第三篇遺傳信息的傳遞--FAQ(20211109134522)

1、第三篇遺傳信息的傳遞-FAQ遺傳信息的傳遞是遺傳信息從 RNA流向DNA是RNA旨導(dǎo)下的DNA合成過程，即以 RNA 為模板，四種dNTP為原料，合成與 RNA互補的DNA單鏈，催化這一過程的酶稱反逆轉(zhuǎn) 錄酶，RNA病毒中都含有此酶。反轉(zhuǎn)錄豐富了遺傳信息的中心法那么。問題：DNA是遺傳的物質(zhì)根底DNA分子中堿基核苷酸的排列順序即是貯藏的遺傳信息。所謂基因，實質(zhì)上是DNA大分子中的各功能片段。雖然DNA分子中只有A、G C T四種堿基，但由于 DNA分子很大，含有的堿基數(shù)量極多，可以有多種多樣不同的排列方式。不同的基因，其堿基的序列不同， 攜帶著千變?nèi)f化的遺傳信息。細(xì)胞有絲分裂之前，細(xì)胞中的DN

2、A分子必須進(jìn)行自我復(fù)制， 將親代DNA的遺傳信息準(zhǔn)確地傳遞到子代DNA分子中，這一過程稱為DNA復(fù)制。由此，子代細(xì)胞那么具有一套與親代細(xì)胞完全相同的DNA分子，這就是遺傳作用。其分子中貯藏的信息必須要通過由它指導(dǎo)合成的特定蛋白質(zhì)，表現(xiàn)特異的功能，才能表達(dá)出來。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)根底，蛋白質(zhì)功能的復(fù)雜性依賴于蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸的排列順序及其空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同，功能也各異，從而影響機體的各種生命活動。通過以上知識的學(xué)習(xí)，對遺傳是否有一定的理解，種瓜得瓜、種豆得豆講的就是遺傳。其分子中貯藏的信息必須要通過由它指導(dǎo)合成的特定蛋白質(zhì)，表現(xiàn)特異的功能，才能表達(dá)出來。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)根底，蛋白質(zhì)功

3、能的復(fù)雜性依賴于蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸的排列順序及其空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)不同， 功能也各異，從而影響機體的各種生命活動。人體是一個復(fù)雜的體系，有很多信息分子參與，DNA就是其中之一。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是復(fù)制的結(jié)構(gòu)根底。DNA復(fù)制的實質(zhì)為酶催化的脫氧核糖核苷酸的聚合反響。在DNAM制過程中，首先是原DNA雙螺旋的兩條多核苷酸鏈之間的氫鍵斷裂，雙鏈解開并分為兩股單鏈。然后，每條單鏈DNA各自作為模板，以三磷酸脫氧核糖核苷 dNTP為原料，按照堿基配對規(guī)律A與T配對，G與C配對，合成新的互補鏈。這樣形成的兩個 子代DNA分子與原來的親代 DNA分子的核苷酸順序是完全相同的。在此過程中，每個子代 DNA

4、分子的雙鏈，一條鏈來自親代DNA而另一條鏈那么是新合成的。這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。由于DNA在代謝上的穩(wěn)定性和復(fù)制的忠實性，經(jīng)過許多代的復(fù)制，DNA分子上的遺傳信息仍可準(zhǔn)確地傳給子代。問題：染色體DNA的復(fù)制過程中參與的酶DNA的復(fù)制過程極為復(fù)雜，但其速度極快，這是由于許多酶和蛋白質(zhì)因子參與了復(fù)制過 程。其中，DNA聚合酶起著重要作用。一DNA聚合酶在原有 DNA模板鏈存在情況下，DNA聚合酶催化四種脫氧核苷酸 dATP dTTP、dGTR dCTP，通過與模板鏈的堿基互補配對，合成新的對應(yīng)DNA鏈，故此酶又稱為DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶縮寫為 DDDP。DNA聚合酶的特點是不能自行從頭合成

5、DNA鏈，而必須有一個多核苷酸鏈作為引物，DNA聚合酶只能在此引物的端催化dNTP與末端作用，形成3' ,5 '磷酸二酯鍵，從而逐步合成DNA鏈。因此，DNA鏈的合成是有方向性的，即從5'端3'端方向進(jìn)行。這一特點在DNA復(fù)制過程中具有重要意義。無論在原核細(xì)胞或真核細(xì)胞中，都存在多種DNA聚合酶，它們的性質(zhì)和作用不完全相同。 在真核細(xì)胞中至少有 5種DNA聚合酶，即DNA聚合酶a、B、丫、3和&。其中DNA聚合 酶a在細(xì)胞中活性最強，在復(fù)制中起關(guān)鍵作用， 而DNA聚合酶3主要在DNA損傷的修復(fù)中 起作用。DNA聚合酶a和3在復(fù)制延長中起催化作用，DNA聚

6、合酶a延長隨從鏈，DNA聚合酶3延長領(lǐng)頭鏈。DNA聚合酶3和£在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補缺口的作用。 DNA聚合酶丫在線粒體中，用于線粒體 DNA的復(fù)制。在DNAM制過程中，假設(shè)有 dNTP與親代 DNA鏈中相應(yīng)堿基錯誤配對時，某些DNA聚合酶還具有核酸外切酶的活性，切去錯誤配對的核苷酸，以保證 DNAM制的忠實性，稱為“校對作用。DNAM制的這一特性也具有重要意義。二引物酶引物酶是DNA復(fù)制的另一種重要的酶。如上所述，DNA聚合酶不能自行從頭合成 DNA鏈， 因此，在復(fù)制過程中首先需要合成一小段多核苷酸鏈作為引物。實驗證明，這段引物是RNA鏈片段，在這段引物的3'端引導(dǎo)

7、 DNA鏈的合成。催化引物鏈合成的酶稱為引物酶，實際上 它是一種特殊的 RNA聚合酶。此酶以相應(yīng)復(fù)制起始部位的DNA鏈為模板，合成短片段的 RNA引物。三DNA連接酶DNA連接酶也是DNA復(fù)制過程中不可缺少的酶。因為復(fù)制過程中 DNA鏈的合成方向只能 由端5'宀3'端方向進(jìn)行，因此其中有一條新鏈的合成是不連續(xù)的，起初生成的只是許多短鏈的DNA片段。此種片段須在 DNA連接酶的催化下，首尾相連，才能成為一條完整的DNA長鏈。實際上，DNA連接酶是將一片段 DNA鏈上的-OH末端與相鄰另一片段 DNA鏈上的P末 端連接起來，使二者生成磷酸二酯鍵，從而將兩個片段的DNA鏈連接起來。四

8、拓?fù)洚悩?gòu)酶除了上述的三種酶，DNA復(fù)制還需要一些其它的酶和蛋白質(zhì)因子，它們主要參與DNA的解旋和解鏈過程。因為DNAM有超螺旋結(jié)構(gòu)，復(fù)制時必然要松弛 DNA模板的超螺旋結(jié)構(gòu)，并 使DNA的雙鏈分開，暴露堿基，才能發(fā)揮模板作用。松弛DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的酶是拓?fù)洚悩?gòu)酶， 解開DNA雙鏈的酶是解鏈酶。 還有一些蛋白質(zhì)因子結(jié)合在解開的單鏈DNA鏈上，保持模板鏈處于單鏈狀態(tài)，便于復(fù)制，稱為DNA結(jié)合蛋白。問題：DNA的復(fù)制過程大體可分為幾個階段：一起始與引物的合成DNA復(fù)制有固定的起始部位，原核細(xì)胞中只有一個復(fù)制起始部位，而真核細(xì)胞DNA有多個復(fù)制起始部位。在起始部位首先起作用的是DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶和解鏈酶

9、，它們分別松弛DNA超螺旋結(jié)構(gòu)和解開一段雙鏈，并由DNA結(jié)合蛋白保護和穩(wěn)定解開的DNA單鏈，形成復(fù)制點，又稱復(fù)制叉。在此根底上，進(jìn)一步由引物酶起作用，合成引物RNA片段。引物的長短約為十多個至數(shù)十個核苷酸。二DNA片段的合成這是DNAM制的核心內(nèi)容。在細(xì)胞內(nèi)，DNA勺兩條鏈都可以作為模板，分別合成兩條新的DNA子鏈。由于 DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，即一條鏈?zhǔn)?'宀3',而另一條鏈那么是 3'宀5'。但是，如上所述，DNA聚合酶催化DNA鏈的合成只能沿著5'宀3'方向進(jìn)行，因此，解開雙鏈以后，在3'宀5'方向的模板上可以反向平行的

10、方式順利地按 5'宀3'方向合 成新的DNA鏈。這條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的以3'宀5'方向鏈為模板，稱為前導(dǎo)鏈；而另一條 鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的以5't3'方向鏈為模板，稱為隨從鏈。即在隨從鏈合成過程中，首 先仍以5'宀3'方向合成較短的 DNA片段由岡崎發(fā)現(xiàn)，故稱為“岡崎片段，然后在DNA 連接酶作用下，再將這些片段連接起來，形成完整的DNA鏈。雖然隨從鏈的合成從總體來看是5'宀3'方向，但每個岡崎片段的合成方向仍然是5'宀3'。 只有這樣才能使合成隨從 鏈成為可能。三RNA引物的水解DNA片段合成到一定長度后

11、，鏈中的RNA引物即被核酸酶水解而除去。由此出現(xiàn)的缺口通過DNA片段的繼續(xù)延長而填補。四完整子代 DNA分子的形成隨從鏈中相鄰的兩個 DNA片段在DNA連接酶作用下連接起來，形成大分子DNA鏈，與其 對應(yīng)的模板DNA鏈一起生成子代雙螺旋 DNA即完整的DNA分子。合成的前導(dǎo)鏈也與其對應(yīng) 的另一條模板DNA鏈生成另一個雙螺旋子代 DNA分子。這兩個子代DNA與親代DNA的結(jié)構(gòu)完 全相同，由此遺傳信息從親代傳遞給子代。DNA的復(fù)制過程十分復(fù)雜，需要理解記憶。問題：“細(xì)胞周期也稱“細(xì)胞分裂周期，是指一個細(xì)胞經(jīng)生長、分裂而增殖成兩個所經(jīng)歷的全過程，通?？煞譃榧僭O(shè)干階段，即G1期、S期、G2期和M期。一

12、般正常哺乳類細(xì)胞的細(xì)胞周期時間平均 為24小時。細(xì)胞增殖時，DNA通過復(fù)制使其含量成倍增加，隨后細(xì)胞分裂，成為兩個子代細(xì) 胞，DNA將親代的特征傳遞到子代。細(xì)胞周期包括G1期、S期、G2期和M期，DNA的復(fù)制只發(fā)生在S期。抑制DNAM制可以抑制細(xì)胞分裂， 其些抗腫瘤藥物那么是通過這個途徑而到達(dá)治 療的目的。理解抗腫瘤藥物那么是通過這個途徑而到達(dá)治療的目的。問題：轉(zhuǎn)錄的過程轉(zhuǎn)錄是在DNA模板上的特定部位開始的。轉(zhuǎn)錄起始點之前有一段核苷酸序列組成的啟動 子，是RNA聚合酶的識別和結(jié)合部位。 啟動子在轉(zhuǎn)錄的調(diào)控中起著重要作用。在DNA莫板上，從起始點與轉(zhuǎn)錄方向同向的區(qū)域稱為“下游，從起始點開始與轉(zhuǎn)錄

13、方向相反的區(qū)域稱為“上游。在轉(zhuǎn)錄的DNA莫板上，除了啟動子外，還有停止轉(zhuǎn)錄作用的部位，稱為終止信號。 能轉(zhuǎn)錄出 mRNA然后指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的基因，稱為結(jié)構(gòu)基因?？梢?，轉(zhuǎn)錄過程是在模板的 一定范圍內(nèi)進(jìn)行的， 稱為轉(zhuǎn)錄單位。在模板DNA上，還有一些調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)域，例如增 強轉(zhuǎn)錄作用的增強子和減弱轉(zhuǎn)錄作用的抑制子等。問題：蛋白質(zhì)合成的過程是什么？蛋白質(zhì)生的合成亦稱為翻譯，即把mRNA分子中堿基排列順序轉(zhuǎn)變?yōu)榈罢圪|(zhì)或多肽鏈中的氨基酸排列順序過程。 這也是基因表達(dá)的第二步，產(chǎn)生基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)的最后蛋白質(zhì)合成節(jié)段。不同的組織細(xì)胞具有不同的生理功能，是因為它們表達(dá)不同的基因，產(chǎn)生具有特殊功能的蛋白質(zhì)，參

14、與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有200種，其主要體第主要由 mRNAtRNA、核糖核蛋白體以及有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)因子共同組成原核生物與真核生物的蛋白質(zhì)合成過程中 有很多的區(qū)別，真核生物此過程更復(fù)雜，下面著重介紹原核生物蛋白質(zhì)合成的過程，并指出真核生物與其不同這處。 蛋白質(zhì)生物合成可分為五個階段，氨基酸的活化、多肽鏈合成的起始、肽鏈的延長、肽鏈的終止和釋放、蛋白質(zhì)合成后的加工修飾。請參考教材207-210頁問題：mRNAf遺傳密碼是什么？遺傳密碼：核酸中的核苷酸殘基序列與蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基序列之間的對應(yīng)關(guān)系。連續(xù)的3個核苷酸殘基序列為一個密碼子，特指一個氨基酸。標(biāo)準(zhǔn)的遺傳密碼是由64個密碼子組成的，

15、幾乎為所有生物通用。起始密碼子：指定蛋白質(zhì)合成起始位點的密碼子。最常見的起始密碼子是蛋氨酸密碼：AUG終止密碼子：任何 tRNA分子都不能正常識別的，但可被特殊的蛋白結(jié)合并引起新合成的肽鏈從翻譯機器上釋放的密碼子。存在三個終止密碼子：UAG,UAA和 UGA密碼子：mRNA或DNA上的三聯(lián)體核苷酸殘基序列，該序列編碼著一個指定的氨基酸， tRNA的反密碼子與 mRNA勺密碼子互補。具有連續(xù)性、簡并性、方向性和通用性的特點反密 碼子：tRNA分子的反密碼子環(huán)上的三聯(lián)體核苷酸殘基序列。在翻譯期間，反密碼子與mRNA中的互補密碼子結(jié)合。 簡并密碼子：也稱為同義密碼子。 是指編碼相同的氨基酸的幾個不同

16、 的密碼子。遺傳密碼亦稱氨基酸密碼。是一種決定蛋白質(zhì)肽鏈長短和氨基酸排列順序、負(fù)荷著遺傳信息的密碼。遺傳信息的載體是核酸，根據(jù)核酸的堿基排列順序而合成蛋白質(zhì)。有關(guān)遺傳密碼是由如何的堿基排列所組成的問題，通過應(yīng)用各種人工合成的 RNA所進(jìn)行的肽合成實驗、以及移碼突變、錯叉突變等的研究說明：1三個堿基合在一起三聯(lián)體密碼決定一個氨基酸。遺傳密碼通常以 mRNAh的堿基排列來表示：2密碼的解讀是從 mRNA 上某一個固定的堿基排列開始的，按5't3'的取向，每三個堿基為一區(qū)段進(jìn)行解讀的；3蛋白質(zhì)合成的終止是由不對應(yīng)任何氨基酸的無義密碼子決定的；4三聯(lián)體單位中三個堿基都不重復(fù)解讀，密碼子

17、與密碼子之間不存在多余的堿基； 5有的氨基酸具有兩種以上的密 碼子；6遺傳密碼對于所有生物都是共通的；等等。問題：基因工程的根本過程是怎樣的？獲取、選擇、構(gòu)建、拼接、重組，具體見教材226頁。問題：DNA損傷b 定義：DNA分子發(fā)生的突變?nèi)鐢嗔?、堿基喪失、交聯(lián)、錯配等，稱為DNA損傷。原因：復(fù)制過程中堿基配對保存的一些錯誤。突變類型：由于基因結(jié)構(gòu)的改變，引起的可遺傳性變異。DNA修復(fù)修復(fù)DNA的損傷是通過一系列的酶來完成，這些酶可以切去 DNA分子上的損傷，恢復(fù)DNA的正常結(jié)構(gòu)。修復(fù)有多種方式，常見的是切除修復(fù)， 此外，還有重組修復(fù)、SOS 修復(fù)等。DNA的損傷與修復(fù)既是許多遺傳性疾病的原因，

18、也是人工進(jìn)行雜交的根底。DNA存儲著生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息，因此維護DNA分子的完整性對細(xì)胞至關(guān)重要。外界環(huán)境和生物體內(nèi)部的因素都經(jīng)常會導(dǎo)致DNA分子的損傷或改變，而且與RNA及蛋白質(zhì)可以在胞內(nèi)大量合成不同，一般在一個原核細(xì)胞中只有一份DNA在真核二倍體細(xì)胞中相同的DNA也只有一對，如果DNA的損傷或遺傳信息的改變不能更正，對體細(xì)胞就可能影響其功能或生存，對生殖細(xì)胞那么可能影響到后代。所以在進(jìn)化過程中生物細(xì)胞所獲得的修復(fù) DNA損傷的能力就顯得十分重要，也是生物能保持遺傳穩(wěn)定性之所在。受環(huán)境理化因素或生 物學(xué)因素的影響，DNA序列會發(fā)生改變，這種DNA分子水平上的突變是整體遺傳突變的根底。問題：核糖體核糖體分兩種，一種是游離核糖體， 另一種是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體。 游離核糖體合成細(xì)胞內(nèi) 蛋白質(zhì)，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上核糖體合成分泌性蛋白質(zhì)。所以蛋白質(zhì)的合成場所是核糖體，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上由于附有核糖體和所需的酶，所以可以進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成及后期加工。蛋白質(zhì)在核糖