有61個，另外3個為終止密碼。4、通用性：地球上幾乎所有的生物共用一套密碼子表。

遺傳密碼子的特性：第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三種類起始密碼子：2種，AUG、GUG，也編碼氨基酸普通密碼子：59種，只編碼氨基酸終止密碼子：3種，UAA、UGA、UAG，不編碼氨基酸，只是終止信號第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三對應(yīng)的氨基酸序列為：甲硫氨酸－谷氨酸－丙氨酸－半胱氨酸－脯氨酸－絲氨酸－賴氨酸－脯氨酸1、已知一段mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGCCGCAAGCCG,你能寫出對應(yīng)的氨基酸序列？2、地球上幾乎所有的生物體都共用上述密碼子表。根據(jù)這一事實說明什么？

說明地球上所有的生物都有著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系，或者生物都具有共同的遺傳語言，或者生命在本質(zhì)上是統(tǒng)一的。思考和討論：p65第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三3、密碼子的簡并性對生物體的生存發(fā)展有何重要意義？P65提示：可從變異和進化角度考慮。①增加密碼子的容錯性，當(dāng)密碼子中的一個堿基對改變時，由于密碼子的簡并性，可能不會改變相應(yīng)的氨基酸，（氨基酸不改變即性狀不改變）。②當(dāng)氨基酸使用頻率高時，可啟動不同的密碼子編碼同一種氨基酸以保證其翻譯的速度。第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三

游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸就以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。叫做翻譯。2.遺傳信息的翻譯:問題：氨基酸是怎樣運送到核糖體上呢？第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三運載工具：轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)一種tRNA只能攜帶一種氨基酸種類多，分子比mRNA小，三葉草形狀第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三反密碼子概念：與mRNA分子中密碼子互補配對的tRNA上的3個堿基特點：反密碼子的三個堿基與相應(yīng)的DNA模板鏈上對應(yīng)的堿基相同，只是DNA鏈上堿基T的位置在tRNA上為U種類：61種，反密碼子與61種決定氨基酸的密碼子對應(yīng)第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三翻譯第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第1步：mRNA進入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合。攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與堿基AUG互補配對，進入位點1。起始碼(甲硫氨酸)蛋白質(zhì)合成示意圖第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第2步：攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第3步：甲硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點2的tRNA上。形成肽鍵第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第4步：核糖體讀取下一個密碼子，原占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體，占據(jù)位點2的tRNA進入位點1，一個新的攜帶氨基酸的tRNA進入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成。重復(fù)步驟2、3、4，直至核糖體讀取到mRNA的終止密碼。終止密碼第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三

mRNA與核糖體數(shù)量、翻譯速度的關(guān)系圖①數(shù)量關(guān)系：一個mRNA可同時結(jié)合多個核糖體。②目的意義：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白質(zhì)。③方向：從左向右（見上圖），判斷依據(jù)是根據(jù)多肽鏈的長短，長的翻譯在前。核糖體沿著mRNA移動，讀取下一個密碼子，但mRNA不移動第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三④結(jié)果：合成的僅是多肽鏈，要形成蛋白質(zhì)還需要運送至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等結(jié)構(gòu)中進一步加工。提醒圖示中4個核糖體合成的4條多肽鏈因為模板mRNA相同，所以合成了4條相同的肽鏈，而不是4個核糖體共同完成一條肽鏈的合成，也不是合成出4條不同的肽鏈。第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三翻譯場所：產(chǎn)物：模板：原料：條件：細(xì)胞質(zhì)（核糖體）mRNA多個多肽或蛋白質(zhì)氨基酸ATP、酶、轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）堿基互補配對：G－C、C－G、U－A、A－U信息流動：mRNA蛋白質(zhì)第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三歸納：基因控制蛋白質(zhì)合成的過程DNA的遺傳信息mRNA的遺傳信息蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序轉(zhuǎn)錄翻譯第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三拓展：蛋白質(zhì)合成過程中涉及到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（以分泌蛋白的合成為例）DNAmRNA轉(zhuǎn)錄翻譯多肽初加工較成熟的蛋白質(zhì)再加工成熟的蛋白質(zhì)細(xì)胞核核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體細(xì)胞質(zhì)線粒體供能供能供能供能第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三時間場所模板原料條件產(chǎn)物模板去向特點堿基配對遺傳信息傳遞意義復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯個體生長發(fā)育的整個過程細(xì)胞質(zhì)的核糖體DNA的一條鏈mRNA4種脫氧核苷酸20種氨基酸多肽鏈細(xì)胞分裂（有絲分裂和減數(shù)第一次分裂）的間期主要在細(xì)胞核主要在細(xì)胞核DNA的兩條鏈4種核糖核苷酸酶（DNA解旋酶、DNA聚合酶等）、ATP酶（RNA聚合酶等）、ATP酶、ATP、tRNA2個雙鏈DNA一個單鏈RNA（3種）分別進入2個子代DNA分子恢復(fù)原樣，與非模板鏈重新繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)分解成單個核苷酸半保留，邊解旋邊復(fù)制邊解旋邊轉(zhuǎn)錄一個mRNA上結(jié)合多個核糖體，順次合成多條肽鏈A-T、T-A、C-G、G-CA-U、U-A、C-G、G-CA-U、T-A、C-G、G-CDNAmRNADNADNAmRNA蛋白質(zhì)使遺傳信息從親代傳給子代表達(dá)遺傳信息，使生物表現(xiàn)出各種性狀DNA分子的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯的比較第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三

1.DNA（基因）、mRNA中堿基與肽鏈中氨基酸個數(shù)關(guān)系圖解四、基因表達(dá)中相關(guān)數(shù)量計算第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三2.析圖得規(guī)律

(1)基因中堿基數(shù)與mRNA中堿基數(shù)的關(guān)系 轉(zhuǎn)錄時，組成基因的兩條鏈中只有一條鏈能轉(zhuǎn)錄，另一條鏈則不能轉(zhuǎn)錄?；驗殡p鏈結(jié)構(gòu)而RNA為單鏈結(jié)構(gòu)，因此轉(zhuǎn)錄形成的mRNA分子中堿基數(shù)目是基因中堿基數(shù)目的1/2。（2）mRNA中堿基數(shù)與氨基酸的關(guān)系 翻譯過程中，信使RNA中每3個堿基決定一個氨基酸，所以經(jīng)翻譯合成的蛋白質(zhì)分子中的氨基酸數(shù)目是信使RNA堿基數(shù)目的1/3，是DNA（基因）中堿基數(shù)目的1/6第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三（3）計算中“最多”和“最少”的分析

①翻譯時，mRNA上的終止密碼子不決定氨基酸，因此準(zhǔn)確地說，mRNA上的堿基數(shù)目是蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的3倍還要多一些。

②基因或DNA上的堿基數(shù)目比對應(yīng)的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的6倍還要多一些。

③在回答有關(guān)問題時，應(yīng)加上“最多”或“最少”等字 如：mRNA上有n個堿基，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生它的基因中至少有2n個堿基，該mRNA指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)中最多有n/3個氨基酸。第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三（4）蛋白質(zhì)的有關(guān)計算

①蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目=肽鍵數(shù)+肽鏈數(shù)。（肽鍵數(shù)=水分子數(shù)）

②蛋白質(zhì)平均相對分子質(zhì)量=氨基酸的平均相對分子質(zhì)量×氨基酸-(肽鍵數(shù)×18)。

③若基因中有n個堿基，氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為a，合成含m條多肽鏈的蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量=·a-18（-m），若改為n個堿基對，則公式為·a-18（-m）。第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三（5）mRNA上堿基比例：mRNA上A+U的數(shù)值和比例=模板鏈上A+T的數(shù)值和比例。解題時應(yīng)看清是DNA上（或基因中）的堿基對數(shù)還是個數(shù)；是mRNA上密碼子的個數(shù)還是堿基的個數(shù)；是合成蛋白質(zhì)中氨基酸的個數(shù)還是種類。提醒第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三對位訓(xùn)練1.一段原核生物的mRNA通過翻譯可合成一條含有11個肽鍵的多肽，則此mRNA分子至少含有的堿基個數(shù)及合成這段多肽需要的tRNA個數(shù)，依次為（） A.3311 B.3612 C.1236 D.1136

解析一條含有11個肽鍵的多肽，則含有12個氨基酸。mRNA中三個堿基決定一個氨基酸；一個氨基酸至少有一種轉(zhuǎn)運RNA來轉(zhuǎn)運。因此，mRNA中至少含有36個堿基，12個轉(zhuǎn)運RNA。B第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三2.一個mRNA分子有m個堿基，其中G+C有n個；由該mRNA合成的蛋白質(zhì)有兩條肽鏈。則其模板DNA分子的A+T數(shù)、合成蛋白質(zhì)時脫去的水分子數(shù)分別是（） A.m、B.m、 C.2(m-n)、D.2(m-n)、

解析

由mRNA上G+C=n個，可推知整個DNA分子上G+C=2n個，則DNA上含有A+T=2m-2n= 2（m-n）；又知合成了2條肽鏈，則脫去的水分子數(shù)=。D第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三(1)位置不同。遺傳信息位于DNA分子的基因上，密碼子位于mRNA上，反密碼子位于tRNA上。這里要注意的是，DNA分子上并不是所有片段都代表著遺傳信息，非基因上的脫氧核苷酸的排列不含遺傳信息。(2)作用不同。遺傳信息決定著mRNA上密碼子的排序，密碼子決定著氨基酸的種類，tRNA上的反密碼子則保證了tRNA準(zhǔn)確地運載相應(yīng)的氨基酸。(3)不同的生物個體具有不同的基因遺傳信息，從而轉(zhuǎn)錄成不同的mRNA，但由于生物個體共用一套密碼子與反密碼子，因此不同生物的密碼子、反密碼子和tRNA的種類是相同的。遺傳信息、密碼子和反密碼子的區(qū)別第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三(2)聯(lián)系①遺傳信息是基因中脫氧核苷酸的排列順序，通過轉(zhuǎn)錄，使遺傳信息傳遞到mRNA的核糖核苷酸的排列順序上。②mRNA的密碼子直接控制蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，反密碼子則起到識別密碼子的作用第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三A密碼子精氨酸氨基酸轉(zhuǎn)運RNAG信使RNAGGDNA雙鏈1、根據(jù)在蛋白質(zhì)生物合成中遺傳信息傳遞的規(guī)律，在下面表格數(shù)碼中填入相應(yīng)的字母：CCCAAT

C

GU

C

G練習(xí)第59頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三2.某基因中含有1200個堿基，則由它控制合成的一條肽鏈的最多含有肽鍵的個數(shù)是(

)A．198個B．199個

C．200個D．201個B

基因中堿基數(shù)：mRNA中堿基數(shù)：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)＝6：3：1第60頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三3、已知一段信使RNA上有12個A和G，該信使RNA上共有30個堿基，那么轉(zhuǎn)錄成信使RNA的這一段DNA分子中應(yīng)有C和T（）A、12B、18C、24D、304、一個雙鏈DNA分子中堿基A占30%，其轉(zhuǎn)錄成的信使RNA上的U為35%，則信使RNA上的堿基A為（）A、30%B、35%C、40%D、25%第61頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三5、根據(jù)蛋白質(zhì)中遺傳信息傳遞規(guī)律，填寫表中空白并回答問題DNA雙鏈CAG信使RNAA轉(zhuǎn)運RNAGAG氨基酸丙氨酸A鏈B鏈C鏈D鏈1、丙氨酸的密碼子是

，決定合成該氨基酸的DNA上的堿基是

。2、第二個氨基酸是

，（查密碼表）3、

鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，遺傳密碼子存在于

鏈上。TUGCACGTUGC半胱氨酸AC第62頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三6、某DNA片段所轉(zhuǎn)錄的mRNA中U%＝28%，A%＝18%，則個DNA片段中T%和G%分別占（）。A.46%,54%B.23%,27%C.27%,23%D.46%,27%BA1T2T1A2G1C1C2G212(A1＋T1)%=(A2+T2)%=(A總+T總)%(G1＋C1)%=(G2+C2)%=(G總+C總)%AmUmGmCmmRNA=(Am+Um)%=(Gm+Cm)%第63頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三7．（2009年上海卷）某條多肽的相對分子質(zhì)量為2778，若氨基酸的平均相對分子質(zhì)量為110，如考慮終止密碼子，則編碼該多肽的基因長度至少是（)A．75對堿基B．78對堿基C．90對堿基D．93對堿基解析：設(shè)氨基酸為N個，110N-18(N-1)=2778，解得N=30，所以密碼子數(shù)為31，多肽的基因長度至少是93對堿基。D第64頁，共68頁，2023年，2月20日，星期三8．（2