第二节-DNA复制和蛋白质合成

第二节

DNA复制和蛋白质合成一、DNA的复制DNA复制（DNAreplication）是指以DNA分子为模板，合成相同DNA分子的过程。解旋子链合成：以母链为模板，按照碱基互补配对原则，合成子链DNA聚合：形成两个新的DNA分子沃森和克里克的推测（假说）A、细胞核中 B、核糖体上转录形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上A．198个B．199个FPEEINPRNPEE腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U3个碱基→1个氨基酸 4×4×4=64＞20复制特点：边解旋边复制3个碱基→1个氨基酸 4×4×4=64＞20验证DNA半保留复制的实验复制场所：多数位于细胞核3个碱基→1个氨基酸 4×4×4=64＞20合成蛋白质的场所：核糖体一个个氨基酸分子缩合成链状结构验证DNA半保留复制的实验半保留复制即母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA,一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。

1958年，梅塞尔森和斯塔尔设计的DNA复制的同位素标记实验14N/14N15N/15N15N/14N14N/14N验证DNA半保留复制的实验半保留复制即母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA,一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。

1958年，梅塞尔森和斯塔尔设计的DNA复制的同位素标记实验复制条件：模板:DNA酶：解旋酶、DNA聚合酶等原料：4种游离的脱氧核苷酸能量：ATP复制时间：有丝分裂间期/减数第一次分裂间期复制场所：多数位于细胞核复制特点：边解旋边复制复制方式：半保留复制复制精确性的保证：独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则4种脱氧核苷酸、Mg2+DNA聚合酶DNA分子片段ATP1956年，康贝尔——DNA人工合成系统DNA的复制DNA自我复制的意义DNA分子能够进行自我复制，是保持生物遗传特性相对稳定的基础。子代和亲代的形似，归根结底是因为亲代自我复制了一份完全相同的DNA分子传递给子代的缘故。DNA的复制体现了遗传信息传递的精确性和稳定性。DNA复制的计算计算产生子代DNA的数量2、4、8、16·······2n(n为DNA复制的次数)子代DNA分子中含有原来母链的DNA分子数，以及它占总DNA分子数的比例?2，1/2n-1最初亲代的链占全部子代DNA总链数的比例1/2n复制方向5‘→3’领头链连续复制随从链不连续复制半不连续复制是由于DNA双螺旋的两股单链是反向平行，一条链的走向为5‘-3’,另一条链为3‘-5’,DNA的两条链都能作为模板以边解链边复制方式，同时合成两条新的互补链。但是，所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5’-3’，所以在复制时，一条链的合成方向和复制叉前进方向相同，可以连续复制，称为领头链；另一条链的合成方向与复制叉前进方向相反，不能顺着解链方向连续复制，必须待模板链解开至足够长度，然后从5‘-3’生成引物并复制子链。延长过程中，又要等待下一段有足够长度的模板，再次生成引物而延长，然后连接起来，这条链称随从链。因此就把领头链连续复制，随从链不连续复制的复制方式称为半不连续复制。

DNA的半不连续复制二、遗传信息的转录生物的性状由基因决定，这些性状又是通过蛋白质来体现的。基因在细胞核内，蛋白质的合成在细胞质内，把DNA上基因携带的遗传信息从细胞核里传递到细胞质中去的使者是RNA。RNARNA（核糖核酸）分子是由4种核糖核苷酸聚合而成的大分子化合物，通常称单链结构。核糖核苷酸=磷酸+核糖+含氮碱基RNA的四种含氮碱基：腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U细胞内与蛋白质合成相关的三类RNA：mRNA（信使RNA）tRNA

（转移RNA）rRNA

（核糖体RNA）DNA和RNA的比较

DNARNA主要存在部位细胞核细胞质基本组成单位脱氧核糖核苷酸核糖核苷酸碱基种类A、G、C、TA、G、C、U五碳糖种类脱氧核糖核糖核苷酸链单链双链转录转录：以DNA分子中的一条多核苷酸链为模板合成RNA的过程称为转录（transcription）场所：细胞核过程：DNA在酶的作用下双链解旋以其中一条DNA链为模板，根据碱基互补配对原则，在酶的作用下，合成RNA链碱基互补配对原则：A和U配对，T和A配对C和G配对，G和C配对模板链：一条DNA链聚合酶：RNA聚合酶转录后加工：3’加polyA尾巴

5’加帽子

RNA剪接转录过程AGTACAAAT

DNA与RNA的碱基互补配对：A-U；T-A；C-G；G-CRNA聚合酶AGCGACGGUUDNA模板链AGCGACGGUUUU

组成RNA的核糖核苷酸一个个连接起来AGTACAAATUUAGCGACGGUUAGTACAAATGCGACGGUUUUAAGTACAAATGCGACGUUGUUAAGTACAAATGUUAUAGTACAAATGCGACGUU起始密码子：AUG、GUG2、参照密码子表，依次找出“mRNA1”上密码子所对应的氨基酸，写出这段DNA分子所对应的氨基酸序列，记录为“多肽链1”。子代细胞的DNA,一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。复制时间：有丝分裂间期/减数第一次分裂间期练习题与mRNA碱基互补配对现象半保留复制即母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。酶：解旋酶、DNA聚合酶等RNA的四种含氮碱基：AAAGGTCTCCTCTAATTGGTCTCCTTAGGTCTCCTT验证DNA半保留复制的实验翻译是在细胞质中进行的，它是以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，使氨基酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合成蛋白质的过程。DNA复制（DNAreplication）是指以DNA分子为模板，合成相同DNA分子的过程。tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对一个个氨基酸分子缩合成链状结构4种脱氧核苷酸、Mg2+A、细胞核中 B、核糖体上GUUAUUAGTACAAATGCGACGUUGUUAUUAAGTACAAATGCGACGUUGUUAUUAUAGTACAAATGCGACGUUAGTACAAATGCGACGUUGUUAUUAUCGUUAUUAUC转录形成mRNA链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNAGCGACGUUAGTACAAAT

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成AGTACAAATGUUAUUAUCmRNA三、遗传信息的翻译DNA在细胞核内转录成mRNAmRNA从核孔运出细胞核，进入细胞质。在核糖体上合成蛋白质核酸语言如何转换成蛋白质语言？碱基和氨基酸之有怎样的对应关系呢？从核酸语言到蛋白质语言DNA有4种碱基，蛋白质有20种氨基酸1个碱基→1个氨基酸 4＜202个碱基→1个氨基酸 4×4=16＜203个碱基→1个氨基酸 4×4×4=64＞20mRNA分子内的碱基序列常被称为遗传密码（geneticcode）。其中可决定一种氨基酸的每三个相邻碱基被称为三联密码或称密码子（codoen）。1967年，科学家们通过大量实验破译了全部密码子。密码子表64个密码子中有61个各自对应于一种氨基酸，因此每一种氨基酸都有几乎不止一个密码子相对应。只有一个密码子的氨基酸：甲硫氨酸（AUG）、色氨酸（UGG）有6个密码子的氨基酸如：精氨酸、亮氨酸、丝氨酸终止密码子：UAA、UAG、UGA起始密码子：AUG、GUG翻译翻译是在细胞质中进行的，它是以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，使氨基酸在核糖体内按照一定的顺序排列起来，合成蛋白质的过程。合成蛋白质的场所：核糖体核糖体的主要成分：rRNA和蛋白质翻译的过程：起始、延伸、终止翻译所需的主要物质信使RNA(mRNA)核糖体大、小亚基（Largeribosomeandsmallribosome）转移RNA（tRNA）释放因子（releasefactor）tRNA的二级结构和三级结构tRNA的二级结构tRNA的三级结构tRNA是含有80个左右核糖核苷酸聚合而成的化合物，单链Trna分子自我盘曲成三叶草形状，在一个环上具有3个碱基组成的反密码子可与mRNA的密码子相配对，tRNA的另一端可携带一个相应的氨基酸分子tRNA的三叶草结构ThemeaningoftRNAisdeterminedbyitsanticodonandnotbyitsaminoacid.起始密码子：AUG、GUGmRNA从核孔运出细胞核，进入细胞质。但是，所有已知DNA聚合酶的合成方向都是5’-3’，所以在复制时，一条链的合成方向和复制叉前进方向相同，可以连续复制，称为领头链；2个碱基→1个氨基酸 4×4=16＜20另一条链的合成方向与复制叉前进方向相反，不能顺着解链方向连续复制，必须待模板链解开至足够长度，然后从5‘-3’生成引物并复制子链。转移RNA（tRNA）半保留复制即母链DNA解开为两股单链，各自作为模板按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。转录后加工：3’加polyA尾巴腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U3个碱基→1个氨基酸 4×4×4=64＞20核糖体的主要成分：rRNA和蛋白质中心法则：科学家把遗传信息从DNA传递给RNA，再由RNA决定蛋白质合成，以及遗传信息由DNA复制传递给DNA的规律称为“中心法则”。基因中碱基数：mRNA中碱基数：蛋白质中氨基酸数复制精确性的保证：独特的双螺旋结构和碱基互补配对原则2、参照密码子表，依次找出“mRNA1”上密码子所对应的氨基酸，写出这段DNA分子所对应的氨基酸序列，记录为“多肽链1”。聚合：形成两个新的DNA分子起始密码子：AUG、GUGAGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核mRNA通过核孔进入细胞质DNA模板

密码子

密码子

密码子

密码子密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基UCAUGAUUAmRNAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸转运

RNA（tRNA)

反密码子

tRNA的一端运载着氨基酸UCAUGAUUAmRNA

细胞质细胞质中的mRNAAAU亮氨酸ACU天冬酰氨核糖体mRNA与核糖体结合UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬酰氨

tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬酰氨AUG异亮氨酸

tRNA将氨基酸转运到mRNA上的相应位置

UCAUGAUUA

两个氨基酸分子缩合缩合UCAUGAUUAAUG异亮氨酸AAU亮氨酸ACU天冬酰氨AUG异亮氨酸

核糖体沿着mRNA移动，另一个

tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子配对

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬酰氨AUG异亮氨酸

一个个氨基酸分子缩合成链状结构UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬酰氨

tRNA离开，再去转运新的氨基酸UCAUGAUUAAUG异亮氨酸AAU亮氨酸ACU天冬酰氨以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质UCAUGAUUAAUG异亮氨酸AAU亮氨酸ACU天冬酰氨蛋白质tRNAUCAUGAUUAAGTACAAATAUG异亮氨酸AAU亮氨酸ACU天冬酰氨亮氨酸天冬酰氨异亮氨酸mRNADNA四、中心法则及其发展中心法则：科学家把遗传信息从DNA传递给RNA，再由RNA决定蛋白质合成，以及遗传信息由DNA复制传递给DNA的规律称为“中心法则”。后来发现，有很多RNA病毒，比如流感病毒、脊髓灰质炎病毒，能在诉诸细胞内进行RNA的自我复制，还有的RNA病毒含有逆转录酶，能在宿主细胞内以RNA为模板合成DNA，这些都是对中心法则的补充。复制复制DNA和RNA的功能是储存和传递遗传信息，指导和控制蛋白质的合成蛋白质的主要功能是作为细胞结构的基本成分，并参与调节新陈代谢活动探究DNA改变对蛋白质组成的影响1、假设DNA双链中一条单链的脱氧核苷酸序列是：AAAGGTCTCCTCTAATTGGTCTCCTTAGGTCTCCTT以这条链为模板，转录形成一条mRNA，记录为“mRNA1”，写出“mRNA1”的核苷酸序列。UUUCCAGAGGAGAUUAACCAGAGGAAUCCAGAGGAA2、参照密码子表，依次找出“mRNA1”上密码子所对应的氨基酸，写出这段DNA分子所对应的氨基酸序列，记录为“多肽链1”。FPEEINERNPEE3、将DNA单链上第20位的T改变成G，重新写出一段mRNA，记录为“mRNA2”，以“mRNA2”为模板，组装一段相应的氨基酸序列，记录为“多肽链2”，将其氨基酸序列记录下来。UUU