4.1基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成（第二課時）一、溫故DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯比較項目轉(zhuǎn)錄翻譯場所模板原料酶能量細(xì)胞核（主要）核糖體親代DNA一條鏈mRNA4種核糖核苷酸20種氨基酸RNA聚合酶多種酶ATP等提供ATP等提供轉(zhuǎn)錄和翻譯真核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯先轉(zhuǎn)錄后翻譯邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯一、中心法則1.1957年，科學(xué)家克里克預(yù)見了遺傳信息傳遞的一般規(guī)律，提出了中心法則。2.內(nèi)容：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的復(fù)制；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)，即遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯。DNA轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)復(fù)制一、中心法則3.補充：少數(shù)生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及

從RNA流向DNA。DNA轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制中心法則圖解（虛線表示少數(shù)生物的遺傳信息的流向）在遺傳信息的流動過程中，DNA和RNA是信息的載體，蛋白質(zhì)是信息的表達(dá)產(chǎn)物，而ATP為信息的流動提供能量，可見，生命是物質(zhì)、能量和信息的統(tǒng)一體。二、遺傳密碼的破譯1.提出問題：遺傳密碼真的是以3個堿基為一組的嗎？遺傳密碼的閱讀方式究竟是重疊的還是非重疊的？密碼子之間是否有分隔符？GGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCTGGTTCGCACGCT二、遺傳密碼的破譯遺傳密碼的閱讀方式01非重疊的閱讀方式02重疊的閱讀方式GGTTCGCACGCT二、遺傳密碼的破譯遺傳密碼的閱讀方式①當(dāng)圖中DNA的第三個堿基（T）發(fā)生改變時，如果密碼子是非重疊閱讀的，這

一改變將影響多少個氨基酸？如果密碼子是重疊閱讀的，又將產(chǎn)生怎樣的影響？非重疊閱讀重疊閱讀密碼子是非重疊閱讀的：密碼子是重疊閱讀的：改變1個氨基酸改變3個氨基酸二、遺傳密碼的破譯遺傳密碼的閱讀方式非重疊閱讀后面的氨基酸都改變T后插入1個堿基T后插入2個堿基T后插入3個堿基后面的氨基酸都改變原氨基酸序列中多一個氨基酸二、遺傳密碼的破譯遺傳密碼的閱讀方式重疊閱讀①插入

1個堿基，可能改變了原多肽鏈中的

2個氨基酸，比原多肽鏈多

1個氨基酸。②插入

2個堿基，可能改變了原多肽鏈中的

2個氨基酸，比原多肽鏈多

2個氨基酸。③插入

3個堿基，可能改變了原多肽鏈中的

2個氨基酸，比原多肽鏈多

3個氨基酸。二、遺傳密碼的破譯實驗思路克里克以T4噬菌體為實驗材料，研究其中某個基因的堿基增加或減少對其所編碼蛋白質(zhì)的影響。實驗結(jié)果在相關(guān)堿基序列中增加或刪除1個或2個堿基，無法產(chǎn)生具有正常功能的蛋白質(zhì)，但是，當(dāng)增加或刪除3個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。010302實驗結(jié)論遺傳密碼中3個堿基編碼1個氨基酸；遺傳密碼從一個固定的起點開始，以非重疊的方式閱讀，密碼子之間沒有分隔符。2.克里克的實驗證據(jù)二、遺傳密碼的破譯克里克雖然闡明了遺傳密碼的總體特征，但無法說明由3個堿基排列成的1個密碼子對應(yīng)的究竟是哪一個氨基酸？3.尼倫伯格和馬太的實驗①實驗思路采用了蛋白質(zhì)體外合成技術(shù)。在每個試管中分別加入一種氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的細(xì)胞提取液，以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸。TyrSerPheCysTyr：酪氨酸Ser：絲氨酸Phe：苯丙氨酸Cys：半胱氨酸二、遺傳密碼的破譯3.尼倫伯格和馬太的實驗②實驗結(jié)果加入了苯丙氨酸的試管中出現(xiàn)了多聚苯丙氨酸的肽鏈。TyrSerPheCys各管加入多聚尿嘧啶核苷酸及除去DNA和mRNA的細(xì)胞提取液TyrSerPheCys二、遺傳密碼的破譯3.尼倫伯格和馬太的實驗③結(jié)果分析多聚尿嘧啶核苷酸（多聚U）導(dǎo)致了多聚苯丙氨酸的合成，而多聚尿嘧啶核苷酸的堿基序列是由許多個尿嘧啶組成的（UUUUUUU······），可見由尿嘧啶組成的堿基序列編碼是由苯丙氨酸組成的肽鏈。即苯丙氨酸對相應(yīng)的密碼子應(yīng)該是UUU。5'3'UUUUUUUUUUUUUUUPhePhePhePhePhe二、遺傳密碼的破譯3.尼倫伯格和馬太的實驗④思考·討論A.實驗中多聚尿嘧啶核苷酸的作用是什么？作為模板mRNA直接控制蛋白質(zhì)（多肽）的合成。B.為什么要除去細(xì)胞提取液中的DNA和mRNA？原有的mRNA會作為合成蛋白質(zhì)的模板干擾實驗結(jié)果；DNA可能作為mRNA合成的模板，而新和成的mRNA也會干擾實驗結(jié)果。二、遺傳密碼的破譯3.尼倫伯格和馬太的實驗④思考·討論C.要想知道更多氨基酸的密碼子，你如何改變上述實驗？

依次用不同種類的多聚核糖核苷酸替換上述實驗中的多聚尿嘧啶核苷酸在此后的六七年里，科學(xué)家沿著體外合成蛋白質(zhì)的思路，不斷地改進(jìn)實驗方法，破譯出了全部的密碼子，并編制出了密碼子表。三、相關(guān)計算1.DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系DNA(基因)mRNA肽鏈n個氨基酸3n個堿基6n個堿基至多至多至少至少三、相關(guān)計算1.DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系(1)規(guī)律：蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目=1/3mRNA中堿基數(shù)目=1/6DNA(基因)中堿基數(shù)目(2)計算：蛋白質(zhì)中肽鏈數(shù)+肽鍵數(shù)=氨基酸數(shù)=1/3mRNA中堿基數(shù)=1/6基因中堿基數(shù)三、相關(guān)計算1.DNA(基因)、mRNA上堿基數(shù)目與氨基酸數(shù)目之間的關(guān)系(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，則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

基因中最少有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。三、相關(guān)計算2.例題例1：已知一段mRNA上有30個堿基，其中A和C共有12個，那么轉(zhuǎn)錄它的DNA分子中G和T的總數(shù)、該mRNA翻譯合成多肽鏈時應(yīng)脫去的水分子數(shù)分別是（不考慮終止密碼子）（）A.12、9B.12、10C.30、10D.30、9三、相關(guān)計算2.例題例2：一條多肽鏈中有500個氨基酸在，則作為合成該多肽鏈的mRNA分子和用來轉(zhuǎn)錄mRNA的DNA分子至少有堿基多少個？A.1500個和1500個B.500個和1000個C.1000個和2000個D.1500個和3000個四、練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.基因的表達(dá)包括遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)DNA轉(zhuǎn)錄形成的mRNA，與母鏈堿基的組成、排列順序都是相同的。（）(2)一個密碼子只能對應(yīng)一種氨基酸，一種氨基酸必然有多個密碼子。（）四、練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測2.密碼子決定了蛋白質(zhì)的氨基酸種類以及翻譯的起始和終止。密碼子是指（）A.基因上3個相鄰的堿基B.DNA上3個相鄰的堿基C.tRNA上3個相鄰的堿基D.mRNA上3個相鄰的堿基四、練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用紅霉素、環(huán)丙沙星、利福平等抗菌藥物能夠抑制細(xì)菌的生