遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)

1、關(guān)于遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)第一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月教學(xué)目的 ： 學(xué)習(xí)分子遺傳學(xué)的基本理論，重點(diǎn)是遺傳物質(zhì)在分子水平上的遺傳信息流向和基因表達(dá)調(diào)控。利用分子遺傳學(xué)的基本理論指導(dǎo)相關(guān)科研工作。教學(xué)組織： 教師講述和學(xué)生自學(xué)結(jié)合。成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)： 課程論文 （ 50%）；按指定題目在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。 閉卷考試（50%）。參考書籍： 分子遺傳學(xué)。南京大學(xué) 分子遺傳學(xué)，張玉靜 95年以后出版的分子生物學(xué) 教材或?qū)Ｖ诙?，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一章 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA DNA is the genetic material第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原核細(xì)胞

2、和真核細(xì)胞 原核 真核細(xì)胞結(jié)構(gòu) 多為單細(xì)胞, 多細(xì)胞,含多種細(xì)胞器, 無(wú)細(xì)胞核,無(wú)核膜、 有完整的核結(jié)構(gòu) 核仁遺傳物質(zhì) 一條染色體， 一般多條染色體, 裸露核酸分子, 核小體結(jié)構(gòu),經(jīng)雌雄配子 通過(guò)質(zhì)粒介導(dǎo)進(jìn)行 進(jìn)行遺傳物質(zhì)交流 單向遺傳物質(zhì)交流其他功能 無(wú)溶酶體,不能通過(guò) 有吞噬和胞飲作用, 吞噬和胞飲作用進(jìn)行 電子傳遞在線粒體膜 異物的消化，電子傳遞 在細(xì)胞膜第四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、DNA所帶的遺傳信息作為遺傳物質(zhì)所應(yīng)具備的條件多樣性 貯存并表達(dá)多種遺傳信息連續(xù)性 準(zhǔn)確傳遞后代穩(wěn)定性 物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定多變性 有遺傳變化的能力第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022

3、年6月DNA是遺傳物質(zhì)的證明1928年 Griffith的肺炎球菌對(duì)小鼠的轉(zhuǎn)化第六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1944年 Avery對(duì)肺炎球菌的轉(zhuǎn)化第七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1952 Hershey 等利用噬菌體的搗碎試驗(yàn)第八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1952年 病毒重組第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月真核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)化第十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1953年 Watson和Crick，DNA雙螺旋模型 第十三張，PPT

4、共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月核酸之外的遺傳物質(zhì)克雅氏病1913庫(kù)魯?。╧uru）1950羊搔癢?。╯crapie）1959瘋牛病1985共同特征：退行性神經(jīng)疾病，影響大腦功能，大腦細(xì)胞死亡。過(guò)濾性因子，可感染，能被蛋白質(zhì)酶滅活，但不能被核酸酶或UV滅活，朊病毒（prion） ，即蛋白質(zhì)樣的感染粒子第十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月遺傳信息負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)氨基酸組成的信息結(jié)構(gòu)基因基因選擇性表達(dá)的信息調(diào)控基因高等生物的結(jié)構(gòu)基因占基因組的10-15%，占基因組80%以上的DNA有什么作用？無(wú)準(zhǔn)確的回答。與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。第十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、DNA的一級(jí)

5、結(jié)構(gòu)DNA分子中的核苷酸排列順序通過(guò)測(cè)序確定擬南芥，水稻，人類、家蠶一般寫法：5pApCpApGpT3 ACAGT第十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AGTC3-5磷酸二脂鍵第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)第十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Watson-Crick的DNA雙螺旋的特征主鏈 右手雙螺旋，脫氧核糖和P為骨架，位于外側(cè)，反向平行螺旋,直徑2nm堿基配對(duì) 位于內(nèi)側(cè)，嘌呤和嘧啶（A-T,G-C）螺旋參數(shù) 任一條鏈繞軸一周的升降的距離。3.4nm，10對(duì)核苷酸，相鄰堿基0.34nm。大溝和小溝 骨架雙鏈在螺旋軸上的間距不等，在D

6、NA表面形成寬窄不等的大小溝。大溝寬2.2nm，是蛋白質(zhì)識(shí)別DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上的特定信息位點(diǎn)。小溝寬1.2nm。第十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月決定雙螺旋穩(wěn)定的因素1、氫鍵 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與G+C的含量成正比，G-CA-T.2、堿基堆積力 嘌呤和嘧啶具疏水性,產(chǎn)生疏水區(qū)而與介質(zhì)分開,使堿基與水的接觸為最小。3、其他 帶負(fù)電荷的磷酸基與介質(zhì)中的陽(yáng)離子形成離子鍵,可有效地屏蔽磷酸基間的靜電斥力。 第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、DNA物理結(jié)構(gòu)的不均一性富含A+T的序列 AT含量在染色體的不同區(qū)域不同，螃蟹衛(wèi)星DNA

7、的AT含量高達(dá)97%。AT區(qū)域?qū)?fù)制和轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn)很重要。嘌呤和嘧啶的排列順序堿基組成相同，但排列不同，雙螺旋的穩(wěn)定性有差別5GC5CG ， 和堿基堆積力有關(guān)，堿基堆聚力是嘌呤向嘧啶方向大于嘧啶向嘌呤方向。Tm值，DNA熔解溫度雙螺旋失去一半時(shí)的溫度， GC含量與Tm成正比。Tm值低的雙鏈容易解開，復(fù)制起點(diǎn)的核苷酸多為TA第二十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月反向重復(fù)序列 回文序列（palindrome）形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，十字形結(jié)構(gòu)，是限制酶的酶切位點(diǎn)。第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月A-DNA相對(duì)濕度75以下，右手雙螺旋，雙鏈反向平行，每周螺旋10.9對(duì)堿基，螺距0.

8、26nm ，堿基平面不與螺旋軸垂直，大溝極深五、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基本形式第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月BDNA天然狀態(tài)DNA，相對(duì)濕度92。右手雙螺旋，每周螺旋10對(duì)堿基(10.4)，螺距3.4nm，堿基平面與螺旋軸垂直，大溝寬而深。第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月ZDNA左手雙螺旋，每圈螺旋12對(duì)堿基，螺距4.6nm，堿基平面與螺旋軸不垂直，無(wú)大溝，小溝深而窄 第二十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月其他形式四鏈DNA 第二十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三鏈DNA 一條DNA鏈為全嘌呤，另一條鏈為全嘧啶的區(qū)段產(chǎn)生，結(jié)果一條嘌呤

9、鏈和兩條嘧啶鏈構(gòu)成，H-DNA. 與DNA 的復(fù)制可能有關(guān)。第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一條嘌呤和兩條嘧啶鏈構(gòu)成，(YR*Y)CG*C，TA*T星號(hào)左邊的堿基正常配對(duì)，右邊的堿基異常配對(duì)第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月或兩條嘌呤和一條嘧啶鏈構(gòu)成 (YR*R) CG*G，TA*A，CG*A。GGGACAATC第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月六、DNA的變性和復(fù)性變性：熱，試劑，氫鍵、堿基堆積力破壞，DNA由雙鏈變成單鏈溫度：80100變性劑：尿素，甲酰胺增色效應(yīng)（hyperchromicity）正常雙鏈（50g/ml） A260=1.00完

10、全變性的單鏈DNA A260=1.37單核苷酸 A260=1.60DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)失去一半時(shí)，A260=1.185 第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Tm值的影響因素：DNA的均一性 均一性高，Tm值的范圍小G-C含量 G-C含量高，Tm值高經(jīng)驗(yàn)公式 G-C%=(Tm-69.3)2.44介質(zhì)中的離子強(qiáng)度 低離子強(qiáng)度易熔解變性 DNA保存在高濃度緩沖液中防變性（TE） 第三十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月復(fù)性單鏈重新締合為雙螺旋的過(guò)程，一般比Tm低2025下進(jìn)行復(fù)性過(guò)程：復(fù)性時(shí)溶液中單鏈DNA隨機(jī)碰撞。GC先配對(duì)形成短的雙鏈，然后配對(duì)區(qū)域延伸，象拉鏈一樣復(fù)性產(chǎn)生的不

11、一定是原有的互補(bǔ)鏈，非原配第三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月影響DNA復(fù)性的因素：DNA復(fù)雜性 簡(jiǎn)單序列復(fù)性快DNA濃度 高濃度復(fù)性快DNA片斷 片斷小復(fù)性快，移動(dòng)碰撞機(jī)會(huì)多溫度 過(guò)低溫度減少互補(bǔ)鏈的碰撞機(jī)會(huì)鹽濃度 過(guò)低鹽濃度使復(fù)性后的DNA又變性第三十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雜交：不同來(lái)源的單鏈核酸經(jīng)堿基互補(bǔ)配對(duì)而形成的雙螺旋，DNA-DNA, DNA-RNADNA雜交可反映不同生物中DNA的共同序列和不同序列，研究生物的進(jìn)化， 核酸雜交是現(xiàn)代分子生物學(xué)的基礎(chǔ)第三十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月液相雜交第三十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于20

12、22年6月濾膜雜交第三十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Cot曲線DNA復(fù)性時(shí)的單鏈消失的速度 1C/Co= 1+KCotC：?jiǎn)捂淒NA濃度，Co：DNA總濃度，t：時(shí)間秒，k：=二級(jí)反應(yīng)常數(shù)復(fù)性的分?jǐn)?shù)C/Co是起始濃度和經(jīng)過(guò)時(shí)間的乘積（Cot）的函數(shù)。 第三十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Cot曲線第三十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月定義C/Co=1/2時(shí)，Cot值定義為Cot1/2；即復(fù)性一半時(shí)DNA總濃度和時(shí)間乘積 11/2= 1+Kcot1/2 1+KCot 1/2=2 Cot1/2=1/k不同DNA的Cot1/2 值不同，總DNA濃度相同時(shí)，片

13、斷越短， Cot1/2 值越小，DNA復(fù)雜性越高，復(fù)性越慢， 基因組大復(fù)性慢.第四十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月DNA復(fù)雜性（X）：最長(zhǎng)的沒(méi)有重復(fù)序列的DNA核苷酸對(duì)的數(shù)值：ATATAT-, X=2ATGC-, X=4 X=KCot1/2第四十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月七、DNA超螺旋結(jié)構(gòu)生物體中大多數(shù)DNA是以超螺旋的形成存在，而缺少超螺旋的DNA則為松弛型DNA原核生物DNA，共價(jià)封閉環(huán)，再經(jīng)螺旋就成為超螺旋真核生物DNA為線性，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合之間的DNA可形成一個(gè)小“環(huán)”，類似共價(jià)封閉環(huán)，從而螺旋成為超

14、螺旋第四十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月正超螺旋：和DNA內(nèi)部雙螺旋纏繞方向相同的方向纏繞形成的超螺旋，結(jié)構(gòu)更加緊密。 DNA每圈初級(jí)螺旋的堿基對(duì)小于10.5，則為正超螺旋。 第四十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月負(fù)超螺旋：DNA繞其軸與右手雙螺旋方向相反的方向纏繞所產(chǎn)生的超螺旋，結(jié)果減少每個(gè)堿基對(duì)的旋轉(zhuǎn)，每圈初級(jí)螺旋的堿基對(duì)大于10.5，則為負(fù)超螺旋。超螺旋是耗能過(guò)程，超螺旋的產(chǎn)生可能為能量的儲(chǔ)存形式第四十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月拓?fù)洚悩?gòu)酶催化DNA鏈斷裂和重新連接。每次只作用于一條單鏈，無(wú)需AT

15、P，功能是松弛DNA， 代表： E.coli拓?fù)洚悩?gòu)酶，對(duì)單鏈DNA的親和力比雙鏈高，能識(shí)別負(fù)超螺旋區(qū)，使負(fù)超螺旋擴(kuò)大化而成松弛狀，該酶不能松弛正超螺旋真核生物拓?fù)洚悩?gòu)酶可結(jié)合15-19核苷酸的雙鏈區(qū)域,其斷裂點(diǎn)在此區(qū)域中間.該酶傾向于結(jié)合超螺旋而不是結(jié)合松弛DNA區(qū)域,對(duì)正負(fù)超螺旋都有松弛功能.第四十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 拓?fù)洚悩?gòu)酶 大腸桿菌拓?fù)洚悩?gòu)酶又稱DNA旋轉(zhuǎn)酶(DNA gyrase)，能催化斷裂和連接雙鏈DNA，需能量ATP參與，無(wú)堿基序列特異性， DNA旋轉(zhuǎn)酶結(jié)合到雙鏈閉環(huán)分子中在ATP的作用下產(chǎn)生負(fù)超螺旋。無(wú)ATP時(shí)只能緩慢松弛負(fù)超螺旋而不能松弛正超螺旋。

16、第四十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 大腸桿菌拓?fù)洚悩?gòu)酶主要功能是引入負(fù)超螺旋以抵消復(fù)制叉移動(dòng)所產(chǎn)生的正超螺旋，還具有形成或拆開雙鏈DNA環(huán)連體的能力。 該酶對(duì)DNA的結(jié)合順序是正超螺旋松弛負(fù)超螺旋第四十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 拓?fù)洚悩?gòu)酶的生物學(xué)功能 恢復(fù)細(xì)胞過(guò)程產(chǎn)生的DNA超螺旋，如復(fù)制叉前的正超螺旋、轉(zhuǎn)錄時(shí)聚合酶前產(chǎn)生的正超螺旋。 防止細(xì)胞DNA過(guò)度超螺旋，維持超螺旋的穩(wěn)定水平。生物體內(nèi)5負(fù)超螺旋，有利于基因的轉(zhuǎn)錄、基因組穩(wěn)定、促進(jìn)重組。 去連環(huán)活性（大腸桿菌）、染色體凝縮（真核）、 解開纏繞DNA雙螺旋 第五十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月拓?fù)洚悩?gòu)酶的催化反應(yīng)本質(zhì)是先切割DNA的磷酸二脂鍵，改變DNA鏈環(huán)數(shù)后再連接，兼具DNA內(nèi)切酶和DNA連接酶的功能，但是它不能連接事先已經(jīng)存在的斷裂DNA，是DNA復(fù)制、重組和轉(zhuǎn)錄中必需的酶 第五十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月八、常見DNA分子形式及相互關(guān)系 沉降系數(shù)：Cscl密度梯度離心時(shí)的表示單位。 Cscl本身有梯度，在離心時(shí)將不同分子大小的物質(zhì)集中到它自身的不同梯度中。 在同一種密度梯度離心條件下，沉降系數(shù)大表示易沉淀，則具有較高的超螺旋。鑒定DNA超螺旋的手段。 第五十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于