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1、必修必修2 2第第4 4章第章第1 1节基因控制蛋白基因控制蛋白基因控制蛋白基因控制蛋白质质的合成第的合成第的合成第的合成第2 2 2 2课时课时一、翻一、翻译图解解1.1.1.1.翻翻翻翻译译的的的的场场所：所：所：所： 2.2.2.2.翻翻翻翻译时译时的模板：的模板：的模板：的模板：3.3.3.3.翻翻翻翻译译的原料：的原料：的原料：的原料：4.4.4.4.翻翻翻翻译译的起始密的起始密的起始密的起始密码码有有有有: : : : 个，个，个，个，终终止密止密止密止密码码有有有有: : : : 个个个个5.5.5.5.决定氨基酸的密决定氨基酸的密决定氨基酸的密决定氨基酸的密码码子子子子 种。种
2、。种。种。6.6.6.6.翻翻翻翻译时译时的碱基配的碱基配的碱基配的碱基配对对：7.7.7.7.肽链肽链由各相由各相由各相由各相邻邻的氨基酸通的氨基酸通的氨基酸通的氨基酸通过过 连连接形成。接形成。接形成。接形成。8.8.8.8.翻翻翻翻译译的条件：的条件：的条件：的条件： 3 3 3 3 61616161肽键肽键2 2 2 2A U A U A U A U C GC GC GC GmRNA mRNA mRNA mRNA t RNA t RNA t RNA t RNA U A U A U A U A G CG CG CG C细细胞胞胞胞质质的核糖体的核糖体的核糖体的核糖体mRNAmRNAmRN
3、AmRNA20202020种氨基酸种氨基酸种氨基酸种氨基酸酶酶，ATPATPATPATP模板、原料模板、原料模板、原料模板、原料【翻翻译小小结】【DNADNA的复制、的复制、转录、翻、翻译的比的比较】复制复制复制复制转转转转 录录录录翻翻翻翻 译译译译时间时间时间时间场所场所场所场所模板模板模板模板原料原料原料原料条件条件条件条件产物产物产物产物碱基配对碱基配对碱基配对碱基配对信息传递信息传递信息传递信息传递意义意义意义意义细细胞分裂的胞分裂的胞分裂的胞分裂的间间期期期期个体生个体生个体生个体生长发长发育的整个育的整个育的整个育的整个过过程程程程主要在主要在主要在主要在细细胞核胞核胞核胞核主要
4、在主要在主要在主要在细细胞核胞核胞核胞核核糖体核糖体核糖体核糖体DNADNADNADNA的两条的两条的两条的两条链链DNADNADNADNA中的一条中的一条中的一条中的一条链链mRNAmRNAmRNAmRNA4 4 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸4 4 4 4种核糖核苷酸种核糖核苷酸种核糖核苷酸种核糖核苷酸20202020种氨基酸种氨基酸种氨基酸种氨基酸解旋解旋解旋解旋酶酶、DNADNADNADNA聚合聚合聚合聚合酶酶等等等等和和和和ATPATPATPATPRNARNA聚合聚合聚合聚合酶酶等等等等和和和和ATPATP酶酶、ATPATPATPATP和和和和tRNAtRNA
5、tRNAtRNA两个双两个双两个双两个双链链DNADNADNADNA分子分子分子分子一个一个一个一个单链单链RNARNA多多多多肽链肽链A-TA-TA-TA-T，G-CG-CG-CG-C，T-AT-AT-AT-A，C-GC-GC-GC-GA-UA-UA-UA-U，T-AT-AT-AT-A，G-CG-CG-CG-C，C-GC-GC-GC-GA-UA-UA-UA-U，U-AU-AU-AU-A，G-CG-CG-CG-C，C-GC-GC-GC-GDNADNADNADNADNADNADNADNADNADNAmRNAmRNARNARNARNARNA 蛋白蛋白蛋白蛋白质质传递遗传传递遗传信息信息信息信息表达
6、表达表达表达遗传遗传信息信息信息信息【典型例典型例题】（2016201620162016江江江江苏苏卷卷卷卷.18.18.18.18）近年）近年）近年）近年诞诞生的具有划生的具有划生的具有划生的具有划时时代意代意代意代意义义的的的的CRISPR/Cas9CRISPR/Cas9CRISPR/Cas9CRISPR/Cas9基基基基因因因因编辑编辑技技技技术术可可可可简单简单、准确地、准确地、准确地、准确地进进行基因定点行基因定点行基因定点行基因定点编辑编辑。其原理是由一条。其原理是由一条。其原理是由一条。其原理是由一条单单链链向向向向导导RNARNARNARNA引引引引导导核酸内切核酸内切核酸内切
7、核酸内切酶酶Cas9Cas9Cas9Cas9到一个特定的基因位点到一个特定的基因位点到一个特定的基因位点到一个特定的基因位点进进行切割。通行切割。通行切割。通行切割。通过设计过设计向向向向导导RNARNARNARNA中中中中20202020个碱基的个碱基的个碱基的个碱基的识别识别序列，可人序列，可人序列，可人序列，可人为选择为选择DNADNADNADNA上的目上的目上的目上的目标标位位位位点点点点进进行切割（行切割（行切割（行切割（见见右右右右图图）。下列相关叙述）。下列相关叙述）。下列相关叙述）。下列相关叙述错误错误的是（的是（的是（的是（ ）A. Cas9A. Cas9A. Cas9A.
8、Cas9蛋白由相蛋白由相蛋白由相蛋白由相应应基因指基因指基因指基因指导导在核糖体中在核糖体中在核糖体中在核糖体中合成合成合成合成B. B. B. B. 向向向向导导RNARNARNARNA中的双中的双中的双中的双链链区遵循碱基配区遵循碱基配区遵循碱基配区遵循碱基配对对原原原原则则C. C. C. C. 向向向向导导RNARNARNARNA可在逆可在逆可在逆可在逆转录酶转录酶催化下合成催化下合成催化下合成催化下合成D. D. D. D. 若若若若链链剪切点附近序列剪切点附近序列剪切点附近序列剪切点附近序列为为TCCACAATCTCCACAATCTCCACAATCTCCACAATC则则相相相相应应
9、的的的的识别识别序列序列序列序列为为UCCACAAUC UCCACAAUC UCCACAAUC UCCACAAUC C C C C二、二、遗传信息、密信息、密码子、反密子、反密码子的比子的比较存在位置存在位置存在位置存在位置含义含义含义含义生理作用生理作用生理作用生理作用遗传遗传遗传遗传信息信息信息信息DNADNADNADNA脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸脱氧核苷酸( ( ( (碱基对碱基对碱基对碱基对) ) ) )的排列顺序的排列顺序的排列顺序的排列顺序直接决定直接决定直接决定直接决定mRNAmRNAmRNAmRNA中碱基排中碱基排中碱基排中碱基排列顺序，间接决定氨基列顺序，间接决定氨基列顺
10、序，间接决定氨基列顺序，间接决定氨基酸排列顺序酸排列顺序酸排列顺序酸排列顺序密码密码密码密码子子子子mRNAmRNAmRNAmRNAmRNAmRNAmRNAmRNA上三个相邻的上三个相邻的上三个相邻的上三个相邻的碱基碱基碱基碱基直接决定翻译的起止和直接决定翻译的起止和直接决定翻译的起止和直接决定翻译的起止和氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序反密反密反密反密码子码子码子码子tRNAtRNAtRNAtRNA与密码子互补配对与密码子互补配对与密码子互补配对与密码子互补配对的三个碱基的三个碱基的三个碱基的三个碱基识别密码子识别密码子识别密码子识别密码子小小飞守角制作守角制作遗传遗
11、传密密密密码码共共共共64646464个，能决定氨基酸的个，能决定氨基酸的个，能决定氨基酸的个，能决定氨基酸的遗传遗传密密密密码码只有只有只有只有61616161个。个。个。个。有有有有3 3 3 3个个个个终终止密止密止密止密码码子，没有子，没有子，没有子，没有对应对应的氨基酸。（起始密的氨基酸。（起始密的氨基酸。（起始密的氨基酸。（起始密码码子）子）子）子）一个密一个密一个密一个密码码子决定一个特定的氨基酸。子决定一个特定的氨基酸。子决定一个特定的氨基酸。子决定一个特定的氨基酸。简简并性：并性：并性：并性：色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密
12、色氨酸及甲硫氨酸各只有一个密码码。多数氨基酸。多数氨基酸。多数氨基酸。多数氨基酸有二个以上的密有二个以上的密有二个以上的密有二个以上的密码码子。在一定程度上能防止由于碱基的改子。在一定程度上能防止由于碱基的改子。在一定程度上能防止由于碱基的改子。在一定程度上能防止由于碱基的改变变而而而而导导致的致的致的致的遗传遗传信息的改信息的改信息的改信息的改变变。【遗传密密码的特性的特性】通用性：通用性：通用性：通用性：地球上几乎所有的生物共用一套密地球上几乎所有的生物共用一套密地球上几乎所有的生物共用一套密地球上几乎所有的生物共用一套密码码子表。子表。子表。子表。证证明生物之明生物之明生物之明生物之间间
13、的的的的亲缘亲缘关系。关系。关系。关系。【典型例典型例题】（2016201620162016江江江江苏苏卷卷卷卷.22.22.22.22）（多）（多）（多）（多选选）为为在酵母中高效表达在酵母中高效表达在酵母中高效表达在酵母中高效表达丝丝状真菌状真菌状真菌状真菌编码编码的植酸的植酸的植酸的植酸酶酶，通，通，通，通过过基因改造，将原来的精氨酸密基因改造，将原来的精氨酸密基因改造，将原来的精氨酸密基因改造，将原来的精氨酸密码码子子子子CGGCGGCGGCGG改改改改变为变为酵酵酵酵母偏母偏母偏母偏爱爱的密的密的密的密码码子子子子AGAAGAAGAAGA，由此，由此，由此，由此发发生的生的生的生的变
14、变化有（化有（化有（化有（ ）A A A A植酸植酸植酸植酸酶酶氨基酸序列改氨基酸序列改氨基酸序列改氨基酸序列改变变 B B B B植酸植酸植酸植酸酶酶mRNAmRNAmRNAmRNA序列改序列改序列改序列改变变C C C C编码编码植酸植酸植酸植酸酶酶的的的的DNADNADNADNA热稳热稳定性降低定性降低定性降低定性降低 D D D D配配配配对对的反密的反密的反密的反密码码子子子子为为UCUUCUUCUUCUBCDBCDBCDBCD点点点点拨拨：改改改改变变后的密后的密后的密后的密码码子仍然子仍然子仍然子仍然对应对应精氨酸，氨基酸的种精氨酸，氨基酸的种精氨酸，氨基酸的种精氨酸，氨基酸的种
15、类类和序和序和序和序列没有改列没有改列没有改列没有改变变，A A A A错误错误；由于密；由于密；由于密；由于密码码子改子改子改子改变变，植酸，植酸，植酸，植酸酶酶mRNAmRNAmRNAmRNA序列改序列改序列改序列改变变，B B B B正确；由于密正确；由于密正确；由于密正确；由于密码码子改子改子改子改变变后后后后C C C C（G G G G）比例下降，）比例下降，）比例下降，）比例下降，DNADNADNADNA热热稳热热稳定性降定性降定性降定性降低，低，低，低，C C C C正确；反密正确；反密正确；反密正确；反密码码子与密子与密子与密子与密码码子互子互子互子互补补配配配配对对，为为U
16、CUUCUUCUUCU，D D D D正确。正确。正确。正确。三、基因的表达中相关数量的三、基因的表达中相关数量的计算算蛋白蛋白蛋白蛋白质质中氨基酸的数目中氨基酸的数目中氨基酸的数目中氨基酸的数目1/3mRNA1/3mRNA1/3mRNA1/3mRNA中的碱基数目中的碱基数目中的碱基数目中的碱基数目 1/6DNA(1/6DNA(1/6DNA(1/6DNA(基因基因基因基因) ) ) )中的碱基数目中的碱基数目中的碱基数目中的碱基数目注：由于基因中有的片段不注：由于基因中有的片段不注：由于基因中有的片段不注：由于基因中有的片段不转录转录以及以及以及以及转录转录出的出的出的出的mRNAmRNAmR
17、NAmRNA中有中有中有中有终终止密止密止密止密码码子子子子等原因，所以基因中碱基数比蛋白等原因，所以基因中碱基数比蛋白等原因，所以基因中碱基数比蛋白等原因，所以基因中碱基数比蛋白质质中氨基酸数的中氨基酸数的中氨基酸数的中氨基酸数的6 6 6 6倍多。倍多。倍多。倍多。 【典型例典型例题】现现代生物工程能代生物工程能代生物工程能代生物工程能够实现够实现通通通通过过已知蛋白已知蛋白已知蛋白已知蛋白质质的氨基酸序列来人工合成基因。的氨基酸序列来人工合成基因。的氨基酸序列来人工合成基因。的氨基酸序列来人工合成基因。现现已知人体生已知人体生已知人体生已知人体生长长激素共含激素共含激素共含激素共含190
18、190190190个个个个肽键肽键( ( ( (单链单链) ) ) )，假，假，假，假设设与其与其与其与其对应对应的的的的mRNAmRNAmRNAmRNA序列序列序列序列中有中有中有中有A A A A和和和和U U U U共共共共313313313313个，个，个，个，则则合成的生合成的生合成的生合成的生长长激素基因中激素基因中激素基因中激素基因中G G G G至少有至少有至少有至少有( ( ( () ) ) )个个个个 个个个个 个个个个 D.D.D.D.无法确定无法确定无法确定无法确定B B B B点点点点拨拨：此蛋白：此蛋白：此蛋白：此蛋白质质由由由由191191191191个氨基酸个氨
19、基酸个氨基酸个氨基酸缩缩合而成，控制其合成的合而成，控制其合成的合而成，控制其合成的合而成，控制其合成的mRNAmRNAmRNAmRNA中最少有中最少有中最少有中最少有573573573573个碱基，又知个碱基，又知个碱基，又知个碱基，又知mRNAmRNAmRNAmRNA中中中中A A A AU U U U为为313313313313个，所以个，所以个，所以个，所以mRNAmRNAmRNAmRNA中中中中G G G GC C C C为为573573573573313313313313260(260(260(260(个个个个) ) ) )，故，故，故，故DNADNADNADNA的两条的两条的两条
20、的两条链链中中中中G G G GC C C C共有共有共有共有520520520520个，个，个，个，即即即即该该基因中基因中基因中基因中G G G G至少有至少有至少有至少有260260260260个。个。个。个。四、四、遗传密密码的破的破译克里克得出克里克得出克里克得出克里克得出3 3 3 3个碱基决定个碱基决定个碱基决定个碱基决定1 1 1 1个氨基酸。尼个氨基酸。尼个氨基酸。尼个氨基酸。尼伦伦伯格和伯格和伯格和伯格和马马太采用蛋白太采用蛋白太采用蛋白太采用蛋白质质体体体体外合成技外合成技外合成技外合成技术术，在每个，在每个，在每个，在每个试试管分管分管分管分别别加入一种氨基酸，再加入除
21、去加入一种氨基酸，再加入除去加入一种氨基酸，再加入除去加入一种氨基酸，再加入除去DNADNADNADNA和和和和mRNAmRNAmRNAmRNA的的的的细细胞提取液，以及人工合成的多聚尿胞提取液，以及人工合成的多聚尿胞提取液，以及人工合成的多聚尿胞提取液，以及人工合成的多聚尿嘧啶嘧啶核苷酸，核苷酸，核苷酸，核苷酸，结结果加入果加入果加入果加入苯丙氨酸的苯丙氨酸的苯丙氨酸的苯丙氨酸的试试管出管出管出管出现现多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸多聚苯丙氨酸肽链肽链，得出苯丙氨酸密，得出苯丙氨酸密，得出苯丙氨酸密，得出苯丙氨酸密码码子子子子为为UUUUUUUUUUUU。后来科学家采用。后来科学家采用
22、。后来科学家采用。后来科学家采用该该思路，破思路，破思路，破思路，破译译出全部密出全部密出全部密出全部密码码子。子。子。子。（1 1 1 1）多聚尿）多聚尿）多聚尿）多聚尿嘧啶嘧啶核苷酸的作用：核苷酸的作用：核苷酸的作用：核苷酸的作用： 作作作作为为模板模板模板模板mRNAmRNAmRNAmRNA控制蛋白控制蛋白控制蛋白控制蛋白质质合成。合成。合成。合成。（2 2 2 2）各）各）各）各试试管加入的管加入的管加入的管加入的细细胞提取液提供：胞提取液提供：胞提取液提供：胞提取液提供：能量、能量、能量、能量、酶酶、核糖体、核糖体、核糖体、核糖体、tRNAtRNAtRNAtRNA。（3 3 3 3）
23、细细胞提取液除去胞提取液除去胞提取液除去胞提取液除去DNADNADNADNA和和和和mRNAmRNAmRNAmRNA目的：目的：目的：目的：排除排除排除排除细细胞原有的胞原有的胞原有的胞原有的DNADNADNADNA和和和和mRNAmRNAmRNAmRNA对对蛋白蛋白蛋白蛋白质质合成的影响。合成的影响。合成的影响。合成的影响。（4 4 4 4）对对照照照照组组是：是：是：是：加入其他种加入其他种加入其他种加入其他种类类氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的3 3 3 3组组。（5 5 5 5）想知道更多种）想知道更多种）想知道更多种）想知道更多种类类氨基酸的密氨基酸的密氨基酸的密氨基酸的密码码子，怎
24、子，怎子，怎子，怎样样改改改改变实验变实验：依次用不同种依次用不同种依次用不同种依次用不同种类类的多聚核苷酸代替多聚尿的多聚核苷酸代替多聚尿的多聚核苷酸代替多聚尿的多聚核苷酸代替多聚尿嘧啶嘧啶核苷酸。核苷酸。核苷酸。核苷酸。 【典型例典型例题】为为在酵母菌中高效表达在酵母菌中高效表达在酵母菌中高效表达在酵母菌中高效表达丝丝状真菌状真菌状真菌状真菌编码编码的植酸的植酸的植酸的植酸酶酶，通，通，通，通过过基因改造，基因改造，基因改造，基因改造，将原来的精氨酸密将原来的精氨酸密将原来的精氨酸密将原来的精氨酸密码码子子子子CGGCGGCGGCGG改改改改变为变为酵母菌偏酵母菌偏酵母菌偏酵母菌偏爱爱的密
25、的密的密的密码码子子子子AGAAGAAGAAGA（精氨（精氨（精氨（精氨酸的密酸的密酸的密酸的密码码子有：子有：子有：子有：CGUCGUCGUCGU、CGCCGCCGCCGC、CGACGACGACGA、CGGCGGCGGCGG、AGAAGAAGAAGA、AGGAGGAGGAGG），），），），对对此此此此发发生的生的生的生的变变化的叙述，化的叙述，化的叙述，化的叙述，错误错误的是（的是（的是（的是（ ）A A A A植酸植酸植酸植酸酶酶氨基酸序列改氨基酸序列改氨基酸序列改氨基酸序列改变变B B B B植酸植酸植酸植酸酶酶mRNAmRNAmRNAmRNA序列改序列改序列改序列改变变C C C C
26、配配配配对对的反密的反密的反密的反密码码子子子子为为UCUUCUUCUUCUD D D D控制植酸控制植酸控制植酸控制植酸酶酶的基因含有的的基因含有的的基因含有的的基因含有的氢键氢键数目减少数目减少数目减少数目减少A A A AA A A AC C C CU U U UG G G GG G G GA A A AU U U UC C C CU U U UmRNAmRNAtRNAtRNAtRNAtRNAU U U UG G G GA CA CA CA CC C C CU AU AU AU AG G G GA A A A苏苏氨酸氨酸氨酸氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸丝丝氨酸氨酸氨酸氨酸 转转录录翻翻翻翻译译蛋白蛋白蛋白蛋白质质密密密密码码子子子子ACU GGA UCUACU GGA UCUACU GGA UCUACU GGA UCUDNADNADNADNA双双双双链链A A A AC C C CT T T TG G G GG G G GA A A AT T T TC C C CT T T TT T T TG G G GA A A AC C C CC C C CT T T TA A A AG G G GA A A A肽键肽键 肽键肽键【课堂小堂小结】
