DNA分子、复制、转录、翻译
DNA的复制、转录、翻译
遗传密码的性质
（1）密码的简并性：64种密码决定20种氨基酸，必然同 一个氨基酸有多个密码。这种由一种以上密码编码同一种 氨基酸的现象称为简并性。密码的简并性减少了突变对生 物的影响。一般说来，编码同一氨基酸的密码越多，该氨 基酸在蛋白质中出现的频率也越高。
（2）密码的通用性：遗传密码不论在体外还是在体内， 对绝大多数病毒、原核生物、真菌、植物和动物都是适用 的。从病毒到高等动植物，几乎所有生物都共用一套遗传 密码的现象是生物彼此间有亲缘关系的一个有力证据。
●复制的条件：复制过程需要模板、原料、能量 和酶等基本条件。
DNA的复制
●复制的过程：
①解旋：利用细胞提供的能量， 在解旋酶的作用下，把两条螺旋结 构的双链逐渐解开。
②合成子链：以解开的每段链为 模板，以细胞中游离的脱氧核苷酸 为原料在酶的作用下，按照碱基互 补配对原则，合成与母链互补的子 链。每条母链和新合成的子链形成 新的DNA分子。
X（2n -1）
对基因概念的理解
（1）与性状的关系：控制性状的遗传物 质的结构、功能单位（功能）。
（2）与DNA的关系：具有遗传效应的 DNA片断（成分）。
（3）与染色体的关系：染色体为主要载 体，且在染色体上呈线性排列（位 置）。
DNA与RNA的比较
结构 基本单位 五碳糖
嘌呤
嘧啶 无机盐
DNA
碱基配对原则 DNA RNA
A——U T——C C——G G——C
遗传信息与遗传密码
遗传信息：基因中控制遗传性状的 脱氧核苷酸顺序称为遗 传信息。
遗传密码：mRNA上决定一个氨基 酸的三个相邻碱基，称 为遗传密码。
RNA翻译形成蛋白质的过程
在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一 定氨基酸顺序的蛋白质的过程
DNA复制、转录和翻译
03
复制
是指以DNA的两条链为模板，合成两条新的DNA分子的过程。
翻译的过程
01
起始
延伸
02
03
终止
核糖体与mRNA结合，并确定起 始密码子所在位置。
核糖体沿着mRNA移动，氨基酸 按照mRNA上的密码子序列连续 加入肽链中。
核糖体遇到终止密码子，肽链合 成停止，核糖体释放mRNA和蛋 白质。
翻译的生物学意义
DNA复制、转录和翻译的共同点
遗传信息的传递
DNA复制、转录和翻译都是遗传信息从DNA传递到蛋白质的过 程，是生物体遗传信息的传递和表达的关键环节。
模板依赖性
DNA复制、转录和翻译都需要以DNA或RNA为模板，按照碱基 互补配对原则进行合成或转录。
酶的参与
DNA复制、转录和翻译都需要酶的参与，这些酶能够催化合成 过程中的化学反应，调节合成速度和准确性。
DNA复制、转录和翻译之间存在相互调控的关系，例如某 些基因的表达受到其他基因的调控，通过调控这些基因的 表达可以影响其他基因的表达。
相互补充
DNA复制、转录和翻译在遗传信息的传递和表达中存在相 互补充的关系，通过不同的方式共同完成遗传信息的传递 和表达。
05 DNA复制、转录和翻译 的调控
DNA复制的调控
细胞周期调控
DNA复制主要发生在细胞周期的S期，受到细胞周期蛋白和周期蛋 白依赖性激酶的调控。
生长因子与激素调控
某些生长因子和激素能够影响DNA复制，如胰岛素、生长激素等。
基因表达调控
某些基因的表达产物能够影响DNA复制，如细胞周期蛋白、DNA 聚合酶等。
转录的调控
转录因子调控
转录因子能够与DNA上的顺式作用元件结合，影响RNA聚合酶的 转录活性。
DNA分子、复制、转录、翻译
A. 1/32
B. 1/16
C. 1/8
D. 1/4
2021/3/10
25
2021/3/10
26
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制 时间 细胞分裂间期
转录
生长发育过程
翻译
生长发育过程
场所
细胞核
细胞核
模板 DNA的两条链均为模板 基因的一条链为模板
原料 四种脱氧核苷酸
四种核糖核苷酸
细胞质 mRNA为模板
DNA分子、复制、传物质的探索过程（B）
2.DNA分子结构的主要特点（B）
3.DNA分子的多样性和特异性（B）
4.DNA、基因和遗传信息（B）
5.DNA分子的复制的过程及特点（B）
6.DNA分子的复制的实质及意义（B）
7.遗传信息的转录和翻译（B）
8.基因对性状的控制（B）
时间
体细胞: 发生在有丝分裂的间期 生殖细胞: 发生在减数第一次分裂
的间期
场所: 细胞核是DNA复制的主要场所
2021/3/10
16
2021/3/10
解旋： 解旋酶催化（氢键断裂） 模板 同时进行(边解旋边复制）
复制: 以母链为模板进行碱基配对
（在DNA聚合酶的催化下，利 用游离的脱氧核苷酸进行）
氨基酸
丙氨酸
1、丙氨酸的密码子是 GCA，决定合成该氨基
2021/3/10
23
1.含有100对碱基的DNA区段，其中鸟嘌
呤有20个, 如复制两次, 需要游离的腺
嘌呤脱氧核苷酸数目是
A. 240个
B. 120个
C. 80个
D. 160个
2021/3/10
24
DNA复制与转录、翻译、PCR的区别
脱氧核苷酸连接到模板链上，并使脱氧核苷酸之间过磷酸二酯键连接；3、沿着模板链不断延伸，最终形成两个一模一样的DNA分子。
补配对原则，游离的核糖核苷酸与脱氧核苷酸配对，3、核糖核苷酸间通过磷酸二酯键连接成RNA（mRNA，tRNA，rRNA）体．另一端的反密码子与mRNA上的密码子配对，两氨基酸间形成肽键。
核糖体继续沿mRNA移动，每次移动一个密码子，至终止密码结束，肽链形成解开的两条链分别与引物结合；3、延伸：在Taq酶的作用下，按碱基互补配对原则，脱氧核苷酸之间过磷酸二酯键连接成新链。
重复上述三步，就能获得大量的目的基因。
模板去向复制后，模板链与新形成的子链形成双螺旋结构转录后，模板链与非模板链重新形成双螺旋结构分解成核糖核苷酸扩增后，模板链与新合成的子链形成具有双螺旋结构的目的基因特点1、边解旋边复制；2、半保留复制边解旋边转录一条mRNA可与多个核糖体结合翻译成多条相同的多肽链1、半保留复制；2、快速大量复制产物形成两个完整的DNA分子三种单链RNA 蛋白质(多肽链)短时间内形成大量的目的基因DNA复制、转录、翻译、；逆转录以及PCR技术比较二、在基因过程的各种检测和鉴定：1、标记基因：为了检测目的基因（目的基因表达载体）是否导入受体细胞； 2、用DNA分子杂交法：检测目的基因是否插到染色体DNA上（工具：基因探针）3、用DNA分子杂交法：检测目的基因是否转录出mRNA（工具：基因探针）；4、用抗原—抗体杂交法：检测mRNA是否翻译出蛋白质；5、鉴定：个体水平鉴定：比如抗虫实验。
一、命题规律与趋势纵向分析近五年高考生物试题看，基因表达是考查的重点之一，多出现在选择题中。
从命题角度来看，高考重点考查基因表达涉及转录与翻译两个生理过程和这两个生理过程的比较以及与中心法则、其他生理过程的比较。
预计2013年高考，重点以考查转录和翻译两生理过程为主，会和DNA复制、遗传定律等知识多角度的交叉综合考查。
DNA复制转录和翻译-幻灯片(1)
核酸外切酶活性
?
5’ A G C T T C A G G A T A
3’
||||||| ||| |
3’ T C G A A G T C C T A G C G A C 5’
3 5 外切酶活性
辨认错配的碱基对，将其水解－校对
5 3 外切酶活性
切除引物或突变的DNA片段
真核生物的DNA聚合酶
DNA - pol 后随链合成 DNA - pol DNA修复
35 ’’
dCTP
DNA-pol DNA-poDl NA-pDolNA-pol
5
’
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
（二）复制的 半不连续性
5
3
解链方向 ’
3
3
5 ’
5
领头链 ( leading strand )
顺着解链方向生成的子链，其复制是连续 进行的，所得到一条连续片段的子链。
引发体（primosome）
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合 物。
DNA连接酶 ( DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链5- P 末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把两段相 邻的DNA链连接成完整的链。
ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起 连接缺口的作用。
功能：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有 可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补 偿这种由除去引物引起的末端缩短。
telomerase
端粒酶与药物
hTR和hTERT 核酶 逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）
四、其他复制方式
高中教材中涉及的碱基计算(复制,转录,翻译)
一、D NA分子中碱基数量计算的规律【基础知识梳理】在DNA双链中：A A T C G C GT T A G C G C1、互补的两个碱基数量相等，即=、= ；2、两不个互补的碱基和的比值相等，即(A+G)／(T+C)=(A+C)／(T+G)=3、嘌呤总数= 总数4、一条链中互补的碱基的和等于另一条链中这两个碱基的和，即A 1+ T 1= A2+ T 2 、G1 +C 1 = G2 +C2(1、2分别代表DNA分子的两条链，下同）5、一条链中互补的两碱基占该单链的比例等于DNA分子两条链中这两种碱基总碱基的比例；即A 1+ T 1= N% 则A2+ T 2 = %、A+ T = %G1 +C 1 = %、G2 +C2= %G+C= %6、若一条链中A1+G1 / T1+C 1 = K ，则A2+G2 / T2+C2= 。
【能力提升】1．已知在DNA分子中的一条单链（A+G）/(T+C)=m，求：⑴在另一条互补链中这一比例是；⑵这个比例在整个DNA分子中是；⑶当在一单链中，如果（A+T）/(C+G)=n时，则在互补链中该比例是，在整个子中这个比例又是。
７．DNA分子的一条单链中（A+G）／（T+C）=0.5，则另一条链和整个分子中上述比例分别等于 A．2和1 B. 0.5和0.5 C．0.5和1 D．1和1１２、在DNA的一个片段中、一条链上的G+A/C+T=0、4、那么它的互补链上G+A/C+T 的值是. ( )A、0.4B、1C、2.5D、1/22、某DNA分子含腺嘌呤520个，占碱基总数的20%，该DNA分子中含胞嘧啶（）A.350B.420C.520D.7804．DNA分子中的某一个区段上有300个脱氧核糖和60个胞嘧啶,那么该区段胸腺嘧啶的数量是（） A.90 B.120 C.180 D.240５. 假设1个DNA分子片段中含碱基C共312,占全部碱基有26%,则此DNA片段中碱基A占的百分比和数目分别是 ( )A.26%,312个B.24%,288个C.13%,156个D.12%,144个3.一个DNA分子中,G和C之和占全部碱基数的士46%,又知在该DNA分子的一条链中,A和C 分别占碱基数的28%和22%,则DNA分子的另一条链中,A和C分别占碱基数的 ( )A.28%和22%B.22%和28%C.23%和27%D.26%和24%９. 从某一生物的组织中提取DNA进行分析，其中C+G=46%，又知该DNA分子的一条链中A为28%，问另一条链中A占该链全部碱基的（）A．26% B．24% C．14% D．11%６．若DNA分子中一条链的碱基A：C：T：G＝l：2：3：4，则另一条链上A：C：T：G的值为 A．l：2：3：4 B．3：4：l：2 C．4：3：2：1 D．1：3：2：4 ８.某双链DNA分子共有含氮碱基1400个,其中一条单链上A+T／C+G =2／5.问该DNA分子中胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目是（） A.150 B.200 C.300 D.400１０.下列关于双链DNA的叙述错误的是( )A.若一条链上A和T的数目相等,则另一条链上的A和T数目也相等B.若一条链上A的数目大于T,则另一条链上的A的数目小于TC.若一条链上A:T:G:C=1:2:3:4,则另一条链也是A:T:G:C=1:2:3:4D.若一条链上A:T:G:C=1:2:3:4,则另一条链是A:T:G:C=2:1:4:3１１、某双链DNA分子的一条链中A占28％，T占24％，那么该DNA分子中鸟嘌呤占（） A．23％ B．24％ C．26％ D．28％二、关于DNA半保留复制的计算【基础知识梳理】1、DNA复制n次后，子代DNA分子数，含母链的个数；占全部DNA数的；子代DNA分子中母链为条，占总链条数的。
DNA复制转录翻译
特点
高保真度、半保留复制、 半合成性、双向复制等。
DNA复制的过程
解旋
在解旋酶的作用下，DNA双链解开成两条 单链。
终止与释放
完成复制后，DNA聚合酶从DNA上释放 ，同时RNA引物被降解。
合成引物
RNA聚合酶合成RNA引物，为DNA聚合 酶提供3'端结合位点。
延伸子链
DNA聚合酶继续合成子链，同时解开模板 链。
成RNA的过程。
02
转录与翻译
转录是将DNA中的信息转录到RNA的过程，而翻译则是将RNA中的信
息翻译成蛋白质的过程。03来自所需酶和参与因子的差异
这三种过程所需的酶和参与的因子有所不同，例如DNA复制需要DNA
聚合酶，而转录则需要RNA聚合酶。
DNA复制、转录与翻译的相互影响与作用
相互依赖
DNA复制、转录和翻译是相互依赖的，DNA复制和转录可以影响基因的表达水平，进而 影响蛋白质的合成；同时，蛋白质可以调控基因的表达，影响DNA的复制和转录。
当DNA受到损伤时，细胞会 启动修复机制，暂停复制，修 复损伤后再重新开始复制。
基因表达调控
某些基因的表达水平会影响 DNA复制的速率和准确性， 如与DNA复制相关的基因等
。
02
DNA转录
DNA转录的概述
定义
DNA转录是指以DNA为模 板合成RNA的过程，是基 因表达的关键步骤之一。
转录产物
转录产物是RNA，包括 mRNA、tRNA和rRNA等。
起始复合物由mRNA、核糖体和 起始氨基酰-tRNA组成，在起始 密码子处结合。
延长
核糖体沿着mRNA移动，氨基酸 按照mRNA上的密码子顺序依次 加入肽链中。
终止
生物化学名词解释DNA
➢中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物体的表型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则（DNA处于生命活动的中心）。
➢反中心法则：在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质。
➢复制：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程，使亲代DNA遗传信息准确传给子代DNA。
➢转录：以DNA某段碱基顺序（基因）为模板，合成互补的RNA分子的过程，信息从DNA传到RNA。
➢逆转录：以RNA为模板，通过逆转录酶催化合成DNA的过程，遗传信息的传递方向与转录过程相反。
➢翻译：以mRNA为模板，指导合成蛋白质的过程。
➢基因的表达：DNA分子中基因的遗传信息通过转录和翻译，合成有蛋白质的过程。
➢半保留复制（semiconservative replication）：DNA复制时，每一条DNA链在新链合成中充当模板，按碱基配对方式形成两个新的DNA分子，每个分子都含有一条新链和一条旧链。
➢起点（origin，ori）：复制起始部位的一段核酸序列，控制复制的起始。
➢终点（terminus）：终止DNA复制的一段核酸序列。
➢复制子（replicon）：基因组中能独立进行复制的单位（复制起点到终点的核酸片段）。
原核生物只有一个复制子；真核生物含多个复制子，多个起点和终点，形成多个“复制眼”或“复制泡”。
➢复制叉（replication fork）：复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构。
➢DNA双链复制时，一条链是连续合成的（前导链或领头链，leading strand），另一条链是不连续合成的（后随链或滞后链，lagging strand）。
➢DNA的半不连续复制（semidiscontinuous replication）：前导链的连续复制和后随链的不连续复制方式。
第三部分 复制转录和翻译
基因表达包括转录和翻译 两个过程，转录的起始是基
因表达的第一步，也是基因 表达调节的主要控制点
转录的概念
转录的概念和DNA的模板链和编码链
转录是在DNA的指导下的RNA聚合酶的催化下，按 照碱基配对的原则，以四种NTP为原料合成一条与模 板DNA互补的RNA的过程。RNA的转录从DNA模板的特 定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为 一个转录单位。
（DNA聚合酶I 、II、III）、DNA连接酶 • 3. 模板 • 4. 引物 单链的DNA母链 寡核苷酸引物（RNA) 单链结合蛋白（SSB——维持模板
• 5. 其他蛋白质因子
处于单链状态，保护单链的完整）
DNA拓扑异构酶(解旋酶）
既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键 打开超螺旋
DNA解链酶
3’ 5’
AACTGT
5’ 3’
ATATTA
－35序列 Sextama 框
－10序列 Pribnow框 核心酶结合位点
+1
转录起始点
全酶结合位点
②. 转录起始：转录起始不需要引物，加入的第一个
核苷三磷酸常是GTP或ATP。第一个核苷三磷酸一 旦掺入到转录起始点到合成几个核苷酸，σ亚基就会 被释放脱离核心酶。
启动子 模板链/无义链
终止子 5´ 3´
非信息区
DNA
3´ 5´
编码链/有义链/非模板链
• 转录的连续性
RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚
合酶的催化下，连续合成一段RNA链。
• 转录的单向性
• RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，
017 DNA复制、转录、翻译的区别知识点小结
2011-2012-1高三年级生物作业纸知识点小结DNA 复制 转录翻译时间细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂前)的间期个体生长发育的整个过程场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体 模板 DNA 的两条单链 DNA 的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸20种氨基酸条件酶（解旋酶、DNA 聚合酶等）、ATP 酶（解旋酶、RNA 聚合酶）、ATP酶、ATP 、tRNA产物 2个双链DNA 一个单链RNA(mRNA ，tRNA ，rRNA) 多肽链(或蛋白质) 产物去向传递到2个子细胞离开细胞核进入细胞质组成细胞结构蛋白质 或功能蛋白质模板 去向 分别进入2个子代DNA 分子中恢复原样，与非模板链重新绕成双螺旋结构分解成单个核糖核苷酸特点①半保留复制 ②边解旋边复制①边解旋边转录 ②转录后DNA 仍恢复原来的 双链结构 ①核糖体沿着mRNA 移动②一个mRNA 结合多个核糖体，顺次合成多条多肽链 ③翻译结束后，mRNA 分解成单个核苷酸 碱基配对 A-T ，T-A ，C-G ，G-CA-U ，T-A ，C-G ，G-C A-U ，U-A ，C-G ，G-C 遗传 信息 传递 图象DNA→DNADNA→mRNAmRNA→蛋白质意义 使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物表现出各种性状注意(1)对细胞结构生物而言，DNA 复制发生于细胞分裂过程中，而转录和翻译则发生 于细胞分裂、分化以及生长等过程。
(2)DNA 中含有T 而无U ，而RNA 中含有U 而无T ，因此可通过放射性同位素标记 T 或U ，研究DNA 复制或转录过程。
(3)在翻译过程中，一条mRNA 上可同时结合多个核糖体，可同时合成多条多肽链， ……………………装…………………订…………………线……………………内……………………不…………………准…………………答……………………题………………姓名____________ 班级____________ 学号___________ 编号 017比较项目遗传信息遗传密码子反密码子位置DNA mRNA tRNA含义DNA上碱基对或脱氧核苷酸的排列顺序mRNA上决定一个氨基酸或提供转录终止信号的3个相邻的碱基tRNA上的可以与mRNA上的密码子互补配对的3个碱基种类4n种(n为碱基对的数目) 64种，其中决定氨基酸的密码子有61种（还有3个终止密码子，不对应氨基酸）61种作用间接决定蛋白质中氨基酸的排列顺序直接控制蛋白质中氨基酸的排列顺序识别密码子相关特性具有多样性和特异性①一种密码子只能决定一种氨基酸，而一种氨基酸可能由一种或几种密码子决定（密码子的简并性）；②密码子在生物界是通用的，说明所有生物可能有共同的起源或生命在本质上是统一的。
DNA的复制转录和翻译.ppt
2)转录起始和延伸(Initiation & Extension)
酶与启动基因的结合 原 DNA局部解螺旋(10-20bp) 核 全酶至转录起始位点，σ释放，转录开始,第一个磷酸二 生 脂键形成（原核） 物 核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，边解螺
旋，边释放RNA链，已转录区重螺旋（原核）。
2）连接冈崎片段
在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎 片段连接起来，形成完整的DNA长链
原核生物和真核生物DNA复制区别
区别 DNA合成的时期
原核生物 整个细胞生长过程
复制起点数
单个
RNA引物长度 冈崎片段长度
10~16核苷酸 1000~2000核苷酸
前导链与后随链的合成 聚合酶Ⅲ同时控制
真核生物：过程相似，但由RNA聚合酶Ⅱ起始，且需转录因子， 如TBP, CTF等。
3)转录终止（Termination)
原 核 生 物
终止信号（终止子）：AA/UGA, UAG 依赖ρ因子的终止子:ρ附着在新生RNA链上，随全 酶至终止子
不依赖ρ因子的终止子:终止序列中富含G·C碱基对 ，其下游6-8个A(PolyA).RNA上的茎环(发夹)结构
mRNA不加工tRNA、rRNA需加工 mRNA、tRNA、rRNA均 加工
3、DNA序列翻译
翻译(Translation)：以mRNA为模板，以氨 基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA， 酶和辅助因子的作用，合成多肽的过程。
mRNA: 5’- AUG.GUG. UUU…-3’
密码子
氨基酸: 3’- Try – Val – Phe –.-5’
单肽链的大分子蛋白质，可被特异的蛋白酶水解为两个片段， 其中的大片段称为Klenow fragment，具有5'→3'聚合酶活性和 3'→5'外切酶的活性。
生物化学-DNA复制、转录、翻译
DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ
5’ 3’聚合酶 3’ 5’外切酶
DNA聚合酶Ⅲ DNA 复制的主要酶。 DNA聚合酶Ⅰ用于切除RNA引物， 损伤后修复。 DNA聚合酶Ⅱ只是在无pol I及pol Ⅲ的情况下才起作用 。
DNA聚合酶Ⅰ
N
5’ 3’3’ 5’ 5’ 3’
C
外切酶外切酶 聚合酶
小片段
大片段（ klenow片段）
不对称转录
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′ 模板链
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译
mRNA
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
结构基因
转录方向
分类： 依赖ρ因子（终止子）的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止
释放RNA分子
RNA聚合 酶
脱离
A、不需ρ因子（终止子）的终止
a 、发夹结构的形成：
DNA上的回文序列使RNA产物3’ 端自身碱基互 补，形成发夹结构，杂合链趋于解体。
b 、产物的寡聚U片段促进RNA 从DNA上脱落：
杂交链中A- U间氢键相对较弱，新生RNA易从模板上 脱落，不需ρ因子即可终止。
✓ 在不同时期提取DNA，进 行密度梯度离心。
Meselson和Stahl 实验
Meselson和Stahl 实验
2、DNA复制的起点和方向
✓复制的起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。
✓原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。 ✓真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。
合成的以5’→3’为方向连续合成的链。 （复制方向与解链方向一致）
高二生物 DNA的复制、转录和翻译
•地点：主要在细胞核
•特点：半保留 • 边解旋边复制
•DNA的复制
•条件： •1、原料（四种游离的脱氧核苷酸） •2、酶（解旋酶、DNA聚合酶） •3、能量（ATP） •4、模板（亲代DNA分子的两条链）
•DNA复制的数量关系
复制的代数 1 2 3 4 5 n
DNA个数 2 4 8 16 32 ？•2n
•翻译：以mRNA为模板，以氨基酸为原料，根据密码子和 反密码子配对原则，合成蛋白质的过程。（场所：细胞质）
•ATGCGACTTTCCTGGGGTGTTTAA •TACGCTGAAAGGACCCCACAAATT •AUGCGACUUUCCUGGGGUGUUUAA
•UAC •GCU •GAA •AGG •ACC •CCA •CAA
•甲硫氨酸•精氨酸 •亮氨酸 •丝氨酸 •色氨酸 •甘氨酸 •缬氨酸
•密码子表
•遗传信息的传递方向：中心法则 •DNA •转录 •RNA •翻译 位 素 示 踪 实
•遗传信息的表达
DNA RNA 蛋白质
细胞核
细胞核 细胞质 核糖体上 被合成
•转录：以双链DNA中的一条链为模板，以四 种核糖核苷酸为原料，根据碱基互补配对原 则，合成RNA的过程。（发生在细胞核内）
•TA-U •AT-A •GC-G •CG-C
•信使RNA •转运RNA •核糖体RNA
2023届浙江学考复习生物：专题八 DNA的复制、蛋白质的转录、翻译
5’
三、DNA复制的过程
3.复旋
解旋酶
一条母链和一条子链盘 绕 成 为 一 个 新 的 DNA 分子。
5’
DNA复制的过程
1.半保留复制 以亲代一条DNA链为模板，合成另一条具有互补碱
概念： 基的新链。
2.场所：
真核细胞主要在细胞核中。
3' 5'
3'
5'
5'
3.时间： 主要在细胞分裂前的间期。
3'
第1次复制 1.需要消耗该种核苷酸数= m(2n-1) 2.第n次复制需要该核苷酸数=m*2n-1
第2次复制
一、基因通常是DNA分子的功能片段
什么是 基因
是具有遗传效应的DNA片段（包括部分病毒的RNA片段） 是遗传物质结构和功能的基本单位 是DNA分子上含特定遗传信息的核苷酸序列的总称
碱基对的排列顺序（核苷酸的排列顺序）
A型病毒 B型病毒
实验结论： 新病毒类型取决于所提供的RNA。
DNA中4种碱基的分子结构
A
G
嘌呤
CT 嘧啶
美国卡伽夫等人在研究DNA分子的组成时发现，A和T的 分子数相等，G和C的分子数相等，但是A+T的量不一定 等于G+C的量，这就是DNA中碱基含量的卡伽夫法则。
A=T C=G A+G=T+C
活体肺炎链球菌转化实验---格里菲斯 R型菌
S型菌
加热杀死 S型菌
R型菌+加
热杀死S
+
型菌
实验结论：S型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌的
遗传变异（基因重组）
肺
S型活细菌 DNA纯度越高，转化越有效。
dna复制转录翻译
dna复制转录翻译DNA复制、转录和翻译是生物体中基因表达的关键过程。
DNA复制是指DNA分子通过复制过程产生两条完全一样的DNA分子。
转录是指将DNA模板上的信息转录成RNA分子。
翻译是指将RNA分子上的信息翻译成蛋白质。
DNA复制是生物体进行细胞分裂和生殖的基础。
它是由一种称为DNA聚合酶的酶催化的，DNA聚合酶能够识别DNA链上的碱基，并在碱基配对的原则下，将相应的碱基添加到新建的DNA链上。
DNA复制的过程主要包括三个步骤：解旋、复制和合并。
首先，DNA双链被解旋，形成两个单链。
然后，DNA聚合酶开始在每个单链上复制新的DNA链。
在这个过程中，DNA聚合酶通过碱基配对原则，将适配的碱基添加到新链上。
最后，两个新生成的DNA双链被合并在一起，形成两个完全一样的DNA分子。
这样，每个新的DNA分子就包含了原始DNA分子的完整信息。
转录是指将DNA上的基因信息转录成RNA。
转录是由RNA聚合酶这种酶催化的，在这个过程中，RNA聚合酶可以识别和结合到DNA链上的特定基因序列上，并在这个区域上合成与DNA相对应的RNA链。
转录包括三个主要的步骤：初始化、延伸和终止。
首先，RNA聚合酶与DNA相互作用，并识别终止子，在DNA模板上开始合成RNA分子。
然后，RNA聚合酶沿着DNA模板进行延伸，将适配的核苷酸添加到新的RNA链上。
最后，在终止子序列的信号下，RNA聚合酶停止合成RNA，完成转录过程。
这样，转录形成的RNA分子包含了DNA链上特定基因的信息。
翻译是指将RNA分子上的信息翻译成蛋白质。
翻译是由核糖体这种位于细胞质中的复杂酶催化的。
在翻译过程中，核糖体识别和结合到RNA分子上的起始子序列，然后通过配对原则将适配的氨基酸添加到正在合成的蛋白质链上。
翻译包括四个主要的步骤：初始化、延伸、终止和解旋。
首先，核糖体与RNA分子相互作用，并结合到起始子序列上，将一个特定的氨基酸添加到起始端，形成新的蛋白质链。
DNA复制转录与翻译重要知识
DNA复制转录与翻译重要知识
DNA复制是指DNA分子通过DNA聚合酶酶的作用，在细胞分裂时复制自身的过程。
它是生物体遗传信息传递的基础，保证了每个新细胞都能获得与母细胞相同的遗传信息。
DNA复制是一个精确、高效的过程，错误率仅为每10亿个碱基对中可能有一个错误。
它遵循半保留复制的原则，即在复制过程中，DNA的两条链被解开，然后通过复制酶将缺失的互补碱基添加到每个单链上，形成两个全新的DNA分子。
转录是指DNA分子上的信息被转录成RNA分子的过程。
转录是基因表达的第一步，通过该过程，DNA的遗传信息可以转化为RNA的中间过程信息，然后进一步转化为蛋白质。
转录过程包括三个步骤：启动、延伸和终止。
在启动阶段，转录酶与DNA的启动子结合，开始进行转录；在延伸阶段，转录酶在DNA模板上滑动，合成RNA链；在终止阶段，转录酶到达终止序列时停止转录。
关于中文翻译，DNA复制可翻译为DNA replication，转录可翻译为transcription。
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35S
实验 三
赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染细菌实验
①噬菌体侵染细菌的过程分哪几步？
吸附→注入→复制、合成→组装→释放 ②此实验说明什么？根据是什么？
遗传物质是DNA,而不是蛋白质. 噬菌体进入细菌中的是DNA，蛋白质留 在外面。
结论：DNA是遗传物质。
生物的遗传物质
动物
生 物 种 类
一条子链与对应母链扭成螺旋状, 构成新的DNA分子
DNA的复制条件 模板：两条链中的每一条(母链) 原料：细胞核中的四种游离脱氧核苷酸
能量：ATP
酶：解旋酶、聚合酶等
DNA的复制 结果: 1分子DNA
2分子DNA
特点:
边解旋、边复制 半保留复制
意义: 使亲代遗传信息通过复制传递一 份给子代，从而保持前后代之间 一定的连续性。
真核细胞中复制、转录、翻译的比较
DNA复制
转录
生长发育过程 细胞核
翻译
生长发育过程
时间 场所 模板
原料 酶
细胞分裂间期
细胞核
细胞质
mRNA为模板 二十种氨基酸 特定的酶等 ATP mRNA与tRNA配对 A-U, G-C 多个特定氨基酸顺序的 蛋白质
DNA的两条链均为模板 基因的一条链为模板 四种脱氧核苷酸 DNA聚合酶等 ATP A-T、G-C 半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子 四种核糖核苷酸 RNA聚合酶等 ATP A-U、T-A G-C ，C-G 边解旋边转录 1个信使RNA
2.通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状. 例:人的血红蛋白基因正常——血细胞圆饼状 血红蛋白基因异常——血细胞镰刀形——贫血
注意：基因与性状的关系并不都是简单 的线性关系。
例：水毛茛，人的身高等
基因决定，环境影响
——生物性状
实验 一
格里菲斯：肺炎双球菌体内转化实验
R
小鼠
S
小鼠
（加热杀死）
S
R+ S
小鼠
（加热杀死）
小鼠
实验 二
艾弗里：肺炎双球菌体外转化实验
S型活菌
多糖 DNA 蛋白质 DNA+ DNA酶
分别与R型活细菌混合培养
只在A组中出现S型细菌,说 明了什么? 只有加入S型细菌的DNA，R型 细菌才能转化为S型细菌。
转录
RNA
翻译
蛋白质
基因对性状的控制: 1.通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生 物性状的.
例1：圆粒豌豆——淀粉分支酶的基因正常——淀粉 分支酶含量正常——淀粉含量高——吸水多饱满 皱粒豌豆——淀粉分支酶的基因异常——淀粉分支酶 缺乏——淀粉含量低——吸水少皱缩 例2：酪氨酸酶的基因异常——酪氨酸酶缺少——黑色 素缺少——白化
能量 原则 特点
产物
（遗传信息）
（遗传密码）
（生物性状）
练习： 1、组成人的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4
2、组成噬菌体的核酸的碱基和核苷酸各共有（ ） A、5、5 B、5、8 C、8、5 D、4、4
3、已知一段信使RNA上有12个A和G，该信使 RNA上共有30个碱基，那么转录成信使RNA的 这一段DNA分子中应有C和T（ ） A、12 B、18 C、24 D、30
4、一个双链DNA分子中碱基A占30%，其转录 成的信使RNA上的U为35%，则信使RNA上的 碱基A为（ ） A、30% B、35% C、40% D、25%
5、根据蛋白质中遗传信息传递规律，填写表 中空白并回答问题 A链 DNA双链 C A B链 G T C链 信使RNA A U D链 转运RNA G A G
解旋： 解旋酶催化（氢键断裂） 模板 同时进行(边解旋边复制）
复制: 以母链为模板进行碱基配对 （在DNA聚合酶的催化下，利用 游离的脱氧核苷酸进行） 子代DNA: 组成
母链（旧链）
子链（新链）
DNA的复制
解旋：在解旋酶的作用下，两条扭 成螺旋状的长链解开
过 程
以解开的每条母链为模板，按碱基 互补配对原则合成2条子链
DNA分子、复制、转录、翻译
【考点要求】
1.人类对遗传物质的探索过程（B） 2.DNA分子结构的主要特点（B） 3.DNA分子的多样性和特异性（B） 4.DNA、基因和遗传信息（B） 5.DNA分子的复制的过程及特点（B） 6.DNA分子的复制的实质及意义（B） 7.遗传信息的转录和翻译（B） 8.基因对性状的控制（B） 9.基因与染色体的关系（A）
半保留复制
1个DNA复制n次，
得到2n个DNA,得到（2n—1）×2条新链。
1.含有100对碱基的DNA区段，其中鸟嘌
呤有20个, 如复制两次, 需要游离的腺
嘌呤脱氧核苷酸数目是 A. 240个 C. 80个 B. 120个 D. 160个
2. 如果将细胞中的一个DNA分子用15N进
行标记，然后放在含14N的培养基中连 续分裂4次，则最后含有标记的细胞占 细胞总数的 A. 1/32 C. 1/8 B. 1/16 D. 1/4
植物
细菌 遗传物质是DNA DNA病毒
真菌
病毒
RNA病毒
遗传物质是RNA
结论：绝大多数生物的遗传物质是DNA。所以 说DNA是主要的遗传物质。
DNA分子的平面结构
A
T
氢键
T A
G
C
C
G
DNA分子的结构特点 （1）一个DNA分子由两条脱氧核苷酸 链组成，且两条链按反平行方式盘旋成 双螺旋结构； （2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交 替连接，排列在外侧，构成基本骨架； 碱基排列在内侧； （3）两条链上的碱基通过氢键连接成 碱基对，并且碱基配对遵循碱基互补配 对原则。
氨基酸
丙氨酸
1、丙氨酸的密码子是 GCA ，决定合成该氨基 酸的DNA上的碱基是 CGT 。 2、第二个氨基酸是 UGC半胱氨酸 ，（查密码表） 3、 A 链为转录的模板链，遗传密码子存 基因
控制生物性状 在染色体上呈线性排列
染色体
染色体是DNA的 主要载体
基因是有遗传效 应的DNA片段
每条染色体上有一个DNA分子
DNA 是主要的遗传物质
每个DNA分子上 含有许多基因
是遗传物质的结构和功能单位
基因
基因中脱氧核苷酸 的排列顺序代表着 遗传信息
每个基因含有许 多脱氧核苷酸
脱氧核苷酸
中心法则:
用实线表示确信无疑的结论,用虚线表示可能正确 的结论 复制
DNA
生物体具有多样性和特异性的原因
1.碱基对的排列顺序的的千变万化 ---多样性 如：一个具有4000个碱基对的DNA 分子所携带的遗传信息是44000种，即 102408种。
2.碱基对的特定排列顺序 ---特异性
DNA的复制
概念: 以亲代DNA为模板合成子代DNA的 过程。 体细胞: 发生在有丝分裂的间期 时间 生殖细胞: 发生在减数第一次分裂 的间期 场所: 细胞核是DNA复制的主要场所
结论： DNA是转化因子。 （DNA是遗传物质。）
实验 三
赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染细菌实验
T2噬菌体
大肠杆菌
设计思路：
设法把DNA与蛋白质分开，单独地直 接去观察它们的作用。 方法：放射性同位素标记法
DNA 的组成元素： C、H、O、N 、P 蛋白质 的组成元素： C、H、O、N、（S）
32P
标记 DNA