DNA生命的秘密ppt課件

1、9DNA-生命的秘密,1,9.1,基因是什么,2,人們對(duì)基因的認(rèn)識(shí)過程,3,DNA分子的結(jié)構(gòu),DNA分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： (1)DNA分子是由兩條鏈組 成的，這兩條鏈按反向平 行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)。 (2)DNA分子中的脫氧核糖 和磷酸交替連接，排列在 外側(cè)，構(gòu)成基本骨架；堿 基排列在內(nèi)側(cè)。 (3)DNA分子兩條鏈的堿基通過氫鍵連接成堿基對(duì)，并且堿基互補(bǔ)配對(duì),A=T;C-=G。,4,9.2DNA的半保留復(fù)制,DNA分子的結(jié)構(gòu)不僅使DNA分子能夠儲(chǔ)存大量的遺傳信息，還使DNA分子能夠傳遞遺傳信息。遺傳信息的傳遞是通過DNA分子的復(fù)制來完成的。,5,煙草花葉病病葉,6,TMV結(jié)構(gòu)模式圖,TMV負(fù)染

2、電鏡照片,7,1957年,格勒(Girer)和施拉姆(Schramm)用石炭酸處理TMV病毒,把蛋白質(zhì)去掉,只留下RNA,再將RNA接種到正常煙草上,結(jié)果發(fā)生了花葉病；如果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙草,則不發(fā)生花葉病。由此證明,RNA起著遺傳物質(zhì)的作用。以后有人將車前草病毒(HRV)的RNA與煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起,形成一個(gè)類似“雜種”的新品系。用它進(jìn)行侵染實(shí)驗(yàn),結(jié)果,發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類型,都依RNA的特異性為轉(zhuǎn)移,即依車前草病毒的RNA為轉(zhuǎn)移.,8,1958年，Mattew Meselson 和Franklin Stahl證明DNA半保留復(fù)制的同位素示蹤實(shí)驗(yàn),9,DNA復(fù)制過程,

3、解旋 以母鏈為模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì) 形成了兩個(gè)完全相同的DNA分子,10,DNA復(fù)制： 以原有DNA分子為模板，合成相同DNA分子。,A 解旋,酶的作用下 兩條多核苷酸鏈分離 解出單鏈，稱為母鏈,B 子鏈合成,以母鏈為模板 酶的作用下 以細(xì)胞內(nèi)游離的四種脫氧核苷酸為原料，堿基互補(bǔ)配對(duì)形成新鏈（子鏈）,11,C 連接,子鏈與對(duì)應(yīng)母鏈通過堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合，形成兩個(gè)子代DNA分子。,一條DNA 分子進(jìn)行一次復(fù)制，產(chǎn)生兩條DNA分子,一條DNA 分子經(jīng)過N次復(fù)制，產(chǎn)生多少條相同DNA分子,2N,特點(diǎn)：邊解旋邊復(fù)制,方式：半保留式復(fù)制,意義：使生物遺傳特性保持相對(duì)穩(wěn)定,12,DNA復(fù)制叉,13,DNA復(fù)

4、制是半不連續(xù)復(fù)制。,14,1918年3月出生在美國紐約。1941年,23歲獲得羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，1960年和1962年獲得法學(xué)和科學(xué)博士學(xué)位 1955年從E.Coli 中發(fā)現(xiàn)了DNA 聚合酶，為DNA的復(fù)制打下了基礎(chǔ)。1959年獲得諾貝爾獎(jiǎng),Arthur Kornberg 科恩伯格,15,9.3RNA的組成和作用,基因的表達(dá)是通過DNA控制蛋白質(zhì)的合成來實(shí)現(xiàn)的。遺傳信息不能由DNA直接傳遞給蛋白質(zhì)，因?yàn)镈NA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，這就需要一種媒介RNA(核糖核酸)。,RNA的基本單位是核糖核苷酸,16,RNA與DNA主要差別：,（1）RNA大多是單鏈

5、分子； （2）含核糖； （3）4種堿基中，不含胸腺嘧啶T，由尿嘧啶U代替了T。,17,mRNA是遺傳信息的攜帶者。它在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄了DNA的遺傳信 息，再進(jìn)入細(xì)胞 質(zhì)，作為蛋白質(zhì) 合成的模板。,mRNA,18,mRNA合成需要： 以四種三磷酸核苷為原料 ATP、GTP UTP、CTP； 以 DNA（大分子中的一段）為模板； 由 RNA 聚合酶催化。 總反應(yīng)式： （NTP）nDNA mRNADNA mRNA 的合成在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行； 然后，mRNA 從核內(nèi)移至細(xì)胞質(zhì)中。,酶,19,mRNA合成,20,tRNA,tRNA是含有80個(gè)左右核苷酸的小分子，局部成為雙鏈，在其3、5端的相反一端的環(huán)上具有由

6、3個(gè)核苷酸組成的反密碼子。tRNA的反密碼子在蛋白質(zhì)合成時(shí)與mRNA上互補(bǔ)的密碼子相結(jié)合，起識(shí)別密碼子和攜帶相應(yīng)氨基酸的作用（V-325）。,21,tRNA：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)， “三葉草”結(jié)構(gòu),tRNA 的二級(jí)結(jié)構(gòu)呈三葉草形，它的任務(wù)是搬運(yùn)氨基酸。在tRNA分子中，一方 面聯(lián)接著被搬運(yùn)的 氨基酸，另一方面通 過反密碼子把氨基 酸安置到合適的位置 上去。,22,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）,23,rRNA,rRNA和蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合體就是核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。核糖體由大小不同的兩個(gè)亞基組成。,24,由DNA遺傳信息控制蛋白質(zhì)的合成：,第一步，DNA中的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA中，發(fā)生在細(xì)胞核中；

7、 第二步，mRNA的信息翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。,25,9.4轉(zhuǎn)錄,以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成RNA的過程,轉(zhuǎn)錄的實(shí)質(zhì)：遺傳信息由DNA mRNA(信使RNA),26,27,通過轉(zhuǎn)錄將DNA的遺傳信息傳給RNA,28,9.5遺傳密碼的破譯,密碼子：mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基。密碼子具有兼并性。,mRNA 分子中每三個(gè)核苷酸序列決定一個(gè)氨基酸，這就是通常所說的三聯(lián)密碼子。 與遺傳密碼子相對(duì)應(yīng)的反密碼子在轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）分子中。,29,遺傳密碼,30,遺傳密碼子具有以下基本特點(diǎn),（1）每個(gè)密碼子三聯(lián)體(triplet)決定一種氨基酸；

8、（2）兩種密碼子之間無任何核苷酸或其它成分加以分離，即密碼子無逗號(hào);（線性、序列性） （3）密碼子具有方向性，例如AUC是Ile的密碼子，A為5端堿基，C為3端堿基。因此密碼也具有方向性，即mRNA從5端到3端的核苷酸排列順序就決定了多肽鏈中從N端到C端的氨基酸排列順序;,31,（4）密碼子有簡(jiǎn)并性(degeneracy)一種氨基酸有幾個(gè)密碼子，或者幾個(gè)密碼子代表一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡(jiǎn)并性。除了Met和Trp只有一個(gè)密碼子外，其它氨基酸均有二個(gè)以上密碼子，例如Arg有6個(gè)密碼子。 （5）共有64個(gè)密碼子，其中AUG不僅是Met或者fMet(在原核細(xì)胞)的密碼子，也是肽鏈合成的起始信號(hào)，

9、故稱AUG為起始密碼子。UAA、UAG和UGA為終止密碼子，不代表任何氨基酸，也稱為無意義密碼子。 （6）密碼子有通用性，即不論是病毒、原核生物還是真核生物密碼子的含義都是相同的。,32,細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成是一個(gè)嚴(yán)格按照mRNA上密碼子的信息指導(dǎo)氨基酸單體合成為多肽鏈的過程，這一過程稱為mRNA的翻譯。mRNA的翻譯需要有mRNA、tRNA、核糖體、多種氨基酸和多種酶等的共同參與。翻譯過程(即多肽鏈的合成)包括起始、多肽鏈延長(zhǎng)和翻譯終止3個(gè)基本階段。 在細(xì)胞質(zhì)中，翻譯是一個(gè)快速過程，一段mRNA可以相繼與多個(gè)核糖體結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行多條同一種肽鏈的合成。 蛋白質(zhì)合成以后還要經(jīng)歷各種修飾和加工。真核

10、細(xì)胞中蛋白質(zhì)的修飾加工往往在特定的細(xì)胞器中進(jìn)行。 分子遺傳的“中心法則” 。,9.6蛋白質(zhì)的合成,33,蛋白質(zhì)合成,蛋白質(zhì)合成依托核糖體,核糖體由蛋白質(zhì)和 RNA 組成， 后者稱為: 核糖體 RNA（rRNA）。 在細(xì)胞質(zhì)中，mRNA 先與核糖體結(jié)合。,34,第一個(gè) tRNA 把一個(gè)氨基酸放在肽鏈起始位置上； 另一個(gè) tRNA帶來第二個(gè)氨基酸。,35,第一個(gè)氨基酸以羧基聯(lián)到第二個(gè)氨基酸上，形成肽鍵。 核糖體向右移三個(gè)核苷酸位置，第一個(gè) tRNA脫落,準(zhǔn) 備好位置迎接第三個(gè) tRNA及其所帶的氨基酸。,36,合成過程連續(xù)進(jìn)行,37,直到在 mRNA上出現(xiàn)休止符號(hào)的密碼子。 于是，不再有新的 tRNA上來，肽鏈合成結(jié)束。核糖體與 mRNA脫開。,38,39,蛋白質(zhì)合成中還有其他加工步驟。 包括: A、蛋白質(zhì)大分子折疊； B、糖基和其他基團(tuán)的修飾； C、蛋白質(zhì)分子向細(xì)胞各部位的 運(yùn)送等等。,40,返回,蛋白質(zhì)分子折疊,