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,人們對基因的認識過程,3,DNA分子的結(jié)構(gòu),DNA分子的結(jié)構(gòu)特點是： (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，并且堿基互補配對,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,形成一個類似“雜種”的新品系。用它進行侵染實驗,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)制的同位素示蹤實驗,9,DNA復(fù)制過程,

3、解旋 以母鏈為模板進行堿基互補配對 形成了兩個完全相同的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 以細胞內(nèi)游離的四種脫氧核苷酸為原料，堿基互補配對形成新鏈（子鏈）,11,C 連接,子鏈與對應(yīng)母鏈通過堿基互補配對結(jié)合，形成兩個子代DNA分子。,一條DNA 分子進行一次復(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：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醫(yī)學博士學位，1960年和1962年獲得法學和科學博士學位 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,Arthur Kornberg 科恩伯格,15,9.3RNA的組成和作用,基因的表達是通過DNA控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的。遺傳信息不能由DNA直接傳遞給蛋白質(zhì)，因為DNA主要存在于細胞核中，而蛋白質(zhì)的合成場所是細胞質(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。它在細胞核中轉(zhuǎn)錄了DNA的遺傳信 息，再進入細胞 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 的合成在細胞核內(nèi)進行； 然后，mRNA 從核內(nèi)移至細胞質(zhì)中。,酶,19,mRNA合成,20,tRNA,tRNA是含有80個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個核苷酸組成的反密碼子。tRNA的反密碼子在蛋白質(zhì)合成時與mRNA上互補的密碼子相結(jié)合，起識別密碼子和攜帶相應(yīng)氨基酸的作用（V-325）。,21,tRNA：單鏈結(jié)構(gòu)， “三葉草”結(jié)構(gòu),tRNA 的二級結(jié)構(gòu)呈三葉草形，它的任務(wù)是搬運氨基酸。在tRNA分子中，一方 面聯(lián)接著被搬運的 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)合成的場所。核糖體由大小不同的兩個亞基組成。,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，在細胞質(zhì)中進行。,25,9.4轉(zhuǎn)錄,以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程,轉(zhuǎn)錄的實質(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上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基。密碼子具有兼并性。,mRNA 分子中每三個核苷酸序列決定一個氨基酸，這就是通常所說的三聯(lián)密碼子。 與遺傳密碼子相對應(yīng)的反密碼子在轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）分子中。,29,遺傳密碼,30,遺傳密碼子具有以下基本特點,（1）每個密碼子三聯(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;（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）密碼子有簡并性(degeneracy)一種氨基酸有幾個密碼子，或者幾個密碼子代表一種氨基酸的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。除了Met和Trp只有一個密碼子外，其它氨基酸均有二個以上密碼子，例如Arg有6個密碼子。 （5）共有64個密碼子，其中AUG不僅是Met或者fMet(在原核細胞)的密碼子，也是肽鏈合成的起始信號，

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,細胞中蛋白質(zhì)的合成是一個嚴格按照mRNA上密碼子的信息指導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、多肽鏈延長和翻譯終止3個基本階段。 在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速過程，一段mRNA可以相繼與多個核糖體結(jié)合，同時進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、細胞中蛋白質(zhì)的修飾加工往往在特定的細胞器中進行。 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）。 在細胞質(zhì)中，mRNA 先與核糖體結(jié)合。,34,第一個 tRNA 把一個氨基酸放在肽鏈起始位置上； 另一個 tRNA帶來第二個氨基酸。,35,第一個氨基酸以羧基聯(lián)到第二個氨基酸上，形成肽鍵。 核糖體向右移三個核苷酸位置，第一個 tRNA脫落,準 備好位置迎接第三個 tRNA及其所帶的氨基酸。,36,合成過程連續(xù)進行,37,直到在 mRNA上出現(xiàn)休止符號的密碼子。 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、糖基和其他基團的修飾； C、蛋白質(zhì)分子向細胞各部位的 運送等等。,40,返回,蛋白質(zhì)分子折疊,