普通生物学-18基因的分子生物学课件

Chapter21

基因的分子生物学TCGATCGATCGAGCTAGCTAGCChapter21

基因的分子生物学TCGATCGATC遗传物质及其结构遗传物质是DNA（或RNA）的直接证据：肺炎链球菌的转化实验1928年英国的格里菲斯（Griffith）的实验证明遗传物质可以转化进入细菌，改变细菌特性。爱弗莱（Avery）的实验证实，进入细菌改变特性的遗传物质是

DNA，而不是蛋白质。遗传物质及其结构遗传物质是DNA（或RNA）的直接证据：FrederickGriffith’sTransformationExperiment–1928Griffith肺炎双球菌转化实验“transformingprinciple”demonstratedwithStreptococcuspneumoniaeGriffithhypothesizedthatthetransformingagentwasa“IIIS”protein.

Griffith认为“接种物中的死细菌可能提供了某些特异的蛋白质为原料，使R型细菌能制造荚膜”，蛋白质起转化作用。FrederickGriffith’sTransformOswaldT.Avery’sTransformationExperiment-1944Avery转化实验Determinedthat“IIIS”DNAwasthegeneticmaterialresponsibleforGriffith’sresults.OswaldT.Avery’sTransformati仅DNA是转化因子其它物质（含蛋白）均不能转化仅DNA是转化因子Hershey-Chase关于T2噬菌体的感染实验1969:AlfredHersheyHershey-Chase关于T2噬菌体的感染实验1969T2噬菌体生活史LifecycleoftheT2bacteriophageT2噬菌体生活史LifecycleoftheT普通生物学_18基因的分子生物学课件Mostofthe35SwasfoundinthesupernatantButonlyasmallpercentageof32P

inthesupernatantTheseresultssuggestthatDNAisinjectedintothebacterialcytoplasmduringinfectionThisistheexpectedresultifDNAisthegeneticmaterial证明DNA是遗传物质，蛋白质不是Mostofthe35Swasfoundint烟草花叶病毒分离重建实验Fraenkel-Conrat&SingerTobaccoMosaicVirus(TMV)Experiment–1956Used2viralstrainstodemonstrateRNAisthegeneticmaterialofTMV烟草花叶病毒分离重建实验Chargaff法则：A与T、G与C的摩尔数一样

BasecompositionstudiesofErwinChargaffindicateddouble-strandedDNAconsistsof~50%嘌呤purines(A,G)and~50%嘧啶pyrimidines(T,C)amountofA=amountofTandamountofG=amountofC (Chargraff’srules)%GCcontentvariesfromorganismtoorganismExamples:

%A %T %G %C %GC

智人Homosapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5玉米Zeamays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1果蝇Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0美洲潜鸭Aythyaamericana 25.8 25.8 24.2 24.2 48.4DNA与RNA是多核苷酸的聚合体DNA与RNA是多核苷酸的聚合体核酸水解水解水解单核苷酸（B-R-P）磷酸（P）戊糖（R）

碱基（B）核苷（B-R）DNA与RNA是多核苷酸的聚合体核酸核糖

脱氧核糖戊糖：核糖脱氧核糖戊糖：碱基（base)：腺嘌呤(adenine,A)

鸟嘌呤(guanine,G)

胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)

尿嘧啶(uracil,U)

嘌呤(purine)

嘧啶(pyrimidine)碱基（base)：腺嘌呤(adenine,A)嘌呤

腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）

鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）嘧啶

胞嘧啶（C）（2-氧4-氨基嘧啶）

胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）

尿嘧啶（U）（2，4-二氧嘧啶）嘧啶胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U1.核苷核苷=碱基+戊糖连接方式：糖苷键嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1与糖的C-1’以糖苷键相连。DNA与RNA是多核苷酸的聚合体1.核苷DNA与RNA是多核苷酸的聚合体腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）1911腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷1911核苷酸=核苷+磷酸连接方式：磷酸酯键糖环上所有游离羟基（核糖的C-2、C-3、C-5及脱氧核糖的C-3、C-5

）均能与磷酸发生酯化结合。生物体内多数核苷酸是5-核苷酸，即糖环上的C-5

与磷酸酯化。核苷酸核苷酸

两类核酸的基本成分两类核酸的基本成分X射线衍射——揭示DNA分子双螺旋X-raydiffractionstudies-RosalindFranklin&MauriceWilkinsConclusion-DNAisahelicalstructurewithdistinctiveregularities,0.34nm&3.4nm.DNA——不朽的双螺旋DNA——不朽的双螺旋1953年，Watson&Crick提出DNA双螺旋模型1953年，Watson&Crick提出DNA双螺旋模FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins

GreatBritainUSAGreatBritainInstituteofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAUniversityofLondon

London,GreatBritain1916-1928-1916-"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962FrancisHarryComptonCrickJaDNA双螺旋结构的主要特征：（1）两条通过碱基配对连接的对核苷酸长链以反方向平行的方式围绕同一个中心轴相互缠绕，组成双螺旋，两条链均为右螺旋；（2）DNA的碱基配对以碱基互补为原则；碱基间通过氢键连接（3）配对的碱基并不充满双螺旋空间，而碱基占据的空间不对称；（4）DNA分子中，脱氧核糖和磷酸基团通过3’、5’—磷酸二酯键连接形成，DNA分子的一条长链是从5’3’

，另一条长链是从3’5’DNA双螺旋结构的主要特征：（1）两条通过碱基配对连接的对核普通生物学_18基因的分子生物学课件

DNA作为遗传物质的功能：

（1）贮藏遗传信息的功能

（2）传递遗传信息的功能

（3）表达遗传信息的功能

DNA作为遗传物质的功能：

（1）贮藏遗DNA复制DNA复制依赖于特殊的碱基配对碱基互补配对原则

A＝TG≡C

DNA复制是半保留式的

1953年，Watson&Crick提出

DNA复制发生在细胞分裂周期的S期DNA复制DNA复制依赖于特殊的碱基配对DNA双螺旋在解旋酶的作用下解旋，2条链中间的碱基对分开，成为2条单链；每一条单链都作为模板；每条链上暴露出来的碱基各自与一个游离于核中的4种三磷酸脱氧核苷酸（T、G、A、C）按照碱基配对原则配对，形成与之互补的核苷酸；在与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键，在DNA聚合酶的作用下形成链条新的互补链（子链），其中DNA聚合酶只能使核苷酸按5’3’

方向连接。最终形成各含一条母链和一条子链的2个双链DNA分子。DNA半保留式复制：DNA双螺旋在解旋酶的作用下解旋，2条链中间的碱基对分开半保留模型半保留模型DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）

DNA聚合酶的共同特点：（1）需要提供合成模板；需要Mg2＋催化；（2）不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3’-OH；（3）合成的方向都是5’→3’（4）除聚合DNA外还有其它功能。

而DNA母链（模板链）方向为5’→3’和3’→5’，如何解决这一矛盾？DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）DNA聚合酶的共同特冈崎片段与半不连续复制模型在5’→3’

这一模板上，DNA聚合酶仍按照5’→3’方向先反方向地合成一系列小的片段，称为冈崎片段然后这些小片段再通过DNA连接酶的作用，互相连接起来而成长链。DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）冈崎片段与半不连续复制模型DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复3PolymeraseIII5’3’前导链Leadingstrandbasepairs5’5’3’3’Helicase

ATP单链结合蛋白SSBProteinsRNA引物RNAPrimer引物酶primase2聚合酶IIIPolymeraseIII滞后链Laggingstrand冈崎片断OkazakiFragments1RNAprimerreplacedbypolymeraseI&gapissealedbyligase

连接酶3PolymeraseIII5’3’前导链baseSummary：DNA复制过程模式图1）原材料：双链DNA（模板），核苷酸（底物）；2）辅助条件：解旋酶，单链结合蛋白，DNA聚合酶，引物酶，DNA连接酶。；Summary：DNA复制过程模式图1）原材料：双链DNA（遗传信息是从DNA到RNA再到蛋白质遗传信息AGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCATCGATCGAAGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMetUA1CAU2IleCTranslationmessengertRNAtransferRibosomeTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CU3AspGATCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinMetIleAspTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyedTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyRNA的结构与功能

结构组成：

单链；核苷酸中的戊糖是核糖；尿嘧啶取代胸腺嘧啶；

分类：mRNA、rRNA、tRNA

功能：参与蛋白质的合成。RNA的结构与功能结构组成：tRNA反密码子tRNA反密码子mRNA(messagerRNA)信使RNA——携带并传递DNA中的遗传信息，在蛋白质合成中起模板作用rRNA(ribosomeRNA)核糖体RNA——与蛋白质结合形成核糖体，核糖体是合成蛋白质的“工厂”tRNA（transferRNA)转运RNA——在蛋白质合成过程中转运氨基酸mRNA(messagerRNA)信使RNA——携带并传转录——从DAN到RNARNA聚合酶DNA以全保留的方式转录成RNA5’3’方向转录——从DAN到RNARNA聚合酶转录过程

场所：主要在细胞核模板：DNA的一条链原料：4种核糖核苷酸原则：碱基互补配对原则（A-U）产物：RNA原核生物：只有一种RNA聚合酶真核生物：RNA聚合酶ⅠrRNARNA聚合酶ⅡmRNA前体

RNA聚合酶ⅢtRNA、5SRNA等

转录过程场所：主要在细胞核启动子RNA聚合酶启动子RNA聚合酶终止子终止子大肠杆菌模型E.colimodel:Eachgenehasthreeregions:5’启动子Promoter,attractsRNApolymerase -10bp5’-TATAAT-3’ -35bp5’-TTGACA-3’Transcribedsequence,orRNAcodingsequence编码序列3’终止子erminator,signalsthestoppoint大肠杆菌模型E.colimodel:原核生物与真核生物ProkaryotesandEukaryotes原核生物与真核生物ProkaryotesandEuka遗传密码遗传密码——DNA分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸排列顺序之间的对应关系。遗传密码是由三个碱基组成的，因此叫三联体密码，64个，其中61个负责氨基酸的翻译。遗传密码的特点具有连续可读性和不重叠性简并现象具有起始密码子和终止密码子普遍通用性（线粒体DNA除外）遗传密码遗传密码——DNA分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨遗传密码：核苷酸如何决定20种氨基酸？(1954,GeorgeGamov)?4differentnucleotides(A,G,C,U/T)Possiblecodes:

1lettercode 4AAs <20 2lettercode 4x4=16Aas <203lettercode 4x4x4=64Aas>>20遗传密码：核苷酸如何决定20种氨基酸？(1954,Geor遗传密码的破译1962,M.W.NirenbergandH.Matthaei,cell-free,proteinsynthesizingmachineryisolatedfromE.coli.(ribosomes,tRNAs,proteinfactors,radio-labeledaminoacids). SyntheticmRNAcontainingonlyonetypeofbase: UUU=Phe,CCC=Pro,AAA=Lys,GGG=?1963,SpeyerandOchoa,syntheticcopolymers(CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA,AAC,AAA)composedoftwodifferentbases: Pro,Lys(alreadydefined)+Asp,Glu,His,&Thr

1964,H.G.Khoranaetal.,syntheticrepeatingpolynucleotides重复多聚物ofknowncomposition: UCUCUCUCUCUCSerLeuSerLeu1968:RobertHolley(Cornell),H.G.Khorana(Wisconsin-Madison),andMarshallNirenberg(NIH).遗传密码的破译1968:RobertHolley(Co遗传密码表遗传密码表PHEPHESERSERSERSERTYRTYRCYSCYSLEULEULEULEULEULEUSTOPSTOPSTOPTRPPROPROPROPROHISHISARGARGARGARGGLNGLNILEILEILETHRTHRTHRTHRASNASNSERSERLYSLYSARGARGMETVALVALVALVALALAALAALAALAASPASPGLYGLYGLYGLYGLUGLUNEUTRAL-NONPOLAR

NEUTRAL-POLAR

BASIC

ACIDICPHESERTYRCYSLEUSTOPSTOPTRPPROH翻译过程场所：核糖体原料：氨基酸模板：mRNA转运工具：tRNA原则：密码子与反密码子碱基互补配对原则方向：从mRNA的5’3’产物：多肽链遗传信息在细胞质中被翻译翻译过程场所：核糖体遗传信息在细胞质中被翻译起始起始因子起始密码子：AUG起始起始因子延伸肽酰基转移酶延伸肽酰基转移酶终止终止密码子：UAA，UAG，UGA释放因子终止终止密码子：OverviewofTranslationOverviewofTranslation遗传物质的改变染色体畸变与人类疾病染色体结构变异：缺失、重复、倒位、易位染色体畸变染色体数目变异：整倍体、非整倍体

遗传物质的改变染色体畸变与人类疾病缺失重复倒位易位缺失重复倒位易位特殊类型的染色体多线染色体特殊类型的染色体多线染色体双翅目昆虫(摇蚊、果蝇)的幼虫唾液腺、肠、马氏管等的细胞中存在巨大染色体(gaintchromosome)，由具有多达2048条染色质线(多线性)组成。多线染色体产生于内源有丝分裂：染色单体在间期正常进行复制，但未发生着丝粒分裂和染色单体分离，导致一条染色体的染色单体数目成培增长。在果蝇中唾腺染色体经10-11次内源有丝分裂可形成1024、2048条染色质线的多线染色体。双翅目昆虫(摇蚊、果蝇)的幼虫唾液腺、肠、马氏管等的细胞中存染色体病

由于染色体畸变，包括染色体数目或结构改变所致的遗传病，称为染色体病。

这种疾病已记录有500多种，其中，性染色体异常占75％，常染色体异常占25％。

如：先天愚型病（唐氏综合症）是因为有三条21号染色体所致。染色体病

由于染色体畸变，包括染色体数目或基因突变基因突变：广义包括染色体畸变，狭义指基因点突变，DNA序列中单个或多个碱基对的变化。碱基置换：转换、颠换移码突变：阅读框发生变化突变的诱发——诱变剂的作用（辐射、化学诱变剂、其他）基因突变基因突变：广义包括染色体畸变，狭义指基因点突变，DN基因中一个或几个碱基的化学改变，又称点突变

同义突变:碱基突变后编码氨基酸变化成同类性质氨基酸错义突变:碱基突变后编码另一个氨基酸无义突变:碱基突变为终止密码沉默突变：碱基突变后氨基酸未发生变化

基因中一个或几个碱基的化学改变，又称点突变Typesofbasepairsubstitutionsandmutations.TypesofbasepairsubstitutioTypesofbasepairsubstitutionsandmutations.Typesofbasepairsubstitutio辐射——紫外线引起的突变Thyminedimers胸腺嘧啶二聚体辐射——紫外线引起的突变Thyminedimers胸腺嘧啶化学诱变剂——碱基类似物5-bromouracil5-溴尿嘧啶化学诱变剂——碱基类似物5-bromouracilMutageniceffectsof5-bromouracilMutageniceffectsof5-bromourDNA损伤修复

错配修复、直接修复、切除修复、重组修复、易错修复DNA损伤修复直接修复直接修复切除修复切除修复重组修复重组修复Xerodermapigmentosum干皮性色素沉着Cause:Defectinhumannucleotideexcisionrepair(NER)16polypeptidesinvolvedinNERNERistheonlypathwaytoremovepyrimidinedimersinhumansSymptoms:VerylightsensitiveHighriskofsun-lightinducedskincancerNeurologicalabnormalities(highrateofoxidativemetabolisminneurons)Xerodermapigmentosum干皮性色素沉着Ca总结与思考在DNA复制过程中，都有哪些酶的参与？对比DNA复制与RNA转录的相似点与不同点转录与翻译有何相似点？DNA突变与修复各有什么意义？总结与思考在DNA复制过程中，都有哪些酶的参与？ThankUThankUChapter21

基因的分子生物学TCGATCGATCGAGCTAGCTAGCChapter21

基因的分子生物学TCGATCGATC遗传物质及其结构遗传物质是DNA（或RNA）的直接证据：肺炎链球菌的转化实验1928年英国的格里菲斯（Griffith）的实验证明遗传物质可以转化进入细菌，改变细菌特性。爱弗莱（Avery）的实验证实，进入细菌改变特性的遗传物质是

DNA，而不是蛋白质。遗传物质及其结构遗传物质是DNA（或RNA）的直接证据：FrederickGriffith’sTransformationExperiment–1928Griffith肺炎双球菌转化实验“transformingprinciple”demonstratedwithStreptococcuspneumoniaeGriffithhypothesizedthatthetransformingagentwasa“IIIS”protein.

Griffith认为“接种物中的死细菌可能提供了某些特异的蛋白质为原料，使R型细菌能制造荚膜”，蛋白质起转化作用。FrederickGriffith’sTransformOswaldT.Avery’sTransformationExperiment-1944Avery转化实验Determinedthat“IIIS”DNAwasthegeneticmaterialresponsibleforGriffith’sresults.OswaldT.Avery’sTransformati仅DNA是转化因子其它物质（含蛋白）均不能转化仅DNA是转化因子Hershey-Chase关于T2噬菌体的感染实验1969:AlfredHersheyHershey-Chase关于T2噬菌体的感染实验1969T2噬菌体生活史LifecycleoftheT2bacteriophageT2噬菌体生活史LifecycleoftheT普通生物学_18基因的分子生物学课件Mostofthe35SwasfoundinthesupernatantButonlyasmallpercentageof32P

inthesupernatantTheseresultssuggestthatDNAisinjectedintothebacterialcytoplasmduringinfectionThisistheexpectedresultifDNAisthegeneticmaterial证明DNA是遗传物质，蛋白质不是Mostofthe35Swasfoundint烟草花叶病毒分离重建实验Fraenkel-Conrat&SingerTobaccoMosaicVirus(TMV)Experiment–1956Used2viralstrainstodemonstrateRNAisthegeneticmaterialofTMV烟草花叶病毒分离重建实验Chargaff法则：A与T、G与C的摩尔数一样

BasecompositionstudiesofErwinChargaffindicateddouble-strandedDNAconsistsof~50%嘌呤purines(A,G)and~50%嘧啶pyrimidines(T,C)amountofA=amountofTandamountofG=amountofC (Chargraff’srules)%GCcontentvariesfromorganismtoorganismExamples:

%A %T %G %C %GC

智人Homosapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5玉米Zeamays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1果蝇Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0美洲潜鸭Aythyaamericana 25.8 25.8 24.2 24.2 48.4DNA与RNA是多核苷酸的聚合体DNA与RNA是多核苷酸的聚合体核酸水解水解水解单核苷酸（B-R-P）磷酸（P）戊糖（R）

碱基（B）核苷（B-R）DNA与RNA是多核苷酸的聚合体核酸核糖

脱氧核糖戊糖：核糖脱氧核糖戊糖：碱基（base)：腺嘌呤(adenine,A)

鸟嘌呤(guanine,G)

胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)

尿嘧啶(uracil,U)

嘌呤(purine)

嘧啶(pyrimidine)碱基（base)：腺嘌呤(adenine,A)嘌呤

腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）

鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）嘧啶

胞嘧啶（C）（2-氧4-氨基嘧啶）

胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）

尿嘧啶（U）（2，4-二氧嘧啶）嘧啶胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U1.核苷核苷=碱基+戊糖连接方式：糖苷键嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1与糖的C-1’以糖苷键相连。DNA与RNA是多核苷酸的聚合体1.核苷DNA与RNA是多核苷酸的聚合体腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脱氧核苷（脱氧胞苷）1911腺嘌呤核苷胞嘧啶脱氧核苷1911核苷酸=核苷+磷酸连接方式：磷酸酯键糖环上所有游离羟基（核糖的C-2、C-3、C-5及脱氧核糖的C-3、C-5

）均能与磷酸发生酯化结合。生物体内多数核苷酸是5-核苷酸，即糖环上的C-5

与磷酸酯化。核苷酸核苷酸

两类核酸的基本成分两类核酸的基本成分X射线衍射——揭示DNA分子双螺旋X-raydiffractionstudies-RosalindFranklin&MauriceWilkinsConclusion-DNAisahelicalstructurewithdistinctiveregularities,0.34nm&3.4nm.DNA——不朽的双螺旋DNA——不朽的双螺旋1953年，Watson&Crick提出DNA双螺旋模型1953年，Watson&Crick提出DNA双螺旋模FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins

GreatBritainUSAGreatBritainInstituteofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAUniversityofLondon

London,GreatBritain1916-1928-1916-"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962FrancisHarryComptonCrickJaDNA双螺旋结构的主要特征：（1）两条通过碱基配对连接的对核苷酸长链以反方向平行的方式围绕同一个中心轴相互缠绕，组成双螺旋，两条链均为右螺旋；（2）DNA的碱基配对以碱基互补为原则；碱基间通过氢键连接（3）配对的碱基并不充满双螺旋空间，而碱基占据的空间不对称；（4）DNA分子中，脱氧核糖和磷酸基团通过3’、5’—磷酸二酯键连接形成，DNA分子的一条长链是从5’3’

，另一条长链是从3’5’DNA双螺旋结构的主要特征：（1）两条通过碱基配对连接的对核普通生物学_18基因的分子生物学课件

DNA作为遗传物质的功能：

（1）贮藏遗传信息的功能

（2）传递遗传信息的功能

（3）表达遗传信息的功能

DNA作为遗传物质的功能：

（1）贮藏遗DNA复制DNA复制依赖于特殊的碱基配对碱基互补配对原则

A＝TG≡C

DNA复制是半保留式的

1953年，Watson&Crick提出

DNA复制发生在细胞分裂周期的S期DNA复制DNA复制依赖于特殊的碱基配对DNA双螺旋在解旋酶的作用下解旋，2条链中间的碱基对分开，成为2条单链；每一条单链都作为模板；每条链上暴露出来的碱基各自与一个游离于核中的4种三磷酸脱氧核苷酸（T、G、A、C）按照碱基配对原则配对，形成与之互补的核苷酸；在与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键，在DNA聚合酶的作用下形成链条新的互补链（子链），其中DNA聚合酶只能使核苷酸按5’3’

方向连接。最终形成各含一条母链和一条子链的2个双链DNA分子。DNA半保留式复制：DNA双螺旋在解旋酶的作用下解旋，2条链中间的碱基对分开半保留模型半保留模型DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）

DNA聚合酶的共同特点：（1）需要提供合成模板；需要Mg2＋催化；（2）不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3’-OH；（3）合成的方向都是5’→3’（4）除聚合DNA外还有其它功能。

而DNA母链（模板链）方向为5’→3’和3’→5’，如何解决这一矛盾？DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）DNA聚合酶的共同特冈崎片段与半不连续复制模型在5’→3’

这一模板上，DNA聚合酶仍按照5’→3’方向先反方向地合成一系列小的片段，称为冈崎片段然后这些小片段再通过DNA连接酶的作用，互相连接起来而成长链。DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复制）冈崎片段与半不连续复制模型DNA聚合酶和冈崎片段（半不连续复3PolymeraseIII5’3’前导链Leadingstrandbasepairs5’5’3’3’Helicase

ATP单链结合蛋白SSBProteinsRNA引物RNAPrimer引物酶primase2聚合酶IIIPolymeraseIII滞后链Laggingstrand冈崎片断OkazakiFragments1RNAprimerreplacedbypolymeraseI&gapissealedbyligase

连接酶3PolymeraseIII5’3’前导链baseSummary：DNA复制过程模式图1）原材料：双链DNA（模板），核苷酸（底物）；2）辅助条件：解旋酶，单链结合蛋白，DNA聚合酶，引物酶，DNA连接酶。；Summary：DNA复制过程模式图1）原材料：双链DNA（遗传信息是从DNA到RNA再到蛋白质遗传信息AGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCATCGATCGAAGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMetUA1CAU2IleCTranslationmessengertRNAtransferRibosomeTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CU3AspGATCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinMetIleAspTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyedTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyRNA的结构与功能

结构组成：

单链；核苷酸中的戊糖是核糖；尿嘧啶取代胸腺嘧啶；

分类：mRNA、rRNA、tRNA

功能：参与蛋白质的合成。RNA的结构与功能结构组成：tRNA反密码子tRNA反密码子mRNA(messagerRNA)信使RNA——携带并传递DNA中的遗传信息，在蛋白质合成中起模板作用rRNA(ribosomeRNA)核糖体RNA——与蛋白质结合形成核糖体，核糖体是合成蛋白质的“工厂”tRNA（transferRNA)转运RNA——在蛋白质合成过程中转运氨基酸mRNA(messagerRNA)信使RNA——携带并传转录——从DAN到RNARNA聚合酶DNA以全保留的方式转录成RNA5’3’方向转录——从DAN到RNARNA聚合酶转录过程

场所：主要在细胞核模板：DNA的一条链原料：4种核糖核苷酸原则：碱基互补配对原则（A-U）产物：RNA原核生物：只有一种RNA聚合酶真核生物：RNA聚合酶ⅠrRNARNA聚合酶ⅡmRNA前体

RNA聚合酶ⅢtRNA、5SRNA等

转录过程场所：主要在细胞核启动子RNA聚合酶启动子RNA聚合酶终止子终止子大肠杆菌模型E.colimodel:Eachgenehasthreeregions:5’启动子Promoter,attractsRNApolymerase -10bp5’-TATAAT-3’ -35bp5’-TTGACA-3’Transcribedsequence,orRNAcodingsequence编码序列3’终止子erminator,signalsthestoppoint大肠杆菌模型E.colimodel:原核生物与真核生物ProkaryotesandEukaryotes原核生物与真核生物ProkaryotesandEuka遗传密码遗传密码——DNA分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨基酸排列顺序之间的对应关系。遗传密码是由三个碱基组成的，因此叫三联体密码，64个，其中61个负责氨基酸的翻译。遗传密码的特点具有连续可读性和不重叠性简并现象具有起始密码子和终止密码子普遍通用性（线粒体DNA除外）遗传密码遗传密码——DNA分子中核苷酸的排列顺序与蛋白质中氨遗传密码：核苷酸如何决定20种氨基酸？(1954,GeorgeGamov)?4differentnucleotides(A,G,C,U/T)Possiblecodes:

1lettercode 4AAs <20 2lettercode 4x4=16Aas <203lettercode 4x4x4=64Aas>>20遗传密码：核苷酸如何决定20种氨基酸？(1954,Geor遗传密码的破译1962,M.W.NirenbergandH.Matthaei,cell-free,proteinsynthesizingmachineryisolatedfromE.coli.(ribosomes,tRNAs,proteinfactors,radio-labeledaminoacids). SyntheticmRNAcontainingonlyonetypeofbase: UUU=Phe,CCC=Pro,AAA=Lys,GGG=?1963,SpeyerandOchoa,syntheticcopolymers(CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA,AAC,AAA)composedoftwodifferentbases: Pro,Lys(alreadydefined)+Asp,Glu,His,&Thr

1964,H.G.Khoranaetal.,syntheticrepeatingpolynucleotides重复多聚物ofknowncomposition: UCUCUCUCUCUCSerLeuSerLeu1968:RobertHolley(Cornell),H.G.Khorana(Wisconsin-Madison),andMarshallNirenberg(NIH).遗传密码的破译1968:RobertHolley(Co遗传密码表遗传密码表PHEPHESERSERSERSERTYRTYRCYSCYSLEULEULEULEULEULEUSTOPSTOPSTOPTRPPROPROPROPROHISHISARGARGARGARGGLNGLNILEILEILETHRTHRTHRTHRASNASNSERSERLYSLYSARGARGMETVALVALVALVALALAALAALAALAASPASPGLYGLYGLYGLYGLUGLUNEUTRAL-NONPOLAR

NEUTRAL-POLAR

BASIC

ACIDICPHESERTYRCYSLEUSTOPSTOPTRPPROH翻译过程场所：核糖体原料：氨基酸模板：mRNA转运工具：tRNA原则：密码子与反密码子碱基互补配