遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)

關(guān)于遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)122.1.2DNA作為主要遺傳物質(zhì)直接證據(jù)1）噬菌體的浸染實(shí)驗(yàn)

2）細(xì)菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)3）煙草花葉病毒(TMV)的感染實(shí)驗(yàn)第2頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天31）噬菌體的浸染實(shí)驗(yàn)第3頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天4噬菌體感染圖象第4頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天5第5頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天62）細(xì)菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第6頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天73）煙草花葉病毒(TMV)的感染實(shí)驗(yàn)第7頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天82.2.1核酸的分子組成1）戊糖2）堿基3）磷酸（H3P04）

第8頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天9DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)DNA的二維結(jié)構(gòu)第9頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天10遺傳信息載體：脫氧核糖核酸（DNA）雙螺旋分子；長(zhǎng)度單位：堿基對(duì)(bp)，千堿基對(duì)(Kb)，百萬(wàn)堿基對(duì)(Mb)脫氧核糖核苷酸組成多聚核苷酸鏈，兩條鏈互相盤(pán)繞形成雙螺旋磷酸核糖腺嘌呤A堿基堿基堿基堿基胞嘧啶C堿基對(duì)核糖-磷酸骨架氫鍵3’端羥基5’端磷酸胸腺嘧啶T鳥(niǎo)嘌呤GDNA結(jié)構(gòu)示意圖2nm3.4nm第10頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天112.2.2核酸的分子結(jié)構(gòu)

1）DNA的分子結(jié)構(gòu)（1）DNA分子是由2條多核苷酸鏈組成，核苷酸之間通過(guò)3‘，5’磷酸二酯鍵連接。其中一條鏈5‘→3’；另一條鏈3‘→5’，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反向平行。2條核苷酸鏈圍繞1個(gè)公共的軸形成右旋的雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）螺旋的直徑為2nm，相鄰兩堿基間的距離為0.34nm，每10個(gè)核苷酸堿基繞螺旋轉(zhuǎn)一圈，螺距為3.4nm。（3）堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖骨架在螺旋的外側(cè)。2條反向平行的鏈通過(guò)內(nèi)側(cè)堿基間形成的氫鍵相連，A與T之間是2個(gè)氫鍵連接，G與C之間是3個(gè)氫鍵連接。（4）2條鏈的堿基是互補(bǔ)配對(duì)的，即腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對(duì)，鳥(niǎo)嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對(duì)（圖2-7），配對(duì)的堿基稱(chēng)為互補(bǔ)堿基。因此，DNA分子中2條多核苷酸鏈?zhǔn)腔パa(bǔ)的，即如果一條鏈上的堿基順序確定，那么另一條鏈上必有相對(duì)應(yīng)的堿基序列。第11頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天12DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：反向平行;

堿基配對(duì);

堿基距離為0.34nm;

螺距為3.4nm。20A034A03.4A0第12頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天13DNA模型第13頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天141953年2003年第14頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天152）RNA的分子結(jié)構(gòu)RNA的分子結(jié)構(gòu)與DNA相似，也是由多個(gè)核苷酸組成的多聚體，但它與DNA存在一些重要的區(qū)別。首先，RNA的核糖取代了DNA的脫氧核糖，尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)；其次是RNA分子大部分是以單鏈形式存在，不形成雙螺旋，但一條RNA鏈上的互補(bǔ)部分也會(huì)產(chǎn)生堿基配對(duì)，形成雙鏈區(qū)域。如在蛋白質(zhì)合成中涉及到的rRNA和tRNA。第15頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天16RNA與DNA區(qū)別第16頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天172.2.3DNA的復(fù)制1）DNA的復(fù)制過(guò)程細(xì)胞分裂間期DNA復(fù)制時(shí)，首先是DNA雙鏈在解旋酶的作用下解開(kāi)雙螺旋，局部分解為兩條單鏈。每條鏈以自身堿基序列為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，在DNA聚合酶的作用下，選擇帶有互補(bǔ)堿基的核苷酸與模板鏈形成氫鍵。隨著DNA聚合酶在模板鏈上的移動(dòng)，合成了與其互補(bǔ)的一條新鏈，與原來(lái)的模板單鏈互相盤(pán)旋在一起，又恢復(fù)了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)。隨著DNA分子雙鏈的完全拆開(kāi)，逐漸形成了2個(gè)新的DNA分子，與原來(lái)的DNA分子完全一樣。第17頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天18第18頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天192）DNA的復(fù)制特點(diǎn)一是半保留復(fù)制。在DNA分子的子代雙鏈中，一條是親本鏈，另一條是新合成的鏈，這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制，這對(duì)保持生物遺傳的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的；二是DNA的復(fù)制是邊解旋邊復(fù)制的，所以會(huì)出現(xiàn)復(fù)制叉；三是DNA復(fù)制有方向性。新鏈的合成只能是按照從5‘→3’的方向。第19頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天20DNA復(fù)制的半不連續(xù)性第20頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天212.3基因的表達(dá)調(diào)控2.3.1基因的概念基因是一段有功能的特定DNA序列，是一個(gè)遺傳功能單位，其內(nèi)部存在許多的重組子和突變子。第21頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天222.3.2遺傳密碼

1）三聯(lián)體密碼

將核苷酸序列翻譯成相應(yīng)氨基酸序列，靠的是RNA分子上3個(gè)連續(xù)堿基構(gòu)成的遺傳密碼。我們把相對(duì)應(yīng)于1個(gè)氨基酸的3個(gè)相連的堿基稱(chēng)為1個(gè)密碼子(codon)，即三聯(lián)體密碼。第22頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天232）遺傳密碼的特點(diǎn)（1）遺傳密碼的簡(jiǎn)并性（2）遺傳密碼指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的有序性（3）遺傳密碼是三聯(lián)體密碼（4）遺傳密碼的通用性第23頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天24遺傳學(xué)密碼最早的提出者：GeorgeGAMOW

俄裔理論物理學(xué)家“隧道”理論和宇宙大爆炸理論的奠基者之一“三聯(lián)體”密碼子的最早建議人

RNA領(lǐng)帶俱樂(lè)部的發(fā)起人之一和積極參與者第24頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天25遺傳密碼表第25頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天26密碼子與蛋白質(zhì)氨基酸序列第26頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天272.3.3蛋白質(zhì)的合成DNA控制蛋白質(zhì)的合成，需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)主要過(guò)程。蛋白質(zhì)的合成過(guò)程也是mRNA、tRNA、rRNA、核糖體及多種酶蛋白共同參與的結(jié)果。1）RNA的種類(lèi)（1）信使核糖核酸(mRNA)（2）轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸(tRNA)（3）核糖體核糖核酸(rRNA)第27頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天28反密碼子：tRNA上攜帶的遺傳密碼是與mRNA上的密碼互補(bǔ)的，這個(gè)與遺傳密碼互補(bǔ)的密碼被稱(chēng)為反密碼子。密碼子與反密碼子間的正確識(shí)別是遺傳信息準(zhǔn)確傳遞的保障。第28頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天29tRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)第29頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天302）轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中，以DNA雙鏈中的一條信息鏈為模板，將DNA的遺傳信息通過(guò)堿基互補(bǔ)的方式合成mRNA的過(guò)程叫轉(zhuǎn)錄。第30頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天313）翻譯就是以ｍRNA為模板，將ｔRNA送來(lái)的各種氨基酸按照ｍRNA的密碼順序，相互連接起來(lái)成為多肽鏈，并進(jìn)一步折疊起來(lái)成為立體蛋白質(zhì)分子的過(guò)程。大致有４個(gè)階段：①氨?；?ｔRNA的合成。②肽鏈合成的起始。③肽鏈的延伸。④肽鏈合成的終止與釋放。第31頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天32蛋白質(zhì)合成過(guò)程

第32頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天33第33頁(yè),共36頁(yè)，2024年2月25日，星期天342.3.4中心法則及其發(fā)展遺傳信息從DNA→DNA的復(fù)制過(guò)程，以及遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA