DNA生命的秘密【谷风教育】

1、9DNA-生命的秘密,1,中小教资,9.1,基因是什么,2,中小教资,人们对基因的认识过程,3,中小教资,DNA分子的结构,DNA分子的结构特点是： (1)DNA分子是由两条链组 成的，这两条链按反向平 行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)DNA分子中的脱氧核糖 和磷酸交替连接，排列在 外侧，构成基本骨架；碱 基排列在内侧。 (3)DNA分子两条链的碱基通过氢键连接成碱基对，并且碱基互补配对,A=T;C-=G。,4,中小教资,9.2DNA的半保留复制,DNA分子的结构不仅使DNA分子能够储存大量的遗传信息，还使DNA分子能够传递遗传信息。遗传信息的传递是通过DNA分子的复制来完成的。,5,中小教资

2、,烟草花叶病病叶,6,中小教资,TMV结构模式图,TMV负染电镜照片,7,中小教资,1957年,格勒(Girer)和施拉姆(Schramm)用石炭酸处理TMV病毒,把蛋白质去掉,只留下RNA,再将RNA接种到正常烟草上,结果发生了花叶病；如果用蛋白质部分侵染正常烟草,则不发生花叶病。由此证明,RNA起着遗传物质的作用。以后有人将车前草病毒(HRV)的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起,形成一个类似“杂种”的新品系。用它进行侵染实验,结果,发生的病症以及繁殖的病毒类型,都依RNA的特异性为转移,即依车前草病毒的RNA为转移.,8,中小教资,1958年，Mattew Meselson 和Fra

3、nklin Stahl证明DNA半保留复制的同位素示踪实验,9,中小教资,DNA复制过程,解旋 以母链为模板进行碱基互补配对 形成了两个完全相同的DNA分子,10,中小教资,DNA复制： 以原有DNA分子为模板，合成相同DNA分子。,A 解旋,酶的作用下 两条多核苷酸链分离 解出单链，称为母链,B 子链合成,以母链为模板 酶的作用下 以细胞内游离的四种脱氧核苷酸为原料，碱基互补配对形成新链（子链）,11,中小教资,C 连接,子链与对应母链通过碱基互补配对结合，形成两个子代DNA分子。,一条DNA 分子进行一次复制，产生两条DNA分子,一条DNA 分子经过N次复制，产生多少条相同DNA分子,2N

4、,特点：边解旋边复制,方式：半保留式复制,意义：使生物遗传特性保持相对稳定,12,中小教资,DNA复制叉,13,中小教资,DNA复制是半不连续复制。,14,中小教资,1918年3月出生在美国纽约。1941年,23岁获得罗彻斯特大学医学博士学位，1960年和1962年获得法学和科学博士学位 1955年从E.Coli 中发现了DNA 聚合酶，为DNA的复制打下了基础。1959年获得诺贝尔奖,Arthur Kornberg 科恩伯格,15,中小教资,9.3RNA的组成和作用,基因的表达是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。遗传信息不能由DNA直接传递给蛋白质，因为DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的

5、合成场所是细胞质中的核糖体，这就需要一种媒介RNA(核糖核酸)。,RNA的基本单位是核糖核苷酸,16,中小教资,RNA与DNA主要差别：,（1）RNA大多是单链分子； （2）含核糖； （3）4种碱基中，不含胸腺嘧啶T，由尿嘧啶U代替了T。,17,中小教资,mRNA是遗传信息的携带者。它在细胞核中转录了DNA的遗传信 息，再进入细胞 质，作为蛋白质 合成的模板。,mRNA,18,中小教资,mRNA合成需要： 以四种三磷酸核苷为原料 ATP、GTP UTP、CTP； 以 DNA（大分子中的一段）为模板； 由 RNA 聚合酶催化。 总反应式： （NTP）nDNA mRNADNA mRNA 的合成在细

6、胞核内进行； 然后，mRNA 从核内移至细胞质中。,酶,19,中小教资,mRNA合成,20,中小教资,tRNA,tRNA是含有80个左右核苷酸的小分子，局部成为双链，在其3、5端的相反一端的环上具有由3个核苷酸组成的反密码子。tRNA的反密码子在蛋白质合成时与mRNA上互补的密码子相结合，起识别密码子和携带相应氨基酸的作用（V-325）。,21,中小教资,tRNA：单链结构， “三叶草”结构,tRNA 的二级结构呈三叶草形，它的任务是搬运氨基酸。在tRNA分子中，一方 面联接着被搬运的 氨基酸，另一方面通 过反密码子把氨基 酸安置到合适的位置 上去。,22,中小教资,转运RNA（tRNA）,2

7、3,中小教资,rRNA,rRNA和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体由大小不同的两个亚基组成。,24,中小教资,由DNA遗传信息控制蛋白质的合成：,第一步，DNA中的遗传信息转录到mRNA中，发生在细胞核中； 第二步，mRNA的信息翻译成蛋白质的氨基酸序列，在细胞质中进行。,25,中小教资,9.4转录,以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程,转录的实质：遗传信息由DNA mRNA(信使RNA),26,中小教资,27,中小教资,通过转录将DNA的遗传信息传给RNA,28,中小教资,9.5遗传密码的破译,密码子：mRNA上决定一个氨基酸的三个

8、相邻的碱基。密码子具有兼并性。,mRNA 分子中每三个核苷酸序列决定一个氨基酸，这就是通常所说的三联密码子。 与遗传密码子相对应的反密码子在转运RNA（tRNA）分子中。,29,中小教资,遗传密码,30,中小教资,遗传密码子具有以下基本特点,（1）每个密码子三联体(triplet)决定一种氨基酸； （2）两种密码子之间无任何核苷酸或其它成分加以分离，即密码子无逗号;（线性、序列性） （3）密码子具有方向性，例如AUC是Ile的密码子，A为5端碱基，C为3端碱基。因此密码也具有方向性，即mRNA从5端到3端的核苷酸排列顺序就决定了多肽链中从N端到C端的氨基酸排列顺序;,31,中小教资,（4）密码

9、子有简并性(degeneracy)一种氨基酸有几个密码子，或者几个密码子代表一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。除了Met和Trp只有一个密码子外，其它氨基酸均有二个以上密码子，例如Arg有6个密码子。 （5）共有64个密码子，其中AUG不仅是Met或者fMet(在原核细胞)的密码子，也是肽链合成的起始信号，故称AUG为起始密码子。UAA、UAG和UGA为终止密码子，不代表任何氨基酸，也称为无意义密码子。 （6）密码子有通用性，即不论是病毒、原核生物还是真核生物密码子的含义都是相同的。,32,中小教资,细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸单体合成为多肽链的过程，这一

10、过程称为mRNA的翻译。mRNA的翻译需要有mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶等的共同参与。翻译过程(即多肽链的合成)包括起始、多肽链延长和翻译终止3个基本阶段。 在细胞质中，翻译是一个快速过程，一段mRNA可以相继与多个核糖体结合，同时进行多条同一种肽链的合成。 蛋白质合成以后还要经历各种修饰和加工。真核细胞中蛋白质的修饰加工往往在特定的细胞器中进行。 分子遗传的“中心法则” 。,9.6蛋白质的合成,33,中小教资,蛋白质合成,蛋白质合成依托核糖体,核糖体由蛋白质和 RNA 组成， 后者称为: 核糖体 RNA（rRNA）。 在细胞质中，mRNA 先与核糖体结合。,34,中小教资,

11、第一个 tRNA 把一个氨基酸放在肽链起始位置上； 另一个 tRNA带来第二个氨基酸。,35,中小教资,第一个氨基酸以羧基联到第二个氨基酸上，形成肽键。 核糖体向右移三个核苷酸位置，第一个 tRNA脱落,准 备好位置迎接第三个 tRNA及其所带的氨基酸。,36,中小教资,合成过程连续进行,37,中小教资,直到在 mRNA上出现休止符号的密码子。 于是，不再有新的 tRNA上来，肽链合成结束。核糖体与 mRNA脱开。,38,中小教资,39,中小教资,蛋白质合成中还有其他加工步骤。 包括: A、蛋白质大分子折叠； B、糖基和其他基团的修饰； C、蛋白质分子向细胞各部位的 运送等等。,40,中小教资,返回,蛋白质分子折叠,41,中小教资,4