生命活動的調節
啟發:rna只有一條鏈,它的結構組成與dna有什么異同點呢?(師生討論共同完成)
討論:mrna具有什么樣的結構特點使它能夠將dna所攜帶的遺傳信息準確無誤地傳遞到細胞質中去呢?
講述:從剛才的討論中我們知道,rna沒有堿基t(胸腺嘧啶),而有堿基u(尿嘧啶)。因此,在以dna為模板合成rna時,需要以u代替t與a配對,由于rna也有堿基結構,也與dna所含的堿基互補配對,因此, dna所攜帶的特定的遺傳信息就能通過轉錄準確無誤地反應到rna分子結構上,使rna也具有與dna一樣的遺傳信息。討論:轉錄的特點。
設置懸念:mrna合成之后,通過核孔到達細胞質的核糖體上,直接指導蛋白質的合成。但是我們知道,蛋白質是由20種氨基酸組成的,而信使rna上的堿基只有四種(a、g、c、u),那么,這四種堿基是怎樣決定蛋白質上的20種氨基酸的呢?關于這個問題,下節課探討。
啟發:上節課我們講到,由dna轉錄成rna之后,mrna就通過核孔到達細胞質的核糖體上,直接指導蛋白質的合成。但是組成蛋自質的氨基酸是20種,而組成mrna的堿基只有四種。那么,這四種堿基是如何決定20種氨基酸的呢?
討論:教師首先可以引導學生了解電報密碼用四個阿拉伯字母的排列順序代表一個漢字的意義以及電話號碼的位數與電話擁有數量的關系。然后轉入正題——如果一個堿基決定一個氨基酸,則四種堿基只能決定四種氨基酸;如果兩個堿基決定一個氨基酸,最多也只能決定16種氨基酸;如果由三個堿基決定一個氨基酸,這樣的堿基組合可以達到64種,這對于決定20種氨基酸來說已經綽綽有余了。
講述:按照這樣的設想,科學家們在20世紀60年代初開始了對遺傳密碼的研究工作,幾年后,終于弄清了是哪三個堿基決定哪種氨基酸的。看圖:20種氨基酸的密碼子表
講述:例如uuu可以決定苯丙氨酸,ccc可以決定脯氨酸,acg可以決定蘇氨酸……在遺傳學上把mrna上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,叫做一個“密碼子”。1967年科學家們破譯了全部遺傳密碼子,并且編制出了我們現在看到的這張密碼子表。
啟發:請同學們仔細看這幅密碼子表,其中的密碼子具有怎樣的特點呢?
討論:從密碼子表中可以發現:一種氨基酸可以只有一個密碼子,如色氨酸只有ugg一個密碼子;也可以有數個密碼子,如精氨酸有6個密碼子——cgu、cgc、cga、cgg、aga、
agg。這說明一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定。此外,還有兩個密碼子aug和gug除了分別決定甲硫氨酸和擷氨酸外,還是翻譯的起始信號,遺傳學上將其稱之為起始密碼子。另外,也有三個密碼子uaa、uag、uga,它們并不決定任何氨基酸,但在蛋自質合成過程中,卻是肽鏈增長的終止信號,所以又把這三個密碼子叫做終止密碼子。相當于標點符號中的句號。
提問:由于每一個mrna上都有特定的起始密碼子和終止密碼子,那么對于許多個相同的mrna來講,由它控制合成的許多個蛋白質分子是否也相同呢?(討論:略)
提問:mrna在細胞核中合成之后,從核孔進入到細胞質中,與核糖體結合起來。核糖體是細胞內利用氨基酸合成蛋白質的場所。那么氨基酸存在于細胞內的什么地方呢?(回答:大量分散在細胞質中。)