生物素材：知識梳理第四章第三節(jié)基因控制蛋白質(zhì)的合成

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)基因控制蛋白質(zhì)的合成知識梳理一、從基因到蛋白質(zhì)1.基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段；遺傳信息是指堿基排列順序?；蜻z傳信息的表達是通過基因控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的。2.轉(zhuǎn)錄場所:細胞核。模板：DNA的一條鏈。原料：4種核糖核苷酸.產(chǎn)物：mRNA。遵循堿基互補配對原則。注意轉(zhuǎn)錄時U代替T與A配對。特點：邊解旋邊轉(zhuǎn)錄。3。遺傳密碼遺傳學(xué)上把決定1種氨基酸的3個相連的堿基叫做一個“密碼子”。通過密碼子表了解：所有生物共用一套密碼子;每種氨基酸可對應(yīng)1種或多種密碼子，而每種密碼子只決定1種氨基酸；共有64種密碼子，決定氨基酸的為61種?；蛲蛔?，生物性狀一定改變嗎？不一定。4。翻譯場所：蛋白質(zhì).模板：mRNA。原料氨基酸.產(chǎn)物：多肽。翻譯過程分為起始、延伸、終止等階段,信使RNA合成后,從核孔進入細胞質(zhì)與核糖體結(jié)合；氨基酸到達核糖體通過tRNA運輸。tRNA組成：一端攜帶氨基酸,另一端有3個堿基。tRNA與氨基酸的關(guān)系:一種tRNA只能轉(zhuǎn)運一種氨基酸、一種氨基酸可以被多種tRNA轉(zhuǎn)運.二、基因?qū)π誀畹目刂苹蜃鳛檫z傳物質(zhì)，其主要功能是把遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛刑囟ò被?，按一定順序?gòu)成的多肽和蛋白質(zhì)，從而決定生物的性狀.三、人類基因組計劃（1)主要內(nèi)容：完成人體24條染色體上的全部基因的遺傳作圖、物理作圖和全部堿基序列測定.(2）后續(xù)研究與開發(fā)：主要是開展與重大疾病、重要生理功能相關(guān)的基因和蛋白質(zhì)，以及重要病原菌功能基因組的研究與開發(fā).知識導(dǎo)學(xué)1.對遺傳信息的遺傳和表達我們可以參照圖形理解：五條線路均遵循堿基互補配對原則：①DNA→DNA：以DNA作為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制。②RNA→RNA：以RNA作為遺傳物質(zhì)的生物的自我復(fù)制。③DNA→RNA：遺傳信息從DNA流向RNA的轉(zhuǎn)錄過程。④RNA→蛋白質(zhì)：細胞質(zhì)核糖體上的翻譯過程。⑤RNA→DNA:在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以RNA為模板合成DNA的過程。注意：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了瘋牛病的病原體—-朊病毒,其化學(xué)成分是蛋白質(zhì)。朊病毒是有感染性的錯誤折疊的結(jié)構(gòu)異常蛋白質(zhì)，能促使與其有相同氨基酸序列的蛋白質(zhì)發(fā)生同樣錯誤折疊，朊病毒的發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)代遺傳理論有一定的補充作用.2?；?qū)π誀畹目刂朴袃煞N情況：一是通過控制酶的合成來控制代謝過程，從而控制生物性狀.另一情況是通過控制蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)來直接影響性狀。疑難突破1。如何理解轉(zhuǎn)錄的過程？剖析：轉(zhuǎn)錄是在細胞核內(nèi)進行的,是以DNA的一條鏈為模板，合成mRNA的過程。第一步：DNA雙鏈解開，DNA雙鏈的堿基暴露出來.第二步：游離的核糖核苷酸隨機地與DNA鏈上的堿基碰撞,當核糖核苷酸與DNA的堿基互補時,兩者以氫鍵結(jié)合。第三步:新結(jié)合的核糖核苷酸連接到正在合成的mRNA上。第四步：合成的mRNA從DNA上釋放.而后，DNA雙鏈恢復(fù)。2.翻譯的實質(zhì)及過程是什么？剖析:（1)翻譯的定義和實質(zhì)在細胞質(zhì)中的核糖體上以mRNA為模板，以tRNA為運載工具，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程是翻譯。實質(zhì)是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列。（2）堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系mRNA上三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，每3個這樣的堿基稱作一個密碼子.密碼子共64個，決定氨基酸的密碼子為61個，因為其中的UAA、UAG、UGA為終止密碼子,不決定氨基酸。遺傳密碼子的特點是：①不間斷性mRNA的三聯(lián)體密碼是連續(xù)排列的，相鄰密碼之間無核苷酸間隔。②不重疊性對于特定的三聯(lián)體密碼而言，其中的每個核苷酸都具有不重疊性。③兼并性絕大多數(shù)氨基酸具有兩個以上不同的密碼子,這一現(xiàn)象稱作兼并性。④通用性除線粒體的個別密碼外，生物界通用一套遺傳密碼，細菌、動物和植物等不同物種之間，蛋白質(zhì)合成機制及其mRNA都是可以互換的。⑤起始密碼和終止密碼UAA、UAG、UGA為終止密碼,它們不為任何氨基酸編碼,而代表蛋白質(zhì)翻譯的終止。AUG是甲硫氨酸的密碼，同時又是起始密碼.(3)翻譯的過程第一步：mRNA進入細胞質(zhì)與核糖體結(jié)合，攜帶甲硫氨酸的tRNA，通過與密碼子AUG配對，進入位點1。第二步：攜帶另一種氨基酸的tRNA以同樣的方式進入位點2。第三步：甲硫氨酸與另一種氨基酸形成肽鍵而轉(zhuǎn)移到位點2上。第四步：核糖體移動到下一個密碼子，原來占據(jù)位點1的tRNA離開核糖體，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,直到核糖體讀取mRNA的終止密碼，合成才停止.肽鏈合成后，被運送到各自的“崗位”，盤曲折疊成具有特定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì),承擔各項職責(zé)。3。如何理解轉(zhuǎn)錄和翻譯?剖析:對轉(zhuǎn)錄和翻譯部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)可采用列表比較的方法，可以從以下幾個方面來比較兩個過程的異同，場所、模板、原料、條件、堿基配對方式、遺傳信息的傳遞方向、過程特點、產(chǎn)物、發(fā)生時間等?；蚩刂频鞍踪|(zhì)的合成分為轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個階段。兩階段的實質(zhì)性聯(lián)系見下圖：由DNA的基本功能而歸納的中心法則中，有關(guān)計算是難點內(nèi)容，同時也聯(lián)系到蛋白質(zhì)分子中其肽鍵數(shù)（或失去水分子數(shù))和肽鏈數(shù)的一些問題。由上述分析可知：①信使RNA上每三個相鄰的堿基決定一個氨基酸，蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)與信使RNA上的堿基數(shù)存在著1∶3的對應(yīng)關(guān)系；②信使RNA是以DNA分子的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄而得的,基因（DNA）中的堿基數(shù)目與mRNA的堿基數(shù)目存在1∶2的對應(yīng)關(guān)系.由①②可推知，蛋白質(zhì)中的氨基酸數(shù)與基因中的堿基數(shù)存在1∶6的對應(yīng)關(guān)系.③在蛋白質(zhì)中,有如下的對應(yīng)關(guān)系：一條肽鏈x條肽鏈氨基酸數(shù)nN—x肽鍵數(shù)n—1N-x脫去水分子數(shù)n-1至少x個氨基至少1個至少x個羧基至少1個至少x個說明：N個氨基酸連接成一條肽鏈，由于不能是環(huán)形連接，因而有肽鍵n—1個。如果N個氨基酸連接成x條肽鏈，則可設(shè)每條肽鏈的氨基酸數(shù)為S1，S2,……，Sx，有S1＋S2＋……＋Sx=N，每條肽鏈的肽鍵數(shù)為S1—1，S2—1，…，Sx—1，則總的肽鍵數(shù)為（S1-1）＋（S2—1）＋……＋(Sx—1）=N-x。總結(jié)以上3個方面，可寫成關(guān)系式:蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)（或脫下的水分子數(shù)）=信使RNA的堿基數(shù)（或核糖核苷酸數(shù))=基因中堿基數(shù)（或脫氧核苷酸數(shù))。4.人類基因組計劃主要包括哪些內(nèi)容?剖析：通常情況下,人類基因組一般是指核基因組，而人類體細胞的細胞核中含有46條染色體（23對同源染色體），對二倍體生物來說，一個染色體組所含有的基因就構(gòu)成基因組，但人類屬于XY型性別決定類型,而X、Y為異型的同源染色體，其上所含的遺傳信息有所不同,所以人類基因組計劃研究的是24條染色體，即22條常染色體和X、Y性染色體，而不是46條或23條。人類基因組計劃的目標就是繪制四張圖，每張圖均涉及人類的一套染色體的常染色體和性染色體。遺傳圖示指基因或DNA標記(如多肽性遺傳標記）在染色體上以遺傳距離表示相對位置的圖，又稱為連鎖圖.通過遺傳圖可以大致了解各個基因或DNA片段之間的相對距離與方向；物理圖表示DNA序列上DNA標記之間實際距離的圖,該距離以DNA上核苷酸數(shù)目的多少（kb,表示千堿基對，或Mb，1Mb=1000kb)來表示,物理圖是進行DNA序列分析和基因組織結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)；序列圖是指整個人類基因組的核苷酸序列圖，也是最詳盡的物理圖；轉(zhuǎn)錄圖是指DNA分子中可進行轉(zhuǎn)錄的基因圖譜，在整個人類基因組中，大約有3萬～3。5萬個基因，其中能夠編碼蛋白質(zhì)的可轉(zhuǎn)錄序列僅占3%.5.基因與脫氧核苷酸、DNA、染色體和生物性狀之間的關(guān)系如何？剖析：（1)基因與脫氧核苷酸的關(guān)系：基因的基本組成單位是脫氧核苷酸,每個基因含有成百上千個脫氧核苷酸.其中的脫氧核苷酸的排列順序稱為遺傳信息。（2）基因與DNA的關(guān)系：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段,每個DNA分子上有很多個基因.（3）基因與染色體的關(guān)系：基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的主要載體。(4）基因與生物性狀的關(guān)系:基因不僅可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代,還可以使遺傳信息以一定的方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上來，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀，遺傳學(xué)上把這一過程叫做基因的表達。6.何理解遺傳信息、密碼子、反密碼子之間的區(qū)別與聯(lián)系？剖析:遺傳信息是指DNA分子中基因上的脫氧核苷（堿基)排列順序，密碼子是指信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基的排列順序，反密碼子是指轉(zhuǎn)運RNA上的一端的三個堿基排列順序。其聯(lián)系是：DNA(基因）的遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄傳遞到信使RNA上,轉(zhuǎn)運RNA一端攜帶氨基