2、含义
(1)DNA-→DNA(或基因-→基因);以DNA作为遗传物质的生物的DNA自我复制,表示遗传信息的传递。例:绝大多数生物。
(2)RNA-→RNA:以RNA作为遗传物质的生物的RNA自我复制。例:以RNA为遗传物质的生物烟草花叶病毒。
(3)DNA-→RNA:细胞核中的转录过程。例:绝大多数生物
(4)RNA-→蛋白质:细胞质的核糖体上的翻译过程。
以上(3)(4)共同完成遗传信息的表达。
(5)RNA-→DNA:少数病毒在其宿主细胞中的逆转录过程。例:某些致癌病毒、爱滋病病毒。
1、图解
1、 关于半保留复制的有关计算问题
已知某一条全部N原子被15N标记的DNA分子(0代),转移到含有14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下表:
世代 |
DNA分子的特点 |
DNA中脱氧核苷酸链的特点 |
||||||
分子总数 |
细胞中DNA分子在试管中的位置 |
不同DNA分子占全部DNA分子之比 |
母链总数 |
不同脱氧核苷酸链占全部比 |
||||
含15N分子 |
含14N和15N杂种分子 |
含14N分子 |
含15N的链 |
含14N的链 |
||||
0 |
1 |
全在下部 |
1 |
|
|
2 |
1 |
0 |
1 |
2 |
全在中部 |
|
1 |
|
4 |
1/2 |
1/2 |
2 |
4 |
1/2中1/2上 |
|
1/2 |
1/2 |
8 |
1/4 |
3/4 |
3 |
8 |
1/4中3/4上 |
|
1/4 |
3/4 |
16 |
1/8 |
7/8 |
n |
2n |
1/2n-1中 1-1/2n-1上 |
|
1/2n-1 |
1-1/2n-1 |
2n+1 |
1/2n |
1-1/2n |
基因中碱基、RNA中碱基和蛋白质中氨基酸数量关系
(1)转录时,组成基因的两条链中只有一条链能转录,另一条链则不能转录。因此,转录形成的RNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的l/2。
(2)翻译过程中,信使RNA中每3个碱基决定一个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA碱基数目的1/3。
总之,在转录和翻译过程中,基因中的碱基数(指双链)、RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6 :3:1。参考下面图解:
DNA(基因) 信使RNA 蛋白质
G C A --→ C G U --→ 精氨酸
C G T
碱基数目 碱基数目 氨基酸数目
6 : 3 : 1
中心法则及其含义
1.已知DNA分于中碱基数求复制n次与第n次所需某碱基数量。
若DNA分子复制n次则可产生2n个子DNA分子,由于DNA复制为半保留复制,则复制 n次时,除第一代DNA(亲代DNA分子)的两条模板链不需新原料构建外,其余所有链无一不是新原料构建的,故所需原料应为:总链数-2条模板链即相当于(2n -1)个DNA分子中的原料量.
当只需计算第n次所需原料量时,可据第n次产生2n个DNA分子,本次应需新构建子链2n条(每个子DNA均有一条新子链),这2n条新子链应相当于2n/2个子DNA 故本次所需原料也应为2n/2个DNA乘以每个DNA中该原料量。
4.DNA双链中,含某种碱基X个,复制n次,则需加入该碱基的脱氧核苷酸的分子数等于能与该碱基配对碱基的脱氧核苷酸的分子数,等于(2n-1)X个。
关于DNA分子复制的有关计算
3.整个DNA分子、DNA包含的两条单链、转录的RNA之间:
(1)在碱基数量上,在DNA和RNA的单链内,互补碱基的和相等,且等于双链DNA的一半。即a链上的(A+T)=b链上的(A+T)=RNA分子中(A+U)=1/2DNA双链中的(A+T);a链上的(G+C)=b链上的(G+C)=RNA分子中(G+C)=1/2DNA双链中的(G+C);
(2)互补碱基的和占各自碱基的总数的比例在有意链、互补链中和DNA双链中是相等的,且等于RNA中与之配对碱基的和所占RNA中的比例。即a链中(A+T)占a链总数的百分数=b链中(A+T)占b链总数的百分数=RNA中(A+U)占RNA总数的百分数=DNA双链中(A+T)占双链中碱基总数的百分比简式为(G+C)a=(G+C)b=(G+C)RNA。
(3).在一个双链DNA分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于每条链中的平均百分数.若在其中一条链中多占n%.则在另一条链中廊少占n%。
2.在DNA两条互补链之间
(1)在DNA双链中的一条单链的(A十G)/(T十C)的值与另一条互补单链的(A十G)/(T十C)的值互为倒数关系。(A。+G。) / (Tα+Cα)=m,互补链上(Aβ+Gβ)/ (Tβ+Cβ)=1/m
(2)DNA双链中,一条单链(A+T)/G+C)的值,与另一条互补链(A+T)/G+C)的值是相等的,也与整个DNA分子中(A+T)/G+C)的值是相等的。
2.基因控制蛋白质合成的过程
|
转 录 |
翻
译 |
概念 |
DNA分子首先解开双链以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成RNA的过程 |
以mRNA为模板,以tRNA为运载工具.合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程 |
场所 |
细胞核、线粒体、叶绿体 |
细胞质(核糖体) |
原料 |
4种核糖核苷酸 |
20种氨基酸 |
模板 |
DNA中的一条链 |
mRNA |
酶 |
解旋酶、聚合酶等 |
聚合酶等 |
能量 |
ATP |
ATP |
过程 |
DNA解旋以一条链为模板,按碱基互补配对原则,游离的核糖核苷酸与脱氧核苷酸配对,核糖核苷酸间通过化学键连接成mRNA,tRNA,rRNA |
mRNA从核孔进入细胞质,与核糖体结合,从起始密码子(AUG)开始翻译。tRNA一端携带氨基酸进入核糖体.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 |
模板 去向 |
转录后与非模板链重新形成双螺旋结构 |
分解成核糖核苷酸 |
特点 |
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 |
产物 |
三种单链RNA |
蛋白质(多肽链) |
第四章 第二节 基因对性状的控制
|
碱基互补配对原则的应用
1在整个DNA分子中
DNA双链中的两种互补的碱基相等,任意两个不互补的碱基之和恒等,占碱基总数的50%。
A=T G= C;A+G = T+ C; A+C = T+ G:⑨(A十G)/(T十C)=1。
1.RNA与DNA的区别(如下表)
项 目 |
DNA |
RNA |
|
全 称 |
脱氧核糖核酸 |
核糖核酸 |
|
分 布 |
主要存在于细胞核中,少量存在于线粒体和叶绿体中 |
主要存在于细胞质中,少量存在于细胞核核仁中 |
|
基本组成单位 |
脱氧核糖核苷酸 |
核糖核苷酸 |
|
碱基 |
嘌呤 |
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) |
腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) |
嘧啶 |
胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T) |
胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U) |
|
五碳糖 |
脱氧核糖 |
核糖 |
|
无机酸 |
磷酸 |
磷酸 |
|
空间结构 |
规则的双螺旋结构 |
通常呈单链结构 |
7.复制的意义保持了遗传信息的连续性。
第四节 基因是有遗传效应的DNA片段
基因与脱氧核苷酸、DNA、染色体和生物性状之间的关系
关系 |
内容 |
基因与脱氧核苷酸 |
基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,每个基因含有成百上千个脱氧核苷酸。基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息 |
基因与DNA |
基因是有遗传效应的DNA片段.每个DNA分子上有很多个基因 |
|
基因在染色体上呈线性排列,染色体是基因的主要载体 |
基因与生物性状 |
基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代,还可“使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上来,从而使后代表现出与亲代相似的性状。遗传学上把这过程叫做基因的表达 |
第四章 第一节 基因指导蛋白质的合成
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