遗传物质的分子基础 (3)讲稿.ppt
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1、关于遗传物质的分子基础(3)第一页,讲稿共七十一页哦第一节第一节 DNA作为主要遗传作为主要遗传物质的证据物质的证据第二页,讲稿共七十一页哦一、间接证据一、间接证据(P34)染色体的化学组成染色体的化学组成:DNADNA含量的稳定性含量的稳定性:性细胞中性细胞中DNA含量是体细胞中的一半含量是体细胞中的一半紫外线诱变的有效波长与紫外线诱变的有效波长与DNA分子的吸收光谱一致分子的吸收光谱一致:260nm第三页,讲稿共七十一页哦细菌的转化试验细菌的转化试验:1928,F.Griffith,肺炎双球菌肺炎双球菌噬菌体的侵染与繁殖噬菌体的侵染与繁殖:1952,赫尔歇,赫尔歇基因工程基因工程二、直接证
2、据二、直接证据(P35)三、无三、无DNA生物中,生物中,RNA是遗传物质及其证据是遗传物质及其证据烟草花叶病毒烟草花叶病毒第四页,讲稿共七十一页哦体外转化实验要点:体外转化实验要点:A 将将S细胞细胞提取液纯化的提取液纯化的DNA加到加到R细胞细胞培养物中就能产生培养物中就能产生R-S的转化。的转化。B 这种转化因子这种转化因子对水解对水解DNA的酶敏感的酶敏感。C R型细菌转化为型细菌转化为S型后,按同样方法型后,按同样方法抽提抽提DNA仍有转化能力仍有转化能力。D 转化的细菌与转化的细菌与S型细菌相比,型细菌相比,荚膜生化荚膜生化特性特性完全一样。完全一样。体外转化实验体外转化实验DNA
3、是遗传物质的证明是遗传物质的证明第五页,讲稿共七十一页哦1952年年Hersey和和Chase的同位素标记侵染实验。的同位素标记侵染实验。噬菌体的侵染标记实验噬菌体的侵染标记实验DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明第六页,讲稿共七十一页哦第二节第二节 核酸的化学结构核酸的化学结构(P35)(P35)第七页,讲稿共七十一页哦核核苷苷酸酸五碳糖五碳糖:脱氧核糖、核糖脱氧核糖、核糖磷酸磷酸环状的环状的含氮碱含氮碱基基腺嘌呤腺嘌呤 (A)(A)、鸟嘌呤、鸟嘌呤(G)(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)(C)、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶(T)(T)和尿嘧啶和尿嘧啶(U)(U)1 1、核酸、核酸:以核苷酸为单元构成的多聚体
4、以核苷酸为单元构成的多聚体一、两种核酸及其分布一、两种核酸及其分布 两个核苷酸之间由两个核苷酸之间由3 3和和5 5位的磷酸二脂键相连位的磷酸二脂键相连第八页,讲稿共七十一页哦五碳糖五碳糖第九页,讲稿共七十一页哦环状的含氮碱基环状的含氮碱基嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶第十页,讲稿共七十一页哦第十一页,讲稿共七十一页哦第十二页,讲稿共七十一页哦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,分子链较短第十三页,讲稿共七十一页哦2 2、分布:、分布:高等植物:高等植物:DNADNA存在于存在于染色体染色体,叶绿体、线粒体,叶绿体、线粒体中;中;RNAR
5、NA在核(核仁、染色体)、细胞质中。在核(核仁、染色体)、细胞质中。细菌:细菌:DNADNA和和RNARNA。噬菌体:噬菌体:多数只有多数只有DNADNA。植物病毒:植物病毒:多数只有多数只有RNARNA。动物病毒:动物病毒:有些含有些含RNARNA、有些含、有些含DNADNA。第十四页,讲稿共七十一页哦二、二、DNADNA的分子结构的分子结构1953,Watson和Crick根据:碱基互补配对的规律(查尔格佛法则)对DNA分子的X射线衍射成果提出了著名的DNA双螺旋结构模型。(一一)DNA)DNA的双螺旋结构的双螺旋结构第十五页,讲稿共七十一页哦DNADNA分子模型最主要特点分子模型最主要特
6、点(P37)(P37):(1)右手螺旋;右手螺旋;(2)反向平行:反向平行:5 53 3,3 35 5 ;(3)A TA T,C GC G;(4)每个螺旋每个螺旋3.4nm3.4nm,含,含10bp10bp,直径约为直径约为2nm2nm;(5)(5)分子表面大沟和小沟交替出现。分子表面大沟和小沟交替出现。第十六页,讲稿共七十一页哦、DNADNA构型构型B BDNADNA:DNADNA在生理状态下的构型,右旋,每个螺圈含在生理状态下的构型,右旋,每个螺圈含10bp10bp;A ADNADNA:在高盐下存在形式,右旋,每个螺圈含:在高盐下存在形式,右旋,每个螺圈含11bp11bp;Z ZDNA:D
7、NA:左旋,每个螺圈含左旋,每个螺圈含12bp12bp;其他构型其他构型:C:C、D D、E E等右手螺旋形式存在。等右手螺旋形式存在。第十七页,讲稿共七十一页哦三、三、RNARNA分子结构:分子结构:与与DNADNA的的区别区别U U代替代替T T;核糖代替脱氧核糖;核糖代替脱氧核糖;一般以单链存在。一般以单链存在。第十八页,讲稿共七十一页哦第三节第三节 DNADNA的复制的复制(P40)(P40)第十九页,讲稿共七十一页哦一、一、DNADNA复制的一般特点(复制的一般特点(P40P40):):、半保留复制、半保留复制:一端沿氢键逐渐断开;一端沿氢键逐渐断开;以单链为模板,碱基互补;以单链为
8、模板,碱基互补;氢键结合,聚合酶等连接;氢键结合,聚合酶等连接;形成新的互补链;形成新的互补链;形成了两个新形成了两个新DNADNA分子。分子。第二十页,讲稿共七十一页哦、复制起点和复制方向:、复制起点和复制方向:1.1.原核生物原核生物绝大多数细菌和病毒:只有一个复制起点,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。控制整个染色体的复制。复制子复制子:在同一个复制起点控制下的一段在同一个复制起点控制下的一段DNADNA序列。序列。第二十一页,讲稿共七十一页哦噬菌体噬菌体P P2 2:其:其DNADNA的复制是沿一个方向进行的。的复制是沿一个方向进行的。第二十二页,讲稿共七十一
9、页哦2.2.真核生物真核生物每条染色体的每条染色体的DNADNA复制都是复制都是多起点多起点,多,多个复制起点共同控制整个染色体的复制;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;每条染色体有多个复制子;且为双向复制;且为双向复制;图图3 317 17 真核生物染色体多起点真核生物染色体多起点DNADNA复制电镜照片复制电镜照片 第二十三页,讲稿共七十一页哦(三)(三)DNADNA复制的忠实性(复制的忠实性(P42P42)碱基配对的专一性碱基配对的专一性DNADNA聚合酶聚合酶I I的两种方式:的两种方式:1、通过专一性识别使即将加入的碱基与模板上的碱基严格互补来控制合成前的错
10、误 2、当发现存在错配时,切除新加入的错配碱基(校对控制)第二十四页,讲稿共七十一页哦二、原核生物二、原核生物DNADNA合成合成(P42)(P42):、有关、有关DNADNA合成的酶:合成的酶:DNADNA聚合酶、解旋酶、引物酶、连接酶、拓扑异构酶聚合酶、解旋酶、引物酶、连接酶、拓扑异构酶第二十五页,讲稿共七十一页哦共性:共性:1 1、只有只有5 5 3 3聚合酶的功能,聚合酶的功能,DNADNA链只能由链只能由5 5向向3 3延伸;延伸;2 2、DNADNA的合成必须有引物才能进行;的合成必须有引物才能进行;3 3、具有外切酶的活性、合成过程中的错误校正功能。、具有外切酶的活性、合成过程中
11、的错误校正功能。活体细胞内真活体细胞内真正控制正控制DNADNA合合成的酶成的酶第二十六页,讲稿共七十一页哦、DNADNA复制过程复制过程 1起始起始 *专一识别复制起始序列专一识别复制起始序列的蛋白结合在复制起点上,的蛋白结合在复制起点上,促使其临近的促使其临近的DNADNA发生扭曲,从而让发生扭曲,从而让DNADNA解旋酶和其解旋酶和其他有关的因子进入;他有关的因子进入;第二十七页,讲稿共七十一页哦DNADNA解旋酶解旋酶在在ATPATP供能下,每分供能下,每分钟旋转钟旋转30003000次解开双螺旋;次解开双螺旋;单链单链DNADNA结合蛋白结合蛋白马上结合在分马上结合在分开的单链上,以
12、避免产生单链开的单链上,以避免产生单链内配对;内配对;RNARNA聚合酶(引物酶)聚合酶(引物酶)合成一小合成一小段段RNARNA引物引物(约有约有1212个碱基对个碱基对)DNADNA聚合酶才开始起作用合成聚合酶才开始起作用合成DNADNA片段。片段。DNADNA解旋解旋第二十八页,讲稿共七十一页哦2.DNA2.DNA复制的延伸复制的延伸前导链前导链连续复制,连续复制,后随链后随链的连的连续复制续复制冈崎片段(冈崎片段(Okazaki fragment)Okazaki fragment)图图2 213 DNA13 DNA合成模型合成模型 第二十九页,讲稿共七十一页哦*在在前导链前导链上,上,
13、DNADNA引物酶只在起始点合成一次引引物酶只在起始点合成一次引物物RNARNA,DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII开始开始DNADNA的合成;的合成;*在在后随链后随链上,每个冈崎片段的合成都需要先合成上,每个冈崎片段的合成都需要先合成一段引物一段引物RNARNA,然后,然后DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII才能进行才能进行DNADNA的合的合成。成。第三十页,讲稿共七十一页哦3.DNA3.DNA复制的终止复制的终止 一般复制子上具有一般复制子上具有终止区域终止区域,可结合终止,可结合终止蛋白蛋白DNADNA聚合酶聚合酶I I利用其有利用其有5 5 3 3端核酸外端核酸外切酶的功能,将切
14、酶的功能,将RNARNA引物切除,合成引物切除,合成DNADNA,置换切除置换切除RNARNA引物链区域引物链区域DNADNA连接酶连接酶将合成的将合成的DNADNA连接起来,形成完连接起来,形成完整的新链整的新链第三十一页,讲稿共七十一页哦三、真核生物三、真核生物DNADNA复制的特点复制的特点 第三十二页,讲稿共七十一页哦真核生物与原核生物真核生物与原核生物DNADNA合成的区别合成的区别区别区别原核生物原核生物真核生物真核生物DNA合成的时合成的时期期整个细胞生整个细胞生长过程长过程细胞周期的细胞周期的S S期期复制起点数复制起点数单个单个多个多个RNA引物长度引物长度10-6010-6
15、0核苷核苷酸酸10-1210-12核苷酸核苷酸冈崎片段长度冈崎片段长度1000-20001000-2000核苷酸核苷酸100-150100-150核苷酸核苷酸前导链与后随前导链与后随链的合成链的合成聚合酶聚合酶IIIIII同时控制同时控制聚合酶聚合酶控制前导链,聚控制前导链,聚合酶合酶控制后随链控制后随链第三十三页,讲稿共七十一页哦第三十四页,讲稿共七十一页哦四、四、RNARNA的复制的复制依赖依赖RNARNA的的RNARNA聚合酶聚合酶+链:原有起模板作用链:原有起模板作用RNARNA分子链分子链-链:新复制的链:新复制的RNARNA分子分子第三十五页,讲稿共七十一页哦第四节第四节 RNA的
16、转录及加工的转录及加工(P45)第三十六页,讲稿共七十一页哦转录转录(transcription):是指是指DNA为模板为模板,在依赖于,在依赖于DNA的的RNA聚合酶聚合酶的催化下,以的催化下,以4种种核糖核苷酸核糖核苷酸为为原料,原料,合成合成RNA的过程。的过程。RNA是将是将DNA上遗传信息传递给蛋白质并进行表达上遗传信息传递给蛋白质并进行表达的的中心中心环节。环节。第三十七页,讲稿共七十一页哦一、一、RNA分子的种类(分子的种类(P45)信使信使RNA (mRNA)转移转移RNA (tRNA)核糖体核糖体RNA(rRNA)在大肠杆菌中:在大肠杆菌中:rRNArRNA量占细胞总量占细胞
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