当前位置:首页 >> 高中教育 >> 高中生物竞赛 分子遗传学

高中生物竞赛 分子遗传学


? DNA双螺旋结构发现的故事

? ? ? ? ? ? ? ?

Crick, 31岁 伦敦大学King’s实验室 女科学家Franklin Wilkins教授 Randall教授 DNA应该是双螺旋 A与T、 C与G巧妙连接 符合X衍射数据 DNA的复制 1953年2月28日,Watson 和Crick用金属线制出了新的DNA 模型,他

们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。

一、DNA的复制 DNA半保留复制的证实
? DNA半保留复制在1953年由沃森和克里克 提出,1958年又由梅塞尔森和斯塔尔设计 的新实验方法予以证实。 ? 见资料

DNA半保留复制——遗传信息的传递

? DNA的复制发生在细胞周期的S期,在解旋酶的作用下,首 先双螺旋的DNA可以同时在许多DNA复制的起始位点局部解 螺旋并拆开为两条单链,如此在一条双链上可形成许多 “复制泡”,解链的叉口处称为复制叉。 ? DNA 的复制总是由5′向3′方向进行。在亲代DNA解螺旋后 的复制叉处,按照由5′向3′方向复制的原则,一条子链 可以连续向着分叉处进行复制和延伸,而另一条子链则不 能连续向着分叉处复制和延伸。因此,在DNA聚合酶的作用 下,随着复制叉不断打开,先合成一段新的RNA短链,称为 引物。在引物后再仍按5′向3′方向使游离的核苷酸加到 新链的3′端,这时的DNA的复制和延伸不是连续的,而是 分段进行的,每合成的一小段片段称为冈崎片段。以后冈 崎片段前的RNA引物被DNA短链取代,DNA连接酶又使冈崎片 段连接成为连续的新链。

二、基因的表达
? 1、转录 ? 2、翻译

RNA分子是单链的,RNA在细胞核内产生,然后进入细 胞质,在蛋白质的合成中起重要作用。

RNA分子结构

? RNA是核糖核酸的缩写,它与脱氧核糖核酸(DNA)的主要 差别在于: (1)RNA大多是单链分子; (2)含核糖而不是脱氧核糖; (3)4种核苷酸中,不含胸腺嘧啶(T),而是由尿嘧啶 (U)代替了胸腺嘧啶(T)。 ? 细胞中主要有3种RNA,即信使RNA(mRNA)、核糖体RNA、 (rRNA)和转运RNA(tRNA)。 ? 在真核生物中由DNA遗传信息控制的蛋白质合成涉及两个基 本过程:第一步,DNA的遗传信息转录到mRNA中,发生在细 胞核中,转录与DNA的复制过程大致相同;第二步,将mRNA 的信息翻译成蛋白质的氨基酸序列,在细胞质中进行。

? mRNA是遗传信息的携带者。它在细胞核中转录了DNA上的遗 传信息,再进入细胞质,作为蛋白质合成的模板。原核细 胞与真核细胞mRNA的主要区别:①5’端有无帽子结构。② 3’端有多聚腺苷酸结构。 ? tRNA局部成为双链,在其3′、5′端的相反一端的环上具 有由3个核苷酸组成的反密码子。tRNA的反密码子在蛋白质 合成时与mRNA上互补的密码子相结合。tRNA起识别密码子 和携带相应氨基酸的作用。tRNA的二级结构都呈三叶草形。 ? rRNA和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体,是细胞中最 丰富的一类RNA。rRNA在核糖体中既具有结构上的功能,又 参与翻译过程的起始等反应。在核糖体上具有附着mRNA模 板链的位置,还有两个tRNA附着的位置,分别称为A位和P 位。A位供携带一个新氨基酸的tRNA进入并停留,P位供携 带待延长的多肽链的tRNA停留。

1、遗传信息的转录
? 以DNA分子为模板,按 碱基互补的原则,合 成一条单链RNA,DNA 分子携带的遗传信息 被转移到RNA中,细胞 中的这一过程被称为 转录。转录发生在细 胞核中。 ? 转录的开始与终止是 由启动子和终止子控 制的。

? 在真核生物细胞核中,DNA 链上具有不能编码蛋白质 的核苷酸片段即内含子和 编码蛋白质的核苷酸片段 即外显子。转录后新合成 的mRNA是未成熟的mRNA, 又称为前体mRNA或核内非 均一RNA,这些RNA需要经 过一定的加工过程。包括 剪接除去内含子,5' 端加 一个7-甲基鸟苷酸“帽子 ”和在3' 端加上一个多聚 腺苷酸尾。

2、翻译——蛋白质的合成
? 细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNA上密码子的信 息指导氨基酸单体合成为多肽链的过程,这一过程称为 mRNA的翻译。mRNA的翻译需要有mRNA、tRNA、核糖体、 多种氨基酸和多种酶等的共同参与。翻译过程(即多肽 链的合成)包括起始、多肽链延长和翻译终止3个基本阶 段。 ? 在细胞质中,翻译是一个快速过程,一段mRNA可以相继 与多个核糖体结合,同时进行多条同一种肽链的合成。

? 蛋白质合成以后还要经历各种修饰和加工。真核细胞中 蛋白质的修饰加工往往在特定的细胞器中进行。
? 分子遗传新的“中心法则” 。

三、原核与真核细胞基因表达的差异
?(1) 除古细菌以外,原核基因缺乏内含子,而绝大多数 真核基因具有内含子。 ?(2) 原核基因的mRNA在转录未完成之前就可以开始翻译 ,进行多肽链的合成。相反,真核基因必须在转录完全完成 以后,成熟的mRNA由核内转运到细胞质中以后才能开始进行 翻译即多肽链的合成。真核基因的转录和翻译存在时空间隔 。 ?(3) 在原核细胞内,单个mRNA分子往往可以包含多个基 因的转录物,如操纵子转录产生单一的mRNA分子,原核细胞 的单个mRNA分子可以包含多个顺反子。而大多数真核基因仅 产生单个顺反子mRNA,即大多数真核mRNA转录单位产生仅编 码一个多肽的mRNA。

?(4) 原核和真核的mRNA一般都以AUG作为翻译起始的密 码子,GUG和UUG比较少见,但两者翻译的起始机制不同。原 核mRNA在5’ 端起始密码子AUG的上游有4~6个碱基的多嘌呤 序列,协助翻译过程的启动。在真核细胞中,转录完成后 mRNA被修饰加上了5’ 端帽子结构,该5’ 端帽子结构提供了 信号作用,使之能够从核内输送到细胞质,也让40S核糖体 小亚基识别并与之结合。 ?(5) 真核基因在翻译前需要一系列的修饰加工,包括切 除内含子、外显子拼接、5’端加帽子结构、3’端加poly A尾 。真核细胞mRNA有更长的半衰期 。相反绝大多数细菌的 mRNA半衰期很短。 ?(6) 真核细胞的核糖体比原核细胞大。原核生物核糖体 为70S,由50S与30S两个亚基组成,真核细胞核糖体为80S, 由40S和60S两个亚基组成。

原 核 与 真 核 细 胞 基 因 表 达 不 同

四、原核基因表 达的调控

?乳 糖 操 纵 子 学 说 : 没有乳糖时,操纵子 前端的调节基因编码 产生的阻遏蛋白使乳 糖操纵子处于关闭状 态;有乳糖时,乳糖 分子首先与阻遏蛋白 相互结合,改变了阻 遏蛋白的形状,使后 者不能再与操纵基因 相结合。这时,操纵 基因便开启。

五、基因突变
? 细胞中核酸序列的改变通过基因表达有可能导致生物遗传 特征的变化。这种核酸序列的变化称为基因突变。 ? DNA序列中涉及单个核苷酸或碱基的变化称为点突变。点 突变通常有两种情况:一是一个碱基或核苷酸被另一种碱 基或核苷酸所替换;二是一个碱基的插入或缺失。 ? DNA链中某一个碱基被另一个所替换,这种替换的结果有 时可以不影响其所翻译的蛋白质的结构和功能。这种突变 称为同义突变。 ? DNA链中有的碱基的替换造成一个密码子的改变,进而改 变了多肽链上一个氨基酸种类,这种替换称为错义突变。 ? 在DNA链上,插入或缺失一个或几个非3的碱基,这种突变 会使其下游的三联密码子都被读错,产生完全错误的肽链 或使肽链合成提前终止,称为移码突变。

? 基因突变可能改变蛋白质(酶)的结构与功能,使生物体 的形态、结构、代谢过程和生理功能等特征发生改变,严 重的突变则影响生物体的生存力或导致生物个体的死亡。 如肿瘤的发生就与一些控制细胞周期、分裂和生长的基因 突变有密切的关系;引起镰状细胞贫血症的原因就是基因 的点突变等。 ? 基因突变的原因多种多样。除了DNA复制错误造成碱基的 替换、插入或缺失等自发突变外,一些外界因素如某些化 学物质(又称为诱变剂)、紫外线、电离辐射等也可能诱 导基因突变或损伤的发生。 ? 在生物长期进化过程中,生物细胞也形成了一套DNA损伤 或突变的修复机制。细胞自行修复DNA损伤的主要方式有 光复合修复、切除修复,还有重组修复、应答修复、错配 修复等几种。


更多相关文档:

高中生物竞赛遗传学专题训练

高中生物竞赛遗传学专题训练_理化生_高中教育_教育专区。高中生物竞赛遗传学专题训练...核酸分子不能透过生物膜结构 2、 如果知道某双链 DNA 分子 中腺嘌呤数目为 ...

2010-2014生物竞赛《遗传学》真题含答案

2010-2014生物竞赛遗传学》真题含答案_学科竞赛_高中教育_教育专区。2010年 91...这是 Northern blot 的分子结合情况 94. (2011,全国卷)下列关于种子植物遗传...

高中生物竞赛题及答案

高中生物竞赛题及答案 一、选择题(请把正确选择的字母代号填入横线上,每 1 小...研究遗传规律的模式生物,当今的研究,已进入分子遗传 学的水平,探究基因对生物...

高中生物竞赛辅导:遗传学与进化

高中生物竞赛辅导:遗传学与进化_电子/电路_工程科技_专业资料。高中状元高中...吖啶类化合物的分子 高中生物辅导网 http://www.shengwufudao.com 构型较扁平,...

高中生物竞赛——微生物学全套资料

高中生物竞赛——微生物学全套资料_学科竞赛_高中教育_教育专区。高中生物竞赛 ...微生物生理学 微生物遗传学 微生物生态学 分子微生物学 细胞微生物学 微生物...

竞赛遗传学

生物竞赛(遗传学) 177页 2下载券 生物竞赛-遗传学 9页 免费 高中生物竞赛辅导...问:降解混合物分离主要决定于 A.分子所带电荷密度 B.分子大小 C.分子形状 D...

2016新版全国中学生生物学竞赛章程

2016新版全国中学生生物学竞赛章程_学科竞赛_高中教育...遗传学与进化生物学、生物系统学 25% 根据国际生物...细胞及遗传和生物化学与分子生物学等,重点考查参赛...

高中生物竞赛辅导资料:第5章 遗传学与进化

高中生物竞赛辅导资料:第五章 遗传学与进化 [考点解读] 遗传是指生物繁殖过程...7.分子遗传学证据 分子遗传学的诞生、发展,也为生物进化提供了证据。现已知道,...

遗传学名词(高中生物奥赛、考研)

(绝密)高中生物竞赛辅导 64页 1下载券遗​传​学​名​词​(​高...脱氧核糖核酸 deoxyribonucleic acid(DNA) 定义:编码遗传信息的生物大分子。DNA ...
更多相关标签:
高中生物竞赛之遗传学 | 生物竞赛遗传学 | 分子生物学与遗传学 | 高中生物遗传学 | 高中生物遗传学知识点 | 高中生物遗传学试题 | 高中生物遗传学计算 | 高中生物遗传学视频 |
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com