组成细胞的化合物:
1.组成细胞的元素大多以化合物的形式存在。
2.组成细胞的化合物包括无机化合物和有机化合物。无机化合物包括水和无机盐,有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。
3.各类化合物及含量
可以看出:组成细胞的化合物中,含量最高的是水,细胞干重中,含量最高的是蛋白质。
知识点拨:
(1)并不是所有细胞中化合物的含量都相同,不同生物的细胞,同一个体不同种类的细胞,各种化合物的含量往往有所不同,但化合物的种类基本相同。
(2)注意各类有机物的元素组成:
糖类:仅含C、H、O
脂质:C、H、O(脂肪和固醇);C、H、O、N、P(磷脂)
蛋白质:主要含C、H、O、N
核酸:C、H、O、N、P。
(3)细胞中的元素与化合物对比记忆表:
大量元素 |
C.H.O.N.P.S.K.Ca.Mg |
微量元素 |
Fe.Mn.Zn.Cu.B.Mo等 |
最基本元素 |
C |
鲜重含量最多的元素 |
O |
干重含量最多的元素 |
C |
鲜重含量最多的化合物 |
水 |
干重含量最多的化合物 |
蛋白质 |
不含N元素的有机化合物 |
糖类、脂肪、固醇 |
含有N元素、同时含S元素的有机化合物 |
某些蛋白质 |
含有N元素、同时含P元素的有机化合物 |
核酸、脂质中的磷脂等 |
(4)大量元素与微量元素的记忆方法
①大量元素(C、H、0、N、S、P、Ca、Mg、K),可利用谐音“她请杨丹留人盖美家”来记。
②微量元素(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu),可利用谐音“铁猛碰新木桶”来记。
生命的物质基础:
DNA分子的结构:
1、DNA的元素组成:C、H、O、N、P
2、DNA分子的结构:DNA的双螺旋结构,两条反向平行脱氧核苷酸链,外侧磷酸和脱氧核糖交替连结,内侧碱基对(氢键)碱基互补配对原则。
3、模型图解:
4、DNA分子的结构特性
(l)稳定性:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变;两条链间碱基互补配对的方式不变。
(2)多样性:DNA分子中碱基时排列顺序多种多样。
(3)特异性:每种DNA有别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
知识点拨:碱基互补配对的规律:
知识拓展:
1、两条链之间的脱氧核苷酸数目相等→两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等。
2、碱基配对的关系是:A(或T)一定与T(或A)配对、G(或C)一定与C(或G)配对,这就是碱基互补配对原则。其中,A与T之间形成2个氢键,G与C之间形成3个氢键。
3、DNA分子彻底水解时得到的产物是脱氧核苷酸的基本组分,即脱氧核糖、磷酸、含氮碱基。
DNA分子的复制:
复制时间 |
有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期 |
复制的场所 |
细胞核、线粒体和叶绿 |
需要条件 |
模板 |
解旋后的两条DNA单链 |
原料 |
四种脱氧核苷酸 |
能量 |
ATP |
酶 |
解旋酶、DNA聚合酶等 |
复制模型 |
|
复制过程 |
(1)解旋:在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开 (2)合成子链:以解开的每一条母链力模板,以游离的四种脱氧核苷酸为原料,遵循碱基互补配对原则,在有关酶的作用下,各自合成与母链互补的子链 (3)形成子代DNA:每条子链与其对应的母链盘旋成双螺旋结构.从而形成2个与亲代DNA完全相同的子代DNA分子 |
复制特点 |
半保留复制;边解旋边复制 |
复制结果 |
形成两条完全相同的DNA分子 |
复制的意义 |
①遗传信息的传递,使物种保持相对稳定的状态 ②由于复制的差错出现基因突变,为生物进化提供原始选择材料 |
知识点拨:
1、DNA分子复制过程中的相关数量关系:
2、DNA分子复制过程中的相关数量关系
若取一个全部N原子被
15N标记的DNA分子(0 代),将其转移到含
14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下:
(1)子代DNA分子中,含
14N的有2
n个,n表示复制代数,只含
14N的有(2
n一2)个,做题时应看准是 “含”还是“只含”。
(2)无论复制多少次,含
15N的DNA分子始终是2 个,占总数比例为2/2
n。
(3)子代DNA分子的总链数为2
n×2=2
n+1条。含
15N的链始终是2条,占总数比例为2/2
n+l=1/2
n。做题时,应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
(4)若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m 个,经过n次复制需要消耗游离的该脱氧核苷酸m× (2
n一1)个。若进行第n代复制,需消耗该游离的脱氧核苷酸数为m×2
n-1。
知识拓展:
1、DNA复制过程中,DNA分子独特的双螺旋结构提供了精确的模板,通过碱基互补配对,保证了复制准确无误地进行。
2、复制过程中,脱氧核苷酸序列具有相对的稳定性,但也可能发生差错即发生碱基对的增添、缺失或改变——基因突变。这种稳定性与可变性的统一,是生物遗传变异的物质基础和根本原因。
3、复制简记:1个主要场所(细胞核),2种时期, 3个过程,4个条件。
遗传信息的翻译:
1、概念:在细胞质中,以信使RNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
2、密码子:mRNA上3个相邻的碱基决定1个氨基酸,这样的3个碱基成为1个密码子。
3、反密码子:tRNA上与mRNA上密码子互补配对的3个碱基。
4、tRNA:翻译过程中,将游离氨基酸运到核糖体上的RNA。
5、翻译
(1)场所:细胞质中的核糖体(主要)
(2)模板:mRNA
(3)原料:20种氨基酸
(4)碱基与氨基酸之间的关系:3个碱基(1个密码子)决定一个氨基酸
(5)搬运工:tRNA(有反密码子)
(6)过程
第一步:mRNA进入细胞质与核糖俸结合,携带甲硫氨酸的tRNA通过与密码子AUC配对进入位点1。
第二步:携带另一种氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
第三步:甲硫氨酸与另一种氨基酸形成肽键而转移到位点2上的tRNA上。
第四步:核糖体移动到下一个密码子,原来占据位点1的tRNA离开核糖体,占据位点2的tRNA进入到位点1,一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2,继续肽链的合成。重复步骤二、三、四,直到核糖体读取 mRNA的终止密码后,合成才停止。肽链合成后,被运送到各自的“岗位”,盘曲折叠成具有特定空间结构和功能的蛋白质,承担各项职责。
(7)产物:多肽(蛋白质)
遗传信息、密码子与反密码子:
|
遗传信息 |
密码子 |
反密码子 |
存在位置 |
在DNA上,是基因中脱氧核苷酸的排列顺序 |
在tRNA上,是与mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基 |
在RNA上,是与密码子互补配对的3个碱基 |
作用 |
决定氨基酸的排列顺序,是间接作用 |
直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 |
识别密码子 |
对应关系 |
|
联系 |
①遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序,通过转录,便遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上 ②mRNA的密码子直接决定蛋白质分子中氨基酸的排列顺序,反密码子则起到识别密码子的作用 |
注:1、对于以RNA为遗传物质的病毒来说,遗传信息贮存在RNA中。
2、密码子共有64种,但有3种为终止密码子;对应氨基酸的密码子有61种,所有生物共用一套遗传密码。
3、tRNA上反密码子所含的碱基有3个,但整个tRNA不止3个碱基。
知识拓展:
1、DNA在细胞核内,合成蛋白质的核糖体在细胞质中,遗传信息传递如何克服空间上的隔离?
[提示]DNA在细胞核内转录出mRNA,mRNA 携带遗传信息由细胞核经核孔进入细胞质,在核糖体上翻译出肽链,盘曲折叠形成蛋白质。
2、如何在短时间内由一条mRNA合成多个相同的蛋白质?
[提示]-条mRNA与多个核糖体结合,形成多聚核糖体,这样一条mRNA就可在短时间内翻译出多条肽链。
蛋白质工程的崛起:1、蛋白质工程的概念
蛋白质工程:指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)。
2、蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。
3、蛋白质工程的基本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构,又称为第二代的基因工程。
4、基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)。
5、蛋白质工程的步骤:
蛋白质工程和基因工程的不同:
项目 |
蛋白质工程 |
基因工程 |
区别 |
原理 |
中心发展的逆推 |
基因重组 |
过程 |
预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 |
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 |
实质 |
定向改造或生产人类所需蛋白质 |
定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达) |
结果 |
生产自然界没有的蛋白质 |
生产自然界已有的蛋白质 |
联系 |
蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现 |
知识拓展:1、设计中的困难:如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。
2、蛋白质工程和基因工程的区别:将目的基因导入受体细胞;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质;蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品。因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。