1、第二節(jié) 遺傳信息的傳遞和表達(dá)教學(xué)目標(biāo) 1DNA自我復(fù)制的特點(diǎn)；轉(zhuǎn)錄和翻譯的概念2RNA的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)3遺傳密碼和密碼子的概念；中心法則的概念及其發(fā)展4基因突變的概念和原因教學(xué)重點(diǎn)1DNA的半保留復(fù)制與遺傳的穩(wěn)定性（邊解旋邊復(fù)制，母鏈和子鏈）（閱讀）2轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所、模板和產(chǎn)物（細(xì)胞核內(nèi)、DNA的一條鏈、mRNA）3翻譯的場(chǎng)所、模板和產(chǎn)物（核糖體上、mRNA、蛋白質(zhì)），密碼子的破譯4中心法則體現(xiàn)遺傳信息的傳遞規(guī)律5基因突變引起遺傳信息的錯(cuò)誤傳遞和性狀改變（堿基改變、插入或缺失）（基因突變的有利和有害）教學(xué)過(guò)程遺傳信息是如何表達(dá)和延續(xù)的呢？DNA分子中蘊(yùn)藏著遺傳信息，它不能直接的反應(yīng)出來(lái)，它必須以一定的

2、方式反應(yīng)到蛋白質(zhì)上來(lái)，才能使后代體現(xiàn)性狀。首先讓我們來(lái)了解一下它是如何傳遞給后代的。也就是它的復(fù)制。一、復(fù)制（DNA replication）復(fù)制是指以某一段DNA為模板，合成相同的DNA分子的過(guò)程。這是一個(gè)自我復(fù)制的過(guò)程。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中思考這個(gè)問(wèn)題：為什么必須復(fù)制出完全一樣的子代DNA分子？復(fù)制的過(guò)程：首先回憶一下堿基配對(duì)的原則：AT；CG 帶有不同的堿基的脫氧核苷酸是構(gòu)成DNA的成分。（啟發(fā)如何配對(duì)復(fù)制）舉例：以一段DNA分子：C T A G A G A C G C T C A G T G Ca鏈 G A T C T C T G C G A G T C A C Gb鏈 解旋：組成DNA的兩

3、條多核苷酸鏈在酶的作用下逐步分開(kāi)（形成兩條單鏈）就是解旋的過(guò)程，這兩條鏈a，b稱之為母鏈。 復(fù)制：復(fù)制的過(guò)程是邊解旋邊復(fù)制的。兩條分開(kāi)的單鏈在酶的作用下，分別與細(xì)胞內(nèi)游離的核苷酸配對(duì)。此時(shí)符合堿基配對(duì)原則。經(jīng)過(guò)這樣的復(fù)制，得到了什么？得到了兩條子鏈。這兩條子鏈都是雙鏈的DNA。經(jīng)過(guò)復(fù)制后，一個(gè)DNA分子變成了2個(gè)，而且結(jié)構(gòu)完全一樣。（為什么完全一樣？用剛才的例子來(lái)說(shuō)明）觀察一下這兩條子鏈，每條子鏈分子中都含有一半（即一條單鏈）來(lái)自母方。因此這種復(fù)制方式稱之為半保留復(fù)制。 現(xiàn)在回答一下為什么復(fù)之后能保證子代的遺傳特性和親代的遺傳特性相似這個(gè)問(wèn)題？（因?yàn)閹в辛擞H代的遺傳信息，半保留復(fù)制將信息傳遞給

4、了后代。同學(xué)們可以通過(guò)閱讀思考可以更好的理解DNA的復(fù)制。二、轉(zhuǎn)錄（transcription） DNA是遺傳信息的載體，它通過(guò)復(fù)制將信息傳遞給了后代，但是這些信息最終又是如何表達(dá)的呢？生物體的性狀與蛋白質(zhì)的關(guān)系：人類(lèi)的膚色，血型，頭發(fā)的圈與直都是蛋白質(zhì)體現(xiàn)的結(jié)果。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，說(shuō)明生物體的性狀是通過(guò)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能來(lái)體現(xiàn)的。兒女像父母，從本質(zhì)上，是由于父母把自己的DNA分子復(fù)制了一份傳給子女的緣故。從現(xiàn)象上看是性狀的相似，而性狀的相似說(shuō)明了兒女與父母之間在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的相似或相同。 那么來(lái)思考這個(gè)問(wèn)題：基因存在于哪里？蛋白質(zhì)又是在哪里合成的呢？ 這個(gè)只有兩種可能，一是DNA指導(dǎo)

5、蛋白質(zhì)的合成，二是有媒介幫助。研究表明DNA不能直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，因此從核內(nèi)到核外必然要有一個(gè)載體，將遺傳信息帶出來(lái)。然后根據(jù)這個(gè)信息才能合成蛋白質(zhì)。這個(gè)載體是什么呢？它就是RNA（核糖核酸）。它的結(jié)構(gòu)同DNA相似但它是由核糖，磷酸和含氮的堿基組成的，它的堿基是AUCG用尿嘧啶U代替了胸腺嘧啶T。在生物體內(nèi)有mRNA，tRNA，rRNA三種與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的RNA。它們是如何形成的呢？RNA是以DNA為模板合成的。這個(gè)過(guò)程稱之為轉(zhuǎn)錄（transcription），它發(fā)生在細(xì)胞核中，將DNA中的信息轉(zhuǎn)錄到RNA上，然后再運(yùn)出細(xì)胞核。轉(zhuǎn)錄過(guò)程：DNA雙鏈在酶的作用下解螺旋，然后以其中一條鏈為模板

6、合成RNA（這個(gè)選擇是以RNA合成酶為依據(jù)的，什么樣的酶將決定合成什么樣的RNA。）然后根據(jù)堿基配對(duì)原則AU；CG，此時(shí)U代替了T的位置，合成的結(jié)過(guò)得到了一條單鏈的RNA。剛才解旋的DNA在完成復(fù)制后又重新結(jié)合在一起，不發(fā)生任何改變。轉(zhuǎn)錄形成的這條RNA就是mRNA（信使RNA）其中蘊(yùn)藏著DNA的遺傳信息，它像一個(gè)信使一樣，通過(guò)核孔將信息帶到了細(xì)胞質(zhì)中，準(zhǔn)備合成蛋白質(zhì)。三、蛋白質(zhì)的合成知道了DNA將信息轉(zhuǎn)錄到了mRNA上后我們就要接著研究一下蛋白質(zhì)究竟是如何合成的。也就是基因最終要表達(dá)成蛋白質(zhì)。這個(gè)表達(dá)的過(guò)程，是將基因中的語(yǔ)言翻譯成蛋白質(zhì)的語(yǔ)言，好像中文翻譯成英文一樣，即翻譯成組成蛋白質(zhì)的氨基

7、酸序列。這個(gè)過(guò)程稱之為翻譯（translation）這一切又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？我們知道m(xù)RNA上只含有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的則有20中氨基酸。4種堿基如何決定20終氨基酸？是一一對(duì)應(yīng)嗎？或者由2個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸？還是其它？一一對(duì)應(yīng)只能決定4個(gè)氨基酸，2個(gè)堿基也只能決定42=16個(gè)氨基酸，還是不夠，但是三個(gè)堿基43=64就足夠了。就好像英文單詞一樣，都是由26個(gè)字母中的任意一些組成的，氨基酸種類(lèi)就是由四個(gè)堿基中的任意三個(gè)相互組合而決定的。再加上堿基的不同排列順序就決定了蛋白質(zhì)中氨基酸排列的多樣性了。不同的mRNA所帶有的信息不同，能合成的蛋白質(zhì)也不同。mRNA中的堿基序列因此被稱為“遺傳密碼

8、”。其中，能決定一個(gè)氨基酸的每三個(gè)相鄰的堿基就稱為“密碼子”經(jīng)過(guò)科學(xué)家的努力，在1967年終于完全破譯了20種氨基酸的密碼子（表5-1）。密碼子是通用的，編碼所有物種的氨基酸。表中可以看到61個(gè)密碼子各自對(duì)應(yīng)一種氨基酸，其中有一個(gè)是起始密碼，也就是氨基酸合成肽鏈的起始信號(hào)；另外有三個(gè)不表示意思的密碼是氨基酸合成肽鏈時(shí)的中止信號(hào)。 合成過(guò)程：mRNA在核內(nèi)合成后穿過(guò)核孔來(lái)到細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合（rRNA能夠?qū)RNA結(jié)合到核糖體上）這樣，這個(gè)核糖體就具有了合成這種蛋白質(zhì)的功能。核糖體的功能：合成蛋白質(zhì)。合成蛋白質(zhì)的主要原料就是氨基酸，它存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，那么它們是如何到達(dá)核糖體上的？顯然需要

9、一個(gè)運(yùn)輸?shù)墓ぞ撸彩且环NRNA叫做tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）。這種tRNA是一個(gè)相對(duì)較小的RNA。它的平面結(jié)構(gòu)是一個(gè)三葉草結(jié)構(gòu)。不同的氨基酸由不同的tRNA攜帶來(lái)到核糖體，進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成。它的一段能與mRNA的密碼子相匹配，另一端則可以攜帶相應(yīng)的氨基酸。所以有這樣的一種關(guān)系存在，mRNA上的一個(gè)密碼子可以決定一種氨基酸。（P17圖5-13）在合成的過(guò)程中，根據(jù)起始密碼的位置按順序依次逐個(gè)的運(yùn)來(lái)氨基酸，然后相鄰氨基酸之間脫水縮合成肽鏈。一個(gè)tRNA離開(kāi)，另一個(gè)再加上，如此下去，一直到中止密碼子的出現(xiàn)，合成停止，這樣一條肽鏈就形成了，肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開(kāi)來(lái)，再經(jīng)過(guò)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的某些細(xì)胞器

10、（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等）的加工如盤(pán)曲折疊螺旋，最終合成一個(gè)具有一定氨基酸順序的，有一定功能的蛋白質(zhì)分子。這個(gè)蛋白質(zhì)是根據(jù)DNA所帶有的遺傳信息翻譯得到的，因此保留了親代的性狀。再合成完成后，mRNA，tRNA分解為新的RNA形成提供原料。小結(jié)：由上述過(guò)程可以看出：基因的表達(dá)過(guò)程本質(zhì)上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結(jié)果。DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的特異性，從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。從另一角度講，基因的表達(dá)過(guò)程也反映出了遺傳信息的傳遞規(guī)律。四、中心法則（遺傳信息的傳遞規(guī)律）蛋白質(zhì)（性狀）轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯RNA復(fù)制DNA復(fù)制中心法則實(shí)際上描述了生物大分子之間的相互關(guān)系。核酸儲(chǔ)存遺傳信息，指導(dǎo)和控制蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)則體現(xiàn)生命現(xiàn)象，參與新陳代謝活動(dòng)。五、基因突變（遺傳信息的錯(cuò)誤傳遞）遺傳信息的基本單位是基因，信息傳遞的錯(cuò)誤也就是基因發(fā)生了錯(cuò)誤。