普通遗传学课件 2.2015课件第二章Genetics

1第1节DNA是主要遗传物质第2节DNA和RNA的化学结构第二章遗传物质的分子基础第3节DNA的复制第4节RNA的转录和加工第5节遗传密码与蛋白质的翻译第6节基因的概念与发展2一、DNA是遗传物质的间接证据二、DNA是遗传物质的直接证据(一)、细菌转化试验(二)、噬菌体侵染与繁殖试验(三)、烟草花叶病毒感染和繁殖实验第一节核酸作为主要遗传物质的证据3一、DNA是生物体主要遗传物质间接证据DNA普遍的普遍性：DNA恒定性DNA稳定性DNA的诱变性260nm45二、DNA是生物体主要遗传物质直接证据★

6（一）.细菌的转化已使几十种细菌和放线菌成功的获得了遗传性状的定向转化，证明起转化作用的是DNA；7（二）噬菌体的侵染与繁殖：

分别标记：亲代子代②噬菌体的侵染与繁殖主要是由于DNA进入细胞才产生完整的噬菌体，所以DNA是具有连续性的遗传物质（1分）。89（三）．无DNA生物，RNA是遗传物质及其证据

烟草花叶病毒的感染和繁殖：10佛兰科尔-康拉特-辛格尔(Framkel-Conrat-Singer)试验：

Frankel-Conrat,Singer(1956)试验③.烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质）。11答：DNA作为生物的主要遗传物质的直接证据：①.DNA使细菌性状的定向转化（2分）；②噬菌体的侵染与繁殖证明：DNA进入细胞产生完整的噬菌体，DNA是的遗传物质（1分）。③.烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质（1分）。DNA是生物体主要遗传物质直接证据是什么？★

121314/sites/0072556781/student_view0/chapter13/animation_quiz_1.html1516第二节DNA和RNA的化学结构

*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

17两种核酸的主要区别：

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18图2-4构成核苷酸分子的碱基和核糖19一、DNA的分子结构

1949-1951,Chargaff对多种生物来源的DNA的碱基成分的精密分析，发现DNA中:

A=T，G=C，A+G=C+T说明碱基A与T之间、G与C之间存在互补配对关系，称为查尔格佛法则（Chargaff’srule）

201953，Watson和Crick根据：查尔格佛法则(碱基互补配对的规律)

对DNA分子的X射线衍射结果提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型。这个模型已为以后拍摄的电镜直观形象所证实

21图2-5核酸分子的化学结构22DNA分子模型最主要特点：(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的形式，以一定的空间距离，环绕于同一轴相互盘旋而成(2)反向平行：5’－3’，3’－5’

(3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：

AT，CG(4)每个螺旋34Å(3.4nm)，含10bp，直径约为20Å(5)分子表面大沟和小沟交替出现23图2-7DNA分子的双螺旋结构模型24A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排列的位置和方向只有四种形式:A---TC---GA---TG---CC---GA---TG---CA---T

假设某一段DNA分子链有1000bp，则该段就可以有41000种不同的排列组合形式，反映出来的就是41000种不同性质的基因.25二、RNA的分子结构

绝大部分RNA以单链形式存在，但可折叠起来形成若干双链区域。这些区域内，互补的碱基对间可形成氢键。一些以RNA为遗传物质的动物病毒含有双链RNA。

26第三节DNA的复制一、DNA复制的一般特点1、复制方式：半保留复制2、复制起点：原核生物一般只有一个复制起点，一个复制子；真核生物是多起点的，多个复制子

3、复制方向：一般为双向复制

4、具有复制的忠实性

27图2－9DNA半保留复制28图2－10原核生物的复制子

29图2－11真核生物多复制位点电镜图

30图2－12DNA复制叉示意图31二、原核生物DNA合成1、酶系统：DNA聚合酶、连接酶、解旋酶、拓扑异构酶等

2、半保留复制，双向复制3、有引物的引导，为RNA4、延伸方向为5’－3’5、一条链一直从5’向3’方向延伸，称前导链，连续合成；另一条先沿5’

－3’合成冈崎片段，再由连接酶连起来链，后随链，不连续合成

32图2－13DNA合成模型33*在前导链上，DNA引物酶只在起始点合成一次引物RNA，

DNA聚合酶III开始DNA的合成*在后随链上，每个冈崎片段的合成都需要先合成一段引物RNA，然后DNA聚合酶III才能进行DNA的合成

34三、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期进行，原核生物则在整个细胞生长过程中都进行DNA

合成2、有二种不同的DNA聚合酶分别控制前导链（δ）和后随链(α）的合成；在原核生物中由聚合酶III同时控制二条链的合成353、原核生物DNA的复制是单起点的，真核生物染色体的复制则为多起点的4、真核生物所需的RNA引物及合成的

“冈崎片段”的长度比原核生物要短5、核小体的复制。组蛋白八聚体则以全保留的方式传递给子代分子6、真核生物染色体端体的复制：原核生物的染色体大多数为环状

36真核生物DNA复制37四、RNA病毒中RNA的自我复制先以自己为模板（“＋”链）合成一条互补的单链（“－”链），然后这个“－”链从“＋”链模板释放出来，它也以自己为模板复制出一条与自己互补的“＋”链，形成了一条新生的病毒RNA。

38第四节RNA的转录及加工一、RNA分子种类

1、mRNA：传递遗传信息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

39图2－14-1tRNA的三维结构40图2-14-2tRNA的三叶草构型

413、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％

4、小核RNA(snRNA)、反义RNA42二、RNA合成的一般特点

1、RNA合成不需要引物；DNA合成一定要引物的引导2、RNA合成所用原料为核苷三磷酸；在DNA合成时为脱氧核苷三磷酸3、只有一条DNA链被用作模板；DNA合成时，两条链分别用作模板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5、RNA合成的速度比DNA慢得多，一般每秒只有40个核苷酸左右，而DNA复制时每秒可达上千个核苷酸

43三、原核生物RNA的合成RNA的转录起始于RNA聚合酶与启动子的结合，转录起始的第一个碱基称为启动点，在RNA聚合酶的作用下合成RNA，至终止子由启动子到终止子的序列称为转录单位。原核生物中一个转录单位通常含有多个基因，而在真核生物中大多只含有一个基因转录起始点前面的序列称为上游（5′端），后面的序列称为下游（3′端）44RNA转录分三步：(1)RNA链的起始(2)RNA链的延长(3)RNA链的终止及新链的释放图2-16RNA合成形成的转录泡45图2-17σ因子结合与释放示意图46图2－18RNA链的延伸47

四、真核生物RNA的转录与加工真核生物与原核生物RNA转录的不同点1、真核生物RNA的转录是在细胞核内进行，而蛋白质的合成则是在细胞质内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分子一般只编码一个基因483、原核生物只有一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成；真核生物中则有

RNA聚合酶I、II、III，分别催化不同种类型RNA的合成；原核生物

RNA聚合酶直接起始转录合成RNA，真核生物三种RNA聚合酶都必须在

蛋白质转录因子的协助下才能进行

RNA的转录4、真核生物的启动子比原核生物复杂

49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)

对增加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)连接起来，形成成熟的

mRNA分子，→RNA的剪接，才能进行蛋白质的翻译

50图2-19mRNA转录后的加工51第五节遗传密码与蛋白质的翻译

一、遗传密码

(1)三联体密码(2)遗传密码间无逗号,即在翻译过程中遗传密码的译读是连续的(3)简并现象(4)遗传密码第三碱基的灵活性

(5)起始密码子：AUGGUG

终止密码子:UAAUAGUGA(6)通用性，少数除外5253二、蛋白质的合成翻译：mRNA携带着从DNA上转录的遗传密码附着在细胞内的核糖体上，由tRNA运来各种氨基酸，按照mRNA的密码顺序，相互联结起来成为多肽链，并进一步通过修饰成为立体的蛋白质分子过程54mtct核糖体：蛋白质翻译的场所

55Pro合成过程

肽链的起始：

AUG原核生物：甲酰化甲硫氨酸真核生物：甲硫氨酸肽链的延伸：非常迅速，大肠杆菌合成300AA/15s5’→3’mRNA肽链的终止:UAA,UAG,UGA

56图2-21蛋白质合成的起始57图2-22蛋白质合成的肽链延伸

58图2-21蛋白质合成的终止59多核糖体60三、中心法则及其发展61第二章重点内容★四、简答：（1）DNA是生物体主要遗传物质直接证据是什么？答：DNA作为生物的主要遗传物质的直接证据：①.细菌的转化已使几十种细菌和放线菌成功的获得了遗传性状的定向转化，证明起转化作用的是DNA（2分）；②噬菌体的侵染与繁殖主要是由于DNA进入细胞才产生完整的噬菌体，所以DNA是具有连续性的遗传物质（1分）。③.烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质（1分）。62第二章外围题：以肺炎双球菌转化试验为例说明DNA是主要遗传物质的直接证据（简答）。63第六节基因的概念与发展一、经典遗传学

→孟德尔称控制性状的因子为遗传因子

→1909年约翰生提出了基因这个名词，取代孟德尔的遗传因子→摩尔根等人对果蝇、玉米等的大量遗传研究，建立了以基因和染色体为主体的经典遗传学

64一、经典遗传学中基因的概念二、现代遗传学关于基因的概念三、顺反测验及基因的微细结构四、基因的类型65一、经典遗传学中关于基因的概念（《朱》第八章，经典遗传学基因概念，基因具有下列共性：●基因具有染色体的主要特性：能自我复制，有相对的稳定性，在有丝分裂和减数分裂中有规律的进行分配；●交换单位；●突变单位●功能单位基因既是一个结构单位，又是一个功能单位。66二、现代遗传学关于基因的概念★1957年法国遗传学家本泽尔

★顺反测验（cistranstest）

顺反子（cistron）学说

现代遗传学的概念：★突变子(muton)，★重组子(recon)，★顺反子(作用子)(cistron)

顺反子：这一术语表示一个起作用的单位，基本上符合通常指的基因。一个作用子所包括的一段DNA与一个多肽链的合成相对应67★可转录一条完整的RNA分子，或编码一条多肽链；★功能上被顺反测验(cis-transtest)或互补测验(complementarytest)所规定。现代遗传学基因概念68三、顺反测验及基因的精细结构（一）T4噬菌体

rⅡ的重组

SBenzer(1955)，T4突变型T4野生型在E.Coli菌苔上产生小而不规则噬菌斑。T4突变品系按表型可分为：rI、rII、rIII三类。rII在E.ColiB形成大而圆噬菌斑，在K12(λ)上不能生长。问题*：两个rII，是不是同一个突变，同一个基因？噬菌体T4大肠杆菌品系BK12(λ)野生型野生型野生型rIIr＼69（一）T4噬菌体rⅡ的重组◆2个不同的rⅡ突变体双重感染(doubleinfection)大肠杆菌（x和y）◆收集含子代噬菌体的溶菌液：

★一部分涂布B株：估测子代噬菌体总数

★一部分涂布K12(λ)株：计算子代野生型噬菌体个数rxry++rxry++r+r+++--70▼B株上，rⅡ突变体(rx、ry)重组体(r+r+)和(rxry)都可以在B株生长；▼

K12(λ)株上r+r+▼计算重组体数目，重组值的计算方法：T4噬菌体rⅡ突变位点间距离测定X100%=X100%71T4噬菌体rⅡ突变位点间距离测定问题：有两个独立起源的隐性突变，同一基因还是不同基因？72（二）、顺反测验与顺反子问题：有两个独立起源的隐性突变，同一基因还是不同基因？在二倍体生物中，建立双突变杂合体。双突变体杂合体有两种形式，即顺式(cis)和反式(trans)，如图所示73（二）、顺反测验与顺反子74互补测验，也称为顺反测验(cis-transtest)。反式双杂合体：突变型无互补作用