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高中生物:依课标,强思维;注基础,重能力;思学生之所想,解学生之所惑.

 
 
 

日志

 
 

生物素材:转录——RNA发现科学史  

2012-11-20 09:04:52|  分类: 教案设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 储存在DNA分子中的这种遗传信息能在复制中产生更多的拷贝,并翻译成蛋白质。DNA的功能构成了信息的流动,遗传信息如何转变成蛋白质呢?转录就是其中的重要的一环。基因表达时以DNA的一条链为模板合成RNA,这一过程就是转录(transcription)。催化合成RNA的酶叫做RNA聚合酶(RNA polymerase)。RNA和DNA结构相似,所不同之处在于:⑴RNA一般以单链形式存在;⑵RNA中的核糖其C′-2不脱氧;⑶尿苷(U)取代了DNA中的胸苷。细胞中的RNA分成三种:mRNA(信使RNA),tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)。它们的功能各不相同。mRNA是合成蛋白质的模板,tRNA是转运特异氨基酸的运载工具,rRNA是合成蛋白质的装置。mRNA的碱基序列,决定着蛋白质装配时氨基酸的序列。
  1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验;若加入RNA酶降解细胞中的RNA,则蛋白质合成就停止,若再加入从酵母中提取的RNA,则又可以重新合成一些蛋白质,这就表明,蛋白质的合成是依赖于RNA。
  同年Goldstein和Plaut用同位素标记
变形虫(Amoeba proteus)RNA前体,发现标记的RNA都在核内,表明RNA是在核内合成的。在标记追踪(pulse-chase)实验中,用短脉冲标记RNA前体,然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中,这就表明RNA在核中合成,然后转移到细胞质内,而蛋白质就在细胞质中合成,因此RNA就成为在DNA和蛋白质之间传递信息的信使的最佳候选者。
  1956年Elliot Volkin和 Lawrence Astrachan作了一项很有意思的观察:当E.coli被T2感染,迅速停止了RNA的合成,但噬菌的RNA却开始迅速合成。用同位素脉冲一追踪标记表明噬菌的RNA在很短的时间内就进行合成,但很快又消失了,表明RNA的半衰期是很短的。由于这种新合成的RNA的碱基比和T2的DNA碱基比相似,而和细菌的碱基比不同,所以可以确定新合成的RNA是T2的RNA。由于T2感染细菌时注入的是DNA,而在细胞里合成的是RNA,可见DNA是合成RNA的模板。最令人信服的证据来自DNA-RNA的杂交实验。Hall.B.D和Spiegeman,S,将T2噬菌体感染E.coli后立即产生的RNA分离出来,分别与T2和E.coli的DNA进行分子杂交,结果发现这种RNA只能和T2的DNA杂交形成“杂种”链,而不能和E.coli的DNA进行杂交。表明T2产生的这种RNA(即mRNA)至少和T2的DNA中的一条链是互补的。
  Brenner,s. Jacob,F.和Meselson(1961)进行了一系列的的实验他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中,因此合成的RNA和蛋白都被“重”同位素所标记。也就是说凡是“重”的核糖体,RNA和蛋白都是细菌的,然后用T2感染E.coli,细菌的RNA停止合成,而开始合成T2的RNA此时用普通的“轻”培养基(14N/12C),但分别以32P来标记新合成的T2 RNA,以35S标记新合成的T2蛋白,因此任何重新合成的核糖体,RNA,及蛋白都是“轻”的但带但有放射性同位素。经培养一段时间后破碎细胞,加入过量的轻的核糖体作对照,进行密度梯度离心,结果“轻”的核糖体上不具有放射性,“重”的核糖体上具有32P和35S,表明⑴T2未合成核糖体,“轻”核糖体却是后加放的。⑵T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体,所以核糖体并无特异性,核糖体上结合的mRNA,其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息,从而提出了mRNA作为“信使”的证据。因此他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为“信使”。他们预言⑴这种“信使”应是一个多核苷酸;⑵②其平均分子量不小于5´105(假定密码比是3),足以携带一个基因的遗传信息;⑶它们至少是暂时连在核糖体上;⑷其碱基组成反映了DNA的序列;⑸它们能高速更新。Volkin和Astrachan发现高速更新的RNA似乎完全符合以上条件。Jacob和Monod将它定名为信使RNA(Messenger RNA)或mRNA。

摘自:百度百科http://baike.baidu.com/view/32989.htm

 试题设计一
作者: 邹兴文
材料1:1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验;若加入RNA酶降解细胞中的RNA,则蛋白质合成就停止,若再加入从酵母中提取的RNA,则又可以重新合成一些蛋白质,这就表明,蛋白质的合成是依赖于RNA。

材料2:同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫(Amoebaproteus)RNA前体,发现标记的RNA都在核内,表明RNA是在核内合成的。在标记追踪(pulse-chase)实验中,用短脉冲标记RNA前体,然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中,这就表明RNA在核中合成,然后转移到细胞质内,而蛋白质就在细胞质中合成,因此RNA就成为在DNA和蛋白质之间传递信息的信使的最佳候选者。

材料3:Brenner,s.Jacob,F.和Meselson(1961)进行了一系列的的实验,他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中,因此合成的RNA和蛋白都被“重”同位素所标记。也就是说凡是“重”的核糖体,RNA和蛋白都是细菌的,然后用T2感染E.coli,细菌的RNA停止合成,而开始合成T2的RNA此时用普通的“轻”培养基(14N/12C),但分别以32P来标记新合成的T2RNA,以35S标记新合成的T2蛋白,因此任何重新合成的核糖体,RNA,及蛋白都是“轻”的,但带有放射性同位素。经培养一段时间后破碎细胞,加入过量的轻的核糖体作对照,进行密度梯度离心,结果“轻”的核糖体上不具有放射性,“重”的核糖体上具有32P和35S,表明(1)T2未合成核糖体,“轻”核糖体却是后加放的。(2)T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体,所以核糖体并无特异性,核糖体上结合的mRNA,其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息,从而提出了mRNA作为“信使”的证据。因此他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为“信使”。他们预言(1)这种“信使”应是一个多核苷酸;(2)其平均分子量不小于5?105(假定密码比是3),足以携带一个基因的遗传信息;(3)它们至少是暂时连在核糖体上;(4)其碱基组成反映了DNA的序列;(5)它们能高速更新。Volkin和Astrachan发现高速更新的RNA似乎完全符合以上条件。Jacob和Monod将它定名为信使RNA(MessengerRNA)或mRNA。

通过阅读资料我们不难看出mRNA在蛋白质合成中的作用,可是在信使RNA的发现过程中有人认为rRNA也是信使。现有一定量的mRNA和rRNA,及模拟翻译条件(所需的各种氨基酸分子、ATP和相应的酶,在温度、pH等)的溶液,请完成下面实验,探究蛋白质合成中起信使作用的RNA是哪种。

①取三支洁净的试管编号为A、B、C,分别加入等量的                                           ;

②向A试管中加入                         ,向B试管加入                      ,向C试管中加入                        。

③将三只试管放于适宜条件下若干分钟后,分别向三只试管中加入适量 ,观察其颜色变化。

④分析实验结果:

                                                                             ,说明蛋白质合成中mRNA起信使作用;

                                                                             ,说明蛋白质合成中rRNA起信使作用;

                                                                              ,说明蛋白质合成中mRNA和rRNA均起信使作用。

答案:

①模拟翻译条件的溶液;

②适量mRNA 适量rRNA 等量蒸馏水;

③双缩脲试剂;

④A试管紫色较B、C试管深;B试管紫色较A、C试管深;A、B试管紫色均较C试管深。

试题设计三

作者: 张 敏 

资料一:1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验;若加入RNA酶降解细胞中的RNA,则蛋白质合成就停止,若再加入从酵母中提取的RNA,则又可以重新合成一些蛋白质,这就表明,蛋白质的合成是依赖于RNA。

资料二:Brenner,s. Jacob,F.和Meselson(1961)进行了一系列的的实验(图12-2),他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中,因此合成的RNA和蛋白都被“重”同位素所标记。也就是说凡是“重”的核糖体,RNA和蛋白都是细菌的,然后用T2感染E.coli,细菌的RNA停止合成,而开始合成T2的RNA此时用普通的“轻”培养基(14N/12C),但分别以32P来标记新合成的T2 RNA,以35S标记新合成的T2蛋白,因此任何重新合成的核糖体,RNA,及蛋白都是“轻”的但带但有放射性同位素。经培养一段时间后破碎细胞,加入过量的轻的核糖体作对照,进行密度梯度离心,结果“轻”的核糖体上不具有放射性,“重”的核糖体上具有32P和35S,表明⑴T2未合成核糖体,“轻”核糖体却是后加放的。⑵T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体,所以核糖体并无特异性,核糖体上结合的mRNA,其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息,从而提出了mRNA作为“信使”的证据。因此他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为“信使”。

根据以上信息,回答下列问题:

(1)蛋白质的合成是受细胞核中                                       控制的。

(2)合成多肽链的原料来自_______________和______________________。

(3)设计实验:

实验目的:探究核糖体是否具有合成蛋白质的功能

实验材料:核糖体提取液、tRNA、氨基酸、相关酶系、转录得到的mRNA、蛋白质标准液、适宜的模拟蛋白质合成环境

实验步骤:

第一步:取三支洁净的培养试管 ;

第二步:                                                                                               ;

第三步:                                                                                               ;

预期结果:                                                                                                

结论:                                                                                                                     


节选自 甘庆阳生物一班学习简报第九期http://gsgz.cersp.com/article/browse/389162.jspx

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