大連理工大學(xué)生物化學(xué)基因與染色體

1、編輯ppt1基因和基因組編輯ppt2基因基因(gene)：基因組基因組(genome)：染色體染色體(chromosome)：一個(gè)細(xì)胞的所有基因和基因間一個(gè)細(xì)胞的所有基因和基因間的的DNA組成。組成。 ？編碼多肽鏈和編碼多肽鏈和RNA的的DNA片段。片段。？ 細(xì)胞分裂過程中，細(xì)胞細(xì)胞分裂過程中，細(xì)胞核內(nèi)的核內(nèi)的DNA和蛋白質(zhì)被組織成可見和蛋白質(zhì)被組織成可見的的“線線” 。編輯ppt3編輯ppt4核酸的生物學(xué)功能核酸的生物學(xué)功能 DNA是主要的遺傳物質(zhì)是主要的遺傳物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室：奧地利神學(xué)院實(shí)驗(yàn)室：奧地利神學(xué)院 一座小花園一座小花園編輯ppt5實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 植 株 的 性 狀 由 不 同 的

2、 遺 傳 因 子 決 定植 株 的 性 狀 由 不 同 的 遺 傳 因 子 決 定 基 因基 因（gene）。）。每個(gè)性狀由基因的每個(gè)性狀由基因的2個(gè)拷貝控制，一個(gè)來自個(gè)拷貝控制，一個(gè)來自父方，一個(gè)來之母方；這兩個(gè)不同形式的基因父方，一個(gè)來之母方；這兩個(gè)不同形式的基因等等位基因（位基因（allele）一個(gè)植株產(chǎn)生的每個(gè)生殖細(xì)胞（或配子）都只含有一個(gè)植株產(chǎn)生的每個(gè)生殖細(xì)胞（或配子）都只含有決定每一性狀的基因的拷貝；決定每一性狀的基因的拷貝； 一對(duì)等為基因共存于植株的整個(gè)生命過程中，但形一對(duì)等為基因共存于植株的整個(gè)生命過程中，但形成配子時(shí)又相互分離，為成配子時(shí)又相互分離，為“分離定律分離定律”的基

3、礎(chǔ)；的基礎(chǔ)；一對(duì)等位基因的分離對(duì)另一性狀的等位基因的分離一對(duì)等位基因的分離對(duì)另一性狀的等位基因的分離沒有影響沒有影響 “獨(dú)立分配定律獨(dú)立分配定律”的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。編輯ppt61865年，孟德爾的研究結(jié)果發(fā)表在奧地利年，孟德爾的研究結(jié)果發(fā)表在奧地利Brnn自然歷史協(xié)會(huì)的雜志上，但直到他自然歷史協(xié)會(huì)的雜志上，但直到他去世去世16年后的年后的1900年才開始有人對(duì)其感興年才開始有人對(duì)其感興趣。當(dāng)年趣。當(dāng)年3位歐洲植物學(xué)家獨(dú)立地得出相同位歐洲植物學(xué)家獨(dú)立地得出相同的結(jié)論，也重新發(fā)現(xiàn)了已在歐洲許多圖書的結(jié)論，也重新發(fā)現(xiàn)了已在歐洲許多圖書館的書架上擺放了館的書架上擺放了35年之久的那篇論文。年之久的那篇論

4、文。沉睡了沉睡了35年的偉大成果年的偉大成果編輯ppt7目標(biāo)：目標(biāo)：通過雜交具有不同遺傳特征的豌豆植株，確定通過雜交具有不同遺傳特征的豌豆植株，確定這些遺傳特征傳遞給后代的模式這些遺傳特征傳遞給后代的模式 孟德爾豌豆實(shí)驗(yàn)的孟德爾豌豆實(shí)驗(yàn)的7種性狀種性狀性性 狀狀顯性性狀顯性性狀隱性性狀隱性性狀高高 度度高的高的矮的矮的種子顏色種子顏色黃色黃色綠色綠色種子形狀種子形狀圓滑圓滑皺縮皺縮花的顏色花的顏色紫色紫色白色白色花的位置花的位置腋生腋生頂生頂生豆莢顏色豆莢顏色綠色綠色黃色黃色豆莢形狀豆莢形狀鼓脹鼓脹收縮收縮編輯ppt8陳省身陳省身成功歸結(jié)為四個(gè)正確：成功歸結(jié)為四個(gè)正確：在正確的時(shí)間，選擇了正確

5、的方向，去了正確的地方，在正確的時(shí)間，選擇了正確的方向，去了正確的地方，找了正確的老師。找了正確的老師。沃森沃森成功歸結(jié)為四個(gè)要素：成功歸結(jié)為四個(gè)要素：向勝利者學(xué)習(xí)向勝利者學(xué)習(xí)要有冒險(xiǎn)精神要有冒險(xiǎn)精神要有堅(jiān)強(qiáng)的后盾，即有很多人協(xié)助要有堅(jiān)強(qiáng)的后盾，即有很多人協(xié)助一定要做你自己喜歡做的事，同時(shí)要保持開放，不能一定要做你自己喜歡做的事，同時(shí)要保持開放，不能與世隔絕與世隔絕編輯ppt9編輯ppt10編輯ppt11編輯ppt12編輯ppt13 DNA 雙螺旋模型雙螺旋模型 編輯ppt14DNA 的的 X -射射 線線 衍衍 射射 研究研究 Rosalind Franklin（19201958）拍攝的）拍

6、攝的DNA-X 射線衍射照片清楚地顯示了射線衍射照片清楚地顯示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這為這為Watson和和Crick提出提出DNA雙螺旋模型堅(jiān)定了雙螺旋模型堅(jiān)定了信心。信心。編輯ppt15編輯ppt16B型型-DNA 編輯ppt17 DNA mRNA 多肽鏈多肽鏈編輯ppt18復(fù)制復(fù)制(replication) ：將親代將親代DNA為模板復(fù)制出相同核苷酸序列的子代為模板復(fù)制出相同核苷酸序列的子代DNA的過程。的過程。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(transcription)：在在DNA分分子上合成出與其核苷酸順序相對(duì)應(yīng)的子上合成出與其核苷酸順序相對(duì)應(yīng)的RNA的過程。的過程。翻譯翻譯(transla

7、tion)：在在mRNA指導(dǎo)指導(dǎo)下合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)下合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)肽鏈的過程。肽鏈的過程。編輯ppt19病毒與細(xì)菌的病毒與細(xì)菌的DNADNA編輯ppt20病毒病毒病毒病毒DNA的的堿基對(duì)數(shù)量堿基對(duì)數(shù)量病毒病毒DNA的長度的長度/nm病毒粒子長度病毒粒子長度/nm X1745 386*1 929*25T739 93614 37778 48 50217 460190T4168 88960 800210一些細(xì)菌病毒（噬菌體）的一些細(xì)菌病毒（噬菌體）的DNA和病毒粒子的大小和病毒粒子的大小* 數(shù)據(jù)適用于可復(fù)制形式，噬菌體的整個(gè)堿基序列已經(jīng)確定數(shù)據(jù)適用于可復(fù)制形式，噬菌

8、體的整個(gè)堿基序列已經(jīng)確定編輯ppt21基因基因是編碼多肽鏈和是編碼多肽鏈和RNA的的DNA片段片段 1940年，年，George Beadle 和和 Edward Tatum 提出提出了了基因基因的分子學(xué)定義。一個(gè)基因就是一段能決定或編的分子學(xué)定義。一個(gè)基因就是一段能決定或編碼一種酶的遺傳物質(zhì)，即碼一種酶的遺傳物質(zhì)，即一個(gè)基因一種酶一個(gè)基因一種酶的假說的假說（one gene -one enzyme）。后來被擴(kuò)展為）。后來被擴(kuò)展為一個(gè)基因一個(gè)基因一種蛋白質(zhì)一種蛋白質(zhì)（one gene -one protein）。編輯ppt22基因基因經(jīng)典的概念：決定或影響經(jīng)典的概念：決定或影響某一個(gè)某一個(gè) 特

9、征特征 或或 表現(xiàn)型表現(xiàn)型（phenotype；可見的特可見的特征，如眼睛的顏色征，如眼睛的顏色）的一的一段染色體。段染色體。編輯ppt23血紅蛋白：血紅蛋白： 2條條 鏈和鏈和 2條條 鏈組成鏈組成有不同的基因編碼而來。有不同的基因編碼而來。基因基因tRNA、rRNA核酶核酶調(diào)控序列（調(diào)控序列（regulatory sequence）編輯ppt24 DNA mRNA 多肽鏈多肽鏈 DNA的編碼序列與多肽鏈的的編碼序列與多肽鏈的氨基酸序列間的共線性。氨基酸序列間的共線性。 DNA中的核苷酸三聯(lián)體通過中的核苷酸三聯(lián)體通過mRNA決定蛋白質(zhì)中的氨基酸。決定蛋白質(zhì)中的氨基酸。 某些細(xì)菌和許多真核基因

10、中，某些細(xì)菌和許多真核基因中，編碼序列被一些非編碼序列編碼序列被一些非編碼序列（內(nèi)含子）打斷。（內(nèi)含子）打斷。編輯ppt25編輯ppt26端粒端粒端粒端粒線性染色體中的重要結(jié)構(gòu)線性染色體中的重要結(jié)構(gòu)元件元件特異序列特異序列（基因）（基因）分散的重復(fù)序列分散的重復(fù)序列 和和多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)中度重復(fù)（中度重復(fù)（moderately repetitive）序列：序列：幾百個(gè)堿基對(duì)幾百個(gè)堿基對(duì)重復(fù)至少上重復(fù)至少上千次千次而成。而成。高度重復(fù)（高度重復(fù)（highly repetitive）序列序列 或或 簡單序列簡單序列DNA（simple-sequence DNA）：）：少于少于10個(gè)堿基

11、對(duì)的序列個(gè)堿基對(duì)的序列重復(fù)上重復(fù)上百萬次百萬次而成。而成。著絲粒著絲粒編輯ppt27線粒體線粒體DNA編碼線粒編碼線粒體體tRNA、rRNA和一和一些線粒體蛋白質(zhì)，而些線粒體蛋白質(zhì)，而超過超過95%的線粒體蛋的線粒體蛋白質(zhì)由核白質(zhì)由核DNA編碼。編碼。正在分裂的線粒體正在分裂的線粒體編輯ppt28真核染色體真核染色體一條人類染色體一條人類染色體正常人體細(xì)胞正常人體細(xì)胞的的46條染色體條染色體編輯ppt29DNA壓縮的各級(jí)組織模型壓縮的各級(jí)組織模型 2條染色單體條染色單體（每條（每條10個(gè)螺旋）個(gè)螺旋） 1個(gè)螺旋（個(gè)螺旋（30個(gè)玫瑰結(jié)）個(gè)玫瑰結(jié)） 1個(gè)玫瑰結(jié)（個(gè)玫瑰結(jié)（6環(huán)）環(huán)） 1環(huán)（環(huán)（75

12、000 堿基對(duì)）堿基對(duì)） 30nm纖絲纖絲染色質(zhì)的染色質(zhì)的“珠串珠串”結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)DNA 核支架核支架染染色色體體中中壓縮壓縮7倍倍DNA染色體染色體壓壓縮縮 1萬萬倍倍壓縮壓縮100倍倍？編輯ppt30編輯ppt31DNA的復(fù)制與端粒的縮短的復(fù)制與端粒的縮短編輯ppt32 物種物種 端粒序列端粒序列哺乳動(dòng)物、粘菌、絲狀霉菌、哺乳動(dòng)物、粘菌、絲狀霉菌、動(dòng)質(zhì)原生動(dòng)物動(dòng)質(zhì)原生動(dòng)物TTAGGG纖毛原生動(dòng)物纖毛原生動(dòng)物GGGGTT、GGGGTTT、GGGGTTTT球蟲原生動(dòng)物球蟲原生動(dòng)物AGGGTTTC高等植物高等植物AGGGTTT編輯ppt33端粒酶的作用機(jī)制編輯ppt34 人體細(xì)胞中端粒隨細(xì)胞的分裂而

13、逐漸縮短。人體細(xì)胞中端粒隨細(xì)胞的分裂而逐漸縮短。 端粒的長短不僅與年齡、細(xì)胞分裂次數(shù)端粒的長短不僅與年齡、細(xì)胞分裂次數(shù)及腫瘤發(fā)生相關(guān)，同時(shí)也與細(xì)胞分化程度相關(guān)。分及腫瘤發(fā)生相關(guān)，同時(shí)也與細(xì)胞分化程度相關(guān)。分化程度越高，端粒越短。正常的人體細(xì)胞端化程度越高，端粒越短。正常的人體細(xì)胞端粒：粒：50200bp/分裂一次分裂一次編輯ppt35端粒、端粒酶與細(xì)胞壽命及腫瘤的關(guān)系端粒、端粒酶與細(xì)胞壽命及腫瘤的關(guān)系為陰性。為陰性。端粒進(jìn)一步縮短，大部分細(xì)胞達(dá)到極限而死亡，生存端粒進(jìn)一步縮短，大部分細(xì)胞達(dá)到極限而死亡，生存下來的細(xì)胞具有無限增殖的能力，端粒酶重新活化，成為永生下來的細(xì)胞具有無限增殖的能力，端粒酶重新活化，成為永生細(xì)胞。細(xì)胞。正常人體細(xì)胞的端?？s短正常人體細(xì)胞的端粒縮短至一定程度時(shí)，啟動(dòng)阻止至一定程度時(shí)，啟動(dòng)阻止細(xì)胞分裂的信號(hào)，細(xì)胞開細(xì)胞分裂的信號(hào)，細(xì)胞開始衰老、死亡，即所謂的始衰老、死亡，即所謂的Hayflick界限界限(M1期期)。另另外一些細(xì)胞由于癌基因、外一些細(xì)胞由于癌基因、抑癌基因等的突變逃逸抑癌基因等的突變逃逸M1期，獲得一定的額外期，獲得一定的額外增殖能力，進(jìn)入第二死亡增殖能力，進(jìn)入第二死亡期期(M2期期)，此時(shí)端粒酶仍，此時(shí)端粒酶仍編輯ppt36人類基