高中生物第4章第1节《基因指导蛋白质的合成》（必修2）

课程内容：
《基因指导蛋白质的合成》
    基因如何指导蛋白质的合成？我们知道，基因是有遗传效应的DNA片段；DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA携带的遗传信息是怎样传递到细胞质中去的呢？当遗传信息到达细胞质后，细胞又是怎样解读的呢？
    遗传信息的转录
    细胞核中的DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成？科学家推测，在DNA和蛋白质之间，还有一种中间物质充当信使。后来发现细胞中的确有这样的物质，它就是RNA。
    RNA是另一类核酸，它的分子结构与DNA很相似：它也是由基本单位——核苷酸连接而成的，核苷酸也含有4种碱基，可以储存遗传信息，因此，有人把RNA称做DNA的副本。与DNA不同的是，组成RNA的五碳糖是核糖而不是脱氧核糖；RNA的碱基组成中没有碱基T（胸腺嘧啶），而替换成碱基U（尿嘧啶）；RNA一般是单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中。
    RNA有三种。上面介绍的作为DNA信使的RNA叫做信使RNA，也叫mRNA。此外还有转运RNA，也叫tRNA，以及核糖体RNA，也叫rRNA。
    科学家通过研究发现，RNA是在细胞核中，以DNA的一条链为模板合成的，这一过程成为转录。当细胞开始合成某种蛋白质时，编码这个蛋白质的一段DNA双链将解开，双链的碱基得以暴露。细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。
    遗传信息的翻译
    mRNA合成以后，就通过核孔进入细胞质中。游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫做翻译。
    你已经知道，核酸中的碱基序列就是遗传信息。翻译实质上是将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的的氨基酸序列。想一想你查询英汉词典的过程，正是借助于英文词与汉字的对应关系，你才能将一篇英文翻译成汉语。要想知道mRNA是如何翻译成蛋白质的，首先也要寻找mRNA的碱基与氨基酸之间的对应关系。
    DNA和RNA都只含有4种碱基，而组成生物体蛋白质的氨基酸有20种。这4种碱基是怎么决定蛋白质的20种氨基酸的呢？如果1个碱基决定一个氨基酸，那么，4种碱基只能决定4种氨基酸。这种组合显然是不够的。
    mRNA进入细胞质后，就与蛋白质的“装配机器”——核糖体结合起来，形成合成蛋白质的“生产线”。有了“生产线”，还要有“工人”，才能生产产品。
    将氨基酸运到“生产线”上去的“搬运工”是另一种RNA——tRNA。tRNA的种类很多，但是，每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。tRNA分子比mRNA小得多，分子结构也很特别：RNA链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个碱基。每个tRNA的这3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，因而叫反密码子。
    图4-6向你展示了蛋白质合成这条“生产线”的情景。注意，核糖体是可以沿着mRNA移动的。核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。如图所示，反密码子为UAC的tRNA携带亚硫氨酸，通过与mRNA的碱基AUG互补配对，进入位点1.携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2.亚硫氨酸通过与组氨酸形成肽键转移到占据位点2的tRNA上。然后，核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子。原占据位点1的tRNA离开核糖体，又去转运下一个甲硫氨酸，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。上述步骤沿mRNA链不断进行，直至读取到mRNA上的终止密码，合成才告终止。
    肽链合成后，就从核糖体与mRNA的复合物上脱离，经过一系列步骤，被运送到各自的“岗位”，盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子，开始承担细胞生命活动的各项职责。

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李老师

女，中教高级职称

具有较强的沟通能力，很容易调动学生学习积极性。