第1章 基因與基因工程-核酸課件

第一章基因與基因工程----（一）

核酸的分類、分布與功能（二）

核酸的分子組成（三）

核酸的分子結(jié)構(gòu)（四）

核酸的理化特性一、核酸的結(jié)構(gòu)和功能第一章基因與基因工程----（一）核酸1（一）核酸的分類、分布與功能核糖核酸

（RNA）：脫氧核糖核酸（DNA）：mRNAtRNArRNA（信使RNA）（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）（核蛋白體RNA）細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的生物合成5%，Pr合成的直接模板15%，活化與轉(zhuǎn)運(yùn)AA80%，充當(dāng)裝配機(jī)，提供場所核內(nèi)染色質(zhì)，遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

基因

——DNA分子中的

功能片段（決定遺傳特性）（特定的堿基序列）

首頁主菜單（一）核酸的分類、分布與功能核糖核酸（RNA）：脫2（二）核酸的分子組成1、核酸的元素組成C、H、O、N、P2、組成核酸的基本單位——

核苷酸多核苷酸核苷酸磷酸核苷A、GU、C、T戊糖堿基嘌呤堿嘧啶堿核酸A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）U（尿嘧啶）、C（胞嘧啶）、T

（胸腺嘧啶）兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)首頁主菜單[命名]（二）核酸的分子組成1、核酸的元素組成C、H、O、N、3兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸磷酸戊糖核糖脫氧核糖堿基嘌呤嘧啶AGUCT首頁主菜單兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸磷酸4（三）核酸的分子結(jié)構(gòu)1、DNA的分子大小和結(jié)構(gòu)（1）分子大小與組分DNA是目前分子量最大的生物大分子A、G、T、C和

脫氧核糖

及磷酸（2）一級結(jié)構(gòu)概念——DNA鏈中A、T、C、G的序列脫氧核糖核苷酸之間以磷酸二酯鍵相連首頁主菜單（三）核酸的分子結(jié)構(gòu)1、DNA的分子大小和結(jié)構(gòu)（1）分5（3）空間結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）——

雙螺旋結(jié)構(gòu)①、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：逆向平行雙螺旋兩鏈之間有特定的堿基互補(bǔ)規(guī)律（堿基配對）A—TG—C（通過兩個氫鍵相連）（通過三個氫鍵相連）雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依靠堿基對間的氫鍵②、生物學(xué)意義：提出了遺傳信息的貯存方式、DNA的復(fù)制機(jī)理是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的分子基礎(chǔ)首頁主菜單（3）空間結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）——雙螺旋結(jié)構(gòu)①、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：62、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（1）分子組成與一級結(jié)構(gòu)A、G、U、C及

核糖、磷酸RNA鏈中A、G、U、C的序列②、一級結(jié)構(gòu)：①、組成：（以

tRNA的二級結(jié)構(gòu)

為例）

（2）二級結(jié)構(gòu)3-末端：CCA-OH反密碼環(huán)頂端：反密碼子（攜帶AA的部位）（識別mRNA上特定的密碼子）三葉草形tRNA的二級結(jié)構(gòu)——首頁主菜單2、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（1）分子組成與一級結(jié)構(gòu)A、G、U7（四）

核酸的理化特性1、變性核酸（DNA）通過加熱，雙鏈結(jié)構(gòu)解開形成兩條單鏈的的過程2、復(fù)性因變性而解開的兩條單鏈，在溫度緩慢下降時重又聚合成雙鏈結(jié)構(gòu)的過程復(fù)性在實驗技術(shù)中又稱“退火”3、分子雜交分子雜交是以核酸的變性和復(fù)性為基礎(chǔ)不同來源的兩條核酸單鏈，若有大致相同的堿基互補(bǔ)順序，經(jīng)退火處理，可形成雜交雙鏈。分子雜交可發(fā)生在

DNA-DNA、DAN-RNA

和

RNA-RNA首頁主菜單NEXT（四）核酸的理化特性1、變性核酸（DNA）通過加熱8加溫緩慢降溫加溫緩慢降溫返回主菜單（變性）（復(fù)性）（分子雜交）加溫緩慢加溫緩慢返回主菜單（變性）（復(fù)性）9示意圖ATGC返回主菜單示意圖ATGC返回主菜單10示意圖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）主菜單返回示意圖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）主菜11示意圖

5’-末端反密碼環(huán)3’-末端氨基酸臂返回主菜單示意圖5’-末端反密碼環(huán)3’-末端氨基酸臂返回主12兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸核糖脫氧核糖磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶AGUCTRNA核糖DNA脫氧核糖UT返回主菜單兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸核糖13AP堿基——腺嘌呤戊糖——核糖磷酸[點(diǎn)擊觀察結(jié)構(gòu)變化]返回主菜單OAP堿基——腺嘌呤戊糖——核糖磷酸[點(diǎn)擊觀察結(jié)構(gòu)變化14A腺苷堿基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷二磷酸（ADP）P～腺苷三磷酸（ATP）O磷酸核苷酸主菜單返回A腺苷堿基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷15NDPNTPNMPdNDPdNTPdNMPRNAAU

CGUUUDPCTPAMPDNAATCGTTdADPdTTPdGMP（TTP）（dUTP）核苷酸的命名及其符號返回主菜單NDPNTPNMPdNDPdNTPdNMPRNAAU16二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺17意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。意義18（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)19（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成，其基本單位是核小體(nucleosome)。核小體的組成DNA：約200bp組蛋白：H1H2A，H2BH3H4（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體由DNA和20第1章基因與基因工程--核酸課件21第1章基因與基因工程--核酸課件22（四）DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息，并作為基因復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的模板。它是生命遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是個體生命活動的信息基礎(chǔ)?；驈慕Y(jié)構(gòu)上定義，是指DNA分子中的特定區(qū)段，其中的核苷酸排列順序決定了基因的功能。（四）DNA的功能DNA的基本功能是以基因的形式荷載遺傳信息23三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofRNA三、RNA的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunct24RNA的種類、分布、功能RNA的種類、分布、功能25信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能hnRNA內(nèi)含子(intron)mRNA*mRNA成熟過程

外顯子(exon)信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能hnRNA內(nèi)含子mRNA*26*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)錄后加上一個7-甲基鳥苷，同時第一個核苷酸的C′2也是甲基化，形成帽子結(jié)構(gòu)：m7GpppNm-。2.大多數(shù)真核mRNA的3′末端有一個多聚腺苷酸(polyA)結(jié)構(gòu)，稱為多聚A尾。*mRNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.大多數(shù)真核mRNA的5′末端均在轉(zhuǎn)27帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)28第一章基因與基因工程----（一）

核酸的分類、分布與功能（二）

核酸的分子組成（三）

核酸的分子結(jié)構(gòu)（四）

核酸的理化特性一、核酸的結(jié)構(gòu)和功能第一章基因與基因工程----（一）核酸29（一）核酸的分類、分布與功能核糖核酸

（RNA）：脫氧核糖核酸（DNA）：mRNAtRNArRNA（信使RNA）（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）（核蛋白體RNA）細(xì)胞質(zhì)，參與蛋白質(zhì)的生物合成5%，Pr合成的直接模板15%，活化與轉(zhuǎn)運(yùn)AA80%，充當(dāng)裝配機(jī)，提供場所核內(nèi)染色質(zhì)，遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

基因

——DNA分子中的

功能片段（決定遺傳特性）（特定的堿基序列）

首頁主菜單（一）核酸的分類、分布與功能核糖核酸（RNA）：脫30（二）核酸的分子組成1、核酸的元素組成C、H、O、N、P2、組成核酸的基本單位——

核苷酸多核苷酸核苷酸磷酸核苷A、GU、C、T戊糖堿基嘌呤堿嘧啶堿核酸A（腺嘌呤）、G（鳥嘌呤）U（尿嘧啶）、C（胞嘧啶）、T

（胸腺嘧啶）兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)首頁主菜單[命名]（二）核酸的分子組成1、核酸的元素組成C、H、O、N、31兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸磷酸戊糖核糖脫氧核糖堿基嘌呤嘧啶AGUCT首頁主菜單兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸磷酸32（三）核酸的分子結(jié)構(gòu)1、DNA的分子大小和結(jié)構(gòu)（1）分子大小與組分DNA是目前分子量最大的生物大分子A、G、T、C和

脫氧核糖

及磷酸（2）一級結(jié)構(gòu)概念——DNA鏈中A、T、C、G的序列脫氧核糖核苷酸之間以磷酸二酯鍵相連首頁主菜單（三）核酸的分子結(jié)構(gòu)1、DNA的分子大小和結(jié)構(gòu)（1）分33（3）空間結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）——

雙螺旋結(jié)構(gòu)①、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：逆向平行雙螺旋兩鏈之間有特定的堿基互補(bǔ)規(guī)律（堿基配對）A—TG—C（通過兩個氫鍵相連）（通過三個氫鍵相連）雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依靠堿基對間的氫鍵②、生物學(xué)意義：提出了遺傳信息的貯存方式、DNA的復(fù)制機(jī)理是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的分子基礎(chǔ)首頁主菜單（3）空間結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)）——雙螺旋結(jié)構(gòu)①、結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：342、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（1）分子組成與一級結(jié)構(gòu)A、G、U、C及

核糖、磷酸RNA鏈中A、G、U、C的序列②、一級結(jié)構(gòu)：①、組成：（以

tRNA的二級結(jié)構(gòu)

為例）

（2）二級結(jié)構(gòu)3-末端：CCA-OH反密碼環(huán)頂端：反密碼子（攜帶AA的部位）（識別mRNA上特定的密碼子）三葉草形tRNA的二級結(jié)構(gòu)——首頁主菜單2、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（1）分子組成與一級結(jié)構(gòu)A、G、U35（四）

核酸的理化特性1、變性核酸（DNA）通過加熱，雙鏈結(jié)構(gòu)解開形成兩條單鏈的的過程2、復(fù)性因變性而解開的兩條單鏈，在溫度緩慢下降時重又聚合成雙鏈結(jié)構(gòu)的過程復(fù)性在實驗技術(shù)中又稱“退火”3、分子雜交分子雜交是以核酸的變性和復(fù)性為基礎(chǔ)不同來源的兩條核酸單鏈，若有大致相同的堿基互補(bǔ)順序，經(jīng)退火處理，可形成雜交雙鏈。分子雜交可發(fā)生在

DNA-DNA、DAN-RNA

和

RNA-RNA首頁主菜單NEXT（四）核酸的理化特性1、變性核酸（DNA）通過加熱36加溫緩慢降溫加溫緩慢降溫返回主菜單（變性）（復(fù)性）（分子雜交）加溫緩慢加溫緩慢返回主菜單（變性）（復(fù)性）37示意圖ATGC返回主菜單示意圖ATGC返回主菜單38示意圖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）主菜單返回示意圖腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）主菜39示意圖

5’-末端反密碼環(huán)3’-末端氨基酸臂返回主菜單示意圖5’-末端反密碼環(huán)3’-末端氨基酸臂返回主40兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸核糖脫氧核糖磷酸戊糖堿基嘌呤嘧啶AGUCTRNA核糖DNA脫氧核糖UT返回主菜單兩類核酸在分子組成上的異同點(diǎn)RNADNA組分磷酸核糖41AP堿基——腺嘌呤戊糖——核糖磷酸[點(diǎn)擊觀察結(jié)構(gòu)變化]返回主菜單OAP堿基——腺嘌呤戊糖——核糖磷酸[點(diǎn)擊觀察結(jié)構(gòu)變化42A腺苷堿基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷二磷酸（ADP）P～腺苷三磷酸（ATP）O磷酸核苷酸主菜單返回A腺苷堿基戊糖核苷腺嘌呤核苷P一磷酸一磷酸（AMP）P～腺苷43NDPNTPNMPdNDPdNTPdNMPRNAAU

CGUUUDPCTPAMPDNAATCGTTdADPdTTPdGMP（TTP）（dUTP）核苷酸的命名及其符號返回主菜單NDPNTPNMPdNDPdNTPdNMPRNAAU44二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)超螺旋結(jié)構(gòu)(superhelix或supercoil)DNA雙螺旋鏈再盤繞即形成超螺旋結(jié)構(gòu)。正超螺旋(positivesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方同相同負(fù)超螺旋(negativesupercoil)盤繞方向與DNA雙螺旋方向相反二、DNA的超螺旋結(jié)構(gòu)及其在染色質(zhì)中的組裝（一）DNA的超螺45意義DNA超螺旋結(jié)構(gòu)整體或局部的拓?fù)鋵W(xué)變化及其調(diào)控對于DNA復(fù)制和RNA轉(zhuǎn)錄過程具有關(guān)鍵作用。意義46（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)（二）原核生物DNA的高級結(jié)構(gòu)47（三）DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝真核生物染色體