遗传学幻灯2课件

第二章遗传物质的分子基础

第一节DNA是主要遗传物质分子遗传学的大量直接和间接的证据，说明DNA是主要的遗传物质，而在缺乏DNA的某些病毒等中，RNA就是遗传物质

一、间接证据

DNA含量、代谢、结构、染色体共有等1928,Griffith首次将RII→SIII，实现了细菌遗传性状的定向转化。被加热杀死的SIII型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质图2-1肺炎双球菌的转化实验1944，Avery等用生物化学方法证明这种活性物质是DNA该提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响，而只能为DNA酶所破坏

2、噬菌体的侵染与繁殖1952,Hershey等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质为了进一步论证上述的结论，Frankel-Conrat和Singer实验：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

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)

1953，Watson和Crick根据：(1)查尔格佛法则(碱基互补配对规律)(2)对DNA分子的X射线衍射结果提出DNA分子双螺旋结构模型图2-5核酸分子的化学结构图2-7DNA分子的双螺旋结构模型

A-T和C-G两种核苷酸对分子链内排列的位置和方向只有4种形式:A--TC--GA--TG--CC--GA--TG--CA--T

设某一段DNA分子链有1000bp，则该段可有41000种不同的排列组合形式，反映出的是41000种不同性质的基因.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。

图2－9DNA半保留复制图2－10原核生物的复制子图2－11真核生物多复制位点电镜图

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

图2－13DNA合成模型

3、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、真核生物染色体端粒的复制：原核生物的染色体大多数为环状

四、RNA病毒中RNA的自我复制第四节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

图2-14-2tRNA的三叶草构型3、rRNA：核糖体的主要成分大肠杆菌中：rRNA总RNA的75-85％tRNA占15％mRNA占3-5％

4、小核RNA(snRNA)、反义RNA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；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1000个核苷酸

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)RNA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

图2-17σ因子结合与释放示意图四、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转录是在细胞核内，蛋白质的合成是在细胞质内2、原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因；除少数较低等真核生物外，真核生物一个mRNA分子一般只

编码1个基因3、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

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，才能进行蛋白质翻译

图2-19mRNA转录后的加工

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mtct核糖体：蛋白质翻译的场所

Pro合成过程

肽链的起始：AUG原核生物：甲酰