第三章遺傳信息的復制與表達

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

能夠準確復制的原因是什么？DNA具有獨特的雙螺旋結構，能為復制提供模板；堿基具有互補配對的能力，能使復制準確無誤。DNA復制過程的同位素標記若用32P標記親代DNA，則經過n次復制后，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n次復制后，需要某游離脫氧核苷酸（m）數=DNA分子完成第n次復制后，需要某游離脫氧核苷酸（m）數=(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）一半規律：A+G=A+C=T+G=T+C=50%

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

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

=b(AU(GC)+)/+=bDNA中根據半保留復制和堿基互補配對原則與復制有關的堿基計算解析一個DNA連續復制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=2n脫氧核苷酸鏈數=2n+1母鏈數=子鏈數=22n+1﹣2解析：所用知識為“半保留復制”和“堿基互補配對原則”，并圖示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT連續第一次復制連續第二次復制連續第n次復制解：答：一個DNA連續復制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條結構復制簡答1簡答2簡答3簡答4計算1計算2DNA復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。如果它連續復制兩次，消耗周圍環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2、套用公式計算18001．下列關于DNA復制過程的正確順序是 （）①互補堿基對之間氫鍵斷裂//②互補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行堿基互補配對//⑤子鏈與母鏈盤旋成雙螺旋狀結構。A.①③④②⑤B.①④②⑤③C.①③⑤④②D.③①④②⑤D2．將15N標記的DNA分子放在14N的培養基上培養，經過3次復制，在所形成的子代DNA中，含15N的DNA占總數是（

）A．1/16B．l／8C．1／4D．1／2C3．DNA分子的雙鏈在復制時解旋，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分子復制能準確無誤地進行原因是（）A．堿基之間由氫鍵相連B．DNA分子獨特的雙螺旋結構C．DNA的半保留復制D．DNA的邊解旋邊復制特點B6.一個噬菌體侵染細菌后，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同位素標記，在試管中以該DNA為模板進行復制實驗，連續復制4代之后，試管中帶有15N同位素標記的DNA占總量的

。A.12.5%B.25%C.50%D.100%A6、DNA的復制是在細胞的

分裂和

第一次分裂前的

期進行的。復制是指以

為模板來合成

的過程。復制特點是

。復制過程必需以

為模板、

為原料、

提供能量、

的催化等條件，

為DNA的復制提供精確的模板、并有

原則保證復制能夠準確無誤地完成。一個親代DNA分子通過復制形成了兩個

，新形成的DNA分子都是既含一條

鏈、又含一條

鏈，因此，稱DNA的復制為“”。有絲減數間親代DNA分子子代DNA分子邊解旋邊復制親代DNA分子一條鏈脫氧核苷酸ATP酶DNA分子獨特的雙螺旋結構堿基互補配對結構完全相同的子代DNA分子母子半保留復制結構復制簡答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、上述實驗結果證明了DNA的復制方式是

。0:1:131P31P和32P半保留復制8.以含有31P標志的大腸桿菌放入32P的培養液中，培養2代。離心結果如右：基因的表達P140一、什么是基因？

基因是具有遺傳效應的DNA片段，是決定生物性狀的基本單位。

第三節基因的表達1.基因和染色體的關系

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的關系：整個DNA分子中都是由基因構成的嗎？基因是有遺傳效應的DNA片段。基因與DNA和染色體以及脫氧核苷酸間的關系

染色體基因1基因2非編碼區編碼區非編碼區下圖中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片段編碼區非編碼區非編碼區啟動子與RNA聚合酶結合位點終止子原核基因編碼區非編碼區非編碼區啟動子與RNA聚合酶結合位點外顯子內含子終止子真核基因3.基因和性狀的關系基因控制生物的性狀,基因是決定生物性狀的基本單位——結構單位和功能單位。4.基因和脫氧核苷酸的關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？

細胞核內的遺傳物質DNA如何指導細胞質中的蛋白質合成呢？蛋白質的合成控制以RNA為媒介DNA通過轉錄、翻譯的過程基因控制蛋白質合成1.基因的基本功能1).通過自我復制，在傳種接代中傳遞遺傳信息。2).通過轉錄、翻譯，在后代個體發育過程中，表達遺傳

信息。2.什么是表達遺傳信息？DNARNA蛋白質轉錄翻譯三.RNA的種類和功能把DNA的遺傳信息傳遞給蛋白質運輸氨基酸和蛋白質共同組成核糖體mRNA(信使RNA)tRNA（轉運RNA)rRNA（核糖體RNA）四、轉錄地點：模板：原料：條件：原則：產物主要在細胞核DNA的一條鏈4種核糖核苷酸DNAmRNA遵循堿基互補配對原則A—;T—;G—;C—UACG轉錄：在細胞核內以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補配對原則合成RNA的過程。RNA聚合酶、ATP轉錄過程AG

T

AC

AA

A

T

TCATGATTARNA聚合酶識別啟動部位并與之結合，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細胞質信使RNA（mRNA）通過核孔從細胞核中出來，到細胞質中.細胞核核孔AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通過核孔從細胞核中出來，到細胞質中。細胞質細胞核轉錄與DNA復制有什么共同之處？這對保證遺傳信息的準確轉錄有什么意義？思考討論轉錄DNA復制DNA復制與轉錄的比較以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復制與轉錄的比較少數分裂細胞的間期主要在細胞核ATP活細胞整個生命活動過程中主要在細胞核ATP五、翻譯場所：原料：模板：條件：原則：產物：核糖體氨基酸mRNAtRNA、酶、能量堿基互補配對原則(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的過程。堿基與氨基酸之間的對應關系如何？RNA4種核苷酸蛋白質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：⑴一種密碼子只對應一種氨基酸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象稱為密碼子的簡并性）（對應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轉運RNA（tRNA）：含有反密碼子一個轉運RNA只能攜帶一種特定的氨基酸！細胞中的轉運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。根據這一事實你能想到什么？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，具有或遠或近的親緣關系。從密碼子中可以看到，一種氨基酸可能有幾個密碼子，這一現象稱做密碼的簡并。你認為密碼的簡并對生物體的生存發展有什么意義？保證了生物遺傳的相對穩定性。問：組成生物蛋白質的氨基酸有幾種？確定氨基酸的密碼子有幾種？tRNA有幾種？轉運RNA（tRNA）氨基酸的搬運工反密碼子：tRNA上可以與mRNA上的密碼子互補配對的三個相鄰堿基。每種tRNA只能識別并轉運一種氨基酸

tRNAUAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸轉運

RNA氨基酸氨基酸與tRNA結合UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸氨基酸與轉運RNA