第三章遺傳物質的分子基礎演示文稿

第三章遺傳物質的分子基礎演示文稿當前1頁，總共81頁。優(yōu)選第三章遺傳物質的分子基礎當前2頁，總共81頁。Page

3DNA通常只在核中的染色體上找到。線粒體和葉綠體也有自己的DNA，但有各自的連續(xù)性。同一種生物，不論年齡、組織，正常情況下，每個細胞核內的DNA含量恒定。精子或卵子中的DNA含量正好是體細胞的一半；而細胞內的RNA和蛋白質含量在不同細胞間變化很大。一間接證據當前3頁，總共81頁。Page

4DNA在代謝上穩(wěn)定。

細胞內蛋白質和RNA分子與DNA分子不同，在迅速形成的同時，又不斷分解。而原子一旦被DNA分子所攝取，則在細胞保持健全生長的情況下，保持穩(wěn)定，不會離開DNA?？筛淖僁NA結構的化學物質都可引起突變

不同波長的紫外線誘發(fā)各種生物突變時，其最有效的波長為260nm，這與DNA所吸收的紫外線光譜是一致的。一間接證據當前4頁，總共81頁。Page

5第一節(jié)

核酸是遺傳物質1、細菌的轉化

肺炎雙球菌兩種類型：光滑型(S型)：被一層多糖類的莢膜所保護，具有毒性，在培養(yǎng)基上形成光滑的菌落，IS、IIS、IIIS粗糙型(R型)：沒有莢膜和毒性，在培養(yǎng)基上形成粗糙的菌落，IR、IIR、IIIR二、直接證據當前5頁，總共81頁。Page

6首次將IIR→IIS，實現了細菌遺傳性狀的定向轉化。被加熱殺死的IIIS型肺炎鏈球菌必然含有某種促成這一轉變的活性物質。（1）1928,Griffith肺炎鏈球菌轉化試驗當前6頁，總共81頁。（2）Avery1944肺炎鏈球菌體外轉化試驗SⅢ分離提取殺死細菌多糖脂類RNA蛋白質DNADNA+DNaseRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡ+SⅢRⅡRⅡRⅡRⅡ當前7頁，總共81頁。Page

8（3）噬菌體的侵染與繁殖

Hershey和Chase等用同位素32P和35S分別標記T2噬菌體的DNA與蛋白質。當前8頁，總共81頁。Page

9（4）煙草花葉病毒的感染和重建

RNA接種到煙葉→發(fā)病

RNARNA酶處理RNA→不發(fā)病TMV

蛋白質：接種后不形成新的TMV

不發(fā)病說明在不含DNA的TMV中RNA才是遺傳物質當前9頁，總共81頁。Page

10為了進一步論證上述的結論，Frankel-Conrat和Singer實驗：當前10頁，總共81頁。*核酸的構成單元是核苷酸，是核苷酸的多聚體*每個核苷酸包括三部分：戊糖、堿基、磷酸第二節(jié)

核酸的分子結構Page

11當前11頁，總共81頁。Page

12構成核苷酸分子的堿基結構當前12頁，總共81頁。Page

13兩種核酸的主要區(qū)別：DNA：脫氧核糖，A、C、G、T雙鏈，分子鏈較長RNA：核糖，A、C、G、U單鏈，分子鏈較短當前13頁，總共81頁。糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸3’5’磷酸二酯鍵5′3′Page

141.DNA的分子結構當前14頁，總共81頁。Page

15

DNA分子模型主要特點：兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式，以一定的空間距離，環(huán)繞于同一軸相互盤旋而成;反向平行：5’－3’，3’－5’

兩條單鏈間以堿基間氫鍵配對相連：

AT，CG每個螺旋3.4nm，含10bp，直徑約為2nm分子表面大溝和小溝交替出現當前15頁，總共81頁。DNA構型變異：B－DNA：右手雙螺旋構型,是DNA在生理狀態(tài)下的構型（沃森和克里克模型）A－DNA：在較小濕度下存在，脫水構型，每個螺圈含11bp

Z－DNA:左旋，高陽離子濃度下存在，

每個螺圈含12bp。Page

16當前16頁，總共81頁。DNA分子結構所具有的生物學意義堿基序列存儲大量遺傳信息雙螺旋堿基互補是其復制和修復的基礎是現代分子生物學技術-分子雜交的基礎當前17頁，總共81頁。Page

18堿基排列順序的多樣性

A-T和C-G兩種核苷酸對分子鏈內排列的位置和方向只有四種形式:A--TC--GA--TG--CC--GA--TG--CA--T假設某一段DNA分子鏈有1000bp，則該段就可以有41000種不同的排列組合形式，反映出來的就是41000種不同性質的基因.當前18頁，總共81頁。2.DNA的復制（1）DNA復制的基本規(guī)律復制方向：只能5’-3’復制方式：半保留復制半不連續(xù)復制起點：大多數細菌只有一個復制起點，一個復制子；真核生物是多起點的，多個復制子Page

19當前19頁，總共81頁。Page

20半保留復制Meselson-Stahl實驗（1958）；Taylor蠶豆染色體放射自顯影實驗（1958）；Carins大腸桿菌放射自顯影實驗（1963）。1953年最初模型由沃森和克里克提出，20世紀50年代，對半保留復制產生質疑，又提出全保留復制模型和分散模型，究竟何種復制方式急需證明：當前20頁，總共81頁。Meselson-Stahl實驗（1958）：Page

21當前21頁，總共81頁。Taylor蠶豆染色體放射自顯影實驗（1958）Page

22T氚（3H）DNA乳膠緊緊覆蓋玻片，氚裂解釋放β離子使乳膠中銀離子還原，乳膠還原顯影，即可確定T的位置秋水仙素當前22頁，總共81頁。半不連續(xù)復制：Page

23當前23頁，總共81頁。真核生物染色體多起點DNA復制電鏡照片Page

24當前24頁，總共81頁。Page

25滾環(huán)復制θ-型復制線粒體的D環(huán)復制（2）環(huán)狀雙鏈DNA復制方式當前25頁，總共81頁。Page

263、端粒復制端粒的結構與功能短的串聯重復序列組成，Gn(A/T)m表示。一般形成環(huán)狀結構，3’末端折回取代上游相同序列，形成t環(huán)結構，由端粒結合蛋白（TRF2）催化形成。復制由端粒酶催化合成當前26頁，總共81頁。第三節(jié)、基因與表達基因化學：DNA片段，含有編碼氨基酸的序列一、基因的基本組成

物理：染色體線狀排列、交叉互換、傳遞功能：控制生物體某個特異特征的表達Page

27當前27頁，總共81頁?；蚧颍╣ene）是基因組中攜帶遺傳信息的最基本的物理和功能單位，人類基因可分為：為蛋白質編碼的基因及為RNA編碼的基因兩大類。Page

28當前28頁，總共81頁。（一）蛋白質編碼的基因也稱結構基因（structuralgene），大部分結構基因呈現出不連續(xù)性，即基因內部被不編碼的插入序列所隔開，又稱割裂基因（splitgene）。外顯子-內含子結構ExonIntronGT-AGlawPage

29當前29頁，總共81頁。外顯子與內含子編碼序列稱為外顯子（exon），間隔的非編碼序列稱為內含子（intron）。內含子在轉錄后的加工中會被切除。Page

30當前30頁，總共81頁。外顯子和內含子數目數目可變，對一個基因exon=intron+1不同基因差異較大Page

31當前31頁，總共81頁。外顯子保守的，內含子變異的外顯子和內含子的長度Page

32當前32頁，總共81頁。

剪接位點外顯子和內含子接頭部位有一段高保守序列；內含子5’端：拼接供體位點，GT；內含子3’端：剪接受體，AG；GT-AG法則。Page

33當前33頁，總共81頁?；蚣易寤蚣易澹╣enefamily）是指一個基因經過重復和變異形成的一組來源相同、結構相似、功能相關的基因。

由一個基因產生多次拷貝，具有相同的基因序列，成簇的排列在一條染色體上，形成基因簇（geneclusrer）。Page

34當前34頁，總共81頁。一個多基因家族的不同成員成簇地分布在幾條染色體上，成員間序列有所不同，編碼一組關系密切的蛋白質?；蚣易錚age

35當前35頁，總共81頁。

假基因（pseudogene）也稱擬基因，是基因組中存在的一段與正?；蚍浅Ｏ嗨频荒鼙磉_的DNA序列，是人類基因中常見的一類基因（DNA序列），常用ψ表示。假基因Page

36當前36頁，總共81頁。（二）RNA編碼的基因tRNA基因：tRNA通過其所含的反密碼子在蛋白質合成中運輸相應的氨基酸。線粒體和核基因組（NO:6、1chr)；rRNA基因：人類基因組含6種rRNA基因，均為核糖體大、小亞基的亞單位，都參與蛋白質的合成；snRNA基因：為剪接體的亞單位，負責內含子的剪切和外顯子的拼接；siRNA、miRNA基因等：基因沉默或調解基因轉錄等功能。Page

37當前37頁，總共81頁。側翼序列：每個基因5’和3’端兩側都有一段不轉錄的DNA序列，稱為側翼序列。對基因的轉錄表達起重要的調控作用。啟動子：位于起始為點上游100-200bp，激活RNA聚合酶，特定位置起始RNA合成。

Ⅰ類啟動子：富含GC，主要調控rRNA基因的編碼，包括核心元件（-45至+20bp），上游調控元件（-156至-107bp）。（三）人類基因組調控元件Page

38當前38頁，總共81頁。CAATboxGCboxTATAboxExonIntronⅡ類啟動子：主要調控蛋白質和小RNA基因TATA框：5’端上游-25至-30bp，TATAA(A/T)AA(A/T)，轉錄因子TFⅡ結合再與RNA聚合酶Ⅱ形成復合物，準確識別起始位點，啟動轉錄因子。CAAT框：5’端上游-70至-80bp，GGC(A/T)CAATCT，能與轉錄因子CTF結合，提高轉錄效率。GC框:有些基因無TATA和CAAT，但富含G和C序列，由GGCGGG組成，能與轉錄Spl結合，促進轉錄。Page

39當前39頁，總共81頁。Ⅲ類啟動子：包括A、B、C盒，能夠調控5SrRNA、tRNA、U6snRNA等RNA分子的編碼基因，位置獨特，如tRNA基因啟動子A、B、C三盒分別位于+10bp到+20bp以及+50bp到+60bp兩個區(qū)域。Page

40當前40頁，總共81頁。增強子：可以增強真核基因啟動子轉錄效率的順式作用元件，特異性的與反式作用因子結合，在啟動子和增強子之間形成DNA環(huán)，促進增強子的結合蛋白與啟動子的結合蛋白相互作用，或者與RNA聚合酶相互作用，增強基因轉錄活性。沉默子：與增強子性質相似，但結合反式作用因子，對轉錄起遏制作用。終止子：多聚腺苷酸附加信號AATAAA和一段回文序列組成，轉錄后形成發(fā)夾結構遏制RNA聚合酶的活動，使基因沉默。隔離子：處于抑制狀態(tài)與活化狀態(tài)的染色質結構域之間，阻止不同狀態(tài)染色質結構域向兩側擴散，保護基因免受臨近凝縮染色質沉默效應的影響。Page

41當前41頁，總共81頁。逆轉錄DNARNA蛋白質復制轉錄翻譯復制二、基因的表達

基因表達：DNA序列所攜帶的遺傳信息，通過轉錄和翻譯形成具有生物活性的蛋白質的過程。Page

42當前42頁，總共81頁。（一）轉錄

一個特定基因的DNA雙鏈分子中只有一條鏈帶有遺傳信息，稱為編碼鏈（codingstrand），互補鏈稱為反編碼鏈（anticodingstrand）。轉錄（transcription）是指在RNA聚合酶的催化下，以DNA反編碼連為模板，按照堿基互補配對原則（A=T,C-G），以4種NTPs(ATP、UTP、CTP、GTP)為原料合成RNA的過程。Page

43當前43頁，總共81頁。mRNA的加工：剪接：GU-AG法則

選擇性剪接戴帽：m7G加尾：poly(A)Page

44當前44頁，總共81頁。mRNA的加工：翻譯：

遺傳信息由mRNA的堿基序列轉變?yōu)槎嚯逆湹陌被岬倪^程，稱為翻譯（translation）。翻譯過程即細胞內蛋白質（多肽鏈）生物合成的過程。整個過程按進位、轉肽、移位和脫落等步驟不斷重復，直至終止密碼子（UAA，UAG或UGA）。Page

45當前45頁，總共81頁。IF3IF2IF3-mRNA-30S三元復合物IF2-30S-mRNA-fMet-30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf大亞基IF2GTPUACfMet大亞基小亞基IF3IF2IF3小亞基A位UACfMetGTPGDP+PiACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,CGG丙CGG丙肽基轉移酶形成肽鍵fMetP位A位CGG丙3,AUGGCCUCUGGAACG5,EF-G易位酶G因子GTPGDP+PiP位A位fMetCGG丙ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲EF-TGTP氨酰基-tRNA進入A位肽鍵的形成移位(由A位轉移至P位）P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲fMet丙P位A位UGA釋放因子RF絲fMet丙甘蘇RF30S50SCGGUAC肽鏈合成的終止與釋放ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,UACfMetCGG丙UGAIF3A位A位P位A位UGA絲fMet丙甘蘇ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,RFUACfMetCGG丙UGC蘇絲fMet丙甘絲fMet丙甘蘇多肽鏈的合成Page

46當前46頁，總共81頁。Page

47當前47頁，總共81頁。遺傳密碼子的簡并性：

不同密碼子編碼同一氨基酸的特性稱為遺傳密碼子的簡并性。如亮氨酸和絲氨酸分別由6個密碼子編碼。mRNA密碼子64個，細胞質tRNA反密碼子30個，線粒體22個，搖擺假說，即第一和第二個堿基A-U和C-G，第三個發(fā)生搖擺可出現G-U。翻譯后的修飾：

脫甲?；⒁阴；⒘姿峄?、糖基化和鏈切割等。Page

48當前48頁，總共81頁。

第3章遺傳物質的分子基礎

第四節(jié)中心法則及其發(fā)展當前49頁，總共81頁。

一.中心法則與遺傳信息流當前50頁，總共81頁。classicalcentraldogma當前51頁，總共81頁。

二.中心法則的修正與發(fā)展

(一).fromRNAtoRNA:當前52頁，總共81頁。

RNAvirusanditsbeingdiscovered

poliomyelitisvirus當前53頁，總共81頁。ViralRNApoliomyelitisvirus分離specialRNAreplicase病毒RNA與cRNA的雙鏈病毒RNAcRNAproteinRNAforfilialvirus合成Newpolio-myelitisvirus組裝翻譯分離當前54頁，總共81頁。JohnFranklinEnders

(February10,1897～September8,1985)USAHarvardMedicalSchool;ResearchDivisionofInfectiousDiseases,Children'sMedicalCenter

Boston,MA,USA當前55頁，總共81頁。ThomasHuckleWeller

(June15,1915～)USAResearchDivisionofInfectiousDiseases,Children'sMedicalCenter

Boston,MA,USA當前56頁，總共81頁。FrederickChapmanRobbins(August25,1916～August4,2003)USAWesternReserveUniversity

Cleveland,OH,USA當前57頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1954tothem:

“fortheirdiscoveryoftheabilityofpoliomyelitisvirusestogrowinculturesofvarioustypesoftissue”當前58頁，總共81頁。當前59頁，總共81頁。

二.中心法則的修正與發(fā)展

(二).fromRNAtoDNA:當前60頁，總共81頁。

1911,FrancisPeytonRous發(fā)現，將雞肉瘤的無細胞濾液注射給另外同種健康雞后，后者長出同樣的腫瘤。首次證實雞腫瘤的致病因子是過濾性病毒。提出：病毒致癌假說。這種病毒后來被命名為“勞斯肉瘤病毒”

(RousSarcomavirus,RSV)。當前61頁，總共81頁。PeytonRous

(1879～February16,1970)USARockefellerUniversity

NewYork,NY,USA

當前62頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1966tohim:

“forhisdiscoveryoftumour-inducingviruses”當前63頁，總共81頁。

1964,HowardMartinTemin提出“原病毒假說”(protovirushypothesis)。并于1970年發(fā)現了反轉錄酶(reversetranscriptase)。數周之后，DavidBaltimore發(fā)現了依賴RNA的DNA聚合酶(RNA-dependentDNApolymer-ase)，即反轉錄酶。當前64頁，總共81頁。DavidBaltimore

(March7,1938～)USAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA當前65頁，總共81頁。RenatoDulbecco(1914～)USAImperialCancerResearchFundLaboratory

London,UnitedKingdom當前66頁，總共81頁。HowardMartinTemin

(December10,1934~February9,1994)USAUniversityofWisconsin

Madison,WI,USA當前67頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1975tothem:

“fortheirdiscoveriescon-cerningtheinteractionbe-tweentumourvirusesandthegeneticmaterialofthecell”當前68頁，總共81頁。當前69頁，總共81頁。

1969,提出癌基因假說。認為癌基因是致癌病毒的基因，并非是細胞本身所固有的。1976,J.MichaelBishop&HaroldE.Varmus的發(fā)現表明，癌基因是脊椎動物本身所固有的遺傳結構的一部分；病毒癌基因起源于高等動物的基因組。稱其為原癌基因(proto-oncogene)或細胞癌基因(cellularoncogene，c-onc).當前70頁，總共81頁。J.MichaelBishop(February22,1936~)USAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicine

SanFrancisco,CA,USA當前71頁，總共81頁。HaroldE.Varmus

(December18,1939～)USAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicine

SanFrancisco,CA,USA當前72頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine