1.2遗传信息通过复制和表达进行传递课件高一下学期生物沪科版必修2

第2节

遗传信息通过复制和表达进行传递必修2遗传与进化

第1章

遗传的分子基础本节重点中心法则及其发展DNA为什么要进行复制？为了保证细胞分裂产生的2个子细胞中含有相同的遗传信息所以没有分裂能力的细胞不会进行DNA复制DNA如何进行复制？观看视频《DNA复制》遵循碱基配对的原则，从5´到3´方向合成新生链DNA复制时，首先是DNA解旋酶从复制起点处打开DNA双链之间的氢键（真核细胞的DNA有多个复制起点）使部分双链解开，形成两条单链，作为复制的母链随后，单链DNA结合蛋白像“楔子”一样结合在这两条单链上防止单链再次结合成为双链（氢键会自发形成，无需酶的催化）然后，DNA聚合酶和其他一些特定蛋白质被招募到DNA上，以打开的母链为模板以4种脱氧核苷三磷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP）为原料随着DNA双链不断解旋，新生链不断延长直至DNA复制全部完成因此称为半保留复制在复制得到的子代DNA中一条单链来自母链另一条单链是新合成的DNA复制为什么被称为半保留复制？曾经关于DNA的复制方式有3种假设：半保留复制、全保留复制和分散复制？最终科学家是通过何种方式证明DNA的复制方式是半保留复制的？观看视频《证明DNA半保留复制的实验》在RNA聚合酶的作用下，以DNA上特定片段的一条链为模板合成RNA，该过程称为转录DNA是遗传物质，但无法承担大多数生物学功能，大多数的生物学功能是由什么承担的？蛋白质DNA是通过控制蛋白质的合成来控制生物学功能的细胞核中的DNA无法进入细胞质，细胞质中的核糖体无法进入细胞核，DNA是如何把遗传信息传递给核糖体，从而控制蛋白质合成的？RNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合，充当合成蛋白质的模板，该过程称为翻译这种在DNA上能转录出RNA的特定功能片段称为基因充当蛋白质合成模板的RNA称为信使RNA（简写为mRNA）转录和翻译的过程称为基因表达观看视频《基因表达》转录的过程是怎样的？转录的过程可划分为起始、延伸和终止三个阶段起始：RNA聚合酶识别并结合到启动子区域,DNA双链局部解旋，RNA聚合酶催化形成RNA链的第一个磷酸二酯键延伸：RNA聚合酶沿着模板链向其5´方向移动,RNA链不断延长终止：终止子的特定结构会导致RNA聚合酶和RNA链从DNA模板上脱离，转录过程终止转录过程中，以DNA单链为模板以4种核糖核苷三磷酸（ATP、UTP、GTP、CTP）为原料遵循A-U、T-A、G-C配对的原则沿5´→3´方向逐一连接成一条单链RNA转录将基因中碱基序列蕴含的信息转化成了RNA碱基序列中的信息mRNA（信使RNA）、tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）等转录的产物有哪些？翻译的过程是怎样的？mRNA中每三个相邻的核苷酸对应一个氨基酸（或翻译过程的终止信息）称为密码子破译密码子的含义是探究和理解多肽链合成过程的关键科学家通过不断实验，破译了所有密码子，得到了遗传密码表由两种及两种以上密码子对应同一种氨基酸的情况称为简并性大多数生物所使用的遗传密码表是相同的起始密码子编码/不编码氨基酸终止密码子编码/不编码氨基酸tRNA担任着运送多肽链合成所需氨基酸的“运输车”和识别mRNA中密码子的“联络员”的双重角色tRNA中段的三个核苷酸称为反密码子可识别mRNA上的密码子如图1-13中tRNA反密码子5´-GAA-3´可识别密码子5´-UUC-3´氨基酸经活化后与tRNA结合，形成氨酰tRNA,参与多肽合成并兼有识别mRNA以及催化肽键形成的功能rRNA与多种蛋白质结合形成核糖体含大、小两个亚基为翻译过程提供场所翻译的基本过程如下：核糖体小亚基与mRNA结合并按照5´→3´的方向沿mRNA滑动当滑动到mRNA的起始密码子处时携带第一个氨基酸的氨酰tRNA（甲硫氨酰tRNA）结合到mRNA上并识别第二个密码子核糖体大亚基结合上来形成完整的核糖体携带第二个氨基酸的氨酰tRNA进入在酶的催化下，第一个tRNA携带的甲硫氨酸与第二个tRNA携带的氨基酸形成二肽核糖体继续滑动造成已成“空载”的第一个tRNA移位并释放携带二肽的第二个tRNA也随之移位空出的位置准备接受第三个tRNA如此重复，不断将新的氨基酸加入到肽链中二肽中第二个氨基酸与第三个tRNA上携带的氨基酸形成第二个肽键当“读码”进行到终止密码子时肽链延伸终止,多肽链合成结束而在原核生物中，往往不需要这一加工过程多数真核生物转录产生的RNA称为RNA前体（如mRNA前体、rRNA前体等）这些RNA前体还需要经过转录后的加工过程才能产生成熟的mRNA、tRNA和rRNA核糖体解体，重新拆分成大亚基和小亚基真核生物和原核生物的转录和翻译的发生顺序有何区别？核糖体就结合到正在延长的mRNA上开始翻译此外，真核生物细胞核内转录出的RNA需要穿过核孔进入细胞质才能指导翻译过程所以转录和翻译在时间、空间上都有不同先转录后翻译而原核生物没有核膜的隔断转录还未结束时边转录边翻译其遗传信息的传递方向有特殊规律大多数生物遗传信息的传递方向是由DNA到RNA再到蛋白质然而自然界还存在一些RNA病毒其遗传物质RNA分子上的功能片段也称为基因有的直接作为子代病毒的遗传物质艾滋病病毒等RNA病毒属于逆转录病毒病毒侵染宿主细胞后在病毒自身编码的逆转录酶作用下以病毒RNA作为模板合成一条DNA单链这一过程称为逆转录合成的DNA单链通过进一步复制形成双链DNA整合到宿主基因组中这段DNA转录出的RNA链有的用于指导病毒蛋白的合成麻疹病毒、狂犬病病毒、埃博拉病毒、流感病毒等RNA病毒侵染宿主细胞后其RNA单链可作为模板链指导合成出一条与其互补的RNA链这一过程称为RNA复制新合成的互补RNA链可指导蛋白质合成并作为模板链指导合成出更多的病毒RNA以实现病毒增殖还有一类RNA病毒，如新型冠状病毒等以实现病毒增殖进入宿主细胞后其遗传物质RNA单链可作为模板直接指导蛋白质的合成同时还会复制出一条互补的RNA链新合成的互补RNA链可作为模板复制出更多的病毒RNA可以把中心法则及其补充表达如下：中心法则还可能会得到进一步的补充和修正随着对更多物种和生命现象的深入研究科学家把DNA复制、转录和翻译称为中心法则，把RNA复制和逆转录称为对中心法则的补充本堂小节什么是基因？什么是基因表达？DNA上能转录出RNA的特定功能片段称为基因基因表达=转录+翻译什么是密码子？密码子的两个特点？什么是反密码子？mRNA中每三个相邻的核苷酸对应于一个氨基酸（或翻译过程的终止信息），称为密码子具有简并性；大多数生物所使用的遗传密码表是相同的tRNA中段的可识别密码子的三个核苷酸称为反密码子真核生物和原核生物基因表达的区别？真核生物先转录后翻译；原核生物边转录边翻译本堂小节中心法则及其发展名称模板产物基本单位场所配对方式DNA

复制转录翻译逆转录RNA

复制DNA的2条母链DNA4种脱氧核苷三磷酸细胞核、线粒体、叶绿体DNA的1条母链mRNA4种核糖核苷三磷酸细胞核、线粒体、叶绿体mRNA蛋白质20种氨基酸核糖体RNADNA4种脱氧核苷三磷酸被某些RNA病毒寄生的宿主细胞RNARNA