2-3遗传物质[30页]

遺傳密碼表
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2-3.3
基因與性狀表現
• 性狀是由基因決定的，而基因其實就是一段 DNA 序列，一條 DNA 上會有許多的基因。
• 我們身上的所有細胞皆由受精卵進行有絲分裂 而來，這些細胞皆具有相同的基因，但是由於 在不同細胞內進行轉錄與轉譯的基因不同，所 以製造出的蛋白質也不同，使得細胞的形態與 功能有明顯的差異。
DNA 聚合酶
使新股 DNA 由 5'→3' 延伸
GC
3’
5’
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
DNA 的半保留複製
• 梅瑟生與史達在 1950 年代末期，透過 實驗證實了 DNA 的半保留複製。
1. 正常野生型的細菌，其雙股 DNA 皆為 14N，假設以藍色代表含有 14N 的核酸 鏈（如右圖），紅色則代表含有 15N 的 核酸鏈，則當梅瑟生與史達將細菌培養 於 15N 的培養液中許多代後，絕大多數 細菌的 DNA 應如何表示？請將顏色填 入右圖虛線中。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
3. 在此實驗中，可以透過離心以觀察細菌染色體的 重量。理論上，若細菌的雙股 DNA 皆含有 15N， 由於重量較重，離心後可以看到 DNA 聚集在離 心管的較下端，但若細菌的雙股 DNA 皆含有 14N ，則 DNA 會聚集在離心管的上端。依照半 保留複製的概念，讓細菌分裂一次之後進行離心， 觀察到的結果應該會是以下何者？
DNA 上，也可以透過轉錄，將訊息傳遞至 RNA 上，再由 RNA 轉譯出蛋白質，蛋白質的 表現又影響了生物性狀。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
DNA 複製
• DNA 分子雙股間會分開，形 成兩條單股 DNA。
• 以單股 DNA 上的含氮鹼基序 列作為模版，透過 DNA 聚合 酶的催化，分別合成互補的另 一股 DNA，最後成為兩條雙 股 DNA。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
轉譯
• 蛋白質是由許多胺基酸聚合而成的大分子，組成生物體 中蛋白質的胺基酸主要有 20 種。
• 轉譯是將RNA上的訊息翻譯成為蛋白質。 • RNA 以三個連續的含氮鹼基為一組，在轉譯時決定一
種特定的胺基酸。 • 進行轉譯時，核糖體會與轉錄完成的 RNA 結合，然後
2-3 遺傳物質
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2-3
遺傳物質
• 十九世紀中期，瑞士科學家米歇爾由細胞核中 分離出酸性物質，稱之為核酸。
• 染色體是由蛋白質與核酸構成，那麼遺傳物質 究竟是染色體上的蛋白質還是核酸呢？
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2-3.1 核酸的種類與組成結構
五碳醣
去氧核糖核酸（DNA） （去氧核糖）
雙股螺旋
含氮鹼基
組成：去氧核糖核苷酸 磷酸基
核酸
核糖核酸（RNA） 多為單股 組成：核糖核苷酸
五碳醣 （去氧核糖） 含氮鹼基 磷酸基
腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T） 鳥糞嘌呤（G） 胞嘧啶（C）
腺嘌呤（A） 尿嘧啶（U） 鳥糞嘌呤（G） 胞嘧啶（C）
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2-3.1 核酸的種類與組成結構
去氧核糖核酸 （DNA）
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2-3.1 核酸的種類與組成結構
DNA
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
2. 若將養在 15N 中許多代 的大腸桿菌移回 14N 的 培養液中，分別讓細胞 分裂一次與兩次，依據 DNA 的半保留複製， 判斷右圖中，第一代細 菌與第二代細菌的 DNA 組成應為如何？請依照 前述，以藍色代表 14N、 紅色代表 15N 將顏色填 入虛線中。
• 1960 年代，尼倫伯格以化學方式合成一條僅有尿嘧啶 （U）的 RNA，接著將此 RNA 加入含有合成蛋白質原 料的試管中，最後得到一條僅有苯丙胺酸的多鏈。
• 隨後他設計了一連串精巧的實驗，將 64 組遺傳密碼完 全解開，尼倫伯格因此獲得 1968 年的諾貝爾獎。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
4. 承上題選項，若是讓細菌分裂兩次後再離心，觀 察到的結果又應該為何？
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
轉錄
• 真核生物轉錄場所：細胞核。 • RNA 聚合酶附著至 DNA 上，將雙股 DNA 分開。 • 以其中一股作為模版，依據互補鹼基配對原則合成
一段單股 RNA。 • RNA 會由核孔離開細胞核，在細胞質中進行轉譯。
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2-3.1 核酸的種類與組成結構
DNA • 鹼基配對方式：
A＝T；C＝G • 雙股 DNA 鹼基數量：
A＝T；C＝G
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
• 1953 年，華生和克里克提出 DNA 雙股螺旋 結構。
• 1958 年，克里克提出分子遺傳學中心法則。 • DNA 可以透過複製，將遺傳訊息傳遞至新的
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2-3.2
轉錄
5’
分子遺傳學的中心法則
RNA 聚合酶
5’
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2-3.2
轉錄
5’
分子遺傳學的中心法則
密碼股
RNA 聚合酶
5’ RNA
轉錄
模版股
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
轉錄 5’
3’
A UT
GC
CG A UT 模版股 T A
GC
3’
5’
RNA 聚合酶 使 RNA 5'→3' 延伸
密碼股
T
GC
G
TA
T
AT
A
AT
AT
AT
AT
AT
AT
TA
TA
TA
CG
CG
CG
GC
GC
GC
GC
GC
GC
TA
TA
TA
CG
CG
CG
C
GC
GC
T
AT
AT
G
CG
CG
A
TA
TA
C
GC
GC
A
TA
TA
T
AT
AT
複製後形成兩個和原先完全一樣的 DNA 雙股
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
DNA 複製
5’
3’
AT
GC CG CG TA
依據 RNA 上的 含氮鹼基序列， 每三個為一組， 對應特定的胺基 酸，將胺基酸聚 合形成蛋白質。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
21Βιβλιοθήκη 2-3.2 分子遺傳學的中心法則
複製 DNA
轉錄
RNA
轉譯 RNA
蛋白質
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
遺傳密碼表
• 克里克利用噬菌體進行實驗，發現若在基因的序列之 前，刪減掉一或兩個鹼基，整體序列都會亂掉，完全 無法製造出蛋白質；但若是刪減掉三個鹼基，對於後 方序列影響最小，仍舊可以製造出蛋白質。
• 雙股中的其中一股來自原本的 DNA，另一股則為全新合成， 此種複製方式稱為半保留複製。
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
DNA 複製
合成中……
單股DNA作為模板
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2-3.2 分子遺傳學的中心法則
DNA 複製
AT
AT
AT
AT
TA
TA
CG
CG
GC
GC
GC
GC
TA
TA
CG
CG
GC
G
AT
A
CG
C
TA