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文档简介

基因指导蛋白质的合成第四章

第一节

转基因抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造,转到了棉花中,使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质,专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统,导致其死亡,而对人畜无害的一种抗虫棉花。问题探究苏云金杆菌提取Bt抗虫蛋白基因导入棉花细胞Bt抗虫蛋白Bt基因表达基因可以控制蛋白质的合成,这个过程就是基因的表达。遗传信息储存在细胞核的DNA中蛋白质的合成发生在核糖体充当信使的中间物质---RNA天高皇帝远,奈我何?DNA核糖体我看不懂皇帝的指令……信使翻译RNA轻易不出宫资料一:1955年,布拉舍用RNA酶分解变形虫细胞中的RNA,蛋白质合成停止。资料二:1955年,拉斯特用已标记尿嘧啶核苷酸的培养液变形虫细胞,检测发现该标记先出现在细胞核,随后出现在细胞质。说明:蛋白质合成与RNA有关说明:RNA先出现在细胞核,后出现在细胞质实验证据61、基本单位:核糖核苷酸磷酸基团核糖含氮碱基核糖P含氮碱基CH2O1'2'3'4'5'OHHOHHHH核糖PA核糖PC核糖PG核糖PU(4种)C、H、O、N、P一、认识RNA一般是单链、比DNA短DNA一、认识RNA2、RNA的结构:一、认识RNA3、RNA的种类:

rRNA(核糖体RNA)

mRNA(信使RNA)

tRNA(转运RNA)种类mRNAtRNArRNA名称信使RNA转运RNA核糖体RNA功能结构示意图共同点传递遗传信息;蛋白质合成的模板识别并转运特定氨基酸组成核糖体的成分单链单链,部分碱基配对形成三叶草型结构单链①都是转录的产物;②基本单位相同;③都与翻译过程有关。少数RNA还具有催化作用,有的作为RNA病毒的遗传物质比较DNA和RNA的结构项目DNARNA组成元素基本单位化学组成磷酸五碳糖碱基分布结构C、H、O、N、P脱氧核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核糖A、C、G、TA、C、G、U一分子磷酸一分子磷酸双螺旋结构大多数单链结构主要在细胞核主要存在于细胞质①RNA也是由核苷酸组成,含氮碱基有A、G、C、U,跟DNA一样能储存遗传信息。②RNA一般是单链,而且比DNA短,因此能够通过核孔,从细胞核转移到细胞质中。③RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基互补配对原则”;因此以mRNA为媒介可将遗传信息传递到细胞质中。④RNA为单链结构,不稳定,易降解,使得完成使命的RNA能迅速分解,保证生命活动的有序进行。总结:RNA适合做DNA的信使的原因DNA的遗传信息RNA的遗传信息转录二、遗传信息的转录RNA是在细胞核中,通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的过程。1、转录的概念:2、时间:活细胞新陈代谢过程中3、场所:主要是

,在

中也能发生转录过程。细胞核叶绿体线粒体二、遗传信息的转录实质:将DNA脱氧核苷酸序列转录成mRNA核糖核苷酸的序列。⑴解旋:在ATP的驱动下,RNA聚合酶将DNA双螺旋的两条链解开。CGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATACGTATACGGCTAGCCGTA3'5'CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'ATPRNA聚合酶4、遗传信息转录的过程⑵配对:游离的核糖核苷酸按碱基互补配对原则随机地与DNA模板链上的碱基配对,确定RNA的核糖核苷酸排列顺序。CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUU4、遗传信息转录的过程CCGTAGTATACGGCTAGCCGTATACGGCCGTATAGCCGATATCGATCGTATATATA3'5'UAUGCAUGAUCGAGCUUUAUGCAUGAUCGAGCUU5'3'ATP⑶连接:在RNA聚合酶的催化下从子链的5‘端把子链的核糖

核苷酸聚合成核糖核苷酸链。合成方向:

子链的5’端→

3’端形成磷酸二酯键4、遗传信息转录的过程TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGCCAAAUUUUUUU4、遗传信息转录的过程TCGTCGTTGCCGCGGTACAAATAATTAACGGGAUCAACGGGCCAAAUUUUUUU(4)释放:合成的mRNA从DNA链上释放,而后DNA双螺旋恢复4、遗传信息转录的过程5、条件模板:原料:酶:能量:DNA的一条链(供转录的那一条)RNA聚合酶游离的四种核糖核苷酸

ATP7、产物:mRNA(还有tRNA和rRNA)核孔→细胞质6、原则:碱基互补配对A-U、T-AG-C、C-G二、遗传信息的转录

8、特点:边解旋边转录边复旋--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因A基因B基因H其他基因1个DNA分子(多个基因)转录UGCAU……CCAUGCmRNA转录GGUCUAC……GUAmRNA哪条是模板链?1链2链▲DNA两条链中只有一条链是转录的模板链,到底哪条链是模板链不是固定不变的。一个DNA转录出的mRNA不完全相同。▲以基因为单位,作为模板的只是DNA链中的基因片段;1链2链复制转录时间场所模板原料酶产物细胞分裂前的间期个体生长发育的整个过程主要在细胞核(线粒体、叶绿体)

DNA的两条链DNA的一条模板链4种脱氧核苷酸。4种核糖核苷酸。解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶两个双链DNARNA(mRNA、tRNA、rRNA)1.转录与DNA复制有什么共同之处?这对保证遗传信息的准确转录有什么意义?思考与讨论转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对原则,等等。其中,碱基互补配对原则能够保证遗传信息传递的准确性。2.与DNA复制相比,转录所需要的原料和酶各有什么不同?复制转录原料酶4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸解旋酶、DNA聚合酶RNA聚合酶思考与讨论DNA双链片段a链GCTTGGAGTGCGb链CGAACCTCACGC信使RNA比较mRNA和b链,以及mRNA和a链的碱基序列的差异。GCUUGGAGUGCG3.转录产生的RNA的碱基序列与其模板链的碱基序列有何异同点?与DNA的另外一条链的碱基序列有何异同点?①

该RNA与DNA模板链的碱基互补配对,A与U配对,而非T;②

该RNA与DNA互补链的碱基序列基本相同,只是DNA链上T的位置,RNA链上是U。思考与讨论转录以基因为单位,不同基因模板链不同4.分裂间期和分裂期都可以进行转录吗?分裂期的染色体高度螺旋,DNA难以解旋,转录难以发生。5.转录的是DNA还是DNA片段?思考与讨论小结1.下列关于核酸分子的叙述,不正确的是(

)A.DNA和RNA的嘌呤种类相同B.DNA和RNA嘧啶种类不相同C.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质D.核酸在细胞中合成都需要模板C随堂练习2.下图是真核生物mRNA合成过程示意图,请据图判断下列说法正确的是(

)A.①片段正处于解旋状态,形成这种状态需要DNA复制过程中的解旋酶B.图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的C.如果图中③表示酶分子,则它的名称是RNA聚合酶D.图示过程在细胞核中完成,②合成后,④中的模板链降解C随堂练习3.遗传信息转录的过程中,mRNA的三个碱基从5′端到3′端依次是UAC,则DNA模板链上对应的三个碱基从5′端到3′端依次是()

A.GTA

B.ATG

C.TUC

D.AUGA随堂练习4.已知一段双链DNA分子中,鸟嘌呤所占的比例为20%,由这段DNA转录出来的mRNA中,胞嘧啶的比例是()

A.10%

B.20%

C.40%

D.无法确定D随堂练习5.在遗传信息的转录过程中,保证遗传信息准确无误地传给mRNA的关键步骤是()A.破坏氢键并使DNA双链分开B.游离核糖核苷酸与母链碱基互补配对C.配对的游离核苷酸连接成子链D.子链与模板母链盘绕成双螺旋结构B随堂练习遗传信息的翻译与中心法则第四章

第一节

第2课时核糖体是如何读懂mRNA上的遗传信息,并精准将其“翻译”成蛋白质的?DNA(脱氧核苷酸语言)RNA(核糖核苷酸语言)特点氨基酸序列的蛋白质(氨基酸语言)碱基氨基酸?问题探究三、遗传信息的翻译1.定义:

游离在细胞质中的各种氨基酸,以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程,称为遗传信息的翻译。DNA携带的遗传信息mRNA携带的遗传信息蛋白质转录翻译碱基排序碱基排序氨基酸排序碱基4种:A、U、C、G组成蛋白质氨基酸:21种如何决定?讨论:至少需要多少个碱基决定一个氨基酸才能够决定21种不同的氨基酸?三、遗传信息的翻译mRNA:碱基的数量蛋白质:氨基酸的数量碱基的排列顺序碱基的种类氨基酸的排列顺序氨基酸的种类4种21种讨论:4种碱基是怎样决定蛋白质的21种氨基酸的呢?碱基与氨基酸的对应关系是怎样的?1个碱基决定一个氨基酸,则只能决定:决定决定决定2个碱基决定一个氨基酸,则只能决定:3个碱基决定一个氨基酸,则只能决定:41=442=1643=64三、遗传信息的翻译(1)定义:2.密码子mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基(2)识别:mRNA5'3'GUGGAACCU密码子密码子密码子密码子认读是从mRNA的5'→3',相邻的密码子无间隔、不重叠决定缬氨酸决定组氨酸决定精氨酸怎么判断?三、遗传信息的翻译第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG21种氨基酸的密码子表UUUCGAAAG?第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG21种氨基酸的密码子表密码子总数:4×4×4=64种64种密码子决定21种氨基酸,绝大多数氨基酸都有几个密码子,这种现象称作密码子的简并。第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止终止半胱氨酸半胱氨酸终止、硒代半胱氨酸色氨酸UCAGC亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸UCAGA异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸(起始)苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸UCAGG缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG21种氨基酸的密码子表第一个碱基第二个碱基第三个碱基UCAGU苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸U苯丙氨酸丝氨酸酪氨酸半胱氨酸C亮氨酸丝氨酸终止终止、硒代半胱氨酸A亮氨酸丝氨酸终止色氨酸GC亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸U亮氨酸脯氨酸组氨酸精氨酸C亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸A亮氨酸脯氨酸谷氨酰胺精氨酸GA异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸U异亮氨酸苏氨酸天冬酰胺丝氨酸C异亮氨酸苏氨酸赖氨酸精氨酸A甲硫氨酸(起始)苏氨酸赖氨酸精氨酸GG缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸U缬氨酸丙氨酸天冬氨酸甘氨酸C缬氨酸丙氨酸谷氨酸甘氨酸A缬氨酸、甲硫氨酸(起始)丙氨酸谷氨酸甘氨酸G

终止密码子:

种类

起始密码子:

(甲硫氨酸)、(

种)

_____(缬氨酸、甲硫氨酸)

编码氨基酸的密码子______种或_____种64UAAUGA(硒代半胱氨酸)UAGAUGGUG6162绝大多数氨基酸都有几个密码子。2.密码子的简并性地球上几乎所有的生物都共用同一套密码子。3.密码子的通用性讨论1:你认为密码子的简并对生物体的生存和发展有什么意义?讨论2:根据密码子的通用性这一事实,你能想到什么?①增强密码子的容错性。当密码子中有一个碱基改变时,由于密码子的简并性,可能并不会改变其对应的氨基酸;②保证翻译的速度。当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码同一种氨基酸可以保证翻译的速度。说明当今生物可能有着共同的起源。一种密码子决定一种氨基酸。1.密码子的专一性分析密码子的特性UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组甲硫精半胱半胱脯谷丝如何精准运送过来的?tRNA三、遗传信息的翻译3'5'结合氨基酸的部位碱基配对mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子组读反密码子的方向:3’→5’反密码子为AUG酪tRNA三、遗传信息的翻译氨基酸的搬运工——tRNA①形态:三叶草形②功能特点:每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。3'5'结合氨基酸的部位碱基配对③反密码子mRNA5'3'ACU密码子UGA反密码子位于tRNA上能与mRNA上的密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基。决定氨基酸的密码子有62种,所以反密码子有

;tRNA有

。62种62种三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第1步mRNA进入细胞质,与核糖体结合。三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1第1步携带甲硫氨酸的tRNA,通过与碱基AUG互补配对,进入位点1三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第2步

携带某个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA第3步位点1位点2肽键CAC色甲硫氨酸与这个氨基酸形成肽键,从而转移到位点2的tRNA上三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2第4步核糖体沿mRNA移动,读取下一个密码子。原位点1的tRNA离开核糖体,原位点2的tRNA进入位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键CAC三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2

形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2形成肽键UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2核糖体移动读取下一个密码子终止密码子无tRNA与之配对UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA位点1位点2蛋白质释放因子三、遗传信息的翻译UAAUCCUCUGGCGCAUACUGGUGGUCCUAA3’5’CAC色组UGGAUC甲硫精GAC半胱GAC半胱ACA脯AGG谷CUU丝GGA肽链释放,核糖体从mRNA上解离,成为亚基,翻译结束三、遗传信息的翻译

肽链合成后,就从核糖体与mRNA的复合物上脱离,通常经过一系列步骤,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子,然后开始承担细胞生命活动的各项职责。氨基酸肽链蛋白质三、遗传信息的翻译翻译mRNA分子

碱基互补配对细胞质的核糖体mRNAA-U、U-AG-C、C-GmRNA→蛋白质场所:原则:模板:条件:

遗传信息流动:蛋白质转录翻译21种游离氨基酸、ATP、酶tRNA三、遗传信息的翻译

正在合成的肽链(一个mRNA可以结合多个核糖体,同时合成多条肽链)核糖体mRNA少量的mRNA分子可以迅速合成大量的蛋白质由肽链_____→肽链_____的方向进行短长判断mRNA合成方向:转录翻译正在合成的多肽链翻译转录DNA核基因先转录后翻译边转录边翻译

原核生物没有核膜,因此转录和翻译在同一空间进行,两个过程常紧密偶联,同时发生(边转录边翻译);而真核生物主要在细胞核中进行转录,然后在细胞质中进行翻译(在线粒体、叶绿体中也可边转录边翻译)。

三、遗传信息的翻译DNA的复制、转录和翻译的比较项目复制转录翻译场所条件模板原料能量酶产物原则细胞核(主要场所)细胞核(主要场所)核糖体DNA的两条链DNA的一条链mRNA4种游离的脱氧核苷酸4种游离的核糖核苷酸21种游离的氨基酸ATPATPATP解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶DNARNA多肽碱基互补配对A-TT-AG-CC-G碱基互补配对A-U

T-AG-CC-G碱基互补配对

A-UU-AG-CC-G特定的酶四、中心法则DNA聚合酶解旋酶DNA聚合酶RNA聚合酶解旋酶核糖体DNAmRNA多肽链复制转录翻译你能根据DNA复制和基因指导蛋白质合成的过程画一张流程图,表示遗传信息的传递方向吗?

科学家克里克首先预见了遗传信息传递的一

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