1.2遺傳信息通過復(fù)制和表達(dá)進(jìn)行傳遞課件高一下學(xué)期生物滬科版必修2

第2節(jié)

遺傳信息通過復(fù)制和表達(dá)進(jìn)行傳遞必修2遺傳與進(jìn)化

第1章

遺傳的分子基礎(chǔ)本節(jié)重點(diǎn)中心法則及其發(fā)展DNA為什么要進(jìn)行復(fù)制？為了保證細(xì)胞分裂產(chǎn)生的2個子細(xì)胞中含有相同的遺傳信息所以沒有分裂能力的細(xì)胞不會進(jìn)行DNA復(fù)制DNA如何進(jìn)行復(fù)制？觀看視頻《DNA復(fù)制》遵循堿基配對的原則，從5′到3′方向合成新生鏈DNA復(fù)制時，首先是DNA解旋酶從復(fù)制起點(diǎn)處打開DNA雙鏈之間的氫鍵（真核細(xì)胞的DNA有多個復(fù)制起點(diǎn)）使部分雙鏈解開，形成兩條單鏈，作為復(fù)制的母鏈隨后，單鏈DNA結(jié)合蛋白像“楔子”一樣結(jié)合在這兩條單鏈上防止單鏈再次結(jié)合成為雙鏈（氫鍵會自發(fā)形成，無需酶的催化）然后，DNA聚合酶和其他一些特定蛋白質(zhì)被招募到DNA上，以打開的母鏈為模板以4種脫氧核苷三磷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP）為原料隨著DNA雙鏈不斷解旋，新生鏈不斷延長直至DNA復(fù)制全部完成因此稱為半保留復(fù)制在復(fù)制得到的子代DNA中一條單鏈來自母鏈另一條單鏈?zhǔn)切潞铣傻腄NA復(fù)制為什么被稱為半保留復(fù)制？曾經(jīng)關(guān)于DNA的復(fù)制方式有3種假設(shè)：半保留復(fù)制、全保留復(fù)制和分散復(fù)制？最終科學(xué)家是通過何種方式證明DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制的？觀看視頻《證明DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)》在RNA聚合酶的作用下，以DNA上特定片段的一條鏈為模板合成RNA，該過程稱為轉(zhuǎn)錄DNA是遺傳物質(zhì)，但無法承擔(dān)大多數(shù)生物學(xué)功能，大多數(shù)的生物學(xué)功能是由什么承擔(dān)的？蛋白質(zhì)DNA是通過控制蛋白質(zhì)的合成來控制生物學(xué)功能的細(xì)胞核中的DNA無法進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的核糖體無法進(jìn)入細(xì)胞核，DNA是如何把遺傳信息傳遞給核糖體，從而控制蛋白質(zhì)合成的？RNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，與核糖體結(jié)合，充當(dāng)合成蛋白質(zhì)的模板，該過程稱為翻譯這種在DNA上能轉(zhuǎn)錄出RNA的特定功能片段稱為基因充當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)合成模板的RNA稱為信使RNA（簡寫為mRNA）轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程稱為基因表達(dá)觀看視頻《基因表達(dá)》轉(zhuǎn)錄的過程是怎樣的？轉(zhuǎn)錄的過程可劃分為起始、延伸和終止三個階段起始：RNA聚合酶識別并結(jié)合到啟動子區(qū)域,DNA雙鏈局部解旋，RNA聚合酶催化形成RNA鏈的第一個磷酸二酯鍵延伸：RNA聚合酶沿著模板鏈向其5′方向移動,RNA鏈不斷延長終止：終止子的特定結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致RNA聚合酶和RNA鏈從DNA模板上脫離，轉(zhuǎn)錄過程終止轉(zhuǎn)錄過程中，以DNA單鏈為模板以4種核糖核苷三磷酸（ATP、UTP、GTP、CTP）為原料遵循A-U、T-A、G-C配對的原則沿5′→3′方向逐一連接成一條單鏈RNA轉(zhuǎn)錄將基因中堿基序列蘊(yùn)含的信息轉(zhuǎn)化成了RNA堿基序列中的信息mRNA（信使RNA）、tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）和rRNA（核糖體RNA）等轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物有哪些？翻譯的過程是怎樣的？mRNA中每三個相鄰的核苷酸對應(yīng)一個氨基酸（或翻譯過程的終止信息）稱為密碼子破譯密碼子的含義是探究和理解多肽鏈合成過程的關(guān)鍵科學(xué)家通過不斷實(shí)驗(yàn)，破譯了所有密碼子，得到了遺傳密碼表由兩種及兩種以上密碼子對應(yīng)同一種氨基酸的情況稱為簡并性大多數(shù)生物所使用的遺傳密碼表是相同的起始密碼子編碼/不編碼氨基酸終止密碼子編碼/不編碼氨基酸t(yī)RNA擔(dān)任著運(yùn)送多肽鏈合成所需氨基酸的“運(yùn)輸車”和識別mRNA中密碼子的“聯(lián)絡(luò)員”的雙重角色tRNA中段的三個核苷酸稱為反密碼子可識別mRNA上的密碼子如圖1-13中tRNA反密碼子5′-GAA-3′可識別密碼子5′-UUC-3′氨基酸經(jīng)活化后與tRNA結(jié)合，形成氨酰tRNA,參與多肽合成并兼有識別mRNA以及催化肽鍵形成的功能rRNA與多種蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體含大、小兩個亞基為翻譯過程提供場所翻譯的基本過程如下：核糖體小亞基與mRNA結(jié)合并按照5′→3′的方向沿mRNA滑動當(dāng)滑動到mRNA的起始密碼子處時攜帶第一個氨基酸的氨酰tRNA（甲硫氨酰tRNA）結(jié)合到mRNA上并識別第二個密碼子核糖體大亞基結(jié)合上來形成完整的核糖體攜帶第二個氨基酸的氨酰tRNA進(jìn)入在酶的催化下，第一個tRNA攜帶的甲硫氨酸與第二個tRNA攜帶的氨基酸形成二肽核糖體繼續(xù)滑動造成已成“空載”的第一個tRNA移位并釋放攜帶二肽的第二個tRNA也隨之移位空出的位置準(zhǔn)備接受第三個tRNA如此重復(fù)，不斷將新的氨基酸加入到肽鏈中二肽中第二個氨基酸與第三個tRNA上攜帶的氨基酸形成第二個肽鍵當(dāng)“讀碼”進(jìn)行到終止密碼子時肽鏈延伸終止,多肽鏈合成結(jié)束而在原核生物中，往往不需要這一加工過程多數(shù)真核生物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA稱為RNA前體（如mRNA前體、rRNA前體等）這些RNA前體還需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄后的加工過程才能產(chǎn)生成熟的mRNA、tRNA和rRNA核糖體解體，重新拆分成大亞基和小亞基真核生物和原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯的發(fā)生順序有何區(qū)別？核糖體就結(jié)合到正在延長的mRNA上開始翻譯此外，真核生物細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄出的RNA需要穿過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)才能指導(dǎo)翻譯過程所以轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間、空間上都有不同先轉(zhuǎn)錄后翻譯而原核生物沒有核膜的隔斷轉(zhuǎn)錄還未結(jié)束時邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯其遺傳信息的傳遞方向有特殊規(guī)律大多數(shù)生物遺傳信息的傳遞方向是由DNA到RNA再到蛋白質(zhì)然而自然界還存在一些RNA病毒其遺傳物質(zhì)RNA分子上的功能片段也稱為基因有的直接作為子代病毒的遺傳物質(zhì)艾滋病病毒等RNA病毒屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒病毒侵染宿主細(xì)胞后在病毒自身編碼的逆轉(zhuǎn)錄酶作用下以病毒RNA作為模板合成一條DNA單鏈這一過程稱為逆轉(zhuǎn)錄合成的DNA單鏈通過進(jìn)一步復(fù)制形成雙鏈DNA整合到宿主基因組中這段DNA轉(zhuǎn)錄出的RNA鏈有的用于指導(dǎo)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病毒侵染宿主細(xì)胞后其RNA單鏈可作為模板鏈指導(dǎo)合成出一條與其互補(bǔ)的RNA鏈這一過程稱為RNA復(fù)制新合成的互補(bǔ)RNA鏈可指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成并作為模板鏈指導(dǎo)合成出更多的病毒RNA以實(shí)現(xiàn)病毒增殖還有一類RNA病毒，如新型冠狀病毒等以實(shí)現(xiàn)病毒增殖進(jìn)入宿主細(xì)胞后其遺傳物質(zhì)RNA單鏈可作為模板直接指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成同時還會復(fù)制出一條互補(bǔ)的RNA鏈新合成的互補(bǔ)RNA鏈可作為模板復(fù)制出更多的病毒RNA可以把中心法則及其補(bǔ)充表達(dá)如下：中心法則還可能會得到進(jìn)一步的補(bǔ)充和修正隨著對更多物種和生命現(xiàn)象的深入研究科學(xué)家把DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯稱為中心法則，把RNA復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄稱為對中心法則的補(bǔ)充本堂小節(jié)什么是基因？什么是基因表達(dá)？DNA上能轉(zhuǎn)錄出RNA的特定功能片段稱為基因基因表達(dá)=轉(zhuǎn)錄+翻譯什么是密碼子？密碼子的兩個特點(diǎn)？什么是反密碼子？mRNA中每三個相鄰的核苷酸對應(yīng)于一個氨基酸（或翻譯過程的終止信息），稱為密碼子具有簡并性；大多數(shù)生物所使用的遺傳密碼表是相同的tRNA中段的可識別密碼子的三個核苷酸稱為反密碼子真核生物和原核生物基因表達(dá)的區(qū)別？真核生物先轉(zhuǎn)錄后翻譯；原核生物邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯本堂小節(jié)中心法則及其發(fā)展名稱模板產(chǎn)物基本單位場所配對方式DNA

復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA

復(fù)制DNA的2條母鏈DNA4種脫氧核苷三磷酸細(xì)胞核、線粒體、葉綠體DNA的1條母鏈mRNA4種核糖核苷三磷酸細(xì)胞核、線粒體、葉綠體mRNA蛋白質(zhì)20種氨基酸核糖體RNADNA4種脫氧核苷三磷酸被某些RNA病毒寄生的宿主細(xì)胞RNARNA