5.2 DNA的复制与转录

DNA复制是产生一模一样的DNA 的拷贝过程。在原核生物中，拷贝的是细胞中的DNA；在真核生物中，拷贝的是其染色体中的DNA。在复制过程中，包含在DNA核苷酸碱基序列中的遗传信息保持不变。转录是DNA中的遗传信息转移到RNA中的过程。复制和转录是怎样发生的呢？在这个实验中，你将会看到这些过程的某些基本步骤。

实验材料（2人一组）

曲别针：黑色的40个，白色的40个，红色的32个，绿色的32个，银色的5个；不透明的胶纸；钢笔；线绳。

步骤           第一部分：构建DNA分子

1、  按以下的核苷酸碱基字母和有色的曲别针构建一双股的DNA片段：

黑色=腺嘌呤（A）          白色=胸腺嘧啶（T）

绿色=鸟嘌呤（G）          红色=胞嘧啶（C）

2、  将有色的曲别针按下列的核苷酸碱基顺序“别”在一起，构成DNA的第一股链：

 AAA  GGT  CTC  CTC  TAA  TTG  GTC  TCC  TTA  GGT  CTC  CTT

3、  在长链的AAA端贴上一片胶纸，并在胶纸上标上罗马数字Ⅰ。

4、  接着构建与股Ⅰ配对的互补股。记住胸腺嘧啶（T）只与腺嘌呤（A）配对，鸟嘌呤（G）只与胞嘧啶（C）配对。

5、  在互补股长链的TTT端贴上一片胶纸，在胶纸上标上罗马数字Ⅱ

6、  将股Ⅱ放在股Ⅰ的外侧，以检验你所构建的股Ⅱ上的核苷酸碱基序列是否正确。绿曲别针应当与红曲别针相对，黑曲别针应当与白曲别针相对。不对的要改正过来，以便得到确切的碱基对序列。

7、  用一短线在股Ⅰ、股Ⅱ和第一个曲别针上系一活结。

8、  在股Ⅰ、股Ⅱ另一端的第一个曲别针上也用一短线系一活结，如图所示。

(上)用线绳达一活结使两股链的末端靠在一起；（下）第22个曲别针上的绳结代表DNA复制的暂时终点。

第二部分  DNA的复制

9、  将双股DNA分子放在你的桌子上摆成直线，使股Ⅰ的AAA端在你的左方（这一端不要用线打结）。

10、从股Ⅰ的AAA端开始，自左至右数22个曲别针，将第22对曲别针系在一起，如图所示。

11、在股Ⅰ的AAA端，解开将两链绑在一起的线绳，然后将股Ⅰ和股Ⅱ分开，形成一“Y”字形。

12、在股Ⅰ的AAA端开始DNA复制，并向着Y叉方向进行（核苷酸碱基的分叉点在第22个碱基对处相联）自AAA端开始构建股Ⅰ的新互补链，并朝向股Ⅰ和股Ⅱ的分叉处前进。当构建完成时，用线绳在股Ⅰ的AAA端及与它相联的新互补链处打一结。

13、在Y的分叉处，开始股Ⅱ的复制并向外方的TTT端移动。自右向左构建起股Ⅱ的DNA互补链，然后用线绳将两条链在TTT端缚起来。

14、现在解开在第22个碱基对处连结股Ⅰ和股Ⅱ的结，以及原来双股右手端的结。

15、继续自左至右复制股Ⅰ直至新的互补链复制完成，并在分子的右手端用线绳将股Ⅰ与其新的互补链缚起来。

16、继续自右手端从右自左复制股Ⅱ，当复制到第22个碱基对时，把两个新形成的片段连接起来，形成股Ⅱ的互补链。

17、在右手端用线将股Ⅱ及其新的互补链缚起来。

第三部分   mRNA的形成

18、重复步骤9——11，你随意选用双股DNA的任一股作模板。这代表一条染色体。假定这条染色体上只有两个基因：一个长21个核苷酸，另一个长15个核苷酸。

19、通过转录，股Ⅰ产生RNA。 mRNA的形成规律与DNA的复制相同，只是要用尿嘧啶（银色曲别针）代替胸腺嘧啶（白色曲别针）。从股Ⅰ的AAA端开始，构建股Ⅰ上的第一个mRNA分子。

20、移去新合成的mRNA，并将原来DNA的两股链重新用线绳缚起来。

思考与讨论

1．  比较你合成的两个新的双股DNA分子，它们与原来含有股Ⅰ和股Ⅱ的DNA分子有什么相似处、不同处？

2．  指出股Ⅰ和股Ⅱ复制时的差异。

3．  指出一个母细胞如何能够通过DNA复制而产生相同的子细胞？

4．  在mRNA分子中有多少个核苷酸？这一个mRNA能编码多少个氨基酸？

5．  这个模型的两个基因中的核苷酸数目和你身体内基因的核苷酸数目是否一样？

6．  如果用股Ⅱ而不是用股Ⅰ作为转录mRNA的模板，则形成的蛋白质是否有差别？