1、第 16 课时 基因指导蛋白质的合成 (二)目标导航 1.概述遗传信息的翻译过程。2.掌握蛋白质合成过程中的数量关系，并能进行有关计算。一、遗传信息的翻译1概念：将游离在细胞质中的各种氨基酸，以_为模板合成具有一定_顺序的蛋白质的过程。场所：_；原料：_；模板：_；结果：具有_顺序的蛋白质。2实质：将 mRNA 中的碱基序列翻译为蛋白质中的氨基酸序列。3碱基与氨基酸之间的对应关系DNA 和 RNA 都只含有_ 种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有_种，1 个氨基酸的编码至少需要_个碱基，而每 3 个碱基有_(用乘法等式表示)种组合，这样才足以组合出构成蛋白质的 20 种氨基酸。密码子：_的碱基
2、叫做密码子，共有_个密码子。其中起始密码子_个，分别是 AUG、GUG ；终止密码子_个，分别是_、_、_。4氨基酸的“搬运工”tRNA：呈_形状，一端为_的部位，另一端有_个碱基，每个_上的 3 个碱基可以与_互补配对，称为反密码子。5过程(1)mRNA 进入细胞质，与 _结合。(2)携带一个特定氨基酸的 tRNA，通过_ 与第一个密码子互补配对，进入位点 1。(3)携带另一个特定氨基酸的 tRNA 以同样的方式进入位点 2。(4)位点 1、位点 2 相应的氨基酸_形成_ ，位点 1 上的氨基酸转移到占据位点 2 的 tRNA 上。(5)核糖体读取下一个_，原占据位点 1 的 tRNA 离开
3、_，占据位点 2 的 tRNA 进入位点 1，一个新的携带氨基酸的 tRNA 进入位点 2，继续肽链的合成。重复进行直至读取到 mRNA 的_。(6)肽链合成后，从_上脱离，经过一系列步骤，盘曲折叠成具有特定_和_的蛋白质分子。6转录与翻译的区别步骤 转录 翻译场所 细胞核 细胞质的核糖体模板 DNA 的一条链 mRNA条件 RNA 聚合酶、ATP 酶、tRNA 为运载工具、ATP原料 核苷酸 氨基酸产物 mRNA 多肽链其他mRNA 从核孔穿出，转移到细胞质的核糖体上一条或几条多肽链再进一步形成蛋白质的空间结构二、基因表达中的相关数量计算1转录时，组成基因的两条链只有一条链进行转录，另一条链
4、则不进行转录。因此，转录形成的 RNA 分子中碱基数目是基因中碱基数目的 1/2。2翻译过程中，信使 RNA 中每 3 个相邻碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使 RNA 碱基数目的 1/3。综上可知：蛋白质中氨基酸数目tRNA 数目1/3 mRNA 碱基数目1/6 DNA 碱基数目。3基因中的碱基、RNA 中的碱基和蛋白质中氨基酸的数量关系比较 数目DNA 中的碱基数、磷酸基数、脱氧核糖数、脱氧核糖核苷酸数 6nmRNA 中碱基数、磷酸基数、核糖数、核糖核苷酸数 3n参与转运氨基酸的 tRNA 数 n蛋白质中的氨基酸数 n蛋白质中的肽链数 m蛋白质中的肽键数 n
5、 m缩合脱去的水分子数 n m注意 (1)翻译时，mRNA 上的终止密码子不决定氨基酸，因此准确地 说， mRNA 上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的 3 倍还要多一些。(2)基因或 DNA 上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的 6 倍还要多一些。(3)在回答有关问题时， 应加上最多或最少等字。如：mRNA 上有 n 个碱基，转录产 生它的基因中至少有 2n 个碱基， 该 mRNA 指导合成的蛋白质中最多有 n/3 个氨基酸。知识点一 遗传信息的翻译1DNA 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表，则如图所示 tRNA 所携带的氨基酸是 ( )A精氨酸 B丙氨酸C半胱氨
6、酸 D苏氨酸2根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是 ( )DNA 双链T GmRNAtRNA 反密码子 A氨基酸 苏氨酸A.TGU BUGA CACU DUCU知识点二 基因表达中的相关数量计算3由 n 个碱基组成的基因，控制合成由 1 条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为 a，则该蛋白质的相对分子质量最大为 ( )A. B. 18( 1)na6 na3 n3Cna18(n1) D. 18( 1)na6 n64某条多肽的相对分子质量为 2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为 110，若考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是 ( )A75 对碱基 B78 对碱基C90 对
7、碱基 D93 对碱基基础落实1下列对转运 RNA 的描述，正确的是 ( )A每种转运 RNA 能识别并转运多种氨基酸B每种氨基酸只有一种转运 RNA 能转运它C转运 RNA 能识别信使 RNA 上的密码子D转运 RNA 转运氨基酸到细胞核内2下列关于密码子的叙述，不正确的是 ( )A密码子由信使 RNA 上三个相邻的碱基序列组成GCA CGT ACG TGC精氨酸 丙氨酸 半胱氨酸 苏氨酸B每种氨基酸可以有几种密码子决定C信使 RNA 上密码子与密码子之间没有任何不编码的核苷酸存在D64 个密码子中有三个终止密码子，两个起始密码子，所以有效的密码子有 59个3下列过程遵循“碱基互补配对原则”的
8、有 ( )DNA 复制 mRNA 与核糖体结合 DNA 转录 mRNA 翻译A BC D4已知某转运 RNA 的反密码子的 3 个碱基顺序是 GAU，它运载的是亮氨酸(亮氨酸的密码子是 UUA、UUG、CUU 、CUA、CUC、CUG)，那么决定此亮氨酸的密码子是由DNA 模板链上的哪个碱基序列转录而来的 ( )AGAU BCAT CCUA DGAT5下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是 ( )A该过程表明生物体内少量的 mRNA 可以迅速合成大量的蛋白质B该过程的模板是核糖核苷酸，原料是 20 种游离的氨基酸C核糖体移动的方向从左向右 D合成的场所一定在细胞核，合成 的
9、场所一定在细胞质能力提升6在遗传信息的传递过程中，不可能发生的是 ( )ADNA 复制、转录及翻译过程都遵循碱基互补配对原则B核基因转录形成的 mRNA 穿过核孔进入细胞质中进行翻译过程CDNA 复制、转录都是以 DNA 一条链为模板，翻译则是以 mRNA 为模板DDNA 复制、转录和翻译的原料依次是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸7合成肽链时，出现正常的肽链终止是因为 ( )A一个与 mRNA 链终止密码相应的 tRNA 不能携带氨基酸B不具有与 mRNA 链终止密码相应的反密码子的 tRNACmRNA 在 mRNA 链终止密码处停止合成DtRNA 上出现终止密码8一个 mRNA 分子有 m
10、个碱基，其中 GC 有 n 个，由该 mRNA 合成的蛋白质有两条肽链，则其模板 DNA 分子的 AT 数、合成蛋白质时脱去的水分子数分别是 ( )Am、 1 Bm 、 2m3 m3C2(mn)、 1 D2(mn) 、 2m3 m3题号 1 2 3 4 5 6 7 8答案9.下图表示某真核生物的某基因的片段及其转录出的信使 RNA，请据图回答问题( 几种相关氨基酸的密码子见下表) ：亮氨酸 CUA、CUC、CUG、CUU、UUA、UUG缬氨酸 GUA、GUC、GUG、GUU甘氨酸 GGU甲硫氨酸 AUG(1)形成链的过程叫做_，场所是_，需要的原料是_。(2)形成链的过程与 DNA 复制的过程
11、，都要遵循_原则。(3)链进入细胞质后与_结合，在合成蛋白质过程中，转运 RNA 运载的氨基酸依次是_(依次填写前两个氨基酸的名称) 。(4)若该基因复制时发生差错，当图中 a 处所指由 A 变成 G 时，这种突变对该蛋白质的结构有无影响？_。(5)若该基因有 100 个碱基对，可编码的氨基酸最多有_ 个。10已知鸡的成熟红细胞能产生 珠蛋白，鸡的胰岛 B 细胞能产生胰岛素。为研究这两种细胞中上述两种基因是否都存在和基因能否表达，现分别对从两种细胞中提取的总DNA 片段和总 RNA 片段进行检测，结果如下表：名称 实验一( 细胞总 DNA) 实验二( 细胞总 RNA)成熟红细胞 胰岛 B 细胞
12、 成熟红细胞 胰岛 B 细胞珠蛋白基因 胰岛素基因 注：“”为检测到相应物质， “”为未检测到相应物质。(1)实验一结果说明：_。实验二结果说明：_。(2)合成 珠蛋白的直接模板是 _，合成的场所是_。(3)在实验二中，若 DNA 分子探针中某一片段的碱基为 AGTC，则在该实验中与之配对的碱基为_。(4)试问，在 DNA 分子探针上是否有合成胰岛素的遗传密码？_，理由是_。答案 知识清单一、1.mRNA 氨基酸 细胞质 游离的氨基酸 mRNA 一定氨基酸34 20 3 44464 mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻 64 2 3 UAA UAG UGA4三叶草 携带氨基酸 3 tRNA
13、 mRNA 上的密码子5(1)核糖体 (2) 反密码子 (4) 脱水缩合 肽键 (5)密码子 核糖体 终止密码 (6)核糖体与 mRNA 的复合物 空间结构 功能对点训练1A tRNA 上反密码子与 mRNA 上密码子相对应，所以 mRNA 上密码子为 GCA，对应 DNA 分子模板链上的碱基序列为 CGT。2C 根据表中 DNA 的一条链前两个碱基为 TG，可分析 mRNA 密码子的前两个碱基为 UG 或 AC。再根据 tRNA 反密码子的第 3 个碱基为 A 可知 mRNA 密码子第 3 个碱基为 U。综合分析可知苏氨酸的密码子为 UGU 或 ACU。3D 基因中 n个碱基控制合成的氨基酸
14、至多 n/6 个，n/6 个氨基酸形成一条链，脱去水分子( n/61)个，所以由该肽链组成的蛋白质最大相对分子质量为 n/6a(n/61)18。4D 设此多肽由 x 个氨基酸脱水缩合形成， 则 110x 18(x1)2 778，得 x30。基因考虑不编码氨基酸的终止密码后的长度为 303393 对碱基。课后作业1C 决定氨基酸的密码子有 61 种，而 组成蛋白质的氨基酸有 20 种，所以密码子与氨基酸之间的对应关系为一对一或多对一；转运 RNA 与密码子通过碱基互补配对相对应，所以转运 RNA 与氨基酸之间 也存在一对一或多对一的对应关系。蛋白质的合成场所在细胞质内的核糖体上。2D 密码子是
15、mRNA 上决定一个氨基酸的三个相 邻的碱基。mRNA 上有A、U、C、G 四种碱基，故有 4364 种密码子，其中有三个不决定任何氨基酸的密码子，是肽链合成的终止密码子。另外 AUG、GUG 分别是甲硫氨酸、缬氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子，所以决定氨基酸的密 码子有 61 个。密 码子在 RNA 上的排列是连续的，如果密码子之间加入或删减一个碱基， 这一点以后的密码子将发 生错误，故 C 正确。3C DNA 复制时，以 DNA 两条链为模板，以碱基互 补配对为原则合成新的 DNA。转录时以 DNA 一条链为模板，以 AU、GC、CG、TA 配对，合成 mRNA。mRNA 翻译时，
16、tRNA 反密码子与 mRNA 密码子互补配对。 4D 转运 RNA 上的反密码子与 mRNA 上的碱基互补 ，而决定氨基酸的密 码子是mRNA 上的碱基序列，故此亮氨酸的密码子是 CUA，由 DNA 模板链上的 GAT 转录而来。5A 该过程是翻译过程，模板是 mRNA。由 图中翻译出的肽链长短就可以推断出核糖体移动的方向是从右向左。合成 的场所不一定在细胞核，可以在线粒体和叶绿体，合成的场所不一定在细胞质，可以在 线粒体和叶绿体。 6C 遗传信息传递时，DNA 的复制是以两条链分别为模板进行的。7B mRNA 上的终止密码没有相应 tRNA 上的反密码子对应。8D mRNA 共有 m 个碱
17、基， G 和 C 有 n 个， 则 A 和 U 有(mn)个，因为 mRNA 是以 DNA 的一条链为模板转录来的，所以 mRNA 中的 A 和 U 等于 DNA 中另一条链中的 A和 T，等于 DNA 中 A 和 T 的一半。 mRNA 共有 m 个碱基，可决定 m/3 个氨基酸。该 mRNA合成的蛋白质有两条肽链，多 肽的合成过程中共脱水为 m/32。9(1)转录 细胞核 四种核糖核苷酸 (2)碱基互补配对 (3)核糖体 甲硫氨酸、缬氨酸 (4)无影响 (5)33解析 (1)为 RNA 单链，是以 DNA 分子一条链转录形成的，转录的场所为细胞核，需以核糖核苷酸为原料。(2)DNA 复制和
18、转录的过程都要遵循碱基互补配对原则：AT、GC、AU。(3)信使 RNA 通过 核孔进入细胞质，与核糖体结合起来，以氨基酸为原料，以 转运RNA 为 运载工具合成蛋白质 ，mRNA 中有 AUG 对应甲硫氨酸，GUG 对应缬氨酸。 (4)当 a处 A 变成 G 时，信使 RNA 上此处的碱基变为 GUC，对应 的氨基酸仍为缬氨酸，对蛋白质结构无影响。(5)该 基因为 200 个碱基，对应的氨基酸数200/633 个。10(1)鸡的成熟红细胞和胰岛 B 细胞中都有 珠蛋白基因和胰岛素基因 鸡的成熟红细胞只能合成 珠蛋白的 mRNA，鸡的胰岛 B 细胞只能合成胰岛素的 mRNA (2)mRNA 核糖体 (3)UCAG (4)没有 遗传密码在 mRNA 上解析 考虑细胞的全能性，两种 细胞均含有全部基因。考 虑细 胞内基因的选择性表达，成熟红细胞只合成 珠蛋白而不合成胰 岛素，胰岛 B 细胞合成胰岛素而不合成 珠蛋白。
