最后遺傳的分子基礎(chǔ)(臨時(shí))

第九章遺傳的分子基礎(chǔ)（教材第11章）遺傳物質(zhì)是DNA（有時(shí)是RNA）DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制DNA與蛋白質(zhì)的合成基因的結(jié)構(gòu)（一）、DNA作為遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)：

基因存在于染色體上（真核生物）：

蛋白質(zhì)

約占66％脫氧核糖核酸（DNA）

約占27％

核酸核糖核酸（RNA）

約占6％

其它：如擬脂和無機(jī)物質(zhì)

少量染色體一、遺傳物質(zhì)是DNA（有時(shí)是RNA）1．含量：

DNA含量恒定。體細(xì)胞DNA含量是配子DNA的一倍；

多倍體DNA含量倍增，但細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量不恒定。2．代謝：

利用放射性與非放射性元素進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)：

DNA分子代謝較穩(wěn)定；

其它分子一邊形成、同時(shí)又一邊分解。3．突變：

紫外線誘發(fā)突變時(shí)，最有效波長均為2600埃；

與DNA所吸收的紫外線光譜一致；

證明基因突變與DNA分子的變異密切聯(lián)系。4．分布：

①．DNA是所有生物染色體所共有：

噬菌體、病毒、植物、人類等。②．而蛋白質(zhì)則不同：

噬菌體、病毒、細(xì)菌的蛋白質(zhì)一般不存在于染色體上，而真核生物染色體中有核蛋白組成。E.coli1．噬菌體的侵染與繁殖：

赫爾歇（Hershey，1952）等用32P和35S驗(yàn)證DNA是遺傳物質(zhì)。原理：P存在于DNA，而不存于蛋白質(zhì)；S

存在

于蛋白質(zhì)，不存于DNA。

①．32P標(biāo)記T2噬菌體；

②．35S標(biāo)記T2噬菌體。結(jié)論：

進(jìn)入菌內(nèi)的是DNA；

DNA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)才能產(chǎn)生

完整的噬菌體。（二）、DNA作為遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)2．煙草花葉病毒的感染和繁殖：RNA也是遺傳物質(zhì)

煙草花葉病毒簡稱TMV

（TobaccoMosaic

Virus）。

TMV的蛋白質(zhì)外殼和單螺旋RNA接種：

TMV蛋白質(zhì)煙草不發(fā)?。?/p>

TMVRNA煙草發(fā)病新的TMV；

TMVRNA

RNA酶煙草不發(fā)病。1957年美國佛蘭科爾-康拉特-辛格爾（Framkel-Conrat-Singer）用重建實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一結(jié)論。結(jié)論：提供RNA的親本決定了其后代的RNA和蛋白質(zhì)。

在不含DNA的TMV中，RNA就是遺傳物質(zhì)。1928年，Griffith

肺炎（雙球）菌的轉(zhuǎn)化3.肺炎（雙球）球菌的轉(zhuǎn)化S型具有致病R型不致病1944年，艾弗里（Avery）在離體條件下完成轉(zhuǎn)化。S型具有致病R型不致病二.DNA分子的結(jié)構(gòu)與復(fù)制（1）核酸：

以核苷酸為單元構(gòu)成的多聚體，是一種高分子化合物。五碳糖：核糖、脫氧核糖核苷酸磷酸鳥嘌呤(G)、腺嘌呤(A)

環(huán)狀的含氮堿基胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn和尿嘧啶(U)1.兩種核酸及其分布：（一）DNA分子的結(jié)構(gòu)（核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)）核糖脫氧核糖腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)DNA核苷酸RNA核苷酸五碳糖：脫氧核糖堿基：A、T、C、G五碳糖：核糖堿基：A、U、C、GDNA四種脫氧核苷酸DNA分子高等植物：DNA存在于染色體，葉綠體、線粒體中；

RNA在核（核仁、染色體）、細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)菌：DNA和RNA。噬菌體：多數(shù)只有DNA。植物病毒：多數(shù)只有RNA。動(dòng)物病毒：有些含RNA、有些含DNA。(2).分布：(1).DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：

1953年，沃森（WatsonJ.D.）和克里克（CrickF.H.C.）提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。主要依據(jù)為：堿基互補(bǔ)配對的規(guī)律以及DNA分子的X射線衍射結(jié)果。沃森和克里克與維爾肯斯（Wilkins）一起獲得諾貝爾獎(jiǎng)

（1962）

。2、DNA的分子結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)：⑴.兩條互補(bǔ)多核酸鏈、在同一軸上互相盤旋；⑵.雙鏈具有反向平行的特點(diǎn)；

⑶.堿基配對原則為：A=T、G=C，雙螺旋直徑約20?(0.2nm)，

螺距為34?（10個(gè)堿基對）(0.34nm)。⑷.

A-T、G-C排列方法有

以下四種：A-T-G-CG-C-A-T

C-G-A-TA-T-C-G

設(shè)某一段DNA分子鏈有1000對堿基,則有41000種不同

排列組合，就可能有41000種不同性質(zhì)的基因。

(2).DNA構(gòu)型：B-DNA：生理狀態(tài)下，每螺圈10.4個(gè)堿基對，右手螺旋；A-DNA：高鹽濃度下，每螺圈11個(gè)堿基對，右手螺旋；Z-DNA：序列富含GC，嘌呤和嘧啶交替出現(xiàn)，

每螺圈12個(gè)堿基對，左手螺旋。3.RNA分子結(jié)構(gòu)：與DNA的區(qū)別

①U(尿嘧啶)代替T(胸腺嘧啶)；②

核糖代替脫氧核糖；③

一般以單鏈存在。1、半保留復(fù)制：（1).沃森（WatsonJ.D.）等提出

的DNA半保留復(fù)制方式。其方法為：

①．一端沿氫鍵逐漸斷開；②．以單鏈為模板，堿基互補(bǔ)；③．氫鍵結(jié)合，聚合酶等連接；④．形成新的互補(bǔ)鏈；⑤．形成了兩個(gè)新DNA分子。

DNA的這種復(fù)制方式對保持生物遺傳的穩(wěn)定性是非常重要的。（Ⅰ）、DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)：(二）DNA的復(fù)制DNA合成的開始

合成DNA片段之前，先由RNA聚合酶合成一小段RNA引物（約有20個(gè)堿基對）

DNA聚合酶才開始起作用合成DNA片段。（1）．單鏈RNA病毒

先以自己（+

鏈）

為模板合成一條互補(bǔ)

單鏈（―鏈）形成

雙螺旋的復(fù)制型。（2）．―鏈從+鏈模板

中放釋出來。（3）．以―鏈為模板復(fù)

制一條互補(bǔ)的+鏈形

成一條新的病毒RNA。(三）RNA病毒中RNA的自我復(fù)制：三、DNA與蛋白質(zhì)的合成自體催化DNA的自我復(fù)制半保留性復(fù)制復(fù)制的固定起始點(diǎn)復(fù)制的方向：雙向DNA的生長方向：

5’→3’5.不連續(xù)合成異體催化轉(zhuǎn)錄——轉(zhuǎn)錄的不對稱性轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)譯——氨基酸的活化活化氨基酸的搬運(yùn)活化氨基酸的縮合

中心法則的發(fā)展：

一、三種RNA分子信使RNA（mRNA）轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）核糖體RNA（rRNA）第一部分RNA的轉(zhuǎn)錄及加工㈠、mRNA：

遺傳信息的攜帶者㈡、tRNA：①

分子量為25000~30000；②

70~90個(gè)核苷酸組成；③

稀有堿基，如假尿嘧啶等。5’末端具有G（大部分）或C；3‘末端都以ACC結(jié)尾；一個(gè)富有鳥嘌呤（G）的環(huán)；一個(gè)反密碼子環(huán)；一個(gè)胸腺嘧啶環(huán)（T）；tRNA結(jié)構(gòu)：㈢、rRNA原核生物rRNA（3種）:

5S:120個(gè)核苷酸；

16S:1540個(gè)核苷酸；

23S:2900個(gè)核苷酸。真核生物rRNA（4種）:

5S:

120個(gè)核苷酸；

5.8S:160個(gè)核苷酸；

18S:1900個(gè)核苷酸；

28S:4700個(gè)核苷酸。

rRNA與核糖體的組裝：㈠、RNA聚合酶：

亞基與四聚體核心酶形成有關(guān)；

亞基存在核苷三磷酸的結(jié)合位點(diǎn)；

’含有與DNA模板結(jié)合的位點(diǎn)；

因子只與RNA轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)。

mRNA前體的成熟過程，切除內(nèi)含子，銜接外顯子。㈡、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后的加工第二部遺傳密碼與蛋白質(zhì)的翻譯DNA分子堿基只有4種，而蛋白質(zhì)氨基酸有20種?！?/p>

堿基與氨基酸之間不可能一一對應(yīng)。1．41=4種：缺16種氨基酸；2．42=16種：比現(xiàn)存的20種氨基酸還缺4種；3．43=64種：由三個(gè)堿基一起組成的密碼子能夠形成64種

組合，20種氨基酸多出44種。簡并：一個(gè)氨基酸由二個(gè)或二個(gè)以上的三聯(lián)體密碼所決定

的現(xiàn)象。三聯(lián)體或密碼子：代表一個(gè)氨基酸的三個(gè)一組的核苷酸。一、遺傳密碼：

㈠、密碼子與氨基酸每一個(gè)三聯(lián)體密碼所翻譯的氨基酸是什么呢?

從1961年開始，在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別利用64

個(gè)已知三聯(lián)體密碼，找到了相對應(yīng)的氨基酸。

1966~1967年，完成了全部遺傳密碼表，如UGG為

色氨酸。

㈡、遺傳密碼字典遺傳密碼字典1．遺傳密碼為三聯(lián)體：

三個(gè)堿基決定一種氨基酸；

61個(gè)為有意密碼，起始密碼為GUG、AUG（甲硫氨酸）；

3個(gè)為無意密碼，UAA、UAG、UGA為蛋白質(zhì)合成終止

信號(hào)。2.遺傳密碼間不能重復(fù):

在一個(gè)mRNA上每個(gè)堿基只屬于一個(gè)密碼子；均以3個(gè)一組形成氨基酸密碼。㈢、遺傳密碼的基本特征：3.遺傳密碼間無逗號(hào)：

AUG

GUA

CUG

UCA

甲硫氨酸纈氨酸亮氨酸絲氨酸①密碼子與密碼子之間無逗號(hào)，按三個(gè)三個(gè)的順序一直閱讀下去，不漏讀不重復(fù)。②如果中間某個(gè)堿基增加或缺失后，閱讀就會(huì)按新的順序進(jìn)行下去，最終形成的多肽鏈就與原先的完全不一樣（稱為移碼突變）。

AUG

UAC

UGUCA

甲硫氨酸

酪氨酸半胱氨酸4．簡并性：①.簡并現(xiàn)象：

色氨酸（UGG）和甲硫氨酸（AUG）例外，僅一個(gè)

三聯(lián)體密碼；其余氨基酸都有一種以上的密碼子。②.61個(gè)為有意密碼，起始密碼為GUG、AUG（甲硫氨酸）。

3個(gè)為無意密碼，UAA、UAG、UGA為蛋白質(zhì)合成終止

信號(hào)。③.簡并現(xiàn)象的意義：

同義的密碼子越多，生物遺傳的穩(wěn)定性也越大。

如：UCUUCC或UCA或UCG，均為絲氨酸。5．遺傳密碼的有序性：

決定同一個(gè)氨基酸或性質(zhì)相近的不同氨基酸的多個(gè)密碼子中，第1個(gè)和第2個(gè)堿基的重要性大于第3個(gè)堿基，往往只是最后一個(gè)堿基發(fā)生變化。

例如：脯氨酸（pro）：CCU、CCA、CCC、CCG。6．通用性：①

在整個(gè)生物界中，從病毒到人類，遺傳密碼通用。

4個(gè)基本堿基符號(hào)所有氨基酸所有蛋白質(zhì)

生物種類、生物體性狀。②

1980年以后發(fā)現(xiàn)：具有自我復(fù)制能力的線粒體tRNA（轉(zhuǎn)移核糖核酸）在閱讀個(gè)別密碼子時(shí)有不同的翻譯方式。

如：酵母、鏈孢霉與哺乳動(dòng)物的線粒體。原核生物與真核生物核糖體的區(qū)別二、蛋白質(zhì)的合成：核糖體：在核體上合成蛋白質(zhì)：⑴.RNA的反轉(zhuǎn)錄

RNA腫瘤病毒：反轉(zhuǎn)錄酶，以RNA為模板來合成DNA。如：

HIV病毒RNA經(jīng)反轉(zhuǎn)錄成DNA，然后整合到人類染色體中。

對于遺傳工程上基因的酶促合成、致癌機(jī)理研究有重要作用。增加中心法則中遺傳信息的流向，豐富了中心法則內(nèi)容。

基因DNA外顯子內(nèi)含子外顯子內(nèi)含子外顯子

↓轉(zhuǎn)錄