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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 第1页/共51页一、间接证据 DNA含量、代谢、结构、染色体共有等第2页/共51页二、直接证据1、细菌的转化 肺炎双球菌两种类型：光滑型(S型):SI、SII、SIII 粗糙型(R型):RI、RII、RIII 第3页/共51页1928,Griffith首次将R II S III，实现了细菌遗传性状的定向转化。被加热杀死的S III 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第4页/共51页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 第5页/共51页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与蛋白质第6页/共51页3、烟草花叶病毒的感染和繁殖1956,Frankel-Conrat，Singer RNA接种到烟叶发病 RNA RNA酶处理RNA不发病 TMV 蛋白质：接种后不形成新的TMV 不发病 说明TMV中RNA就是遗传物质第7页/共51页为了进一步论证上述的结论，Frankel-Conrat和Singer实验：第8页/共51页第二节 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 第9页/共51页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，分子链较短第10页/共51页图图 2-4 2-4 构成核苷酸分子的碱基和核糖构成核苷酸分子的碱基和核糖第11页/共51页一、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(Chargaffs rule)第12页/共51页 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第13页/共51页图图 2-5 2-5 核酸分子的化学结构核酸分子的化学结构第14页/共51页 DNA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：53，35(3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：A T，C G(4)每个螺旋34(3.4nm)，含10bp，直径约为20(5)分子表面大沟和小沟交替出现第15页/共51页图图 2-7 DNA2-7 DNA分子的双螺旋结构模型分子的双螺旋结构模型第16页/共51页 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-T C-G A-T G-C C-G A-T G-C A-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.第17页/共51页二、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。第18页/共51页第三节 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 第19页/共51页图图2 29 DNA9 DNA半保留复制半保留复制第20页/共51页图图 2 21010原核生物的复制子原核生物的复制子第21页/共51页图图2 211 11 真核生物多复制位点电镜图真核生物多复制位点电镜图 第22页/共51页图图 2 212 DNA12 DNA复制叉示意图复制叉示意图 第23页/共51页二、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RNA 4、延伸方向为535、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 第24页/共51页图图2 213 DNA13 DNA合成模型合成模型 第25页/共51页*在前导链上，在前导链上，DNADNA引物酶只在起始引物酶只在起始点合成一次引物点合成一次引物RNARNA，DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII开始开始DNADNA的合成的合成*在后随链上，每个冈崎片段的合成在后随链上，每个冈崎片段的合成都需要先合成一段引物都需要先合成一段引物RNARNA，然后，然后DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII才能进行才能进行DNADNA的合成的合成 第26页/共51页三、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（）和后随链(）的合 成；在原核生物中由聚合酶III同 时控制二条链的合成第27页/共51页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 第28页/共51页四、四、RNARNA病毒中病毒中RNARNA的自我复制的自我复制第29页/共51页第四节 RNA的转录及加工 一、RNA分子种类 1、mRNAmRNA：传递遗传信息：传递遗传信息 2 2、tRNAtRNA：最小的：最小的RNARNA，由，由7070到到9090个个 核苷酸组成，具有稀有碱基的核苷酸组成，具有稀有碱基的 特点特点 第30页/共51页图图 2-14-2 tRNA2-14-2 tRNA的三叶草构型的三叶草构型第31页/共51页3、rRNArRNA：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第32页/共51页二、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 第33页/共51页三、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)第34页/共51页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2-16 RNA合成形成的转录泡 第35页/共51页图2-17因子结合与释放示意图第36页/共51页 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个基因第37页/共51页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 第38页/共51页真核生物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 第39页/共51页图图2-19 mRNA2-19 mRNA转录后的加工转录后的加工 第40页/共51页第五节 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：AUG GUG 终止密码子:UAA UAG UGA(6)通用性，少数除外第41页/共51页第42页/共51页二、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 第43页/共51页 mt ct核糖体：蛋白质翻译的场所 第44页/共51页 Pro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/15s 53 mRNA 肽链的终止:UAA,UAG,UGA 第45页/共51页图图2-21 2-21 蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始 第46页/共51页图图2-22 2-22 蛋白质合成的肽链延伸蛋白质合成的肽链延伸 第47页/共51页图图2-21 2-21 蛋白质合成的终止蛋白质合成的终止 第48页/共51页多核糖体多核糖体 第49页/共51页三、中心法则及其发展三、中心法则及其发展第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页
