第十章 遗传物质的分子基础null第十章 遗传物质的分子基础第十章 遗传物质的分子基础第一节 DNA作为主要遗传物质的证据
第二节 核酸的化学结构
第三节 染色体的分子结构
第四节 DNA复制
第五节 RNA的转录及加工
第六节 遗传密码与蛋白质的翻译第一节 DNA作为主要遗传物质的证据第一节 DNA作为主要遗传物质的证据一、DNA作为主要遗传物质的间接证据
DNA是所有生物(除个别病毒)的染色体所共有的;
DNA的含量在每个物种不同组织的细胞里是恒定的;
DNA在代谢上是比较稳定的;
DNA吸收最多的紫外线光波...
null第十章 遗传物质的分子基础第十章 遗传物质的分子基础第一节 DNA作为主要遗传物质的证据
第二节 核酸的化学结构
第三节 染色体的分子结构
第四节 DNA复制
第五节 RNA的转录及加工
第六节 遗传密码与蛋白质的
第一节 DNA作为主要遗传物质的证据第一节 DNA作为主要遗传物质的证据一、DNA作为主要遗传物质的间接证据
DNA是所有生物(除个别病毒)的染色体所共有的;
DNA的含量在每个物种不同组织的细胞里是恒定的;
DNA在代谢上是比较稳定的;
DNA吸收最多的紫外线光波是260 nm,与诱发基因突变的光波相同;
DNA能够自我复制并通过细胞分裂均匀地传给下一代。第一节 DNA作为主要遗传物质的证据第一节 DNA作为主要遗传物质的证据(一)细菌的转化
格里费斯(Griffith F,1928)肺炎双球菌定向转化实验
RⅡ型肺炎双球菌——无荚膜,菌落粗糙,无毒
SⅢ型肺炎双球菌——有荚膜,菌落光滑,有毒
无毒IIR型小鼠成活重现IIR型
有毒IIIS型小鼠死亡重现IIIS型
有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠成活无细菌
无毒IIR型有毒IIIS型(65℃杀死)小鼠死亡重现IIIS型 二、DNA作为主要遗传物质的直接证据结论:在加热杀死的IIIS型肺炎双球菌中有较耐高温的转化物质能够进入IIR型,IIR型转变为IIIS型,无毒转变为有毒。nullnull阿委瑞(Avery O T,1944)实验: 用生物化学方法证明这种活性物质是DNA 第一节 DNA作为主要遗传物质的证据第一节 DNA作为主要遗传物质的证据(二)噬菌体的侵染与繁殖
Hershey A D和Chase M(1952)用同位素32P和35S验证DNA是遗传物质
T2噬菌体浸染大肠杆菌后,遗传物质进入细菌细胞;
P是DNA的组成部分,但不存在于蛋白质中;
S存在于蛋白质中,但DNA中没有;
32P标记T2噬菌体; 35S标记T2噬菌体。二、DNA作为主要遗传物质的直接证据nullHershey A D和Chase M(1952)用同位素32P和35S验证DNA是遗传物质 第一节 DNA作为主要遗传物质的证据第一节 DNA作为主要遗传物质的证据(三)烟草花叶病毒的感染和繁殖
Fraenkel-Conrat H和Singer B(1957)实验
烟草花叶病毒简称TMV (Tobacco Mosaic Virus)
TMV的蛋白质外壳和单螺旋RNA接种:
TMV蛋白质→烟草→不发病
TMV RNA →烟草→发病
TMV RNA+RNA酶→烟草→不发病
A型RNA与B型蛋白质重建病毒→发病→A型TMV二、DNA作为主要遗传物质的直接证据结论:在不含DNA的某些病毒中,RNA是遗传物质。nullFraenkel-Conrat H和Singer B(1957)实验证明:
在不含DNA的某些病毒中,RNA是遗传物质第二节 核酸的化学结构 第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸及其分布 第二节 核酸的化学结构 第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸及其分布
核酸的分布:
高等植物:DNA存在于染色体,叶绿体、线粒体中;RNA在核(核仁、染色体)、细胞质中; 细菌:DNA和RNA; 噬菌体:多数只有DNA; 植物病毒:多数只有RNA; 动物病毒:有些含RNA、有些含DNA。 第二节 核酸的化学结构 第二节 核酸的化学结构 1953年,沃森(Watson J. D.)和克里克(CrickF. H. C.) 根据DNA分子的X射线衍射研究提出了DNA双螺旋结构模型二、DNA的分子结构 nullNature,1953(171),4356: 737-738nullnull第二节 核酸的化学结构 第二节 核酸的化学结构 一般以单链存在 三、RNA的分子结构 第三节 染色体的分子结构 第三节 染色体的分子结构 特点: 染色体简单: 遗传信息含量少:只有一条染色体,且DNA含量远低于真核生物。 大肠杆菌(E. coli)只有一个环状染色体,其DNA分子含核苷酸对为3×106,长度1.1mm。一、原核生物的染色体 第三节 染色体的分子结构 第三节 染色体的分子结构 二、真核生物的染色体 RNA 6%
DNA 27%
Histones 26%
Non-histones 22-40%1、染色体组成成分第三节 染色体的分子结构 第三节 染色体的分子结构 二、真核生物的染色体 2、染色质的基本结构 核小体:由H2A、H2B、H3和H4 4种组蛋白构成 连接丝:DNA双链 + H1组蛋白 染色质结构的串珠模型 null染色质的分类(根据染色反应不同):
异染色质:染色质线中染色很深的区段 常染色质:染色质线中染色很浅的区段 异染色质的类型: 组成型异染色质:主要为卫星DNA,构成染色体特殊区域,如着丝点等。 兼性异染色质:存在于染色体的任何部位,在某类细胞中表现为异染色质状态,而在另一类细胞中表现为常染色质状态,如哺乳动物的X染色体。 第三节 染色体的分子结构 第三节 染色体的分子结构 二、真核生物的染色体 3、染色体的结构模型
四级螺旋结构(Bak A L,1977) 第三节 染色体的分子结构 第三节 染色体的分子结构 二、真核生物的染色体 4、着丝粒和端体 着丝粒的功能:细胞有丝分裂和减数分裂过程中,在纺缍丝牵引下,准确将染色体拉向子细胞。
端体的功能:(1)防止染色体末端为DNA酶酶切;(2)防止染色体末端与其他DNA分子的结合;(3)使染色体末端在DNA复制过程中保持完整。 第四节 DNA的复制 第四节 DNA的复制 一、DNA复制的一般特点 1、半保留复制 DNA分子的复制,首先是从它的一端氢键逐渐断开,当双螺旋的一端已拆开为两条单链时,各自可以作为模板,进行氢键的结合,在复制酶系统下,逐步连接起来,各自形成一条新的互补链,与原来的模板单链互相盘旋在一起,两条分开的单链恢复成DNA双分子链结构。这样,随着DNA分子双螺旋的完全拆开,就逐渐形成了两个新的DNA分子,与原来的完全一样。这种复制方式成为半保留复制。 第四节 DNA的复制 第四节 DNA的复制 一、DNA复制的一般特点 2、复制起点和复制方向 复制子:在同一个复制起点控制下的一段DNA序列。绝大多数细菌和病毒:
只有一个复制起点,控制整个染色体的复制,且为双向复制。
真核生物:
每条染色体的DNA复制都是多起点,多个复制起点共同控制整个染色体的复制;
每条染色体有多个复制子;
且为双向复制。 第四节 DNA的复制 第四节 DNA的复制 二、原核生物DNA合成 1、有关DNA合成的酶第四节 DNA的复制 第四节 DNA的复制 二、原核生物DNA合成 2、DNA复制过程 DNA双螺旋的解链:
DNA合成的开始:引物酶(primase)
半不连续复制:前导链(leading strand)合成是连续的,后随链(lagging strand)的合成是半不连续的。
岗崎片段(Okazaki fragment)第四节 DNA的复制 第四节 DNA的复制 三、真核生物DNA合成的特点 DNA合成只是发生在细胞周期的某个时期:S期;
真核生物DNA复制是多起点的,原核生物DNA复制是单起点的;
真核生物DNA合成所需的RNA引物及后随链上合成的岗崎片段的长度比原核生物要短:原核生物:引物长度为10-60个核苷酸,岗崎片段长度为1000-2000个核苷酸;真核生物:引物长度为10个核苷酸,岗崎片段长度为100-150个核苷酸;
有两种不同的DNA聚合酶分别控制前导链和后随链的合成:DNA聚合酶δ控制前导链;聚合酶α控制后随链;
染色体端体的复制:RNA端体酶(telomerase)。null真核生物的DNA聚合酶 null真核生物DNA的复制第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 一、三种RNA分子 信使RNA(Messager RNA,mRNA)
转移RNA (Transfer RNA, tRNA)
核糖体RNA(Ribosomal RNAs,rRNA)tRNA的二级结构:三叶草tRNA的三级结构:倒L型null---aa accept arm ;
loading aa at 3’ end---DHU loop;
contact with AARS---anti-codon loop;
34th is wobble base---TΨC loop;
contact with 5s rRNA---extra loop;
classification marker ?第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 原核生物rRNA(3种):
5S:120个核苷酸 16S:1540个核苷酸 23S:2900个核苷酸 真核生物rRNA(4种):
5S:120个核苷酸 5.8S:160个核苷酸 18S:1900个核苷酸 28S: 4700个核苷酸第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 二、RNA合成的一般特点 所用的原料为核苷三磷酸;而DNA合成则为脱氧核苷三磷酸
只要一条DNA链被用作模板;DNA合成时两条链分别用作模板
RNA的合成不需要引物,可以直接起始合成模板链(无义链):用作模板进行RNA转录的链;
非模板链(有义链):不作模板进行RNA转录的链。第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 三、原核生物RNA的合成 转录单位:通常把转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列称为一个转录单位(transcript unit)。1、RNA聚合酶
α亚基与四聚体核心酶形成有关 β亚基存在核苷三磷酸的结合位点 β’含有与DNA模板结合的位点 σ因子只与RNA转录的起始有关 第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 三、原核生物RNA的合成 2、链的起始第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 三、原核生物RNA的合成 3、链的延伸第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 三、原核生物RNA的合成 4、链的终止依赖ρ因子的终止 不依赖ρ因子的终止 第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 四、真核生物RNA的转录及加工 1、真核生物RNA转录的特点
真核生物RNA的转录是在细胞核内,翻译在细胞质中进行;
真核生物一个mRNA只编码一个基因;
真核生物有RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等三种不同的酶;
真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA。第五节 RNA的转录及加工 第五节 RNA的转录及加工 四、真核生物RNA的转录及加工 2、mRNA的加工
5 ′端戴帽:在mRNA前体的5′端加上m7Gp的帽子;
3`端加尾:在mRNA前体的3′端加上poly(A)的尾巴;
如基因中存在内含子序列,要进行剪接 。null真核细胞信息流动第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 一、遗传密码 简并:一个氨基酸由二个或二个以上的三联体密码所决定的现象。 三联体或密码子:代表一个氨基酸的三个一组的核苷酸。 遗传密码的基本特征:
遗传密码为三联体
遗传密码间不能重复利用
遗传密码间无逗号
遗传密码间存在简并现象
遗传密码的有序性
遗传密码的通用性 null简并现象的机理:● Isoacceptor:负载同一氨基酸,但识别不同密码子
的tRNA● Wobble hypothesis:
反密码子 : 密码子
1th(Nt34) : 3 rd-Nt3 isoacceptors1 codon family 2 extra codonsnull遗传密码字典 null遗传密码通用性的另外情况第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 二、蛋白质的合成 1、核糖体 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 二、蛋白质的合成 2、蛋白质的合成过程
链的起始
链的延伸
链的终止null蛋白质的加工第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 三、中心法则及其发展 1、中心法则第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 第六节 遗传密码与蛋白质的翻译 三、中心法则及其发展 2、中心法则的发展
RNA的反转录:以RNA为模板来合成DNA
RNA的自我复制
DNA指导的蛋白质合成
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