第三章遗传的分子基础ppt课件

1、第三章 遗传物质的分子根底 第一节 DNA作为主要遗传物质 的证据 分子遗传学的大量直接和间接的证据，阐明DNA是主要的遗传物质，而在缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遗传物质 一、间接证据 DNA含量、代谢、构造、染色体共有等二、直接证据1、细菌的转化 肺炎双球菌两种类型： 光滑型(S型)： I S、II S、III S 粗糙型(R型)：I R、II R、III R1928, Griffith：初次将II R III S，实现了细菌遗传性状的定向转化 。被加热杀死的III S型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质 1944 ，Avery等用生物化学方法证明这种活性物质是DNA该提取物

2、不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响，而只能为DNA酶所破坏 2、噬菌体的侵染与繁衍 Hershey等用同位素32P和35S分别标志T2噬菌体的DNA与蛋白质3、烟草花叶病毒的感染和繁衍 RNA接种到烟叶 发病 RNA RNA酶处置RNA 不发病 TMV 蛋白质：接种后不构成新的TMV 不发病阐明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质为了进一步论证上述的结论 ，Frankel-Conrat和Singer实验：第二节 核酸的化学构造 一、两种核酸 * 核酸的构成单元是核苷酸， 是核苷酸的多聚体* 每个核苷酸包括三部分： 五碳糖、磷酸、碱基* 两个核苷酸之间由3和5位的 磷酸二脂键相连 两种核酸

3、的主要区别： DNA：脱氧核糖，A、C、G、T 双链，分子链较长RNA：核糖，A、C、G、U 单链，分子链较短图图 3-4 构成核苷酸分子的碱基构造构成核苷酸分子的碱基构造图图 3-5 核酸分子的化学构造核酸分子的化学构造二、DNA的分子构造 1953，Watson和Crick根据： 碱基互补配对的规律 对DNA分子的X射线衍射成果提出了著名的DNA双螺旋构造模型。这个模型已为以后拍摄的电镜直观笼统所证明。 DNA分子模型最主要特点：(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的方式， 以一定的空间间隔，环绕于同一轴相 互盘旋而成(2)反向平行：53，35 (3)两条单链间以碱基间氢键配对相连： A T，C

4、 G(4)每个螺旋34 (3.4nm)，含10bp， 直径约为20(5)分子外表大沟和小沟交替出现图图 3-6 DNA分子的双螺旋构造模型分子的双螺旋构造模型图图 3-7 两条多核酸链间氢键相连两条多核酸链间氢键相连 A-T和C-G两种核苷酸对分子链内 陈列的位置和方向只需四种方式: A-T C-G A-T G-C C-G A-T G-C A-T 假设某一段DNA分子链有1000bp，那么该段就可以有41000种不同的陈列组合方式，反映出来的就是41000种不同性质的基因. DNA构型之变异：BDNA：瓦特森和克里克提出的 双螺旋构型,是DNA在生理状 态下的构型 ADNA：在高盐下存在方式，

5、右旋， 每个螺圈含11bp ZDNA:左旋，每个螺圈含12bp 其他构型图图 3-9 DNA分子的一种不同构型分子的一种不同构型二、RNA的分子构造 绝大部分RNA以单链方式存在，但可折叠起来构成假设干双链区域。这些区域内，互补的碱基对间可构成氢键。一些以RNA为遗传物质的动物病毒含有双链RNA。 第三节 染色体的分子构造 一、原核生物染色体 与真核生物相比，原核生物的染色体要简单得多，其染色体通常只需一个核酸分子(DNA或RNA) 。 图图3 311 11 大肠杆菌的染色体大肠杆菌的染色体DNADNA分子伸展有分子伸展有12001200m m长，细菌直径长，细菌直径1 12 2m m 图图3

6、12 原核生物的染色体构造模型原核生物的染色体构造模型 二、真核生物染色体 1、染色质的根本构造 DNA: 30%(分量) RNA: 少量染色质 组蛋白：1H1、2H2A、2H2B、 2H3和2H4 (分量相当于DNA 非组蛋白：少量染色质根本构造单位染色质根本构造单位 核小体：核小体： 2H2A、2H2B、2H3、2H4 -八聚体八聚体 衔接丝衔接丝 ：串联两个核小体：串联两个核小体 1H1：结合于衔接丝与核小体：结合于衔接丝与核小体 的接合部位的接合部位 图图3 313 13 核小体构造模型核小体构造模型一个核小体及其衔接丝约含一个核小体及其衔接丝约含180180200bp200bp约约1

7、46bp146bp环绕在核小体外表环绕在核小体外表1.751.75圈，其他圈，其他bpbp为衔接丝，其长度变化较大，从短的为衔接丝，其长度变化较大，从短的8bp8bp到长的到长的114bp114bp 异染色质，异染色质区 染色很深的区段染色质 常染色质，常染色质区 染色很浅的区段核酸的紧缩程度及含量不同 ，异染色质的复制时间总是迟于常染色质 异固缩景象 2、染色体的构造模型、染色体的构造模型 染色单体染色单体1DNA+pro 染色质线染色质线是单线是单线 染色体染色体 染色单体染色单体在细胞分裂过程中染色质线在细胞分裂过程中染色质线究竟是怎样卷缩成为一定形究竟是怎样卷缩成为一定形状构造的染色体

8、？状构造的染色体？图图3 314 14 染色体染色体构造模型构造模型如今以为至少存如今以为至少存在三个层次的卷在三个层次的卷缩缩: :核小体核小体 螺线管螺线管 染色体染色体 卷缩机理不清楚卷缩机理不清楚 图图315 非组蛋白组成的染色体骨架非组蛋白组成的染色体骨架 第四节 DNA的复制 一、DNA复制的普通特点 1、复制方式：半保管复制2、复制起点：大多数细菌及病 毒只需一个复制起点 ，一个 复制子 ；真核生物是多起点 的，多个复制子 3、复制方向：普通为双向复制 图图316 DNA半保管复制半保管复制 图图317 真核生物染色体多起点真核生物染色体多起点DNA复制电镜照片复制电镜照片 二、

9、原核生物DNA合成 1、半保管复制，双向复制 2、有引物的引导，为RNA 3、延伸方向为53。4、一条链不断从5向3方向延 伸，称前导链，延续合成 ；另一条先沿53 合成冈 崎片段，再由衔接酶连起 来链，后随链，不延续合成 图图318 DNA解旋解旋 图图319 DNA合成之模型合成之模型 * * 在前导链上，在前导链上，DNADNA引物酶只在引物酶只在 起始点合成一次引物起始点合成一次引物RNARNA， DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII开场开场DNADNA的合成的合成* * 在后随链上，每个冈崎片段在后随链上，每个冈崎片段 的合成都需求先合成一段引的合成都需求先合成一段引 物物RNARN

10、A，然后，然后DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII才才 能进展能进展DNADNA的合成。的合成。 图图320 后随链后随链DNA的合成的合成 RNARNA病毒中病毒中RNARNA的自我复制的自我复制 先以本人为模板先以本人为模板“链合成一条互补的单链链合成一条互补的单链“链，然后这个链，然后这个“链链从从“链模板释放出来，它链模板释放出来，它也以本人为模板复制出一条与也以本人为模板复制出一条与本人互补的本人互补的“链，构成了链，构成了一条新生的病毒一条新生的病毒RNARNA。 三、真核生物DNA合成 真核生物DNA的复制与原核生 物的主要不同点：1、DNA的合成只是在S期进展，原 核生物那么在

11、整个细胞生长过程 中都进展DNA合成 2、原核生物DNA的复制是单起点 的，真核生物染色体的复制那么 为多起点的3、所需的RNA引物及后随链上合 成的“冈崎片段的长度比原 核生物要短 4、有二种不同的DNA聚合酶分别 控制前导链和后随链 的合成 ；在原核生物 中由聚合酶III同时控制二条 链的合成5、染色体端体的复制：原核生 物的染色体大多数为环状 图图321 真核生物真核生物DNA复制复制 第五节 RNA的转录及加工 一、三种RNA分子 1、mRNA 2、tRNA：最小的RNA，由70到 90个核苷酸组成，具有稀有 碱基的特点 图图322 tRNA的三维构造的三维构造 图图 3-6 DNA分

12、子的双螺旋构造模型分子的双螺旋构造模型3、rRNA：核糖体的主要成 分。在大肠杆菌中： rRNA量占细胞总RNA量的 75-85 tRNA占15 mRNA占3-5 二、RNA合成的普通特点 1、所用原料为核苷三磷酸；在DNA合成 时为脱氧核苷三磷酸 2、只需一条DNA链被用作模板；DNA合成 时，两条链分别用作模板 3、RNA链的合成不需求引物；DNA合成一 定要引物的引导4、RNA链的合成与DNA链的合成同样，也 是从5向3端，由RNA聚合酶催化 三、原核生物RNA的合成 * 转录后构成一个RNA分子的一段DNA序列称为一个转录单位 * 一个转录单位能够刚好是一个基因，也能够含有多个基因 *

13、 RNA转录分三步：(1)RNA链的起始；(2)RNA链的延伸；(3)RNA链的终 止及新链的释放 图图324 RNA的转录过程的转录过程 图图325 启动子的构造启动子的构造 图图326 RNA链的延伸链的延伸 四、真核生物RNA的转录及加工 真核生物与原核生物RNA的转录的不同点1、真核生物RNA的转录是在细胞核内进展， 而蛋白质的合成那么是在细胞质内2、原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基 因；而少数较低等真核生物外，真核生物 一个mRNA分子普通只编码一个基因3、原核生物只需一种RNA聚合酶催化一切RNA 的合成；真核生物中那么有RNA聚合酶I、II 、III，分别催化不同种类型R

14、NA的合成 4、原核生物RNA聚合酶直接起始转录合成RNA ；真核生物三种RNA聚合酶都必需在蛋白 质转录因子的协助下才干进展RNA的转录 真核生物mRNA在转录后的加工： 1、5端加上帽子(7甲基鸟嘌呤核苷) 在蛋白质翻译时识别起始位置及防止 被RNA酶降解 2、3端加上尾巴(聚腺苷酸,polyA) 对添加mRNA的稳定性及从细胞核向细 胞质的运输具有重要作用 3、切除非编码序列(内含子)，将编码序 列(外显子)衔接起来，才干进展蛋白 质的翻译 图图328 真核生物真核生物mRNA的加工的加工 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 一、遗传密码 1三联体密码 2通用性3简并景象4遗传密码间不能反复利用： 除少数情况外，一个mRNA上每 个碱基只属于一个密码子 5起始密码子：AUG GUG 和终止密码子: UAA