DNA复制和RNA转录
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一DNA复制
1.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,从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。 l在RNA病毒中,其遗传信息贮存在RNA分子中。因此,在这些生物体中,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,这种遗传信息的流向就称为反中心法则。
DNA dependent DNA polymerase——DDDP DNA dependent RNA polymerase——DDRP RNA
dependent RNA polymerase——RDRP RNA dependent DNA polymerase——RDDP
DNA复制的复杂性: ① DNA复杂的高级结构如何解开成单链; ② 单链内部碱基配对如何解决; ③ 酶学; ④ 错误如何避免。
2. DNA复制的特点
2.1半保留复制 DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制,是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代,使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA,作密度梯度离心,可得到下列结果:
2.2 有一定的复制起始点 DNA在复制时,需在特定的位点起始,这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段,即复制起始点。 每个DNA复制的独立单元被称为复制子(replicon),主要包括复制起始位点(Origine of replication)和终止位点(terminus)。原核生物的整个染色体上一般只有一个复制起始位点。真核生物有多个。
1.下列关于真核细胞中转录的叙述,错误的是( )
A. tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B. 同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C. 细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D. 转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
2.如图表示某生物的基因表达过程,下列相关叙述正确的是( )
A. 3类RNA都参与图示过程 B. 图示过程发生在真核细胞的细胞核中
C. 图中的酶为DNA解旋酶 D. b链和c链只是碱基种类有差别
3.有关真核细胞中基因转录与翻译的说法,正确的是( )
①两个过程的完成都需要碱基互补配对 ②两个过程的完成都需要运载工具
③两个过程都有水生成 ④两个过程都以核酸作为模板
A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ③④
4.如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图,下列说法正确的是( )
A. ①上的四种脱氧核苷酸可组合成64种密码子,代表20种氨基酸
B. 若①中有一个碱基发生改变,则合成的多肽链的结构一定发生改变
C. ①上的一个密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸只由一种tRNA转运
D. ①只有与⑥结合后才能发挥它的作用
5.下列有关如图所示的生理过程(图中④代表核糖体,⑤代表多肽链)的叙述,不正确的是( )
A. 图中所示的生理过程包括转录和翻译 B. 图中所示的过程发生在原核细胞中
C. 遗传信息由③传递到⑤需要RNA作中介
D. 图中①在该过程中不起作用,由此可确定①在遗传上不具功能
6.下列关于真核细胞核基因表达的相关叙述正确的是( )
A.起始密码对应的区段是基因转录的启动信号
B.正常人体细胞中mRNA、tRNA、rRNA都是基因区段转录的产物
C.蛋白质合成旺盛的细胞中,DNA分子较多,转录成的mRNA分子也较多
D.可以边转录边翻译,并且在一个mRNA分子上可以有多个核糖体同时进行翻译
7.如图为原核细胞某个基因转录和翻译过程的示意图,据图分析,下列叙述正确的是( )
复制转录的异同点
复制和转录是生物体中的两个重要过程,它们在维持生命的功能上有着关键的作用。下面,我们将详细探讨复制和转录的异同点。
首先,复制和转录的共同点在于它们都是DNA分子的复制过程。DNA是生物体中遗传信息的携带者,它需要通过复制来传递至下一代。复制和转录都是通过模板作用来复制DNA分子的信息,并保证新生分子与原分子一模一样。这使得复制和转录在遗传信息传递中发挥着重要的作用。
然而,虽然复制和转录都是DNA复制的过程,但它们在进行的时候存在一些显著的区别。
首先,复制是指在细胞分裂时,DNA分子通过复制过程产生完全相同的两个复制子分子。它发生在细胞有丝分裂或减数分裂的S期,其结果是一份DNA分子分裂成两份DNA,所以每个新细胞都有一份完整的遗传信息。复制过程涉及到酶的介入,例如DNA聚合酶,它们能催化连接新的DNA单元。这种“复制”行为保证了细胞遗传信息的传递并完成细胞增殖的过程。
转录则是指在基因表达过程中,DNA转录为mRNA(信使RNA),并将mRNA带到细胞质中去翻译成蛋白质。转录发生在细胞质中的核糖体上,通过RNA聚合酶将DNA的信息转录成mRNA。这个过程与复制有所不同,它只复制下了DNA中的一小部分,主要是与编码蛋白质相关的基因区域。此外,在转录过程中,还需要脱氧核糖核酸三磷酸(dNTPs)等辅助因子参与,以确保转录的准确性。
除了过程上的不同,复制和转录还在遗传信息的传递方式上存在差异。复制是通过将一份DNA拷贝成两份来传递遗传信息,每个新细胞都获得了与亲代细胞相同的遗传信息。而转录则是将DNA中的信息从核糖核酸传递给蛋白质,通过蛋白质的合成来实现遗传信息的传递。
在生物体中,复制和转录的进行是相互依赖的关系。复制保证了遗传信息的传递,使得后代细胞拥有与亲代细胞相同的基因组。而转录则确保了这些基因组的信息可以被表达出来,从而参与到生物体的生命活动中。
综上所述,复制和转录是生物体中两个重要的遗传过程。它们共同点在于都是DNA分子的复制过程,都以保证遗传信息的传递为目的;而不同点在于进行的时机、过程和遗传信息的传递方式上存在差异。深入了解复制和转录的异同点,对于我们理解生命的基本机制以及遗传疾病的发生机制具有重要的指导意义。
DNA复制、转录、翻译的比较
【课标要求】遗传信息的转录和翻译。
【考向瞭望】基因表达过程中有关碱基数目的计算。
【知识梳理】一、DNA复制、转录、翻译的比较
复制 转录 翻译
时间 细胞分裂的间期 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 都需要特定的酶和ATP
产物 2个双链DNA 一个单链RNA
(mRNA,tRNA,rRNA) 多肽链(或蛋白质)
产物动向 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
和功能蛋白质
特点 边解旋边复制,
半保留复制 边解旋边转录;转录后DNA
仍恢复原来的双链结构 翻译结束后,mRNA
分解成单个核苷酸
碱基配对 A—T,T—A,
G—C,C—G A—U, T—A,
G—C,C—G A—U,U—A,
C—G,G—C
遗传信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→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
二、基因表达中相关数量计算来
(一)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系: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。基因为双链结构而RNA为单链结构,因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
(二)mRNA中碱基数与氨基酸的关系: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信使RNA碱基数目的1/3。综上可知:蛋白质中氨基酸数目=tRNA数目=1/3mRNA碱基数目=1/6DNA(或基因)碱基数目。
(三)计算中“最多”和“最少”的分析
1、翻译时,mRNA上的终止密码不决定氨基酸,因此准确地说,mRNA上的碱基数目比蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
2、基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。