高中生物《遗传信息的传递》文字素材1-浙科版必修2.doc

遗传信息的传递一、中心法则英国物理学家克里克在1958年提出关于遗传物质与性状之间关系的中心法则以后，经过修改和补充。按照中心法则，DNA不仅具有自体催化的功能（即自我复制），而且具有异体催化的功能，即根据它所贮存的遗传信息，转录成RNA，然后转移至细胞质中，再翻译成蛋白质。多数生物都是由DNA转录RNA。但1970年美国科学家特明和巴尔的摩等发现在少数生物中如劳氏肉瘤病毒等，存在一种反向转录酶。在它的催化下，RNA可反向转录成DNA。这一发现丰富了中心法则的内容，但还未发现蛋白质也能反向翻译成RNA或DNA的事例。二、遗传密码根据理论推算和大量的实验证明，3个碱基组成1个遗传密码，决定1个氨基酸的合成，形成了决定20种氨基酸合成的遗传密码表。遗传密码具有以下性质：1、统一性现已证明，地球上所有的生物，从病毒到高等植物，从变形虫到人类，其遗传密码基本上是相同的，最根本的生命活动都服从于这张密码表的规定。2、三联体每3个连续的核苷酸决定一种氨基酸。3、不重叠一般来讲，两个相邻接的密码子没有共同的核苷酸。4、无逗号所有的三联体密码都是连续的，中间没有不作为密码的核苷酸。5、兼并性多数氨基酸可由几个密码来翻译。另外，还有几个特殊的密码，那就是起始密码子，终止密码子。它们直接关系着蛋白质合成的起始和终止。三、核糖核酸RNA分子和DNA一样，也是核苷酸的多聚体、长链的大分子，并能进行自我复制。但也有不同的地方：RNA通常是单链。核苷酸中的糖是核糖。4种碱基中没有胸腺嘧啶（T），而有尿嘧啶（U），但也和A配对。已知细胞中参与遗传信息传递的RNA至少有6种类型：1、信使核糖核酸信使核糖核酸（mRNA）由于能传达DNA上的遗传信息而得名。它是以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的催化下，按照碱基互补的原则合成的，不过A是与U配对。这种合成过程称为转录。通过转录，DNA的遗传密码的信息就精确无误地传给了mRNA，然后它再从核进入细胞质，进行翻译作用。mRNA约占全部RNA的5%10%。2、核糖体核糖核酸核糖体核糖核酸（rRNA）也是从DNA转录来的，是蛋白质合成的场所。rRNA占全部RNA的75%80%，可分为3种5S，16S及23SrRNA(真核则分别为5S，16S和23S）。它们与核糖体蛋白结合后产生30S和50S两种亚基，再结合成核糖体。3、转移核糖核酸转移核糖核酸（tRNA）也称可溶性RNA，含80个左右核苷酸，约占全部RNA的15%20%。tRNA由DNA转录时，先形成前体，以后切去多余核苷酸，形成骨架分子，再经特定酶作用改变稀有碱基，最后产生成熟的tRNA。它的功能是把各种氨基酸搬运到合成蛋白质的工厂核糖体中。tRNA分子一般有73-93个核苷酸。在tRNA分子中，tRNA分子链进行折叠时以最大的可能将分子链中的互补碱基相互配对，形成具有4个臂和4个环的三叶草构型。其氨基酸受体或称氨基酸基茎将活化了的氨基酸固定在tRNA的3端。所有的tRNA的3端都有一个C-C-A列。活化了的氨基酸就结合在末端的腺苷酸上。此种三叶草的另一端是反密码子臂，其上含有与mRNA三联密码互补的反三联密码（称反密码子）。tRNA形成的另外两个大臂DHU臂含有不常见的嘧啶核苷二氢尿嘧啶核苷，而在TC臂上含有核糖胸腺嘧啶和假尿嘧啶，这两种核苷酸也仅存在于tRNA中。三叶草结构的tRNA还有一个随着tRNA分子长度变化而变化的额外环（或称可变臂）。在空间构型上，tRNA分子被折叠成L形状的结构，与其相应的氨基酸被固定在这种L形结构的一端上，而反密码子位于L形的另一端上。由于蛋白质是由20种氨基酸构成的，所以生物细胞中至少应有20种不同的tRNA，以分别对应于每一种氨基酸。事实上，细胞中存在着远多于20种的tRNA。四、蛋白质的生物合成由mRNA的核苷酸顺序决定氨基酸和蛋白质的合成过程，称为翻译.（一）蛋白质合成过程蛋白质合成过程一般分为起始、延伸和终止3个阶段。1、起始在3种起始蛋白质帮助下，核糖体亚基30s与mRNA结合形成起始复合体，带有甲酰甲硫氨酸的tRNA进入起始复合体，识出起始密码子AUG，反密码子UAC与之配对；50s与30s结合，形成完整的70s核糖体；其上有2个位置：A位（氨基酰附着位置或称受位）和P位（肽基位置或称供位）。2、延伸要使进入的DNA结合在A位上，形成肽键并延伸，需要3种延伸蛋白和GTP能源参加。（1）结合甲酰甲硫氨酸-tRNA识出AUG.，反密码子UAC与之配对，即进入A位；随核糖体沿mRNA从5-3移动，甲酰甲硫氨酸-tRNA从A位移到P位；这时与mRNA上第2个密码子相对应的氨基酰-tRNA进入A位与核糖体结合。（2）转肽结合过程一旦完成，立即通过肽基转移酶的催化，使P位上的甲酰甲硫氨基酰转到A位上的氨基酰-tRNA的游离氨基上，形成肽键，并把它接收过来，然后释放出原来在P位上的tRNA。（3）移位核糖体由5-3沿mRNA再移动1个密码子距离，原来在A位上的肽基-tRNA又移到P位，于是与第3个密码子相应的氨基酰-tRNA又进入P位，重复上述步骤，肽链不断加长。3、终止当核糖体遇到mRNA上终止密码子UAA，UAG，UGA中任何1个密码子进入A位时，蛋白质合成作用就自动终止。因为生物体内不含有同这3个密码子相对的反密码子tRNA，所以不可能产生结合反应。在终止蛋白作用下，新合成的蛋白质便脱离核糖体进入细胞质，此时70S核糖体又重新分解为30S和50S两个亚基。如需要，它们又可重复上述步骤来合成新的多肽。（二）几点说明蛋白质合成方向是从N端到C端，相当于mRNA中的5-3方向。每一条tuRNA能被多次利用合成许多条蛋白质。这是利用一种称为多核糖体的结构。终止密码子不一定是mRNA上最后一个密码子，起始密码子也不一定是最初的一组核苷酸，因而蛋白质合成并非全部从mRNA的5端开始和3端结束，所以绝大多数的mRNA分子上都有两段不被翻译的地方。每一条mRNA链上可以有若干个起始密码子和终止密码子，因而可以形成几条不同的多肽链。虽然在合成时，第一个氨基酸总是N-甲酰甲硫氨酸，但在产物里面，它可能被酶分解掉，而以第二个氨基酸作为其N端氨基酸。蛋白质在延伸时，开始相互作用而产生高级结构。3用心 爱心 专心