《3.4 基因控制蛋白质合成》教学课件1.pptxVIP

第三章染色体与遗传

第四节基因控制蛋白质合成;在构成生物体的每个细胞中，都含有一定量的DNA。如非洲大象和南极企鹅，它们的生活环境不同，生活习性迥异，外表形态更是大相径庭……这是由于在它们的细胞中都含有一定量的DNA，里面存储了大量的遗传信息，分别决定了大象的长鼻阔耳和企鹅的“绅士”体型等各自的性状。

DNA的双螺旋结构发现之后，人们对于遗传信息如何通过复制来传递以及如何通过合成蛋白质得以表达，有了更清晰的认识。那么，DNA分子到底是如何控制遗传性状的呢？;从孟德尔假设基因的存在，到充分认识其本质，是一个艰苦、漫长的过程。人们发现了染色体与基因的平行关系之后，通过实验证明了基因在染色体上——染色体中的DNA是遗传物质——基因是具有遗传效应的DNA片段，其中的核苷酸序列中含有遗传信息，这些信息要通过合成蛋白质才能发挥作用。在合成的蛋白质中，有的作为重要的结构蛋白，如红细胞中的血红蛋白；有的控制着生命活动中关键的化学反应，如各种酶控制着生物体内所有的化学反应。基因正是通过控制蛋白质的合成来控制细胞的生命活动，即性状的表现。

;那么，什么是基因？基因是具有遗传效应的DNA片段（包括部分病毒的RNA片段），是遗传物质结构和功能的基本单位，是DNA（部分生物是RNA）分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称。;一个DNA分子上往往有多个区段——基因，这可以用测定基因的核苷酸顺序及其所决定的蛋白质的氨基酸顺序来证明。运用生化技术，能够测定DNA或RNA的核苷酸序列。有学者把单链RNA用不同的酶降解，即分解成一系列互相重叠的小片段，再测定它们的核苷酸顺序，可以分析清楚整条RNA的核苷酸序列。然后与其翻译的蛋白质氨基酸的顺序相比较，完全吻合。在以DNA为遗传物质的生物中，RNA是以DNA片段——基因为模板转录而来的，蛋白质氨基酸的顺序与基因的核苷酸顺序同样是相对应的。;例如，成人的血红蛋白分子由4条多肽链组成，其中2条是由一个基因决定的α链，各含有141个氨基酸；另外2条是由另一个非等位基因决定的β链，各含有146个氨基???。血红蛋白分子的α链和β链的氨基酸顺序已经分析清楚，据此可以正确推导出决定氨基酸顺序的DNA和mRNA序列。例如，将兔子血红蛋白的mRNA加入来自大肠杆菌的酶以及其他必要因素中，结果得到了兔子的血红蛋白。;转基因实验表明，转入了水母绿色荧光蛋白基因的转基因鼠，在紫外线的照射下，也能像水母一样发光。;我们从DNA的结构和复制特性出发，讨论蛋白质和遗传性状的关系。DNA作为携带遗传信息的生物大分子，通过一系列复杂的酶促合成过程，将遗传信息反映到蛋白质的分子结构上。由此可以看出，DNA具有携带遗传信息和表达遗传信息的双重功能：一方面，以自身为模板，半保留地进行复制，保持遗传信息的稳定性；另一方面，根据它所存储的遗传信息决定蛋白质的结构。;;;;1955年，布拉切特分别用洋葱根尖和变形虫进行实验。如果往洋葱根尖细胞和变形虫中加入RNA酶分解细胞质中的RNA,细胞中的蛋白质合成就会停止。而再加进从酵母菌中提取的RNA，则又能够合成一定数量的蛋白质。;;DNA上的遗传信息是怎样传递给RNA的呢？足够的证据表明，RNA是以DNA为模板合成的，它根据碱基互补配对的原则准确地获得了DNA的碱基序列，将DNA的遗传信息携带出来。;1958年，克里克提出序列假说：既然蛋白质的特异性是由遗传物质DNA所决定的，那么，一定是DNA中的碱基序列通过RNA中的碱基序列决定了蛋白质中的氨基酸序列。

DNA是双链，RNA是单链，在从DNA到RNA的转录过程中，是由DNA的一条链还是两条链作为模板进行转录的呢？为了弄清这个问题，科学家进行了SP8噬菌体侵染枯草杆菌的实验。;如果将DNA缓慢加热至100℃，使DNA双链的碱基之间的氢键断裂，两条链便可分开；如果再缓慢冷却，两条互补链还会重新结合为双链。SP8噬菌体DNA的两条链的碱基组成很不平衡，其中一条链含有比较多的嘌呤，另一条互补链含有比较多的嘧啶。由于嘌呤比嘧啶重，因此，嘌呤多的重链和嘧啶多的轻链在加热分开后，可以用密度梯度离心方法将它们分离。

科学家让SP8噬菌体侵染枯草杆菌，然后从枯草杆菌中分离出RNA，分别与SP8噬菌体DNA的重链或轻链混合，并缓慢冷却。他们发现，SP8噬菌体侵染后形成的RNA只与重链形成DNA-RNA杂合分子。;转录是以DNA的一条链为模板，依据碱基互补配对原则，合成RNA的过程。通过转录，遗传信息由DNA传