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：①RNA通常是单链。②核苷酸中的糖是核糖。③4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TΨC臂上含有核糖胸腺嘧啶和假尿嘧啶Ψ，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 
①蛋白质合成方向是从N端到C端，相当于mRNA中的5-3方向。 
②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。 
③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。 
④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。 
⑤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。 
⑥蛋白质在延伸时，开始相互作用而产生高级结构。 

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