課程內(nèi)容：
《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》
基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？我們知道，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。那么，DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的呢？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？
遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
細(xì)胞核中的DNA如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)合成？科學(xué)家推測(cè)，在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使。后來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的確有這樣的物質(zhì)，它就是RNA。
RNA是另一類核酸，它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似：它也是由基本單位——核苷酸連接而成的，核苷酸也含有4種堿基，可以儲(chǔ)存遺傳信息，因此，有人把RNA稱做DNA的副本。與DNA不同的是，組成RNA的五碳糖是核糖而不是脫氧核糖；RNA的堿基組成中沒有堿基T（胸腺嘧啶），而替換成堿基U（尿嘧啶）；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有三種。上面介紹的作為DNA信使的RNA叫做信使RNA，也叫mRNA。此外還有轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，也叫tRNA，以及核糖體RNA，也叫rRNA。
科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，RNA是在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程成為轉(zhuǎn)錄。當(dāng)細(xì)胞開始合成某種蛋白質(zhì)時(shí)，編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA雙鏈將解開，雙鏈的堿基得以暴露。細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與供轉(zhuǎn)錄用的DNA的一條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下，依次連接，形成一個(gè)mRNA分子。
遺傳信息的翻譯
mRNA合成以后，就通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。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)，這一過程叫做翻譯。
你已經(jīng)知道，核酸中的堿基序列就是遺傳信息。翻譯實(shí)質(zhì)上是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的的氨基酸序列。想一想你查詢英漢詞典的過程，正是借助于英文詞與漢字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，你才能將一篇英文翻譯成漢語(yǔ)。要想知道m(xù)RNA是如何翻譯成蛋白質(zhì)的，首先也要尋找mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
DNA和RNA都只含有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。這4種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？如果1個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，那么，4種堿基只能決定4種氨基酸。這種組合顯然是不夠的。
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”——核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。
將氨基酸運(yùn)到“生產(chǎn)線”上去的“搬運(yùn)工”是另一種RNA——tRNA。tRNA的種類很多，但是，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，分子結(jié)構(gòu)也很特別：RNA鏈經(jīng)過折疊，看上去像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基。每個(gè)tRNA的這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，因而叫反密碼子。
圖4-6向你展示了蛋白質(zhì)合成這條“生產(chǎn)線”的情景。注意，核糖體是可以沿著mRNA移動(dòng)的。核糖體與mRNA的結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。如圖所示，反密碼子為UAC的tRNA攜帶亞硫氨酸，通過與mRNA的堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1.攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2.亞硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。然后，核糖體沿著mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，又去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)甲硫氨酸，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。上述步驟沿mRNA鏈不斷進(jìn)行，直至讀取到mRNA上的終止密碼，合成才告終止。
肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，經(jīng)過一系列步驟，被運(yùn)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)分子，開始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。
《基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成》
基因如何指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成？我們知道，基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段；DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。那么，DNA攜帶的遺傳信息是怎樣傳遞到細(xì)胞質(zhì)中去的呢？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？
遺傳信息的轉(zhuǎn)錄
細(xì)胞核中的DNA如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)合成？科學(xué)家推測(cè)，在DNA和蛋白質(zhì)之間，還有一種中間物質(zhì)充當(dāng)信使。后來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中的確有這樣的物質(zhì)，它就是RNA。
RNA是另一類核酸，它的分子結(jié)構(gòu)與DNA很相似：它也是由基本單位——核苷酸連接而成的，核苷酸也含有4種堿基，可以儲(chǔ)存遺傳信息，因此，有人把RNA稱做DNA的副本。與DNA不同的是，組成RNA的五碳糖是核糖而不是脫氧核糖；RNA的堿基組成中沒有堿基T（胸腺嘧啶），而替換成堿基U（尿嘧啶）；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有三種。上面介紹的作為DNA信使的RNA叫做信使RNA，也叫mRNA。此外還有轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，也叫tRNA，以及核糖體RNA，也叫rRNA。
科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，RNA是在細(xì)胞核中，以DNA的一條鏈為模板合成的，這一過程成為轉(zhuǎn)錄。當(dāng)細(xì)胞開始合成某種蛋白質(zhì)時(shí)，編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的一段DNA雙鏈將解開，雙鏈的堿基得以暴露。細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與供轉(zhuǎn)錄用的DNA的一條鏈上的堿基互補(bǔ)配對(duì)，在RNA聚合酶的作用下，依次連接，形成一個(gè)mRNA分子。
遺傳信息的翻譯
mRNA合成以后，就通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。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)，這一過程叫做翻譯。
你已經(jīng)知道，核酸中的堿基序列就是遺傳信息。翻譯實(shí)質(zhì)上是將mRNA中的堿基序列翻譯為蛋白質(zhì)的的氨基酸序列。想一想你查詢英漢詞典的過程，正是借助于英文詞與漢字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，你才能將一篇英文翻譯成漢語(yǔ)。要想知道m(xù)RNA是如何翻譯成蛋白質(zhì)的，首先也要尋找mRNA的堿基與氨基酸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
DNA和RNA都只含有4種堿基，而組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種。這4種堿基是怎么決定蛋白質(zhì)的20種氨基酸的呢？如果1個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，那么，4種堿基只能決定4種氨基酸。這種組合顯然是不夠的。
mRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，就與蛋白質(zhì)的“裝配機(jī)器”——核糖體結(jié)合起來，形成合成蛋白質(zhì)的“生產(chǎn)線”。有了“生產(chǎn)線”，還要有“工人”，才能生產(chǎn)產(chǎn)品。
將氨基酸運(yùn)到“生產(chǎn)線”上去的“搬運(yùn)工”是另一種RNA——tRNA。tRNA的種類很多，但是，每種tRNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，分子結(jié)構(gòu)也很特別：RNA鏈經(jīng)過折疊，看上去像三葉草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位，另一端有3個(gè)堿基。每個(gè)tRNA的這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，因而叫反密碼子。
圖4-6向你展示了蛋白質(zhì)合成這條“生產(chǎn)線”的情景。注意，核糖體是可以沿著mRNA移動(dòng)的。核糖體與mRNA的結(jié)合部位會(huì)形成2個(gè)tRNA的結(jié)合位點(diǎn)。如圖所示，反密碼子為UAC的tRNA攜帶亞硫氨酸，通過與mRNA的堿基AUG互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)入位點(diǎn)1.攜帶組氨酸的tRNA以同樣的方式進(jìn)入位點(diǎn)2.亞硫氨酸通過與組氨酸形成肽鍵轉(zhuǎn)移到占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA上。然后，核糖體沿著mRNA移動(dòng)，讀取下一個(gè)密碼子。原占據(jù)位點(diǎn)1的tRNA離開核糖體，又去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)甲硫氨酸，占據(jù)位點(diǎn)2的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)1，一個(gè)新的攜帶氨基酸的tRNA進(jìn)入位點(diǎn)2，繼續(xù)肽鏈的合成。上述步驟沿mRNA鏈不斷進(jìn)行，直至讀取到mRNA上的終止密碼，合成才告終止。
肽鏈合成后，就從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫離，經(jīng)過一系列步驟，被運(yùn)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)分子，開始承擔(dān)細(xì)胞生命活動(dòng)的各項(xiàng)職責(zé)。
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李老師
女，中教高級(jí)職稱
具有較強(qiáng)的溝通能力，很容易調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
