第三章 遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)(重整版)

第三章遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)

DNA的復(fù)制最早提出的DNA復(fù)制模型有二種；一、對DNA復(fù)制的推測1、全保留復(fù)制：新復(fù)制出的分子直接形成，完全沒有舊的部分；2、半保留復(fù)制：形成的分子一半是新的，一半是舊的；復(fù)制一次復(fù)制一次沃森和克里克推測是半保留復(fù)制模型親代DNA子代DNA1、按照半保留復(fù)制的原理請大家思考:右邊的親代DNA復(fù)制一次和復(fù)制二次后,其子代DNA的組成是怎么樣的？（用紅色表示新形成的鏈）請同學(xué)思考下列問題：2、要用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論，我們需要對舊鏈和新鏈進(jìn)行區(qū)分。結(jié)合第一節(jié)的知識，想一想我們怎樣區(qū)分他們？3、若以15N來標(biāo)記親代細(xì)胞DNA的兩條鏈，然后放在含14N的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，子一代、子二代DNA分別含哪種元素？4、選擇什么觀察指標(biāo)來說明本實(shí)驗(yàn)的假設(shè)正確與否？5、若假設(shè)正確，離心后親代、子一代、子二代DNA會怎么分布？重帶(下部)15N//15N中帶(中間)15N//14N輕帶(上部)14N//14N中帶(中間)15N//14N①子一代②子二代親代①6、如果不斷地復(fù)制下去，每一次自制后都離心，離心的結(jié)果會不會有變化？二、DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)（見教材）重帶(下部)15N//15N中帶(中間)15N//14N輕帶(上部)14N//14N中帶(中間)15N//14NDNA分子的復(fù)制小結(jié)：邊解旋邊復(fù)制解旋酶、聚合酶等解旋合成螺旋子代DNA

能夠準(zhǔn)確復(fù)制的原因是什么？DNA具有獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，能為復(fù)制提供模板；堿基具有互補(bǔ)配對的能力，能使復(fù)制準(zhǔn)確無誤。DNA復(fù)制過程的同位素標(biāo)記若用32P標(biāo)記親代DNA，則經(jīng)過n次復(fù)制后，子代DNA有：個子代DNA中含32P的DNA=個；占子代DNA的子代DNA中含32P的鏈占子代DNA鏈的2n22/2n1/2n

DNA分子經(jīng)n次復(fù)制后，需要某游離脫氧核苷酸（m）數(shù)=DNA分子完成第n次復(fù)制后，需要某游離脫氧核苷酸（m）數(shù)=(2n-1)m(2n-1)m一：A=T,G=C(僅適用于DNA中）二、不配對堿基和：（1）一半規(guī)律：A+G=A+C=T+G=T+C=50%

(僅適用于DNA中）(2)三不同規(guī)律：(A1G1(T1C1)(T2C2(A2G2)+)/++)/+1/a==aT2+C2A1+G1T1+C1A2+G2A+GT+C=1

=a=1/aDNA中三、配對堿基和——四同規(guī)律=b(A1T1(G1C1)(T2A2C2G2)+)/++)/+=bA+TG+C

=b(AU(GC)+)/+=bDNA中根據(jù)半保留復(fù)制和堿基互補(bǔ)配對原則與復(fù)制有關(guān)的堿基計算解析一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有多少個DNA？多少條脫氧核苷酸鏈？母鏈多少條？子鏈多少條？DNA分子數(shù)=2n脫氧核苷酸鏈數(shù)=2n+1母鏈數(shù)=子鏈數(shù)=22n+1﹣2解析：所用知識為“半保留復(fù)制”和“堿基互補(bǔ)配對原則”，并圖示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續(xù)第一次復(fù)制連續(xù)第二次復(fù)制連續(xù)第n次復(fù)制解：答：一個DNA連續(xù)復(fù)制n次后，共有2n個DNA，2n+1條脫氧核苷酸鏈，母鏈2條，子鏈2n+1﹣2條結(jié)構(gòu)復(fù)制簡答1簡答2簡答3簡答4計算1計算2DNA復(fù)制所需原料的計算例題一個DNA分子中含有1000個堿基對，其中有400個腺嘌呤。如果它連續(xù)復(fù)制兩次，消耗周圍環(huán)境中胞嘧啶脫氧核苷酸

。解析：1、計算每個DNA分子中C的個數(shù)2、套用公式計算18001．下列關(guān)于DNA復(fù)制過程的正確順序是 （）①互補(bǔ)堿基對之間氫鍵斷裂//②互補(bǔ)堿基對之間形成氫鍵//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對//⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結(jié)構(gòu)。A.①③④②⑤B.①④②⑤③C.①③⑤④②D.③①④②⑤D2．將15N標(biāo)記的DNA分子放在14N的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過3次復(fù)制，在所形成的子代DNA中，含15N的DNA占總數(shù)是（

）A．1/16B．l／8C．1／4D．1／2C3．DNA分子的雙鏈在復(fù)制時解旋，這時下述哪一對堿基從氫鍵連接處分開（）A．G與C

B．A與C

C．G與A

D．G與TA4．DNA復(fù)制的基本條件是（）A．模板，原料，能量和酶

B．模板，溫度，能量和酶C．模板，原料，溫度和酶

D．模板，原料，溫度和能量A5．DNA分子復(fù)制能準(zhǔn)確無誤地進(jìn)行原因是（）A．堿基之間由氫鍵相連B．DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)C．DNA的半保留復(fù)制D．DNA的邊解旋邊復(fù)制特點(diǎn)B6.一個噬菌體侵染細(xì)菌后，形成了200個子代噬菌體，子代DNA中含最初DNA鏈的DNA占

。

A.1%B.2%C.25%D.50%A7.某生物中嘌呤占58%，嘧啶占42%，此生物可能是——

A.噬菌體B.小麥C.TMVD.任何生物C8.某雙鏈DNA分子帶有15N同位素標(biāo)記，在試管中以該DNA為模板進(jìn)行復(fù)制實(shí)驗(yàn)，連續(xù)復(fù)制4代之后，試管中帶有15N同位素標(biāo)記的DNA占總量的

。A.12.5%B.25%C.50%D.100%A6、DNA的復(fù)制是在細(xì)胞的

分裂和

第一次分裂前的

期進(jìn)行的。復(fù)制是指以

為模板來合成

的過程。復(fù)制特點(diǎn)是

。復(fù)制過程必需以

為模板、

為原料、

提供能量、

的催化等條件，

為DNA的復(fù)制提供精確的模板、并有

原則保證復(fù)制能夠準(zhǔn)確無誤地完成。一個親代DNA分子通過復(fù)制形成了兩個

，新形成的DNA分子都是既含一條

鏈、又含一條

鏈，因此，稱DNA的復(fù)制為“”。有絲減數(shù)間親代DNA分子子代DNA分子邊解旋邊復(fù)制親代DNA分子一條鏈脫氧核苷酸ATP酶DNA分子獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基互補(bǔ)配對結(jié)構(gòu)完全相同的子代DNA分子母子半保留復(fù)制結(jié)構(gòu)復(fù)制簡答1簡答2簡答3簡答4計算1計算2⑴、G0、G1、G2三代DNA離心后的試管分別是圖中的：G0

、G1

、G2

。

ABD⑵、G2代在①、②、③三條帶中DNA數(shù)的比例是

。⑶、圖中①、②兩條帶中DNA分子所含的同位素磷分別是：

，

。⑷、上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了DNA的復(fù)制方式是

。0:1:131P31P和32P半保留復(fù)制8.以含有31P標(biāo)志的大腸桿菌放入32P的培養(yǎng)液中，培養(yǎng)2代。離心結(jié)果如右：基因的表達(dá)P140一、什么是基因？

基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是決定生物性狀的基本單位。

第三節(jié)基因的表達(dá)1.基因和染色體的關(guān)系

基因在染色體上，并且在染色體呈線性排列，染色體是基因的主要載體。果蠅某一條染色體上的幾個基因2.基因與DNA的關(guān)系：整個DNA分子中都是由基因構(gòu)成的嗎？基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段?；蚺cDNA和染色體以及脫氧核苷酸間的關(guān)系

染色體基因1基因2非編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)下圖中a～d表示果蠅X染色體上的幾個基因非基因片段非基因片段非基因片段基因1片段基因2片段基因3片段基因4片段編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)終止子原核基因編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)啟動子與RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)外顯子內(nèi)含子終止子真核基因3.基因和性狀的關(guān)系基因控制生物的性狀,基因是決定生物性狀的基本單位——結(jié)構(gòu)單位和功能單位。4.基因和脫氧核苷酸的關(guān)系每個基因中含有成百上千個脫氧核苷酸。5.基因和遺傳信息的關(guān)系基因中的脫氧核苷酸（堿基對）排列順序代表遺傳信息

不同的基因含有不同的脫氧核苷酸的排列順序。

例如：豌豆的高莖基因D和矮莖基因d含有不同的脫氧核苷酸排列順序。DNA的基本組成單位是什么？基因的基本組成單位是什么？

細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA如何指導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)合成呢？蛋白質(zhì)的合成控制以RNA為媒介DNA通過轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程基因控制蛋白質(zhì)合成1.基因的基本功能1).通過自我復(fù)制，在傳種接代中傳遞遺傳信息。2).通過轉(zhuǎn)錄、翻譯，在后代個體發(fā)育過程中，表達(dá)遺傳

信息。2.什么是表達(dá)遺傳信息？DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯三.RNA的種類和功能把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)運(yùn)輸氨基酸和蛋白質(zhì)共同組成核糖體mRNA(信使RNA)tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA)rRNA（核糖體RNA）四、轉(zhuǎn)錄地點(diǎn)：模板：原料：條件：原則：產(chǎn)物主要在細(xì)胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸DNAmRNA遵循堿基互補(bǔ)配對原則A—;T—;G—;C—UACG轉(zhuǎn)錄：在細(xì)胞核內(nèi)以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補(bǔ)配對原則合成RNA的過程。RNA聚合酶、ATP轉(zhuǎn)錄過程AG

T

AC

AA

A

T

TCATGATTARNA聚合酶識別啟動部位并與之結(jié)合，DNA解旋，打開氫鍵RNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU以其中的一條鏈作為模板.AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶將RNA核苷酸連接起來，以堿基互補(bǔ)配對為原則。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶沿著DNA移動。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUARNA聚合酶沿著DNA移動AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUARNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAURNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一個一個連接起來。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA細(xì)胞質(zhì)信使RNA（mRNA）通過核孔從細(xì)胞核中出來，到細(xì)胞質(zhì)中.細(xì)胞核核孔AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通過核孔從細(xì)胞核中出來，到細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)錄有什么意義？思考討論轉(zhuǎn)錄DNA復(fù)制DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較以DNA的兩條母鏈為模板游離的脫氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶2個雙鏈DNA分子以一段DNA的一條鏈為模板游離的核糖核苷酸RNA聚合酶1條RNA單鏈DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的比較少數(shù)分裂細(xì)胞的間期主要在細(xì)胞核ATP活細(xì)胞整個生命活動過程中主要在細(xì)胞核ATP五、翻譯場所：原料：模板：條件：原則：產(chǎn)物：核糖體氨基酸mRNAtRNA、酶、能量堿基互補(bǔ)配對原則(A-UU-AC-GG-C)多肽翻譯：在核糖體上，以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。堿基與氨基酸之間的對應(yīng)關(guān)系如何？RNA4種核苷酸蛋白質(zhì)20種氨基酸？1個堿基2個堿基3個堿基1個氨基酸434241UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子

遺傳密碼（密碼子）：mRNA上三個相鄰的核糖核苷酸密碼子的特點(diǎn)：⑴一種密碼子只對應(yīng)一種氨基酸⑵一種氨基酸可有一種或多種密碼子（簡并性）（一種氨基酸具有兩個或多個密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性）（對應(yīng)于同一種氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼子）

⑶起始密碼可以編碼氨基酸、終止密碼不編碼氨基酸⑷通用性——自然界中的各種生物共用一套密碼子表tRNA⑵轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）：含有反密碼子一個轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能攜帶一種特定的氨基酸！細(xì)胞中的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA至少有

種！61UAUUAU攜帶什么氨基酸？異亮氨酸AUAmRNA閱讀密碼子表思考討論：1、請找出起始密碼子與終止密碼子。

2、已知一段mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能寫出對應(yīng)的氨基酸序列嗎？

3、地球上幾乎所有的生物體都共有上述密碼子表。根據(jù)這一事實(shí)你能想到什么？AUG、GUGUAA、UAG、UGA甲硫氨酸－谷－丙－半胱－脯－絲－賴－脯地球上所有的生物具有共同的遺傳語言，具有或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系。從密碼子中可以看到，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現(xiàn)象稱做密碼的簡并。你認(rèn)為密碼的簡并對生物體的生存發(fā)展有什么意義？保證了生物遺傳的相對穩(wěn)定性。問：組成生物蛋白質(zhì)的氨基酸有幾種？確定氨基酸的密碼子有幾種？tRNA有幾種？轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）氨基酸的搬運(yùn)工反密碼子：tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對的三個相鄰堿基。每種tRNA只能識別并轉(zhuǎn)運(yùn)一種氨基酸

tRNAUAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA氨基酸氨基酸與tRNA結(jié)合UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸氨基酸與轉(zhuǎn)運(yùn)RNA