DNA的复制和蛋白质的合成

第6章遗传信息的传递和表达第2节DNA复制和蛋白质合成教案

第6章第2节DNA复制和蛋白质合成课题： DNA复制和蛋白质合成教材分析：本节重点介绍遗传物质的功能，包括DNA分子的复制功能，以及通过基因控制蛋白质合成及其生物性状的功能。初中教材中主体一“人体”中相关教学内容是“人体性状的遗传和变异”其中有“染色体和基因”的教学内容，教学要求是能说出染色体与基因的关系。学生对染色体和基因在遗传中的作用有初步了解，前一节教学内容在探究人类研究遗传物质的发展历程的基础上学习了DNA的构成和结构，本节就DNA的功能展开探索，并归纳为中心法则这一遗传信息传递的规律。学生有机化学的基础极弱，因此本节课的教学重点落在采用图像和动画等直观方法和多用比喻等方式降低学生对所学知识的理解难度。用列表法归纳和总结DNA的功能，帮助学生整理知识点。要求学生采用举例、说出相关概念等方式说出对中心法则的理解，以问题引导学生思考DNA与蛋白质的分工与联系，以这个方式帮助学生将相关内容整合成一定知识体系。教学目标：知识与技能：能简述DNA复制及遗传信息传递和表达的过程。能说出遗传信息、遗传密码和密码子和DNA分子于RNA分子的关系及相互关系。能用中心法则解释基因与性状的关系。过程与方法：在了解DNA分子的结构和碱基配对原则的基础上，感受生物体遗传信息传递的准确性。了解密码子的功能，注意DNA核苷酸排列顺序与蛋白质氨基酸顺序的关系。情感态度与价值观：在学习遗传信息的传递和表达过程中，体验核酸和蛋白质在生命活动中的分工和联系，以及基因对蛋白质合成的控制功能。重点与难点：重点：DNA复制遗传信息的转录和翻译（蛋白质合成）中心法则难点：DNA复制遗传信息的转录遗传信息的翻译课时安排：3课时第1课时：DNA复制第2课时：遗传信息的转录和翻译第3课时：中心法则及其发展

高中生物DNA复制和蛋白质合成

高中生物DNA复制和蛋白质合成2019年3月21日（考试总分：108 分考试时长： 120 分钟）一、填空题（本题共计 2 小题，共计 8 分） 1、（4分）科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果如表所示。（1）要得到DNA中的N全部被15N标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。（2）综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第____ ____组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________________。（3）分析讨论： ①若B的子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻带”和“重带”两条密度带，则“重带”DNA来自________，据此可判断DN A分子的复制方式不是________复制。 ②若将B的子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________（填“能”或“不能”）判断DNA的复制方式。 ③若在同等条件下将B的子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是密度带的数量和位置________（填“有”或“没有”）变化。 2、（4分）通常DNA分子复制从一个复制起始点开始，有单向复制和双向复制，如下图所示：放射性越高的3H-胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（3H-脱氧胸苷），在放射自显影技术的图像上，感光还原的银颗粒密度越高。请利用放射性自显影技术、低放射性3H-脱氧胸苷和高放射性3H-脱氧胸苷，设计实验以确定大肠杆菌DNA复制的方向，简要写出：（1）实验思路：_____________。（2）预测实验结果和得出结论：____________。二、单选题（本题共计 20 小题，共计 100 分）3、（5分）具有100个碱基对的一个DNA分子片段，内含30个腺嘌呤，如果连续复制2次，则需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 A．120 个 B．280 个 C．210 个 D．60 个 4、（5分）下图是果蝇染色体上的白眼基因示意图，下列叙述正确的是 A．白眼基因片段中，含有成百上千个核糖核苷酸 B．S基因是有遗传效应的DNA片段 C．白眼基因在常染色体上 D．基因片段中有5种碱基、8种核苷酸 5、（5分）将全部核DNA分子双链经32P标记的1个果蝇精原细胞置于不含32P标记的培养基培养，先经过一次有丝分裂，再经过一次减数分裂，产生了8个精细胞。下列说法错误的是 A．有丝分裂中期和1个减I中期细胞内染色体数相同，标记的染色单体数不同 B．有丝分裂后期和1个减I后期细胞内染色体数不同，标记的染色体数也不同 C．1个减工后期和1个减Ⅱ后期细胞内染色体数相同，标记的染色体数不同 D．产生的8个精细胞，每个细胞内含有4条染色体，均有2条被标记 6、（5分）下列有关真核生物基因的说法，正确的是 ①基因是有遗传效应的DNA片段 ②基因的基本单位是核糖核苷酸 ③基因存在于细胞核、核糖体等结构 ④基因在染色体上呈线性排列 ⑤基因的多样性不仅和碱基排列顺序有关，也和其空间结构有关 ⑥DNA分子每一个片段都是个基因 ⑦基因的分子结构首先由摩尔根发现 A．两种 B．三种 C．四种 D．五种 7、（5分）在亲代产生子代的过程中发生了DNA的复制。下列有关说法不正确的是 A．个体产生个体的过程中需要进行DNA的复制 B．细胞产生细胞的过程中需要进行DNA的复制 C．通过DNA复制使亲代遗传信息传递给子代 D．DNA准确无误地复制只与DNA的双螺旋结构有关 8、（5分）已知某DNA分子含有1000个碱基对，其中一条链上A：G：T：C=l：2：3：4；该DNA分子连续复制3次后，共需要从周围环境中利用多少个鸟嘌呤脱氧核苷酸 A．2100 B．4200 C．4800 D．2800 9、（5分）下列关于真核生物中基因、染色体和性状的叙述，错误的是 A．基因是有遗传效应的DNA片段 B．一条染色体上有很多个基因 C．基因的改变只引起单一性状的改变 D．线粒体中的基因控制生物的性状 10、（5分）二倍体动物某个精原细胞形成精细胞过程中，不同时期细胞的核DNA相对含量和染色体目如图

DNA复制、引物、酶及蛋白质

DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质、 DNA复制过程一、DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质 DNA复制起始一共涉及到DnaA（复制起始因子，识别OriC序列）、DnaB（DNA解链酶）、DnaC（召唤DnaB到复制叉）、HU（结合DNA使之弯曲）、引物合成酶、单链DNA结合蛋白、RNA聚合酶、DNA旋转酶、Dam甲基化酶，一共是9种重要的酶或蛋白质，其中DnaA、DnaB、引物合成酶、单链DNA结合蛋白、Dam甲基化酶非常重要。 DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。对于前导链来说，这一引发过程比较简单，只要有一段RNA引物，DNA聚合酶就能以此为起点，一直合成下去。对于后随链，引发过程较为复杂，需要多种蛋白质和酶参与。后随链的引发过程由引发体来完成。引发体由6种蛋白质构成，预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体。引发体似火车头一样在后随链分叉的方向前进，并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶 III 作用合成DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止。由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶 I 将缺口补齐，再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.。 1.解链酶(helicase,unwinding enzyme) 复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程。在DNA不连续复制过程中，结合于复制叉前面，在起始点处解开双链，反

应是在解链酶的催化下进行的。解链酶有ATP酶活性的酶，两种活性相互偶联，通过水解ATP提供解链的能量。解链酶的作用就是打开DNA双链之间的氢键。解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。如果双链DNA中有单链末端或切口，则DNA解链酶可以首先结合在这一部分，然后逐步向双链方向移动。复制时，大部分DNA解旋酶可沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动，只有个别解旋酶（Rep蛋白）是沿着3’—〉5’方向移动的。故推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA 的两条母链上协同作用以解开双链DNA。大肠杆菌中DnaB蛋白就有解链酶活性，与随从链的模板DNA结合，沿5′→3′方向移动，还有一种叫做Rep蛋白和前导链的模板DNA结合沿3′→5′方向移动。 2.单链结合蛋白(single strand binding proteins,SSBP) ssbDNA蛋白是较牢固的结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效应：若第1个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1，第2个的结合能力可高达103；真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体的形式存在于复制叉处，待单链复制后才脱下来，重新循环。所以，ssbDNA蛋白只保持单链的存在，不起解旋作用。ssbDNA蛋白稳定解开的单链，保证此局部不会恢复成双链。它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解，保证了单

1 基因指导蛋白质的合成教学设计教案

教学准备 1. 教学目标 1.1 知识与技能： ①概述遗传信息的转录和翻译。 ②运用数学方法，分析碱基与氨基酸的对应关系。 1.2过程与方法： ①作好本章的引子。 ②准确把握主干知识与侧枝内容的教学要求充分利用教材中的插图 1.3 情感态度与价值观： ①认同基因指导蛋白质合成的方法 2. 教学重点/难点 2.1 教学重点 ①遗传信息转录和翻译的过程 2.2 教学难点 ①遗传信息的翻译过程。 3. 教学用具教学课件 4. 标签教学过程引入新课片段1：导入

师：当我们认识到基因的本质后，能不能利用这一认识，分析现实生活中一些具体的问题呢？例如，在现实生活中，我们能不像电影《侏罗纪公园》中描述的那样，利用恐龙的DNA，使恐龙复活呢？生：讨论、争论，看图，形成新的问题（提出探究的问题，引起悬念，明确探究的目标）师：如果能利用恐龙的DNA使恐龙复活，你认为主要要解决什么问题？生：需要使恐龙DNA上的基因表达出来，表现恐龙的特性。师：看来要解决这个问题，我们还需要研究“基因的表达”。引导学生看本章的章图。询问学生看懂了什么，又产生了哪些问题。师：基因是如何指导蛋白质合成的？导入新课。片段2学习转录过程师：DNA在细胞核中，而蛋白质合成是在细胞质中进行的，两者如何联系起来？推测有一种物质能够作为传达DNA信息的信使，科学家发现此物质就是RNA。师：如何解读DNA信息？生：看图分析比较核糖和脱氧核糖的区别，通过图形和CAI课件的演示，认识遗传信息的转录过程，并且完成对比表格。 RNA与DNA的比较

师：DNA是如何转录的，特点是什么？转录的单位是什么？转录与复制有何异同？（通过问题的步步深入，学生推理分析，形成结论）生：学生阅读教材找到答案。（结合图解、讲CAI课件，认识转录的过程）教师讲述：DNA相当于总司令。在战争中，如果总司令总是深入前沿阵地直接指挥，就会影响他指挥全局。DNA被核膜限制在细胞核内，必须先把遗传信息传给mRNA，这一过程称为转录。教师提问：为什么mRNA适于作DNA的信使呢？DNA的遗传信息是怎样传给mRNA 的？结合多媒体课件或图示教师精讲点拨： ①DNA双螺旋解开，DNA双链的碱基得以暴露，其中一条链提供准确模板； ②游离的核苷酸随机地与DNA链的碱基碰撞，当核苷酸的碱基与DNA的碱基互补时，两者以氢键结合。 ③新结合的核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上； ④合成的mRNA从DNA链上释放，而后，DNA双链恢复。学生听讲、阅读、思考，师生讨论共同完成以上问题，即①mRNA为单链，而且比DNA短，因此能够通过核孔，从细胞核转移到细胞质中；②转录成的RNA的碱基序列，与供转录用的DNA单链的碱基序列之间的碱基是互补配对关系，与DNA双链间碱基互补配对不同的是，RNA链中与DNA链的A配对的是U，不是T。这样转录出的这个mRNA 与DNA另一条链的碱基序列基本相同，只是DNA链上T的位置，RNA链上是U，从而保证了转录的准确性。教师讲述：转录与复制都需要模板、都遵循碱基互补配对规律，等等。可以从所需条件、过程中的具体步骤和过程中所表现出的规律等角度进行对比分析。师：转录得到的RNA仍是碱基序列，而不是蛋白质。那么，RNA上的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序呢？RNA如何将信息翻译成蛋白质？

DNA、RNA和蛋白质合成

DNA复制（DNA生物合成） √2．什么叫DNA的半保留复制？有何证据？答：在复制过程中首先碱基间氢键需破裂并使双链解旋和愤慨，然后每条链可作为模板在其上合成新的互补链，结果由一条链可以形成互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来的DNA分子的碱基顺序完全一样。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为半保留复制。证据：氮的同位素15N标记大肠杆菌DNA的实验以及Cairns用反射自显影的方法第一次观察到正在复制的大肠杆菌染色体DNA都证明DNA的半保留复制。 √9．原核生物DNA复制如何进行的，请阐述复制过程答：原核生物DNA复制可分为三个阶段：起始、延伸和终止。复制的起始：复制的起点上四个9bp重复序列为DnaA蛋白的结合位点，大约20~40个DnaA蛋白各带一个ATP结合在此位点上，并聚集在一起，DNA缠绕其上，形成起始复合物。HU蛋白可与DNA结合，促使双链DNA弯曲。受其影响，邻近三个成串富含AT的13bp序列被变性，称为开链复合物，所需能量由ATP 供给。Dna B六聚体随即在Dna C的帮助下结合于解链区。Dna B借助水解ATP产生的能量，眼DNA链5’3’方向移动，解开DNA的双链，此时称为前引发复合物。DNA双链的解开还需要DNA旋转酶和单链结合蛋白，前者可消除解旋酶产生的拓扑张力，后者保护单链并防止恢复双链。至此即可由引物合成酶合成RNA 引物，并开始DNA复制。复制的延伸：复制的延伸阶段同时进行前导链和滞后链的合成。这两条链合成的基本反应相同，并且都由DNA聚合酶III所催化；但两条链的合成已有显著差别，前者持续合成，后者分段合成，因此参与的蛋白质因子也有不同。亲代DNA首先必须由DNA解螺旋酶将双链解开，其产生的拓扑张力由拓扑异构酶释放。分开的链被单链结合蛋白所稳定。自此之后前导链与滞后链的合成便有所不同。复制起点解开后形成两个复制叉，即可进行双向复制。前导链开始合成后通常都一直继续下去。先由引物合成酶在起点处合成一段RNA引物。某些质粒和线粒体DNA由RNA聚合酶合成引物，其长度可以更长。随后DNA聚合酶III 即在引物上加入脱氧核糖核苷酸。前导链的合成与复制叉的移动保持同步。滞后链的合成师分段进行的，需要不断合成冈崎片段的RNA引物，然后由DNA聚合酶III加入脱氧核糖核苷酸。由于DNA得两条互补链方向相反，为使滞后链能与前导链被同一个DNA聚合酶III不对称二聚体所合成，滞后链必须绕成一个突环。合成冈崎片段需要DNA聚合酶III不断与模板脱开，然后再新的位置又与模板结合。复制的终止：两个复制叉在终止区相遇而停止复制，复制体解体，其间人又50~100bp未被复制。其后两条亲代链解开，通过修复方式填补空缺。此时两环状染色体互相缠绕，称为连锁体。基因转录（RNA的生物合成） √2．基因的转录控制有什么因素控制？ √4．原核生物的RNA聚合酶有何特性？答：真核生物有三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因，而原核生物的mRN A、rRNA、tRNA 由同一种RNA聚合酶所转录，聚合酶的分子量为480kD，由五个亚基组成α2ββ′σ，还含两个Zn原子，与β′亚基相连接。去掉σ亚基称为核心酶。 √5．原核生物的转录启动子的结构有哪几部分组成？答：原核生物的转录启动子从起点上游约-10处有保守序列TATAAT为-10序列，-10序列的突变不影响RNA 聚合酶与启动子结合的速度，可是会降低双链解开的速度；在-10序列上游有一个保守序列为TTGACA称为-35序列，-35序列的突变将降低RNA聚合酶与启动子结合的速度，但不影响转录起点附近DNA双链的解开。 √7．真核生物的转录酶与原核生物有何区别？答：真核生物有三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,聚合酶Ⅰ转录45S rRNA的前体，聚合酶Ⅱ转录所有的mRN A前体和大多数核内的小RN A，聚合酶Ⅲ转录tRNA、5S rRNA、U6snRNA和不同的胞质小RNA。而原核生物的mRN A、rRNA、tRNA由同一种RNA聚合酶所转录。

M26《DNA复制和蛋白质的合成》默写和参考答案

M26《DNA复制和蛋白质的合成》 1、DNA复制是一个的过程，复制方式为。探究DNA复制的方式利用方法。 2、RNA通常呈链结构，有三种，分别是。其中呈三叶草型，它由个核苷酸组成，它的功能是：（1）（2）。RNA分子的基本单位有种，名称分别是。 3、被称为遗传密码，其中决定一种氨基酸的每三个相邻的碱基称为。决定氨基酸的密码子有个。 4、密码子和氨基酸是否是一一对应关系？。一个密码子对应种氨基酸，一种氨基酸对应种密码子。人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，表达出（人或者大肠杆菌）的胰岛素，原因是。 5、DNA的碱基发生改变称为，这种改变一定导致蛋白质组成的改变吗？，理由是（1）（2）。在碱基替换、插入、缺失三种情况下，何者对蛋白质序列的影响大？。 6、中心法则及发展表达式：，其中RNA 病毒的中心法则是，逆转录病毒的中心法则是。 7、如图所示的生理过程是指，发生这一过程的主要场所是。右图圈内的两种化合物中相同的基团是: 不同的基团是: M26《DNA复制和蛋白质的合成》参考答案 1、DNA复制是一个边解旋边复制的过程，复制方式为半保留。探究 DNA复制的方式利用同位素标记方法。

2、RNA 通常呈单链结构，有三种，分别是 tRNA,rRNA,mRNA 。其中 tRNA 呈三叶草型，它由 80左右（许多）个核苷酸组成，它的功能是（1）识别密码子（2）转运特定氨基酸。RNA 分子的基本单位有 4 种，名称分别是腺嘌呤核糖核苷酸。 3、 mRNA 上碱基序列被称为遗传密码，其中决定一种氨基酸的每三个相邻的碱基称为密码子。决定氨基酸的密码子有 61 个。 4、密码子和氨基酸是否是一一对应关系？否。一个密码子对应 1 种氨基酸，一种氨基酸对应多种密码子。人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，表达出相同（人或者大肠杆菌）的胰岛素，原因是生物界公用一套密码子。 5、DNA 的碱基发生改变称为基因突变，这种改变一定导致蛋白质组成的改变吗？不一定，理由是（1）没有发生在遗传效应片段（2）突变前后的密码子代表同一种氨基酸在碱基替换、插入、缺失三种情况下，何者对蛋白质序列的影响大？插入、缺失 6、，其中RNA RNA →蛋白质 7、如图所示的生理过程是指转录，发生这一过程的主要场所是细胞核。其中圈内的两种化合物中相同的基团是: 腺嘌呤，磷酸不同的基团是: 五碳糖