1.2遺傳信息通過復制和表達進行傳遞課件高一下學期生物滬科版必修2

第2節(jié)

遺傳信息通過復制和表達進行傳遞必修2遺傳與進化

第1章

遺傳的分子基礎本節(jié)重點中心法則及其發(fā)展DNA為什么要進行復制？為了保證細胞分裂產(chǎn)生的2個子細胞中含有相同的遺傳信息所以沒有分裂能力的細胞不會進行DNA復制DNA如何進行復制？觀看視頻《DNA復制》遵循堿基配對的原則，從5′到3′方向合成新生鏈DNA復制時，首先是DNA解旋酶從復制起點處打開DNA雙鏈之間的氫鍵（真核細胞的DNA有多個復制起點）使部分雙鏈解開，形成兩條單鏈，作為復制的母鏈隨后，單鏈DNA結合蛋白像“楔子”一樣結合在這兩條單鏈上防止單鏈再次結合成為雙鏈（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復制全部完成因此稱為半保留復制在復制得到的子代DNA中一條單鏈來自母鏈另一條單鏈是新合成的DNA復制為什么被稱為半保留復制？曾經(jīng)關于DNA的復制方式有3種假設：半保留復制、全保留復制和分散復制？最終科學家是通過何種方式證明DNA的復制方式是半保留復制的？觀看視頻《證明DNA半保留復制的實驗》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，該過程稱為轉錄DNA是遺傳物質，但無法承擔大多數(shù)生物學功能，大多數(shù)的生物學功能是由什么承擔的？蛋白質DNA是通過控制蛋白質的合成來控制生物學功能的細胞核中的DNA無法進入細胞質，細胞質中的核糖體無法進入細胞核，DNA是如何把遺傳信息傳遞給核糖體，從而控制蛋白質合成的？RNA通過核孔進入細胞質，與核糖體結合，充當合成蛋白質的模板，該過程稱為翻譯這種在DNA上能轉錄出RNA的特定功能片段稱為基因充當?shù)鞍踪|合成模板的RNA稱為信使RNA（簡寫為mRNA）轉錄和翻譯的過程稱為基因表達觀看視頻《基因表達》轉錄的過程是怎樣的？轉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：終止子的特定結構會導致RNA聚合酶和RNA鏈從DNA模板上脫離，轉錄過程終止轉錄過程中，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轉錄將基因中堿基序列蘊含的信息轉化成了RNA堿基序列中的信息mRNA（信使RNA）、tRNA（轉運RNA）和rRNA（核糖體RNA）等轉錄的產(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鍵科學家通過不斷實驗，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擔任著運送多肽鏈合成所需氨基酸的“運輸車”和識別mRNA中密碼子的“聯(lián)絡員”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與多種蛋白質結合形成核糖體含大、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結合并按照5′→3′的方向沿mRNA滑動當滑動到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）結合到mRNA上并識別第二個密碼子核糖體大亞基結合上來形成完整的核糖體攜帶第二個氨基酸的氨酰tRNA進入在酶的催化下，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備接受第三個tRNA如此重復，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“讀碼”進行到終止密碼子時肽鏈延伸終止,多肽鏈合成結束而在原核生物中，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錄和翻譯的發(fā)生順序有何區(qū)別？核糖體就結合到正在延長的mRNA上開始翻譯此外，真核生物細胞核內轉錄出的RNA需要穿過核孔進入細胞質才能指導翻譯過程所以轉錄和翻譯在時間、空間上都有不同先轉錄后翻譯而原核生物沒有核膜的隔斷轉錄還未結束時邊轉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再到蛋白質然而自然界還存在一些RNA病毒其遺傳物質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艾滋病病毒等RNA病毒屬于逆轉錄病毒病毒侵染宿主細胞后在病毒自身編碼的逆轉錄酶作用下以病毒RNA作為模板合成一條DNA單鏈這一過程稱為逆轉錄合成的DNA單鏈通過進一步復制形成雙鏈DNA整合到宿主基因組中這段DNA轉錄出的RNA鏈有的用于指導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病毒侵染宿主細胞后其RNA單鏈可作為模板鏈指導合成出一條與其互補的RNA鏈這一過程稱為RNA復制新合成的互補RNA鏈可指導蛋白質合成并作為模板鏈指導合成出更多的病毒RNA以實現(xiàn)病毒增殖還有一類RNA病毒，如新型冠狀病毒等以實現(xiàn)病毒增殖進入宿主細胞后其遺傳物質RNA單鏈可作為模板直接指導蛋白質的合成同時還會復制出一條互補的RNA鏈新合成的互補RNA鏈可作為模板復制出更多的病毒RNA可以把中心法則及其補充表達如下：中心法則還可能會得到進一步的補充和修正隨著對更多物種和生命現(xiàn)象的深入研究科學家把DNA復制、轉錄和翻譯稱為中心法則，把RNA復制和逆轉錄稱為對中心法則的補充本堂小節(jié)什么是基因？什么是基因表達？DNA上能轉錄出RNA的特定功能片段稱為基因基因表達=轉錄+翻譯什么是密碼子？密碼子的兩個特點？什么是反密碼子？mRNA中每三個相鄰的核苷酸對應于一個氨基酸（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的區(qū)別？真核生物先轉錄后翻譯；原核生物邊轉錄邊翻譯本堂小節(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

復制轉錄翻譯逆轉錄RNA

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