2.4.1基因控制蛋白质的合成 (2)课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

我们把基因利用携带的遗传信息控制表型的过程称为基因表达。 基因 蛋白质 表型 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 DNA上的基因是如何发挥作用的呢？图示是基因控制驴的正常和白化的例子。我们把基因中的遗传信息表现为表型的过程称为基因表达。在图示的例子中，我们看到基因携带的遗传信息表现为表型的过程中，基因需要先合成蛋白质，然后通过合成的蛋白质来决定生物的表型。 1 2.4.1 基因控制蛋白质的合成 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 今天就让我们先一起来学习基因如何控制蛋白质的合成。然后下一节，我们再来看合成的蛋白质如何决定生物的表型。 2 DNA 蛋白质 ? DNA 核糖体 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 我们知道基因是具有遗传效应的DNA片段，而DNA主要位于细胞核中。我们也已经知道蛋白质是在核糖体上合成的，而核糖体位于细胞质。那么，DNA携带的遗传信息怎么传到细胞质中，来指导核糖体上蛋白质的合成呢？科学家很早时候就开始思考这个问题，他们认为/这种可以将DNA的“信息”/从细胞核中携带出来，并在细胞质中/指导蛋白质合成的“信使”/应该是RNA，假定RNA是DNA的信使/是建立在逻辑分析基础之上的。 3 核糖 脱氧核糖 脱氧核糖 脱氧核苷酸 胸腺嘧啶（T） 磷酸 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 核糖核苷酸 核糖 尿嘧啶（U） 过渡：哪一种RNA才是“信使”？ RNA中核糖核苷酸排序能携带遗传信息。 细胞中RNA通常是单链的，且长度较短，可以穿过核孔。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 这其中最重要的线索就是RNA的结构。这里，我们再来回顾一下核酸的结构。我们已经明确了DNA是脱氧核苷酸连接而成的长链，而RNA是核糖核苷酸连接而成的长链。脱氧核糖参与构成脱氧核苷酸，核糖则参与构成核糖核苷酸，两种五碳糖的差异在于/2号位碳原子上/所连接的基团或原子。核糖中2号位碳原子上连接了一个羟基，而在脱氧核糖中，2号位碳原子连接的不是羟基，而是一个氢原子，这看起来就好像把羟基中的氧去掉了一样，脱氧核糖的名称也因此而来。脱氧核苷酸和核糖核苷酸都含有腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶，而尿嘧啶通常存在于核糖核苷酸中，胸腺嘧啶通常存在于脱氧核苷酸中。由于DNA和RNA都是核苷酸连接而成的长链，因此，不仅DNA中核苷酸的排序可以携带遗传信息，RNA中的核苷酸排序也可以携带遗传信息。并且，研究发现，细胞内的RNA大都是单链的，长度也远比DNA短得多，这样的“身材”使得RNA可以从细胞核转移到细胞质中。我们看到，RNA一方面可以携带遗传信息，另一方面其结构允许其通过核孔，所以RNA大概率就是DNA的“信使”了。但是细胞中RNA的种类繁多，哪一种RNA才是DNA的“信使”呢？ 4 核糖体是蛋白质合成的场所，由蛋白质和rRNA构成 假说——rRNA是DNA的信使： DNA rRNA（组装成核糖体） 蛋白质 一个基因 一种核糖体 一种蛋白质 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 20世纪50年代，科学家已经明确了核糖体是蛋白质合成的场所，而我们知道核糖体的化学组成是比较简单，只有蛋白质和RNA，核糖体的RNA称为rRNA。考虑到核糖体本身有RNA，同时又是蛋白质合成的场所，因此许多科学家认为作为DNA信使的RNA就是rRNA。他们认为在细胞核中，先利用DNA合成rRNA，然后rRNA组装成核糖体，核糖体再以自身的RNA为模板合成蛋白质。这种假说可以用图示来示意，简单来说，在这种假说中，每一个基因对应产生一种核糖体，最终合成一种蛋白质。 5 核糖体是蛋白质合成的场所，由蛋白质和rRNA构成 DNA 专门的信使RNA 蛋白质 核糖体 不同的基因产生不同的信使RNA，核糖体与不同的信使RNA结合，合成不同的蛋白质 假说——DNA的信使有专门的RNA： 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 此外，还有科学家认为，rRNA并不是DNA的“信使”，细胞中有专门类型的RNA充当DNA的信使。这种假说认为，在细胞核中先利用DNA合成信使RNA，然后信使RNA进入细胞质，与核糖体结合在一起，核糖体以信使RNA的信息来合成蛋白质。这个假说可以用图示来示意，说的直白一点就是，不同的基因产生不同的信使RNA，核糖体与不同的信使RNA结合，进行蛋白质的合成。在这个假说中，与不同信使RNA结合的核糖体都是一样的，核糖体本身只充当了蛋白质合成的场所。 6 rRNA是DNA的信使 （一个基因→一种核糖体→一种蛋白质） 细菌 DNA 噬菌体 DNA 细菌 DNA 噬菌体 DNA