第三章 遗传信息的复制与表达(重整版)

第三章遗传信息的复制与表达

DNA的复制最早提出的DNA复制模型有二种；一、对DNA复制的推测1、全保留复制：新复制出的分子直接形成，完全没有旧的部分；2、半保留复制：形成的分子一半是新的，一半是旧的；复制一次复制一次沃森和克里克推测是半保留复制模型亲代DNA子代DNA1、按照半保留复制的原理请大家思考:右边的亲代DNA复制一次和复制二次后,其子代DNA的组成是怎么样的？（用红色表示新形成的链）请同学思考下列问题：2、要用实验来验证这一结论，我们需要对旧链和新链进行区分。结合第一节的知识，想一想我们怎样区分他们？3、若以15N来标记亲代细胞DNA的两条链，然后放在含14N的培养基中培养，子一代、子二代DNA分别含哪种元素？4、选择什么观察指标来说明本实验的假设正确与否？5、若假设正确，离心后亲代、子一代、子二代DNA会怎么分布？重带(下部)15N//15N中带(中间)15N//14N轻带(上部)14N//14N中带(中间)15N//14N①子一代②子二代亲代①6、如果不断地复制下去，每一次自制后都离心，离心的结果会不会有变化？二、DNA半保留复制的实验证据（见教材）重带(下部)15N//15N中带(中间)15N//14N轻带(上部)14N//14N中带(中间)15N//14NDNA分子的复制小结：边解旋边复制解旋酶、聚合酶等解旋合成螺旋子代DNA

能够准确复制的原因是什么？DNA具有独特的双螺旋结构，能为复制提供模板；碱基具有互补配对的能力，能使复制准确无误。DNA复制过程的同位素标记若用32P标记亲代DNA，则经过n次复制后，子代DNA有：个子代DNA中含32P的DNA=个；占子代DNA的子代DNA中含32P的链占子代DNA链的2n22/2n1/2n

DNA分子经n次复制后，需要某游离脱氧核苷酸（m）数=DNA分子完成第n次复制后，需要某游离脱氧核苷酸（m）数=(2n-1)m(2n-1)m一：A=T,G=C(仅适用于DNA中）二、不配对碱基和：（1）一半规律：A+G=A+C=T+G=T+C=50%

(仅适用于DNA中）(2)三不同规律：(A1G1(T1C1)(T2C2(A2G2)+)/++)/+1/a==aT2+C2A1+G1T1+C1A2+G2A+GT+C=1

=a=1/aDNA中三、配对碱基和——四同规律=b(A1T1(G1C1)(T2A2C2G2)+)/++)/+=bA+TG+C

=b(AU(GC)+)/+=bDNA中根据半保留复制和碱基互补配对原则与复制有关的碱基计算解析一个DNA连续复制n次后，共有多少个DNA？多少条脱氧核苷酸链？母链多少条？子链多少条？DNA分子数=2n脱氧核苷酸链数=2n+1母链数=子链数=22n+1﹣2解析：所用知识为“半保留复制”和“碱基互补配对原则”，并图示分析。ATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGATATGCCGAT连续第一次复制连续第二次复制连续第n次复制解：答：一个DNA连续复制n次后，共有2n个DNA，2n+1条脱氧核苷酸链，母链2条，子链2n+1﹣2条结构复制简答1简答2简答3简答4计算1计算2DNA复制所需原料的计算例题一个DNA分子中含有1000个碱基对，其中有400个腺嘌呤。如果它连续复制两次，消耗周围环境中胞嘧啶脱氧核苷酸

。解析：1、计算每个DNA分子中C的个数2、套用公式计算18001．下列关于DNA复制过程的正确顺序是 （）①互补碱基对之间氢键断裂//②互补碱基对之间形成氢键//③DNA分子在解旋酶的作用下解旋//④以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对//⑤子链与母链盘旋成双螺旋状结构。A.①③④②⑤B.①④②⑤③C.①③⑤④②D.③①④②⑤D2．将15N标记的DNA分子放在14N的培养基上培养，经过3次复制，在所形成的子代DNA中，含15N的DNA占总数是（

）A．1/16B．l／8C．1／4D．1／2C3．DNA分子的双链在复制时解旋，这时下述哪一对碱基从氢键连接处分开（）A．G与C

B．A与C

C．G与A

D．G与TA4．DNA复制的基本条件是（）A．模板，原料，能量和酶

B．模板，温度，能量和酶C．模板，原料，温度和酶

D．模板，原料，温度和能量A5．DNA分子复制能准确无误地进行原因是（）A．碱基之间由氢键相连B．DNA分子独特的双螺旋结构C．DNA的半保留复制D．DNA的边解旋边复制特点B6.一个噬菌体侵染细菌后，形成了200个子代噬菌体，子代DNA中含最初DNA链的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.噬菌体B.小麦C.TMVD.任何生物C8.某双链DNA分子带有15N同位素标记，在试管中以该DNA为模板进行复制实验，连续复制4代之后，试管中带有15N同位素标记的DNA占总量的

。A.12.5%B.25%C.50%D.100%A6、DNA的复制是在细胞的

分裂和

第一次分裂前的

期进行的。复制是指以

为模板来合成

的过程。复制特点是

。复制过程必需以

为模板、

为原料、

提供能量、

的催化等条件，

为DNA的复制提供精确的模板、并有

原则保证复制能够准确无误地完成。一个亲代DNA分子通过复制形成了两个

，新形成的DNA分子都是既含一条

链、又含一条

链，因此，称DNA的复制为“”。有丝减数间亲代DNA分子子代DNA分子边解旋边复制亲代DNA分子一条链脱氧核苷酸ATP酶DNA分子独特的双螺旋结构碱基互补配对结构完全相同的子代DNA分子母子半保留复制结构复制简答1简答2简答3简答4计算1计算2⑴、G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0

、G1

、G2

。

ABD⑵、G2代在①、②、③三条带中DNA数的比例是

。⑶、图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是：

，

。⑷、上述实验结果证明了DNA的复制方式是

。0:1:131P31P和32P半保留复制8.以含有31P标志的大肠杆菌放入32P的培养液中，培养2代。离心结果如右：基因的表达P140一、什么是基因？

基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。

第三节基因的表达1.基因和染色体的关系

基因在染色体上，并且在染色体呈线性排列，染色体是基因的主要载体。果蝇某一条染色体上的几个基因2.基因与DNA的关系：整个DNA分子中都是由基因构成的吗？基因是有遗传效应的DNA片段。基因与DNA和染色体以及脱氧核苷酸间的关系

染色体基因1基因2非编码区编码区非编码区下图中a～d表示果蝇X染色体上的几个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片段编码区非编码区非编码区启动子与RNA聚合酶结合位点终止子原核基因编码区非编码区非编码区启动子与RNA聚合酶结合位点外显子内含子终止子真核基因3.基因和性状的关系基因控制生物的性状,基因是决定生物性状的基本单位——结构单位和功能单位。4.基因和脱氧核苷酸的关系每个基因中含有成百上千个脱氧核苷酸。5.基因和遗传信息的关系基因中的脱氧核苷酸（碱基对）排列顺序代表遗传信息

不同的基因含有不同的脱氧核苷酸的排列顺序。

例如：豌豆的高茎基因D和矮茎基因d含有不同的脱氧核苷酸排列顺序。DNA的基本组成单位是什么？基因的基本组成单位是什么？

细胞核内的遗传物质DNA如何指导细胞质中的蛋白质合成呢？蛋白质的合成控制以RNA为媒介DNA通过转录、翻译的过程基因控制蛋白质合成1.基因的基本功能1).通过自我复制，在传种接代中传递遗传信息。2).通过转录、翻译，在后代个体发育过程中，表达遗传

信息。2.什么是表达遗传信息？DNARNA蛋白质转录翻译三.RNA的种类和功能把DNA的遗传信息传递给蛋白质运输氨基酸和蛋白质共同组成核糖体mRNA(信使RNA)tRNA（转运RNA)rRNA（核糖体RNA）四、转录地点：模板：原料：条件：原则：产物主要在细胞核DNA的一条链4种核糖核苷酸DNAmRNA遵循碱基互补配对原则A—;T—;G—;C—UACG转录：在细胞核内以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程。RNA聚合酶、ATP转录过程AG

T

AC

AA

A

T

TCATGATTARNA聚合酶识别启动部位并与之结合，DNA解旋，打开氢键RNA聚合酶AG

T

AC

AA

A

T

AGCUGACGGUUU以其中的一条链作为模板.AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶将RNA核苷酸连接起来，以碱基互补配对为原则。AG

T

AC

AA

A

T

AGCGACGGUUUURNA聚合酶沿着DNA移动。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUUUARNA聚合酶沿着DNA移动AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUUGUUARNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGUGUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGACGGUUAUUARNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GCGCGGUUAUUAURNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

GGCGGUUAUUAUCRNA核苷酸一个一个连接起来。AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA细胞质信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中.细胞核核孔AG

T

AC

AA

A

T

UCAUGUUUAmRNA信使RNA（mRNA）通过核孔从细胞核中出来，到细胞质中。细胞质细胞核转录与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？思考讨论转录DNA复制DNA复制与转录的比较以DNA的两条母链为模板游离的脱氧核苷酸DNA解旋酶、DNA聚合酶2个双链DNA分子以一段DNA的一条链为模板游离的核糖核苷酸RNA聚合酶1条RNA单链DNA复制与转录的比较少数分裂细胞的间期主要在细胞核ATP活细胞整个生命活动过程中主要在细胞核ATP五、翻译场所：原料：模板：条件：原则：产物：核糖体氨基酸mRNAtRNA、酶、能量碱基互补配对原则(A-UU-AC-GG-C)多肽翻译：在核糖体上，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。碱基与氨基酸之间的对应关系如何？RNA4种核苷酸蛋白质20种氨基酸？1个碱基2个碱基3个碱基1个氨基酸434241UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子

遗传密码（密码子）：mRNA上三个相邻的核糖核苷酸密码子的特点：⑴一种密码子只对应一种氨基酸⑵一种氨基酸可有一种或多种密码子（简并性）（一种氨基酸具有两个或多个密码子的现象称为密码子的简并性）（对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子）

⑶起始密码可以编码氨基酸、终止密码不编码氨基酸⑷通用性——自然界中的各种生物共用一套密码子表tRNA⑵转运RNA（tRNA）：含有反密码子一个转运RNA只能携带一种特定的氨基酸！细胞中的转运RNA至少有

种！61UAUUAU携带什么氨基酸？异亮氨酸AUAmRNA阅读密码子表思考讨论：1、请找出起始密码子与终止密码子。

2、已知一段mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，你能写出对应的氨基酸序列吗？

3、地球上几乎所有的生物体都共有上述密码子表。根据这一事实你能想到什么？AUG、GUGUAA、UAG、UGA甲硫氨酸－谷－丙－半胱－脯－丝－赖－脯地球上所有的生物具有共同的遗传语言，具有或远或近的亲缘关系。从密码子中可以看到，一种氨基酸可能有几个密码子，这一现象称做密码的简并。你认为密码的简并对生物体的生存发展有什么意义？保证了生物遗传的相对稳定性。问：组成生物蛋白质的氨基酸有几种？确定氨基酸的密码子有几种？tRNA有几种？转运RNA（tRNA）氨基酸的搬运工反密码子：tRNA上可以与mRNA上的密码子互补配对的三个相邻碱基。每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸

tRNAUAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG异亮氨酸转运

RNA氨基酸氨基酸与tRNA结合UAC甲硫氨酸ACU天冬氨酸AUG异亮氨酸氨基酸与转运RNA