遺傳信息的傳遞和表達知識點

1、第二節(jié) 遺傳信息的傳遞和表達教學目標 1DNA自我復制的特點；轉錄和翻譯的概念2RNA的結構和種類3遺傳密碼和密碼子的概念；中心法則的概念及其發(fā)展4基因突變的概念和原因教學重點1DNA的半保留復制與遺傳的穩(wěn)定性（邊解旋邊復制，母鏈和子鏈）（閱讀）2轉錄的場所、模板和產(chǎn)物（細胞核內(nèi)、DNA的一條鏈、mRNA）3翻譯的場所、模板和產(chǎn)物（核糖體上、mRNA、蛋白質(zhì)），密碼子的破譯4中心法則體現(xiàn)遺傳信息的傳遞規(guī)律5基因突變引起遺傳信息的錯誤傳遞和性狀改變（堿基改變、插入或缺失）（基因突變的有利和有害）教學過程遺傳信息是如何表達和延續(xù)的呢？DNA分子中蘊藏著遺傳信息，它不能直接的反應出來，它必須以一定的

2、方式反應到蛋白質(zhì)上來，才能使后代體現(xiàn)性狀。首先讓我們來了解一下它是如何傳遞給后代的。也就是它的復制。一、復制（DNA replication）復制是指以某一段DNA為模板，合成相同的DNA分子的過程。這是一個自我復制的過程。在學習的過程中思考這個問題：為什么必須復制出完全一樣的子代DNA分子？復制的過程：首先回憶一下堿基配對的原則：AT；CG 帶有不同的堿基的脫氧核苷酸是構成DNA的成分。（啟發(fā)如何配對復制）舉例：以一段DNA分子：C T A G A G A C G C T C A G T G Ca鏈 G A T C T C T G C G A G T C A C Gb鏈 解旋：組成DNA的兩

3、條多核苷酸鏈在酶的作用下逐步分開（形成兩條單鏈）就是解旋的過程，這兩條鏈a，b稱之為母鏈。 復制：復制的過程是邊解旋邊復制的。兩條分開的單鏈在酶的作用下，分別與細胞內(nèi)游離的核苷酸配對。此時符合堿基配對原則。經(jīng)過這樣的復制，得到了什么？得到了兩條子鏈。這兩條子鏈都是雙鏈的DNA。經(jīng)過復制后，一個DNA分子變成了2個，而且結構完全一樣。（為什么完全一樣？用剛才的例子來說明）觀察一下這兩條子鏈，每條子鏈分子中都含有一半（即一條單鏈）來自母方。因此這種復制方式稱之為半保留復制。 現(xiàn)在回答一下為什么復之后能保證子代的遺傳特性和親代的遺傳特性相似這個問題？（因為帶有了親代的遺傳信息，半保留復制將信息傳遞給

4、了后代。同學們可以通過閱讀思考可以更好的理解DNA的復制。二、轉錄（transcription） DNA是遺傳信息的載體，它通過復制將信息傳遞給了后代，但是這些信息最終又是如何表達的呢？生物體的性狀與蛋白質(zhì)的關系：人類的膚色，血型，頭發(fā)的圈與直都是蛋白質(zhì)體現(xiàn)的結果。蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者，說明生物體的性狀是通過蛋白質(zhì)的結構和功能來體現(xiàn)的。兒女像父母，從本質(zhì)上，是由于父母把自己的DNA分子復制了一份傳給子女的緣故。從現(xiàn)象上看是性狀的相似，而性狀的相似說明了兒女與父母之間在蛋白質(zhì)結構上的相似或相同。 那么來思考這個問題：基因存在于哪里？蛋白質(zhì)又是在哪里合成的呢？ 這個只有兩種可能，一是DNA指導

5、蛋白質(zhì)的合成，二是有媒介幫助。研究表明DNA不能直接指導蛋白質(zhì)合成，因此從核內(nèi)到核外必然要有一個載體，將遺傳信息帶出來。然后根據(jù)這個信息才能合成蛋白質(zhì)。這個載體是什么呢？它就是RNA（核糖核酸）。它的結構同DNA相似但它是由核糖，磷酸和含氮的堿基組成的，它的堿基是AUCG用尿嘧啶U代替了胸腺嘧啶T。在生物體內(nèi)有mRNA，tRNA，rRNA三種與蛋白質(zhì)合成有關的RNA。它們是如何形成的呢？RNA是以DNA為模板合成的。這個過程稱之為轉錄（transcription），它發(fā)生在細胞核中，將DNA中的信息轉錄到RNA上，然后再運出細胞核。轉錄過程：DNA雙鏈在酶的作用下解螺旋，然后以其中一條鏈為模板

6、合成RNA（這個選擇是以RNA合成酶為依據(jù)的，什么樣的酶將決定合成什么樣的RNA。）然后根據(jù)堿基配對原則AU；CG，此時U代替了T的位置，合成的結過得到了一條單鏈的RNA。剛才解旋的DNA在完成復制后又重新結合在一起，不發(fā)生任何改變。轉錄形成的這條RNA就是mRNA（信使RNA）其中蘊藏著DNA的遺傳信息，它像一個信使一樣，通過核孔將信息帶到了細胞質(zhì)中，準備合成蛋白質(zhì)。三、蛋白質(zhì)的合成知道了DNA將信息轉錄到了mRNA上后我們就要接著研究一下蛋白質(zhì)究竟是如何合成的。也就是基因最終要表達成蛋白質(zhì)。這個表達的過程，是將基因中的語言翻譯成蛋白質(zhì)的語言，好像中文翻譯成英文一樣，即翻譯成組成蛋白質(zhì)的氨基

7、酸序列。這個過程稱之為翻譯（translation）這一切又是如何實現(xiàn)的呢？我們知道m(xù)RNA上只含有4種堿基，而組成蛋白質(zhì)的則有20中氨基酸。4種堿基如何決定20終氨基酸？是一一對應嗎？或者由2個堿基決定一個氨基酸？還是其它？一一對應只能決定4個氨基酸，2個堿基也只能決定42=16個氨基酸，還是不夠，但是三個堿基43=64就足夠了。就好像英文單詞一樣，都是由26個字母中的任意一些組成的，氨基酸種類就是由四個堿基中的任意三個相互組合而決定的。再加上堿基的不同排列順序就決定了蛋白質(zhì)中氨基酸排列的多樣性了。不同的mRNA所帶有的信息不同，能合成的蛋白質(zhì)也不同。mRNA中的堿基序列因此被稱為“遺傳密碼

8、”。其中，能決定一個氨基酸的每三個相鄰的堿基就稱為“密碼子”經(jīng)過科學家的努力，在1967年終于完全破譯了20種氨基酸的密碼子（表5-1）。密碼子是通用的，編碼所有物種的氨基酸。表中可以看到61個密碼子各自對應一種氨基酸，其中有一個是起始密碼，也就是氨基酸合成肽鏈的起始信號；另外有三個不表示意思的密碼是氨基酸合成肽鏈時的中止信號。 合成過程：mRNA在核內(nèi)合成后穿過核孔來到細胞質(zhì)中，與核糖體結合（rRNA能夠?qū)RNA結合到核糖體上）這樣，這個核糖體就具有了合成這種蛋白質(zhì)的功能。核糖體的功能：合成蛋白質(zhì)。合成蛋白質(zhì)的主要原料就是氨基酸，它存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中，那么它們是如何到達核糖體上的？顯然需要

9、一個運輸?shù)墓ぞ撸彩且环NRNA叫做tRNA（轉運RNA）。這種tRNA是一個相對較小的RNA。它的平面結構是一個三葉草結構。不同的氨基酸由不同的tRNA攜帶來到核糖體，進行蛋白質(zhì)的合成。它的一段能與mRNA的密碼子相匹配，另一端則可以攜帶相應的氨基酸。所以有這樣的一種關系存在，mRNA上的一個密碼子可以決定一種氨基酸。（P17圖5-13）在合成的過程中，根據(jù)起始密碼的位置按順序依次逐個的運來氨基酸，然后相鄰氨基酸之間脫水縮合成肽鏈。一個tRNA離開，另一個再加上，如此下去，一直到中止密碼子的出現(xiàn)，合成停止，這樣一條肽鏈就形成了，肽鏈合成以后，從信使RNA上脫離開來，再經(jīng)過細胞質(zhì)內(nèi)的某些細胞器

10、（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等）的加工如盤曲折疊螺旋，最終合成一個具有一定氨基酸順序的，有一定功能的蛋白質(zhì)分子。這個蛋白質(zhì)是根據(jù)DNA所帶有的遺傳信息翻譯得到的，因此保留了親代的性狀。再合成完成后，mRNA，tRNA分解為新的RNA形成提供原料。小結：由上述過程可以看出：基因的表達過程本質(zhì)上是基因、mRNA、核糖體、tRNA協(xié)同作用的結果。DNA分子上的基因，其脫氧核苷酸的排列順序決定了mRNA中核糖核苷酸的排列順序， mRNA中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序，氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質(zhì)的結構和功能的特異性，從而使生物體表現(xiàn)出各種遺傳性狀。從另一角度講，基因的表達過程也反映出了遺傳信息的傳遞規(guī)律。四、中心法則（遺傳信息的傳遞規(guī)律）蛋白質(zhì)（性狀）轉錄逆轉錄翻譯RNA復制DNA復制中心法則實際上描述了生物大分子之間的相互關系。核酸儲存遺傳信息，指導和控制蛋白質(zhì)的合成，蛋白質(zhì)則體現(xiàn)生命現(xiàn)象，參與新陳代謝活動。五、基因突變（遺傳信息的錯誤傳遞）遺傳信息的基本單位是基因，信息傳遞的錯誤也就是基因發(fā)生了錯誤。