物质DNA和RNA的结构与功能.ppt

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1、第三章 遗传物质DNA和RNA的结构与功能l第一节 遗传物质DNA的发现与证明l第二节 DNA的分子结构l第三节 DNA分子的复制l第四节 RNA的结构与功能l第五节 三联体密码与蛋白质的合成l一、遗传物质应具备的三种基本功能：一、遗传物质应具备的三种基本功能：l1、复制功能、复制功能 遗传物质必须贮存遗传信息，并遗传物质必须贮存遗传信息，并 能将其复制且一代一代精确地传递下去。能将其复制且一代一代精确地传递下去。l2 2、表达功能、表达功能 遗传物质必须控制生物体性状的遗传物质必须控制生物体性状的发育和表达。发育和表达。l3 3、变异功能、变异功能 遗传物质必须发生变异，以适应遗传物质必须发

2、生变异，以适应外界环境的变化，没有变异就没有进化。外界环境的变化，没有变异就没有进化。第一节第一节 遗传物质遗传物质DNADNA的发现与证明的发现与证明 DNADNA作为主要遗传物质的证据作为主要遗传物质的证据染色体染色体蛋白质（蛋白质（66%）RNA（6%）组蛋白组蛋白非组蛋白非组蛋白DNA（27%）DNADNA是遗传物质的间接证据是遗传物质的间接证据 每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何。每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何。它们的它们的DNADNA含量是恒定的，而且配子中的含量是恒定的，而且配子中的DNADNA含量含量正好是体细胞的一半。正好是体细胞的一半。DNA DNA在代

3、谢上是比较稳定的。在代谢上是比较稳定的。DNA DNA是所有生物的染色体所共有。是所有生物的染色体所共有。4.4.用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最有效的波长均为有效的波长均为26002600埃。这与埃。这与DNADNA所吸收的紫外线所吸收的紫外线光谱是一致的。光谱是一致的。DNA是遗传物质的直接证据2.噬菌体的感染3.烟草花叶病毒的重建1、肺炎双球菌的转化噬菌体T2结构示意图l结论：结论：lDNADNA是生物主要的遗传物质；是生物主要的遗传物质；l在缺少在缺少DNADNA的生物中，的生物中，RNARNA为主要为主要的遗传物质。的遗传物质。第二

4、节第二节 DNA DNA的分子结构的分子结构l一、两种核酸及其分布一、两种核酸及其分布l核酸：一种高分子化合物，核苷酸的多核酸：一种高分子化合物，核苷酸的多 聚体。有脱氧核糖核酸（聚体。有脱氧核糖核酸（DNADNA）和核糖核）和核糖核酸（酸（RNARNA）两类。）两类。l核苷酸的构成：核苷酸的构成：l（1 1）五碳糖；）五碳糖；l（2 2）磷酸；）磷酸；l（3 3）环状含氮碱基）环状含氮碱基碱基的种类：l（1 1）双环结构的嘌呤：）双环结构的嘌呤：l 腺嘌呤（腺嘌呤（A A）l 鸟嘌呤（鸟嘌呤（G G）l（2 2）单环结构的嘧啶：）单环结构的嘧啶：l 胞嘧啶（胞嘧啶（C C）l 胸腺嘧啶（胸腺

5、嘧啶（T T）l 尿嘧啶（尿嘧啶（U U）美妙的美妙的DNA双螺旋双螺旋l1 1、DNADNA分子是由两条多核苷酸链以右手分子是由两条多核苷酸链以右手 螺旋的螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行于同一轴上，形式，彼此以一定的空间距离，平行于同一轴上，很像一个扭曲的梯子。很像一个扭曲的梯子。l2 2、DNADNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接（手拉分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接（手拉手）构成基本骨架，也就是梯子的两扶手。手）构成基本骨架，也就是梯子的两扶手。l3 3、两扶手的走向为反向平行。、两扶手的走向为反向平行。l4 4、梯子的横档为排列在内侧的碱基，碱基通过、梯子的横档为排列在内侧的碱基

6、，碱基通过氢结合，并以互补配对原则配对，氢结合，并以互补配对原则配对，A-TA-T，C-GC-G，DNA的其它螺旋结构回文结构镜像重复三股螺旋（H-DNA）回文结构DNADNA序列序列中以某一中心区域为对称中以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺正读和反读都相同的双螺旋结构。即对称轴一侧的旋结构。即对称轴一侧的片段旋转片段旋转180180后，与后，与另一侧片段对称重复。另一侧片段对称重复。回文结构能形成回文结构能形成十字结构和发夹结构十字结构和发夹结构十字结构和发夹结构十字结构和发夹结构AATTCAAGGGAGAAGTATAGAAGAGGGAAG

7、GATCTTAAGTTCCCTCT TCATATCT TCTCCCTTCCTAG 存在于同一股上的某些DNA区段的反向重复序列。此序列各单股中没有互补序列，不能形成十字型或发夹结构。*镜像重复镜像重复 多聚嘧啶和多聚嘌呤组成的DNA螺旋区段，其序列中有较长的镜像重复时，形成局部三股配对，并互相盘绕的三股螺旋，其中两股的碱基按Watson-Crick方式配对，第三股多聚嘧啶（镜像重复）通过TAT和CGC+配对，而处于双螺旋的大沟中。*DNA*DNA三股螺旋（三股螺旋（H-DNA,ts-DNAH-DNA,ts-DNA）DNA构型的变异构型的变异l1 1、B-DNAB-DNA：为：为DNADNA在生

8、理状态下的构型，在生理状态下的构型，右手双螺旋构型（沃森和克里克模型），右手双螺旋构型（沃森和克里克模型），每螺旋为每螺旋为1010个核苷酸对。个核苷酸对。l2 2、A-DNAA-DNA：为：为DNADNA的脱水构型，右手螺旋，的脱水构型，右手螺旋，每螺旋为每螺旋为1111个核苷酸对。个核苷酸对。l3 3、Z-DNAZ-DNA：为左手螺旋，每个螺旋含：为左手螺旋，每个螺旋含1212个核苷酸对。个核苷酸对。RNA的分子结构的分子结构 RNA RNA二级结构二级结构 ：单链单链RNARNA自行盘绕形成局部双螺旋的多自行盘绕形成局部双螺旋的多“茎茎”多多“环环”结构，螺旋部结构，螺旋部分称为分称为“

9、茎茎”或或“臂臂”非螺旋部分称为非螺旋部分称为“环环”，在螺旋区，在螺旋区，A A与与U U配对，配对，G G与与C C配对。配对。tRNA的二级结构：的二级结构：三叶草形状三叶草形状RNA三叶草型的二级结构可分为：氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧三叶草型的二级结构可分为：氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、啶区、TC区和可变区。除氨基酸接受区外，其余每个区都含有一个突环和区和可变区。除氨基酸接受区外，其余每个区都含有一个突环和一个臂。如图所示：一个臂。如图所示：tRNAtRNA的的三级结构：三级结构：倒倒“L”“L”形，所有的形，所有的tRNAtRNA折叠后形成大小相似及三折叠后形成大小相

10、似及三 维构象相似的三级结构，这有利于携带的氨基酸的维构象相似的三级结构，这有利于携带的氨基酸的tRNAtRNA进入核糖体的特定进入核糖体的特定部位。部位。如图所示：如图所示：第三节 DNA的复制DNA复制的一般特点：l1、半保留复制 拆开的两条单链，以各自为模板，从细胞核内吸取与自己碱基互补的游离核苷酸，进行氢键结合，在酶系统的作用下，连接起来，各自形成一条新的互补链。DNA复制的一般特点l2、复制起点和复制方向l原核生物：多数只有一个复制起点。l真核生物：有多个起点。原核生物DNA合成l(一)、有关DNA合成的酶l1、DNA聚合酶1l2、DNA聚合酶11l3、DNA聚合酶111（二）DNA

11、复制的过程l1、DNA双螺旋的解链l2、DNA合成的开始l3、一条DNA链连续合成，一条链不连续lRNA引物：l冈崎片断：l前导链：l后随链（后滞链）：关于RNA的自我复制l1、先以自己为模板合成一条互补单链；l （模板链称“+”链，新复制的互补链称l “”链）l2、以“”链作为模板，复制出一条与自己互补的“+”链。l3、“+”链成为一条新的RNA。l 三、真核生物三、真核生物DNADNA合成的特点合成的特点l1 1、DNADNA合成发生的时间：仅为细胞周期的合成发生的时间：仅为细胞周期的S S期。期。l2 2、复制的起始点为多起点。、复制的起始点为多起点。l3 3、合成所需的、合成所需的RN

12、ARNA引物和冈崎片断都比原核生引物和冈崎片断都比原核生物的短。物的短。l4 4、控制前导链和后随链的聚合酶不同。、控制前导链和后随链的聚合酶不同。l5 5、染色体端体的复制。、染色体端体的复制。第四节 RNA的结构与功能l一、三种RNA分子l1、mRNA：把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。（从细胞核细胞质）l2、tRNA：根据mRNA的遗传密码依次准确地将合成多肽的原料氨基酸运送到工厂，是氨基酸的特异运输车。一、三种RNA分子l3、rRNA：是组成核糖体的主要成分，核糖体是合成蛋白质的中心。l4、小核

13、苷酸（snRNA）：是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体的主要成分。有五种。二、RNA合成的一般特点l1、所有的原料为核苷三磷酸；l2、只有一条DNA链被用作模板；l3、RNA链的合成不需要引物的引导；l4、RNA的合成也是从5，向3，端进行；l5、RNA的转录和合成由RNA聚合酶催化，聚合酶首先在启动子处与DNA结合，形成转录泡，并开始转录。l6、同样遵循碱基配对原则，只是U代替了T。三、原核生物RNA的合成l转录单位：通常把转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列称之。一个转录单位可能刚好是一个基因，或多个基因。lRNA转录的三步骤：l（1）RNA链的起始；l（2）RNA链的延长；l（3

14、）RNA链的终止和新链的释放。几个概念：几个概念：l上游：上游：RNARNA分子的分子的5 5 端。端。l下游：下游：RNARNA分子的分子的3 3 端。端。l模板链：模板链：l非模板链：非模板链：四、真核生物RNA的转录及加工l（一）、真核生物RNA转录的特点l1、转录在细胞核内进行l2、mRNA分子一般只编码一个基因l3、RNA聚合酶较多l4、RNA聚合酶不能独立转录RNA（二）、mRNA的加工l1、在、在mRNAmRNA前体的前体的55端加上端加上7-7-甲基嘌呤核甲基嘌呤核苷的帽子（苷的帽子（capcap）l2 2、在、在mRNAmRNA前体的前体的3 3，端加上聚腺苷酸端加上聚腺苷酸(poly(A)(poly(A)的尾巴的尾巴l3 3、将不编码的内含子序列进行剪接，切、将不编码的内含子序列进行剪接，切除除第五节第五节 三联体密码与蛋白质合成三联体密码与蛋白质合成一、遗传密码一、遗传密码l遗传密码遗传密码l三联体密码三联体密码l简并简并l起始密码子起始密码子l终止密码子终止密码子二、蛋白质的合成二、蛋白质的合成l转录转录l翻译翻译l多聚合糖体多聚合糖体三、中心法则及其发展l中心法则阐述的基因两大基本属性：l复制：DNADNA；l表达：从DNAmRNA蛋白质；l近年对中心法则的补充：l1、RNA的反转录l2、RNA的自我复制l3、DNA指导的蛋白质合成