遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)

一、遺傳物質(zhì)應(yīng)具備的三種基本功能：1、復(fù)制功能遺傳物質(zhì)必須貯存遺傳信息，并能將其復(fù)制且一代一代精確地傳遞下去。2、表達(dá)功能遺傳物質(zhì)必須控制生物體性狀的發(fā)育和表達(dá)。3、變異功能遺傳物質(zhì)必須發(fā)生變異，以適應(yīng)外界環(huán)境的變化，沒有變異就沒有進(jìn)化。第一節(jié)DNA作為主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)

DNA作為主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)染色體蛋白質(zhì)（66%）RNA（6%）組蛋白非組蛋白DNA（27%）

DNA是遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)⒈每個(gè)物種不同組織的細(xì)胞不論其大小和功能如何。它們的DNA含量是恒定的，而且配子中的DNA含量正好是體細(xì)胞的一半。⒉DNA在代謝上是比較穩(wěn)定的。⒊DNA是所有生物的染色體所共有。4.用不同波長的紫外線誘發(fā)各種生物突變時(shí)，其最有效的波長均為2600埃。這與DNA所吸收的紫外線光譜是一致的。

DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)2.噬菌體的感染3.煙草花葉病毒的重建1、肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化噬菌體T2結(jié)構(gòu)示意圖第一節(jié)DNA作為主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)

結(jié)論：DNA是生物主要的遺傳物質(zhì)；在缺少DNA的生物中，RNA為主要的遺傳物質(zhì)。第二節(jié)核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)

一、兩種核酸及其分布核酸：一種高分子化合物，核苷酸的多聚體。有脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）兩類。核苷酸的構(gòu)成：（1）五碳糖；（2）磷酸；（3）環(huán)狀含氮堿基堿基的種類：（1）雙環(huán)結(jié)構(gòu)的嘌呤：腺嘌呤（A）

鳥嘌呤（G）（2）單環(huán)結(jié)構(gòu)的嘧啶：胞嘧啶（C）

胸腺嘧啶（T）

尿嘧啶（U）美妙的DNA雙螺旋1、DNA分子是由兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式，彼此以一定的空間距離，平行于同一軸上，很像一個(gè)扭曲的梯子。2、DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連

接（手拉手）構(gòu)成基本骨架，也就是梯子的兩扶手。3、兩扶手的走向?yàn)榉聪蚱叫小?、梯子的橫檔為排列在內(nèi)側(cè)的堿基，堿基通過氫結(jié)合，并以互補(bǔ)配對原則配對，A-T，C-G，DNA的其它螺旋結(jié)構(gòu)

回文結(jié)構(gòu)鏡像重復(fù)三股螺旋（H-DNA）

回文結(jié)構(gòu)—DNA序列中以某一中心區(qū)域?yàn)閷ΨQ軸，其兩側(cè)的堿基對順序正讀和反讀都相同的雙螺旋結(jié)構(gòu)。即對稱軸一側(cè)的

片段旋轉(zhuǎn)180°后，與

另一側(cè)片段對稱重復(fù)。

回文結(jié)構(gòu)能形成

十字結(jié)構(gòu)和發(fā)夾結(jié)構(gòu)AATTCAAGGGAGAAGTATAGAAGAGGGAAGGATCTTAAGTTCCCTCTTCATATCTTCTCCCTTCCTAG

存在于同一股上的某些DNA區(qū)段的反向重復(fù)序列。此序列各單股中沒有互補(bǔ)序列，不能形成十字型或發(fā)夾結(jié)構(gòu)。

*鏡像重復(fù)

多聚嘧啶和多聚嘌呤組成的DNA螺旋區(qū)段，其序列中有較長的鏡像重復(fù)時(shí)，形成局部三股配對，并互相盤繞的三股螺旋，其中兩股的堿基按Watson-Crick方式配對，第三股多聚嘧啶（鏡像重復(fù)）通過TAT和CGC+配對，而處于雙螺旋的

大溝中。

*DNA三股螺旋（H-DNA,ts-DNA）DNA構(gòu)型的變異1、B-DNA：為DNA在生理狀態(tài)下的構(gòu)型，右手雙螺旋構(gòu)型（沃森和克里克模型），每螺旋為10個(gè)核苷酸對。2、A-DNA：為DNA的脫水構(gòu)型，右手螺旋，每螺旋為11個(gè)核苷酸對。3、Z-DNA：為左手螺旋，每個(gè)螺旋含12個(gè)核苷酸對。

RNA二級結(jié)構(gòu)：單鏈RNA自行盤繞形成局部雙螺旋的多“莖”多“環(huán)”結(jié)構(gòu)，螺旋部分稱為“莖”或“臂”非螺旋部分稱為“環(huán)”，在螺旋區(qū)，A與U配對，G與C配對。

tRNA的二級結(jié)構(gòu)：

三葉草形狀

RNA三葉草型的二級結(jié)構(gòu)可分為：氨基酸接受區(qū)、反密碼區(qū)、二氫尿嘧啶區(qū)、TΨC區(qū)和可變區(qū)。除氨基酸接受區(qū)外，其余每個(gè)區(qū)都含有一個(gè)突環(huán)和一個(gè)臂。如圖所示：tRNA的

三級結(jié)構(gòu)：倒“L”形，所有的tRNA折疊后形成大小相似及三維構(gòu)象相似的三級結(jié)構(gòu)，這有利于攜帶的氨基酸的tRNA進(jìn)入核糖體的特定部位。如圖所示：第三節(jié)染色體的分子結(jié)構(gòu)一、原核生物染色體較簡單，只有一個(gè)核酸分子（DNA或RNA），大多呈環(huán)狀。原核生物的染色體，其DNA分子同樣與蛋白質(zhì)和RNA結(jié)合。二、真核生物染色體染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)；串珠模型:1、核小體：由H2A、H2B、H3、和H4四種組蛋白各以兩個(gè)分子組成的八聚體和盤繞其表面的DNA雙螺旋組成。2、連接絲:DNA雙鏈3、組蛋白H1染色質(zhì)的兩種類型異染色質(zhì)：染色質(zhì)線中染色很深的區(qū)段，為高度螺旋化而卷縮，在遺傳行為上表現(xiàn)為隋性，一般不編碼蛋白質(zhì)。常染色質(zhì)：染色很淺的區(qū)段，為解螺旋狀態(tài)，在遺傳行為上表現(xiàn)為活性，異染色質(zhì)組成型異染質(zhì)兼性異染色質(zhì)染色體的結(jié)構(gòu)模型

一級結(jié)構(gòu)：核小體，直徑10nm。二級結(jié)構(gòu)：螺線體，直徑30nm。三級結(jié)構(gòu)：超螺線體，直徑400nm。四級結(jié)構(gòu)：染色體，直徑1000nm.第四節(jié)DNA的復(fù)制DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)：1、半保留復(fù)制拆開的兩條單鏈，以各自為模板，從細(xì)胞核內(nèi)吸取與自己堿基互補(bǔ)的游離核苷酸，進(jìn)行氫鍵結(jié)合，在酶系統(tǒng)的作用下，連接起來，各自形成一條新的互補(bǔ)鏈。DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)2、復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制方向原核生物：多數(shù)只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。真核生物：有多個(gè)起點(diǎn)。原核生物DNA合成(一)、有關(guān)DNA合成的酶1、DNA聚合酶12、DNA聚合酶113、DNA聚合酶111（二）DNA復(fù)制的過程1、DNA雙螺旋的解鏈2、DNA合成的開始3、一條DNA鏈連續(xù)合成，一條鏈不連續(xù)RNA引物：岡崎片斷：前導(dǎo)鏈：后隨鏈（后滯鏈）：關(guān)于RNA的自我復(fù)制1、先以自己為模板合成一條互補(bǔ)單鏈；（模板鏈稱“+”鏈，新復(fù)制的互補(bǔ)鏈稱“—”鏈）2、以“—”鏈作為模板，復(fù)制出一條與自己互補(bǔ)的“+”鏈。3、“+”鏈成為一條新的RNA。

三、真核生物DNA合成的特點(diǎn)1、DNA合成發(fā)生的時(shí)間：僅為細(xì)胞周期的S期。2、復(fù)制的起始點(diǎn)為多起點(diǎn)。3、合成所需的RNA引物和岡崎片斷都比原核生物的短。4、控制前導(dǎo)鏈和后隨鏈的聚合酶不同。5、染色體端體的復(fù)制。第五節(jié)RNA的轉(zhuǎn)錄及加工一、三種RNA分子1、mRNA：把DNA上的遺傳信息精確無誤地轉(zhuǎn)錄下來，然后由mRNA的堿基順序決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序，完成基因表達(dá)過程中的遺傳信息傳遞過程。（從細(xì)胞核——細(xì)胞質(zhì)）2、tRNA：根據(jù)mRNA的遺傳密碼依次準(zhǔn)確地將合成多肽的原料—氨基酸運(yùn)送到工廠，是氨基酸的特異運(yùn)輸車。一、三種RNA分子3、rRNA：是組成核糖體的主要成分，核糖體是合成蛋白質(zhì)的中心。4、小核苷酸（snRNA）：是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體的主要成分。有五種。二、RNA合成的一般特點(diǎn)1、所有的原料為核苷三磷酸；2、只有一條DNA鏈被用作模板；3、RNA鏈的合成不需要引物的引導(dǎo)；4、RNA的合成也是從5，向3，端進(jìn)行；5、RNA的轉(zhuǎn)錄和合成由RNA聚合酶催化，聚合酶首先在啟動子處與DNA結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄泡，并開始轉(zhuǎn)錄。6、同樣遵循堿基配對原則，只是U代替了T。三、原核生物RNA的合成轉(zhuǎn)錄單位：通常把轉(zhuǎn)錄后形成一個(gè)RNA分子的一段DNA序列稱之。一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位可能剛好是一個(gè)基因，或多個(gè)基因。RNA轉(zhuǎn)錄的三步驟：（1）RNA鏈的起始；（2）RNA鏈的延長；（3）RNA鏈的終止和新鏈的釋放。幾個(gè)概念：

上游：RNA分子的5'端。下游：RNA分子的3'端。模板鏈：非模板鏈：四、真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄及加工（一）、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)1、轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行2、mRNA分子一般只編碼一個(gè)基因3、RNA聚合酶較多4、RNA聚合酶不能獨(dú)立轉(zhuǎn)錄RNA（二）、mRNA的加工1、在mRNA前體的5'端加上7-甲基嘌呤核苷的帽子（cap）2、在mRNA前體的3，端加上聚腺苷酸(poly(A))的尾巴3、將不編碼的內(nèi)