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第2节
遗传信息通过复制和表达进行传递
第一课时
基因与性状
粗糙链孢霉生长所必需的精氨酸,可以从环境中获取，也可以自身合成。精氨酸合成步骤如下，每步由一种特定的酶催化，而合成特定酶的信息蕴含在特定基因(即特定DNA片段）中。
前体物质→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸
美国科学家比德尔（G.W. Beadle）等用×射线照射野生型粗糙链孢霉,获得了几种酶功能缺失的菌株。这些菌株在不同条件下的生长结果如表1-2所示。
酶B
酶A
酶C
基因与性状
1.菌株A、B、C细胞内分别是哪种酶丧失了催化功能
2.已知×射线照射可使 DNA 的片段发生改变，菌株A、B、C中发生改变的 DNA片段是否相同 这些片段与酶A、B、C有什么关系
酶A 酶B 酶C
基因与性状
3.粗糙链孢霉生长过程中可发生有丝分裂,那么与酶A、B、C合成有关的遗传信息是如何传递给子细胞的
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
值得注意的是，我们提出的这种碱基特异性配对方式，暗示着遗传物质进行复制的一种可能机制。
严谨
《核酸的分子结构》论文节选
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
DNA复制：指以亲代DNA为模板，合成子代DNA的过程，即一个DNA变为2个DNA。
两个DNA分子是几条链
这四条链中有两条是母链，有两条是新合成的子链，他们是如何组合的呢
四条
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
合作探究1：作出假设，建构模型
1、新合成的DNA是由母链和子链杂合组成。
2、新合成的DNA是由子链和子链组合，母链和母链组合。
两种假设:
请根据这两种假设，推理DNA复制两次的结果，并用红色表示母链，蓝色表示子链，两人一组画出你的推理结果。（7min）
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
新复制出的DNA分子直接形成，完全没有旧的部分，这种复制方式叫全保留复制
形成的DNA分子一半是新的，一半是旧的，这种复制方式叫半保留复制
复制一次
复制一次
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
验证新合成的DNA
1、如何证明哪种是正确的，基本思路是什么？
2、DNA肉眼看不见，如何才能分辨DNA？
同位素标记技术
3、都是DNA，是否需要区别标记？
需要区别标记母链和子链
半保留复制
全保留复制
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
15N和14N:是N元素的两种稳定同位素，这两种同位素的质子数相同，中子数不同，因此相对原子质量不同，15N比14N的密度大。
4、DNA含有哪些元素？
C H O N P
5、DNA中元素是否都可作为本实验标记元素？
放射性同位素不可以，稳定性同位素可以
15N/ 15N
15N/ 14N
14N/ 14N
>
>
密度大小比较
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
7、15-14=1，为何密度梯度离心后带状分布如此明显？
轻带(上部)
14N/ 14N
中带(中间)
15N/ 14N
15N/ 15N
重带(下部)
密度梯度离心
6、单个DNA即使被标记，也很难区分，该怎么办呢？
15N/ 15N
15N/ 14N
14N/ 14N
>
>
密度大小比较
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
重带(下部)
15N/15N DNA
结果如何？
培养大肠杆菌
提取DNA并离心
繁殖多代
分裂一代
再分裂一代
第一组
第三组
第二组
14NHCL
14NHCL
15NHCL
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
重带(下部)
15N/ 15N
中带(中间)
15N/ 14N
轻带(上部)
14N/ 14N
中带(中间)
15N/ 14N
亲代
结论：DNA的复制是半保留复制
实验离心结果：
第一次
第二次
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
15N/ 14N ：14N/ 14N=
15N/ 14N ：14N/ 14N=
15N/ 14N ：14N/ 14N=
科学数据必须严谨
1：0
1：3
1：1
轻带(上部)
14N/ 14N
中带(中间)
15N/ 14N
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
新合成的每个DNA分子中，都保留了原来DNA分子中的一条链，这种复制方式称作半保留复制。
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
1、DNA复制的场所在哪里？在什么时间进行？
2、DNA复制需要哪些条件？
真核：
原核：
病毒：
模板
原料
能量
酶
DNA的两条链
游离的四种脱氧核苷酸
ATP
解旋酶、DNA聚合酶
适宜的温度和PH等
时间：有丝分裂间期或减数第一次分裂间期
细胞核、叶绿体、线粒体，主要在细胞核
拟核、细胞质（如质粒的复制）
宿主细胞内
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
3、DNA复制过程的特点有哪些？
4、DNA复制如何保证其准确性？
①边解旋边复制
②半保留复制 ③多起点同时复制
①DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板
②碱基互补配对原则保证了复制能够准确的进行
DNA分子通过复制，将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
5、DNA复制意义
问题：复制过程有可能出现差错吗？会导致什么结果？
1
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
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ONE
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
1、概念：
2、场所：
3、时期：
4、条件
5、复制过程：
6、复制特点：
7、复制的结果：
8、复制的精确性：
9、复制的生物学意义：
模板：
原料：
能量：
酶：
以亲代DNA分子为模板合成子代DNA分子的过程
细胞核（主要）、线粒体、叶绿体
有丝分裂间期和减数分裂第一次分裂间期
解旋→合成→延伸和盘绕
边解旋边复制、半保留复制
1个DNA分子 2个完全相同的DNA分子
规则的双螺旋结构和碱基互补配对原则
使遗传信息从亲代传给子代，保证了遗传信息的连续性。
亲代DNA的两条母链
4种游离的脱氧核苷酸
ATP
DNA解旋酶、DNA聚合酶等
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
1、亲代DNA复制n代后，DNA分子数为 ，含亲代母链的DNA分子数为 ，不含亲代母链的DNA分子数为 ，含亲代母链的DNA分子数占全部子代DNA分子数的比例： 。
2、亲代DNA复制n代后，子代DNA链数 ，亲代母链数为 ，亲代母链数占子代DNA链数的比例为： 。
2n
2
2n－2
1/2n-1
2n+1
2
1/2n
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
3、亲代DNA分子经 n 次复制，所需某种游离的脱氧核苷酸数为： （a表示亲代DNA含有的某种碱基数）
4、如果DNA解旋时，一条链上的碱基出了差错，经 n 次复制后，发生差错的DNA分子占 。
a（2n－1）
1/2
思考：亲代DNA分子经 n 次复制，第n次复制所需某种游离的脱氧核苷酸数又是多少？
a（2n－1）
一、DNA半保留复制使完整的遗传信息传给子细胞
跟踪训练一：
1、DNA的复制不可能发生在 （ ）
A、细胞核中 B、叶绿体中 C、线粒体中 D、核糖体中
2、实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是 ( )
①酶 ②游离的脱氧核苷酸 ③ATP ④DNA分子 ⑤mRNA ⑥tRNA ⑦适宜的温度 ⑧适宜的PH
A、①②③④⑤⑥ B、②③④⑤⑥⑦
C、②③④⑤⑦⑧ D、①②③④⑦⑧
D
D
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
DNA 主要存在于________中，而蛋白质的合成是在_______中进行的。
思考：DNA中的遗传信息是怎样传递到细胞质中去指导蛋白质的合成的呢？
细胞核
细胞质
以RNA为媒介。
DNA指导蛋白质合成
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
1、RNA的组成及分类:
（1）基本组成单位 （核糖核苷酸）
（2）由核糖核苷酸连接而成的单链结构
与DNA相比，特有碱基是U
碱 基
磷酸
核糖
A
磷酸
核糖
G
磷酸
核糖
U
磷酸
核糖
C
磷酸
核糖
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
（3）RNA的种类
信使 RNA(mRNA)
核糖体 RNA(rRNA)
转运 RNA(tRNA)
tRNA
一端可携带氨基酸
另一端有三个碱基
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
核酸 DNA RNA
核苷酸
碱基
五碳糖
磷酸
空间结构
比较项目
基本单位
化学
成分
脱氧核糖核苷酸
核糖核苷酸
A G C T
脱氧核糖
磷 酸
A G C U
核 糖
磷 酸
双螺旋结构
单链结构
主要分布在细胞核中，叶绿体、线粒体也有
主要分布在细胞质中
分布
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
①解旋： 解开，碱基得以暴露；
②配对：细胞中游离的 与供转录的DNA的一条链上的碱基互补配对；
③连接：在 的作用下依次连接，形成一个mRNA分子；
④脱离：合成的 从DNA链上释放，DNA 恢复。
1、转录的过程
DNA双链
核糖核苷酸
RNA聚合酶
mRNA
双链
在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对的原则合成RNA的过程，叫做转录。
转录：
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
①场所是 ；
②模板是 ；
③原料 ；
④能量 ； ⑤酶 ； ⑥产物是 。
细胞核（主要）
DNA的一条链
mRNA
ATP
四种游离的核糖核苷酸
RNA聚合酶等
2、转录的特点：
二、转录使特定遗传信息从DNA传递到RNA
1、DNA的两条链都能转录吗？
2、在转录过程中碱基互补配对原则有什么特殊性？
以DNA的一条链为模板进行转录
A—U、T—A、 G—C、 C—G
思考回答:
4、基因把遗传信息传递给了mRNA，mRNA中的遗传信息是以什么形式存在？
3、人体不同功能的细胞中mRNA种类相同吗？
不相同
碱基排列顺序
THANKS

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