遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)

關(guān)于遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)122.1.2DNA作為主要遺傳物質(zhì)直接證據(jù)1）噬菌體的浸染實驗

2）細菌轉(zhuǎn)化試驗3）煙草花葉病毒(TMV)的感染實驗第2頁,共36頁，2024年2月25日，星期天31）噬菌體的浸染實驗第3頁,共36頁，2024年2月25日，星期天4噬菌體感染圖象第4頁,共36頁，2024年2月25日，星期天5第5頁,共36頁，2024年2月25日，星期天62）細菌轉(zhuǎn)化試驗第6頁,共36頁，2024年2月25日，星期天73）煙草花葉病毒(TMV)的感染實驗第7頁,共36頁，2024年2月25日，星期天82.2.1核酸的分子組成1）戊糖2）堿基3）磷酸（H3P04）

第8頁,共36頁，2024年2月25日，星期天9DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA的二維結(jié)構(gòu)第9頁,共36頁，2024年2月25日，星期天10遺傳信息載體：脫氧核糖核酸（DNA）雙螺旋分子；長度單位：堿基對(bp)，千堿基對(Kb)，百萬堿基對(Mb)脫氧核糖核苷酸組成多聚核苷酸鏈，兩條鏈互相盤繞形成雙螺旋磷酸核糖腺嘌呤A堿基堿基堿基堿基胞嘧啶C堿基對核糖-磷酸骨架氫鍵3’端羥基5’端磷酸胸腺嘧啶T鳥嘌呤GDNA結(jié)構(gòu)示意圖2nm3.4nm第10頁,共36頁，2024年2月25日，星期天112.2.2核酸的分子結(jié)構(gòu)

1）DNA的分子結(jié)構(gòu)（1）DNA分子是由2條多核苷酸鏈組成，核苷酸之間通過3‘，5’磷酸二酯鍵連接。其中一條鏈5‘→3’；另一條鏈3‘→5’，這種現(xiàn)象稱為反向平行。2條核苷酸鏈圍繞1個公共的軸形成右旋的雙螺旋結(jié)構(gòu)。（2）螺旋的直徑為2nm，相鄰兩堿基間的距離為0.34nm，每10個核苷酸堿基繞螺旋轉(zhuǎn)一圈，螺距為3.4nm。（3）堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖骨架在螺旋的外側(cè)。2條反向平行的鏈通過內(nèi)側(cè)堿基間形成的氫鍵相連，A與T之間是2個氫鍵連接，G與C之間是3個氫鍵連接。（4）2條鏈的堿基是互補配對的，即腺嘌呤(A)與胸腺嘧啶(T)配對，鳥嘌呤(G)與胞嘧啶(C)配對（圖2-7），配對的堿基稱為互補堿基。因此，DNA分子中2條多核苷酸鏈是互補的，即如果一條鏈上的堿基順序確定，那么另一條鏈上必有相對應(yīng)的堿基序列。第11頁,共36頁，2024年2月25日，星期天12DNA的二級結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)要點：反向平行;

堿基配對;

堿基距離為0.34nm;

螺距為3.4nm。20A034A03.4A0第12頁,共36頁，2024年2月25日，星期天13DNA模型第13頁,共36頁，2024年2月25日，星期天141953年2003年第14頁,共36頁，2024年2月25日，星期天152）RNA的分子結(jié)構(gòu)RNA的分子結(jié)構(gòu)與DNA相似，也是由多個核苷酸組成的多聚體，但它與DNA存在一些重要的區(qū)別。首先，RNA的核糖取代了DNA的脫氧核糖，尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)；其次是RNA分子大部分是以單鏈形式存在，不形成雙螺旋，但一條RNA鏈上的互補部分也會產(chǎn)生堿基配對，形成雙鏈區(qū)域。如在蛋白質(zhì)合成中涉及到的rRNA和tRNA。第15頁,共36頁，2024年2月25日，星期天16RNA與DNA區(qū)別第16頁,共36頁，2024年2月25日，星期天172.2.3DNA的復制1）DNA的復制過程細胞分裂間期DNA復制時，首先是DNA雙鏈在解旋酶的作用下解開雙螺旋，局部分解為兩條單鏈。每條鏈以自身堿基序列為模板，根據(jù)堿基互補配對的原則，在DNA聚合酶的作用下，選擇帶有互補堿基的核苷酸與模板鏈形成氫鍵。隨著DNA聚合酶在模板鏈上的移動，合成了與其互補的一條新鏈，與原來的模板單鏈互相盤旋在一起，又恢復了DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)。隨著DNA分子雙鏈的完全拆開，逐漸形成了2個新的DNA分子，與原來的DNA分子完全一樣。第17頁,共36頁，2024年2月25日，星期天18第18頁,共36頁，2024年2月25日，星期天192）DNA的復制特點一是半保留復制。在DNA分子的子代雙鏈中，一條是親本鏈，另一條是新合成的鏈，這種復制方式稱為半保留復制，這對保持生物遺傳的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的；二是DNA的復制是邊解旋邊復制的，所以會出現(xiàn)復制叉；三是DNA復制有方向性。新鏈的合成只能是按照從5‘→3’的方向。第19頁,共36頁，2024年2月25日，星期天20DNA復制的半不連續(xù)性第20頁,共36頁，2024年2月25日，星期天212.3基因的表達調(diào)控2.3.1基因的概念基因是一段有功能的特定DNA序列，是一個遺傳功能單位，其內(nèi)部存在許多的重組子和突變子。第21頁,共36頁，2024年2月25日，星期天222.3.2遺傳密碼

1）三聯(lián)體密碼

將核苷酸序列翻譯成相應(yīng)氨基酸序列，靠的是RNA分子上3個連續(xù)堿基構(gòu)成的遺傳密碼。我們把相對應(yīng)于1個氨基酸的3個相連的堿基稱為1個密碼子(codon)，即三聯(lián)體密碼。第22頁,共36頁，2024年2月25日，星期天232）遺傳密碼的特點（1）遺傳密碼的簡并性（2）遺傳密碼指導蛋白質(zhì)合成的有序性（3）遺傳密碼是三聯(lián)體密碼（4）遺傳密碼的通用性第23頁,共36頁，2024年2月25日，星期天24遺傳學密碼最早的提出者：GeorgeGAMOW

俄裔理論物理學家“隧道”理論和宇宙大爆炸理論的奠基者之一“三聯(lián)體”密碼子的最早建議人

RNA領(lǐng)帶俱樂部的發(fā)起人之一和積極參與者第24頁,共36頁，2024年2月25日，星期天25遺傳密碼表第25頁,共36頁，2024年2月25日，星期天26密碼子與蛋白質(zhì)氨基酸序列第26頁,共36頁，2024年2月25日，星期天272.3.3蛋白質(zhì)的合成DNA控制蛋白質(zhì)的合成，需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個主要過程。蛋白質(zhì)的合成過程也是mRNA、tRNA、rRNA、核糖體及多種酶蛋白共同參與的結(jié)果。1）RNA的種類（1）信使核糖核酸(mRNA)（2）轉(zhuǎn)運核糖核酸(tRNA)（3）核糖體核糖核酸(rRNA)第27頁,共36頁，2024年2月25日，星期天28反密碼子：tRNA上攜帶的遺傳密碼是與mRNA上的密碼互補的，這個與遺傳密碼互補的密碼被稱為反密碼子。密碼子與反密碼子間的正確識別是遺傳信息準確傳遞的保障。第28頁,共36頁，2024年2月25日，星期天29tRNA二級結(jié)構(gòu)tRNA三級結(jié)構(gòu)第29頁,共36頁，2024年2月25日，星期天302）轉(zhuǎn)錄在細胞核中，以DNA雙鏈中的一條信息鏈為模板，將DNA的遺傳信息通過堿基互補的方式合成mRNA的過程叫轉(zhuǎn)錄。第30頁,共36頁，2024年2月25日，星期天313）翻譯就是以ｍRNA為模板，將ｔRNA送來的各種氨基酸按照ｍRNA的密碼順序，相互連接起來成為多肽鏈，并進一步折疊起來成為立體蛋白質(zhì)分子的過程。大致有４個階段：①氨?；?ｔRNA的合成。②肽鏈合成的起始。③肽鏈的延伸。④肽鏈合成的終止與釋放。第31頁,共36頁，2024年2月25日，星期天32蛋白質(zhì)合成過程

第32頁,共36頁，2024年2月25日，星期天33第33頁,共36頁，2024年2月25日，星期天342.3.4中心法則及其發(fā)展遺傳信息從DNA→DNA的復制過程，以及遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄成mRNA