第三章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)演示文稿

第三章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前1頁，總共81頁。優(yōu)選第三章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)當(dāng)前2頁，總共81頁。Page

3DNA通常只在核中的染色體上找到。線粒體和葉綠體也有自己的DNA，但有各自的連續(xù)性。同一種生物，不論年齡、組織，正常情況下，每個細(xì)胞核內(nèi)的DNA含量恒定。精子或卵子中的DNA含量正好是體細(xì)胞的一半；而細(xì)胞內(nèi)的RNA和蛋白質(zhì)含量在不同細(xì)胞間變化很大。一間接證據(jù)當(dāng)前3頁，總共81頁。Page

4DNA在代謝上穩(wěn)定。

細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和RNA分子與DNA分子不同，在迅速形成的同時，又不斷分解。而原子一旦被DNA分子所攝取，則在細(xì)胞保持健全生長的情況下，保持穩(wěn)定，不會離開DNA?？筛淖僁NA結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)都可引起突變

不同波長的紫外線誘發(fā)各種生物突變時，其最有效的波長為260nm，這與DNA所吸收的紫外線光譜是一致的。一間接證據(jù)當(dāng)前4頁，總共81頁。Page

5第一節(jié)

核酸是遺傳物質(zhì)1、細(xì)菌的轉(zhuǎn)化

肺炎雙球菌兩種類型：光滑型(S型)：被一層多糖類的莢膜所保護(hù)，具有毒性，在培養(yǎng)基上形成光滑的菌落，IS、IIS、IIIS粗糙型(R型)：沒有莢膜和毒性，在培養(yǎng)基上形成粗糙的菌落，IR、IIR、IIIR二、直接證據(jù)當(dāng)前5頁，總共81頁。Page

6首次將IIR→IIS，實現(xiàn)了細(xì)菌遺傳性狀的定向轉(zhuǎn)化。被加熱殺死的IIIS型肺炎鏈球菌必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)變的活性物質(zhì)。（1）1928,Griffith肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化試驗當(dāng)前6頁，總共81頁。（2）Avery1944肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化試驗SⅢ分離提取殺死細(xì)菌多糖脂類RNA蛋白質(zhì)DNADNA+DNaseRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡRⅡ+SⅢRⅡRⅡRⅡRⅡ當(dāng)前7頁，總共81頁。Page

8（3）噬菌體的侵染與繁殖

Hershey和Chase等用同位素32P和35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA與蛋白質(zhì)。當(dāng)前8頁，總共81頁。Page

9（4）煙草花葉病毒的感染和重建

RNA接種到煙葉→發(fā)病

RNARNA酶處理RNA→不發(fā)病TMV

蛋白質(zhì)：接種后不形成新的TMV

不發(fā)病說明在不含DNA的TMV中RNA才是遺傳物質(zhì)當(dāng)前9頁，總共81頁。Page

10為了進(jìn)一步論證上述的結(jié)論，F(xiàn)rankel-Conrat和Singer實驗：當(dāng)前10頁，總共81頁。*核酸的構(gòu)成單元是核苷酸，是核苷酸的多聚體*每個核苷酸包括三部分：戊糖、堿基、磷酸第二節(jié)

核酸的分子結(jié)構(gòu)Page

11當(dāng)前11頁，總共81頁。Page

12構(gòu)成核苷酸分子的堿基結(jié)構(gòu)當(dāng)前12頁，總共81頁。Page

13兩種核酸的主要區(qū)別：DNA：脫氧核糖，A、C、G、T雙鏈，分子鏈較長RNA：核糖，A、C、G、U單鏈，分子鏈較短當(dāng)前13頁，總共81頁。糖苷鍵核苷酯鍵單核苷酸3’5’磷酸二酯鍵5′3′Page

141.DNA的分子結(jié)構(gòu)當(dāng)前14頁，總共81頁。Page

15

DNA分子模型主要特點：兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式，以一定的空間距離，環(huán)繞于同一軸相互盤旋而成;反向平行：5’－3’，3’－5’

兩條單鏈間以堿基間氫鍵配對相連：

AT，CG每個螺旋3.4nm，含10bp，直徑約為2nm分子表面大溝和小溝交替出現(xiàn)當(dāng)前15頁，總共81頁。DNA構(gòu)型變異：B－DNA：右手雙螺旋構(gòu)型,是DNA在生理狀態(tài)下的構(gòu)型（沃森和克里克模型）A－DNA：在較小濕度下存在，脫水構(gòu)型，每個螺圈含11bp

Z－DNA:左旋，高陽離子濃度下存在，

每個螺圈含12bp。Page

16當(dāng)前16頁，總共81頁。DNA分子結(jié)構(gòu)所具有的生物學(xué)意義堿基序列存儲大量遺傳信息雙螺旋堿基互補(bǔ)是其復(fù)制和修復(fù)的基礎(chǔ)是現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)-分子雜交的基礎(chǔ)當(dāng)前17頁，總共81頁。Page

18堿基排列順序的多樣性

A-T和C-G兩種核苷酸對分子鏈內(nèi)排列的位置和方向只有四種形式:A--TC--GA--TG--CC--GA--TG--CA--T假設(shè)某一段DNA分子鏈有1000bp，則該段就可以有41000種不同的排列組合形式，反映出來的就是41000種不同性質(zhì)的基因.當(dāng)前18頁，總共81頁。2.DNA的復(fù)制（1）DNA復(fù)制的基本規(guī)律復(fù)制方向：只能5’-3’復(fù)制方式：半保留復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制起點：大多數(shù)細(xì)菌只有一個復(fù)制起點，一個復(fù)制子；真核生物是多起點的，多個復(fù)制子Page

19當(dāng)前19頁，總共81頁。Page

20半保留復(fù)制Meselson-Stahl實驗（1958）；Taylor蠶豆染色體放射自顯影實驗（1958）；Carins大腸桿菌放射自顯影實驗（1963）。1953年最初模型由沃森和克里克提出，20世紀(jì)50年代，對半保留復(fù)制產(chǎn)生質(zhì)疑，又提出全保留復(fù)制模型和分散模型，究竟何種復(fù)制方式急需證明：當(dāng)前20頁，總共81頁。Meselson-Stahl實驗（1958）：Page

21當(dāng)前21頁，總共81頁。Taylor蠶豆染色體放射自顯影實驗（1958）Page

22T氚（3H）DNA乳膠緊緊覆蓋玻片，氚裂解釋放β離子使乳膠中銀離子還原，乳膠還原顯影，即可確定T的位置秋水仙素當(dāng)前22頁，總共81頁。半不連續(xù)復(fù)制：Page

23當(dāng)前23頁，總共81頁。真核生物染色體多起點DNA復(fù)制電鏡照片Page

24當(dāng)前24頁，總共81頁。Page

25滾環(huán)復(fù)制θ-型復(fù)制線粒體的D環(huán)復(fù)制（2）環(huán)狀雙鏈DNA復(fù)制方式當(dāng)前25頁，總共81頁。Page

263、端粒復(fù)制端粒的結(jié)構(gòu)與功能短的串聯(lián)重復(fù)序列組成，Gn(A/T)m表示。一般形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，3’末端折回取代上游相同序列，形成t環(huán)結(jié)構(gòu)，由端粒結(jié)合蛋白（TRF2）催化形成。復(fù)制由端粒酶催化合成當(dāng)前26頁，總共81頁。第三節(jié)、基因與表達(dá)基因化學(xué)：DNA片段，含有編碼氨基酸的序列一、基因的基本組成

物理：染色體線狀排列、交叉互換、傳遞功能：控制生物體某個特異特征的表達(dá)Page

27當(dāng)前27頁，總共81頁。基因基因（gene）是基因組中攜帶遺傳信息的最基本的物理和功能單位，人類基因可分為：為蛋白質(zhì)編碼的基因及為RNA編碼的基因兩大類。Page

28當(dāng)前28頁，總共81頁。（一）蛋白質(zhì)編碼的基因也稱結(jié)構(gòu)基因（structuralgene），大部分結(jié)構(gòu)基因呈現(xiàn)出不連續(xù)性，即基因內(nèi)部被不編碼的插入序列所隔開，又稱割裂基因（splitgene）。外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)ExonIntronGT-AGlawPage

29當(dāng)前29頁，總共81頁。外顯子與內(nèi)含子編碼序列稱為外顯子（exon），間隔的非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）。內(nèi)含子在轉(zhuǎn)錄后的加工中會被切除。Page

30當(dāng)前30頁，總共81頁。外顯子和內(nèi)含子數(shù)目數(shù)目可變，對一個基因exon=intron+1不同基因差異較大Page

31當(dāng)前31頁，總共81頁。外顯子保守的，內(nèi)含子變異的外顯子和內(nèi)含子的長度Page

32當(dāng)前32頁，總共81頁。

剪接位點外顯子和內(nèi)含子接頭部位有一段高保守序列；內(nèi)含子5’端：拼接供體位點，GT；內(nèi)含子3’端：剪接受體，AG；GT-AG法則。Page

33當(dāng)前33頁，總共81頁?；蚣易寤蚣易澹╣enefamily）是指一個基因經(jīng)過重復(fù)和變異形成的一組來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的基因。

由一個基因產(chǎn)生多次拷貝，具有相同的基因序列，成簇的排列在一條染色體上，形成基因簇（geneclusrer）。Page

34當(dāng)前34頁，總共81頁。一個多基因家族的不同成員成簇地分布在幾條染色體上，成員間序列有所不同，編碼一組關(guān)系密切的蛋白質(zhì)?；蚣易錚age

35當(dāng)前35頁，總共81頁。

假基因（pseudogene）也稱擬基因，是基因組中存在的一段與正常基因非常相似但不能表達(dá)的DNA序列，是人類基因中常見的一類基因（DNA序列），常用ψ表示。假基因Page

36當(dāng)前36頁，總共81頁。（二）RNA編碼的基因tRNA基因：tRNA通過其所含的反密碼子在蛋白質(zhì)合成中運(yùn)輸相應(yīng)的氨基酸。線粒體和核基因組（NO:6、1chr)；rRNA基因：人類基因組含6種rRNA基因，均為核糖體大、小亞基的亞單位，都參與蛋白質(zhì)的合成；snRNA基因：為剪接體的亞單位，負(fù)責(zé)內(nèi)含子的剪切和外顯子的拼接；siRNA、miRNA基因等：基因沉默或調(diào)解基因轉(zhuǎn)錄等功能。Page

37當(dāng)前37頁，總共81頁。側(cè)翼序列：每個基因5’和3’端兩側(cè)都有一段不轉(zhuǎn)錄的DNA序列，稱為側(cè)翼序列。對基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)起重要的調(diào)控作用。啟動子：位于起始為點上游100-200bp，激活RNA聚合酶，特定位置起始RNA合成。

Ⅰ類啟動子：富含GC，主要調(diào)控rRNA基因的編碼，包括核心元件（-45至+20bp），上游調(diào)控元件（-156至-107bp）。（三）人類基因組調(diào)控元件Page

38當(dāng)前38頁，總共81頁。CAATboxGCboxTATAboxExonIntronⅡ類啟動子：主要調(diào)控蛋白質(zhì)和小RNA基因TATA框：5’端上游-25至-30bp，TATAA(A/T)AA(A/T)，轉(zhuǎn)錄因子TFⅡ結(jié)合再與RNA聚合酶Ⅱ形成復(fù)合物，準(zhǔn)確識別起始位點，啟動轉(zhuǎn)錄因子。CAAT框：5’端上游-70至-80bp，GGC(A/T)CAATCT，能與轉(zhuǎn)錄因子CTF結(jié)合，提高轉(zhuǎn)錄效率。GC框:有些基因無TATA和CAAT，但富含G和C序列，由GGCGGG組成，能與轉(zhuǎn)錄Spl結(jié)合，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄。Page

39當(dāng)前39頁，總共81頁。Ⅲ類啟動子：包括A、B、C盒，能夠調(diào)控5SrRNA、tRNA、U6snRNA等RNA分子的編碼基因，位置獨特，如tRNA基因啟動子A、B、C三盒分別位于+10bp到+20bp以及+50bp到+60bp兩個區(qū)域。Page

40當(dāng)前40頁，總共81頁。增強(qiáng)子：可以增強(qiáng)真核基因啟動子轉(zhuǎn)錄效率的順式作用元件，特異性的與反式作用因子結(jié)合，在啟動子和增強(qiáng)子之間形成DNA環(huán)，促進(jìn)增強(qiáng)子的結(jié)合蛋白與啟動子的結(jié)合蛋白相互作用，或者與RNA聚合酶相互作用，增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄活性。沉默子：與增強(qiáng)子性質(zhì)相似，但結(jié)合反式作用因子，對轉(zhuǎn)錄起遏制作用。終止子：多聚腺苷酸附加信號AATAAA和一段回文序列組成，轉(zhuǎn)錄后形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)遏制RNA聚合酶的活動，使基因沉默。隔離子：處于抑制狀態(tài)與活化狀態(tài)的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域之間，阻止不同狀態(tài)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域向兩側(cè)擴(kuò)散，保護(hù)基因免受臨近凝縮染色質(zhì)沉默效應(yīng)的影響。Page

41當(dāng)前41頁，總共81頁。逆轉(zhuǎn)錄DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制二、基因的表達(dá)

基因表達(dá)：DNA序列所攜帶的遺傳信息，通過轉(zhuǎn)錄和翻譯形成具有生物活性的蛋白質(zhì)的過程。Page

42當(dāng)前42頁，總共81頁。（一）轉(zhuǎn)錄

一個特定基因的DNA雙鏈分子中只有一條鏈帶有遺傳信息，稱為編碼鏈（codingstrand），互補(bǔ)鏈稱為反編碼鏈（anticodingstrand）。轉(zhuǎn)錄（transcription）是指在RNA聚合酶的催化下，以DNA反編碼連為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則（A=T,C-G），以4種NTPs(ATP、UTP、CTP、GTP)為原料合成RNA的過程。Page

43當(dāng)前43頁，總共81頁。mRNA的加工：剪接：GU-AG法則

選擇性剪接戴帽：m7G加尾：poly(A)Page

44當(dāng)前44頁，總共81頁。mRNA的加工：翻譯：

遺傳信息由mRNA的堿基序列轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯逆湹陌被岬倪^程，稱為翻譯（translation）。翻譯過程即細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)（多肽鏈）生物合成的過程。整個過程按進(jìn)位、轉(zhuǎn)肽、移位和脫落等步驟不斷重復(fù)，直至終止密碼子（UAA，UAG或UGA）。Page

45當(dāng)前45頁，總共81頁。IF3IF2IF3-mRNA-30S三元復(fù)合物IF2-30S-mRNA-fMet-30S-mRNA-50S-fMet-tRNAf大亞基IF2GTPUACfMet大亞基小亞基IF3IF2IF3小亞基A位UACfMetGTPGDP+PiACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,CGG丙CGG丙肽基轉(zhuǎn)移酶形成肽鍵fMetP位A位CGG丙3,AUGGCCUCUGGAACG5,EF-G易位酶G因子GTPGDP+PiP位A位fMetCGG丙ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲EF-TGTP氨酰基-tRNA進(jìn)入A位肽鍵的形成移位(由A位轉(zhuǎn)移至P位）P位A位ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,AGA絲fMet丙P位A位UGA釋放因子RF絲fMet丙甘蘇RF30S50SCGGUAC肽鏈合成的終止與釋放ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,UACfMetCGG丙UGAIF3A位A位P位A位UGA絲fMet丙甘蘇ACUUAG3,AUGGCCUCUGGAACG5,RFUACfMetCGG丙UGC蘇絲fMet丙甘絲fMet丙甘蘇多肽鏈的合成Page

46當(dāng)前46頁，總共81頁。Page

47當(dāng)前47頁，總共81頁。遺傳密碼子的簡并性：

不同密碼子編碼同一氨基酸的特性稱為遺傳密碼子的簡并性。如亮氨酸和絲氨酸分別由6個密碼子編碼。mRNA密碼子64個，細(xì)胞質(zhì)tRNA反密碼子30個，線粒體22個，搖擺假說，即第一和第二個堿基A-U和C-G，第三個發(fā)生搖擺可出現(xiàn)G-U。翻譯后的修飾：

脫甲?；⒁阴；⒘姿峄?、糖基化和鏈切割等。Page

48當(dāng)前48頁，總共81頁。

第3章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)

第四節(jié)中心法則及其發(fā)展當(dāng)前49頁，總共81頁。

一.中心法則與遺傳信息流當(dāng)前50頁，總共81頁。classicalcentraldogma當(dāng)前51頁，總共81頁。

二.中心法則的修正與發(fā)展

(一).fromRNAtoRNA:當(dāng)前52頁，總共81頁。

RNAvirusanditsbeingdiscovered

poliomyelitisvirus當(dāng)前53頁，總共81頁。ViralRNApoliomyelitisvirus分離specialRNAreplicase病毒RNA與cRNA的雙鏈病毒RNAcRNAproteinRNAforfilialvirus合成Newpolio-myelitisvirus組裝翻譯分離當(dāng)前54頁，總共81頁。JohnFranklinEnders

(February10,1897～September8,1985)USAHarvardMedicalSchool;ResearchDivisionofInfectiousDiseases,Children'sMedicalCenter

Boston,MA,USA當(dāng)前55頁，總共81頁。ThomasHuckleWeller

(June15,1915～)USAResearchDivisionofInfectiousDiseases,Children'sMedicalCenter

Boston,MA,USA當(dāng)前56頁，總共81頁。FrederickChapmanRobbins(August25,1916～August4,2003)USAWesternReserveUniversity

Cleveland,OH,USA當(dāng)前57頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1954tothem:

“fortheirdiscoveryoftheabilityofpoliomyelitisvirusestogrowinculturesofvarioustypesoftissue”當(dāng)前58頁，總共81頁。當(dāng)前59頁，總共81頁。

二.中心法則的修正與發(fā)展

(二).fromRNAtoDNA:當(dāng)前60頁，總共81頁。

1911,FrancisPeytonRous發(fā)現(xiàn)，將雞肉瘤的無細(xì)胞濾液注射給另外同種健康雞后，后者長出同樣的腫瘤。首次證實雞腫瘤的致病因子是過濾性病毒。提出：病毒致癌假說。這種病毒后來被命名為“勞斯肉瘤病毒”

(RousSarcomavirus,RSV)。當(dāng)前61頁，總共81頁。PeytonRous

(1879～February16,1970)USARockefellerUniversity

NewYork,NY,USA

當(dāng)前62頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1966tohim:

“forhisdiscoveryoftumour-inducingviruses”當(dāng)前63頁，總共81頁。

1964,HowardMartinTemin提出“原病毒假說”(protovirushypothesis)。并于1970年發(fā)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)。數(shù)周之后，DavidBaltimore發(fā)現(xiàn)了依賴RNA的DNA聚合酶(RNA-dependentDNApolymer-ase)，即反轉(zhuǎn)錄酶。當(dāng)前64頁，總共81頁。DavidBaltimore

(March7,1938～)USAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA當(dāng)前65頁，總共81頁。RenatoDulbecco(1914～)USAImperialCancerResearchFundLaboratory

London,UnitedKingdom當(dāng)前66頁，總共81頁。HowardMartinTemin

(December10,1934~February9,1994)USAUniversityofWisconsin

Madison,WI,USA當(dāng)前67頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1975tothem:

“fortheirdiscoveriescon-cerningtheinteractionbe-tweentumourvirusesandthegeneticmaterialofthecell”當(dāng)前68頁，總共81頁。當(dāng)前69頁，總共81頁。

1969,提出癌基因假說。認(rèn)為癌基因是致癌病毒的基因，并非是細(xì)胞本身所固有的。1976,J.MichaelBishop&HaroldE.Varmus的發(fā)現(xiàn)表明，癌基因是脊椎動物本身所固有的遺傳結(jié)構(gòu)的一部分；病毒癌基因起源于高等動物的基因組。稱其為原癌基因(proto-oncogene)或細(xì)胞癌基因(cellularoncogene，c-onc).當(dāng)前70頁，總共81頁。J.MichaelBishop(February22,1936~)USAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicine

SanFrancisco,CA,USA當(dāng)前71頁，總共81頁。HaroldE.Varmus

(December18,1939～)USAUniversityofCaliforniaSchoolofMedicine

SanFrancisco,CA,USA當(dāng)前72頁，總共81頁。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine