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Chapter1GenesareDNA基因是DNA第1页Abriefhistoryofgenetics.

遗传简史1.1Introduction介绍第2页Ageneisacodingunit.基因是编码单元第3页细菌转化试验为DNA是遗传物质提供了首要证据.从第一种菌株抽提DNA,然后加入到第二个菌株中,能使遗传特性从一种细菌菌株传到另一种菌株.

1.2DNAisthegeneticmaterialforbacterium.DNA是细菌遗传物质第4页热灭活S型或活R型细菌都不能杀死老鼠,但二者同步感染却能与活S型细菌感染同样,能同样有效地杀死老鼠.

S型菌DNA能转化R型菌,使之成为相同S型.第5页1.3DNAisthegeneticmaterialforvirus.DNA是病毒遗传物质噬菌体感染试验证明DNA是病毒遗传物质.当噬菌体DNA和蛋白质组分被标识上不一样放射性同位素时,仅有DNA被传递到感染细菌所产生子代噬菌体中.

第6页T2噬菌体遗传物质是DNA

第7页1.4DNAisthegeneticmaterialforanimalcell.DNA是动物细胞遗传物质利用DNA可引入新特性给动物细胞或整个动物.某些病毒遗传物质是RNA.第8页外加DNA转染成果使真核生物细胞取得新表型第9页1.5Polynucleotidehasasugar-phosphatebackbonewhichconnectsbases.多聚核苷酸链具有连接碱基糖-磷酸骨架核苷包括连接于戊糖1位嘌呤碱或嘧啶碱.核糖位置用“

”辨别.DNA和RNA区分在于糖2

位基团，DNA这个基团是脱氧核糖(2

H),

RNA则是核糖(2

OH).第10页链一种末端有一种游离5

端,另一端有一种游离3

端.DNA具有4种碱基:腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T).RNA中则是尿嘧啶(U)替代了胸腺嘧啶.第11页在一系列由5

3

核糖

磷酸连接而成骨架上,碱基从糖环突出,这样便形成了一条多核苷酸链.

第12页1.6DNAisadoublehelix.DNA是双链螺旋B型DNA是由两条方向相反平行多聚核苷酸链组成双螺旋.每条链碱基是扁平嘌呤或嘧啶环,面向内部,通过氢键和另一碱基配对,它们仅形成A

T或G

C对.双螺旋直径是20A,每34A为一整圈,每一圈具有10个碱基对.双螺旋形成一大(宽)沟和一小(窄)沟.第13页双螺旋保持恒定宽度,由于嘌呤和嘧啶总是以互补A

T和G

C碱基配对.第14页碱基之间配对平面与核糖磷酸骨架垂直.

第15页DNA两条链形成双螺旋.第16页1.7DNAreplicationissemiconservativeDNA复制是半保存Meselson-Stahl试验使用密度标识证明:单一多聚核苷酸链是DNA单位,在复制过程中,它是保守.DNA螺旋每一条链可充当合成子链模板.子链序列根据碱基互补标准,由分开亲链决定.

第17页碱基配对是DNA复制机制.第18页DNA复制是半保存.第19页1.8DNAseparateatreplicationforkDNA在复制叉处罚离DNA复制由一组酶复合物来执行,这些酶分子具有分开亲链和合成子链功能.复制叉是亲链分开点.核酸酶降解核酸,包括DNA酶和RNA酶,可分为核酸内切酶和核酸外切酶.

第20页复制叉是指从未解旋母链向新复制子链过渡DNA区域.第21页核酸内切酶作用于核酸内部键,这个例子显示一种作用于DNA一条链酶.第22页核酸外切酶在某一时刻,通过切开多核苷酸最后一种键,并移去碱基,图示降解RNA链酶.第23页1.9Nucleicacidshybridizebybasepairing.核酸通过碱基配对进行杂交加热可使DNA两条链分开.Tm是变性温度范围中点.减少温度,互补单链能够复性.变性和复性可发生在DNA-DNA,DNA-RNA,或RNA-RNA间,也可为分子内或分子间组合.两条待测单链核酸杂交能力衡量了它们互补能力.第24页碱基配对发生在双螺旋DNA间,也发生在单链RNA(或DNA)分子内和分子间.

第25页变性DNA单链能复性产生双螺旋形式.

第26页通过滤膜杂交,我们能够确认变性DNA(或RNA)溶液与滤膜上吸附DNA是否具有互补序列.第27页1.10MutationschangethesequenceofDNA突变变化DNA序列所有突变都包括DNA序列变化.突变可自发产生,或者由诱变剂诱导.第28页

碱基突变率是每代10-9_10-10,即1000bp基因以每代10-6概率突变,细菌基因组突变率是每代3X10-3.第29页1.11Mutationseffectsinglebasepairorlongersequence.突变影响单个碱基对或更长序列点突变变化单一碱基.一种碱基通过化学办法转变为另一碱基或复制错误都可引发点突变.转换是指A_T变为G_C或反之.颠换是指嘧啶替代嘌呤,如A_T变为T_A.插入是突变最常见类型,起源于可转移元件移动.第30页碱基化学修饰能够引发突变.

第31页碱基类似物插入也能够引发突变.

第32页1.12Mutationsarereversible.突变效应能够逆转正向突变使基因失活,反向突变(或回复体)可逆转其效应.插入突变可由插入物质缺失而回复,但缺失不能回复.当第二条基因突变祢补第一条基因突变效应时,就会发生抑制作用.第33页点突变和插入突变能够逆转,但缺失不能逆转.

第34页1.13Mutationsareconcentratedathotspots.突变集中在热点任一特殊碱基突变频率测定有统计学上波动,而热点突变频率增加最少一种数量级.第35页自发突变发生于整个大肠杆菌lacI基因中,但它主要集中于热点.

第36页休息时间

10分钟第37页1.14Somehotspotscomefrommodifiedbases.某些热点来自修饰碱基热点突变一种主要原因是修饰碱基,即5-甲胞嘧啶,能脱氨基成胸腺嘧啶.第38页胞嘧啶脱氨基产生尿嘧啶,而5-甲胞嘧啶脱氨基则产生胸腺嘧啶.

第39页5-甲胞嘧啶脱氨基产生胸腺嘧啶(引发C_G至T_A转换),而胞嘧啶脱氨基则产生尿嘧啶(一般尿嘧啶被移去,代之以胞嘧啶).第40页1.15AcistronisasinglestretchofDNA.一条基因编码一条肽链一条基因对应于一种酶假说概括了当代遗传学基础:即基因是编码单链多肽一段DNA.大部分突变破坏了基因功能.第41页基因编码蛋白质,显性性状是由突变蛋白质特性决定,隐性等位基因对表型不起作用,由于它不产生蛋白质(或产生蛋白质是没有功能).第42页1.16Mutationsonthesamecistroncannotbecompensated.同一基因上突变不能互相赔偿.基因突变只影响由突变基因拷贝所编码蛋白质,不影响其他任何基因所编码蛋白质.当杂合子中两个突变以反式配备存在时,假如它们不能互相赔偿(即产生野生表型),则它们应当位于同一条基因中.第43页顺反子是通过互补试验定义,基因由条状表达,红点表达突变位点.

第44页1.17Mutationscanbelost-of-function

or

gain-of-function.突变也许引发功能丧失或取得.隐性突变(recessivemutation)是由于蛋白质产物功能丧失而造成.显性突变(dominantmutation)可取得新功能.第45页缄默基因突变没有效应,这或者是由于碱基变化不变化蛋白质序列或数量,或者是由于蛋白质序列变化不会产生影响.遗漏突变不影响基因产物作用,由于机体仍然存在足够多相同活性,因此表型不能揭示出它真相.第46页不影响蛋白质序列或功能突变是缄默突变;破坏了蛋白质所有活性突变是无效突变;引发功能丧失点突变是隐性突变;引发功能取得突变是显性突变.

第47页1.18Genelocuscanhavedifferentmutatedalleles.基因座可有不一样突变等位基因.复等位基因存在可允许杂合子发生任何形式等位基因组合.第48页w

基因座上有一系列等位基因,其表型从野生型(红眼)到无色.

第49页1.19Genelocusmayhavemorethanonewild-typealleles.基因座也许会有不止一条野生型等位基因.基因座也许有等位基因多态分布,而无任何一条等位基因能够被以为是野生型.第50页ABO血型基因座编码半乳糖基转移酶,其特异性决定了血型差异.

第51页1.20RecombinationoccursbyphysicalexchangeofDNA.DNA物质交换发生重组.重组是交叉点上发生交换成果,它包括4条染色单体中两条.重组由链断裂和重链产生,在此过程中,有杂合DNA中间体形成.第52页交换形成引发产生重组体.

第53页重组包括两条亲本DNA互补链间配对.

第54页1.21Thegeneticcodeistriplet.遗传密码是三联体.遗传密码是根据三个核苷酸组成密码子来阅读.三联密码子不重合,并且从固定点开始读码.插入或缺失单个碱基突变可造成突变点后三联密码子序列移码.同步插入或缺失三个碱基(或三倍数)造成插入或缺失几个氨基酸,但不变化剩下三联密码子读框.第55页移码突变表白遗传密码从一种固定起始点以三联体方式阅读.

第56页1.22Everysequencehasthreereadingframes.每一序列具有三种也许阅读框.一般只有一种阅读框是可翻译,而其他两种会受到频繁终止信号抑制.第57页一种阅读框起始于AUG,以三联体形式延续至终止密码子,而受阻读框是由于终止密码频繁插入而形成.

第58页1.23Prokaryoticgeneanditsproteinarecolinear.原核生物基因与其蛋白质呈共线性关系.原核生物基因具有一段长度为3N连续核苷酸,它编码N个氨基酸.基因,mRNA和蛋白质都是共线性.第59页色氨酸合成酶基因重组图对应于蛋白质氨基酸序列.

第60页RNA

以

DNA一条链为模板,根据碱基互补配对合成.

第61页1.24Multiplestepsarerequiredforthesynthesisaproteinproductfromagene.体现一条基因蛋白质产物需要几个过程.原核生物基因转录成mRNA,然后翻译成蛋白质.在真核生物中,基因也许具有某些不编码蛋白质内部区域.这些内部区域通过RNA剪接而从RNA中被去处,随后形成与蛋白质共线性mRNA.mRNA具有5

非翻译区,编码区和3

非翻译区.第62页基因长度也许比蛋白质编码序列长.

第63页在细菌中,转录和翻译发生在同一区域化部位.第64页在真核生物中,转录发生在细胞核中,而翻译则发生在细胞质中.第65页1.25cis-actingsitesandtrans-actingmolecules.蛋白质呈反式作用,而DNA上位点呈顺式作用.所有基因产物(RNA或蛋白质)都是反式作用,它们能够作用于细胞内基因任一拷贝上.顺式突变能够判定出反式作用因