普通生物學-18基因的分子生物學課件

Chapter21

基因的分子生物學TCGATCGATCGAGCTAGCTAGCChapter21

基因的分子生物學TCGATCGATC遺傳物質及其結構遺傳物質是DNA（或RNA）的直接證據(jù)：肺炎鏈球菌的轉化實驗1928年英國的格里菲斯（Griffith）的實驗證明遺傳物質可以轉化進入細菌，改變細菌特性。愛弗萊（Avery）的實驗證實，進入細菌改變特性的遺傳物質是

DNA，而不是蛋白質。遺傳物質及其結構遺傳物質是DNA（或RNA）的直接證據(jù)：FrederickGriffith’sTransformationExperiment–1928Griffith肺炎雙球菌轉化實驗“transformingprinciple”demonstratedwithStreptococcuspneumoniaeGriffithhypothesizedthatthetransformingagentwasa“IIIS”protein.

Griffith認為“接種物中的死細菌可能提供了某些特異的蛋白質為原料，使R型細菌能制造莢膜”，蛋白質起轉化作用。FrederickGriffith’sTransformOswaldT.Avery’sTransformationExperiment-1944Avery轉化實驗Determinedthat“IIIS”DNAwasthegeneticmaterialresponsibleforGriffith’sresults.OswaldT.Avery’sTransformati僅DNA是轉化因子其它物質（含蛋白）均不能轉化僅DNA是轉化因子Hershey-Chase關于T2噬菌體的感染實驗1969:AlfredHersheyHershey-Chase關于T2噬菌體的感染實驗1969T2噬菌體生活史LifecycleoftheT2bacteriophageT2噬菌體生活史LifecycleoftheT普通生物學_18基因的分子生物學課件Mostofthe35SwasfoundinthesupernatantButonlyasmallpercentageof32P

inthesupernatantTheseresultssuggestthatDNAisinjectedintothebacterialcytoplasmduringinfectionThisistheexpectedresultifDNAisthegeneticmaterial證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是Mostofthe35Swasfoundint煙草花葉病毒分離重建實驗Fraenkel-Conrat&SingerTobaccoMosaicVirus(TMV)Experiment–1956Used2viralstrainstodemonstrateRNAisthegeneticmaterialofTMV煙草花葉病毒分離重建實驗Chargaff法則：A與T、G與C的摩爾數(shù)一樣

BasecompositionstudiesofErwinChargaffindicateddouble-strandedDNAconsistsof~50%嘌呤purines(A,G)and~50%嘧啶pyrimidines(T,C)amountofA=amountofTandamountofG=amountofC (Chargraff’srules)%GCcontentvariesfromorganismtoorganismExamples:

%A %T %G %C %GC

智人Homosapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5玉米Zeamays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1果蠅Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0美洲潛鴨Aythyaamericana 25.8 25.8 24.2 24.2 48.4DNA與RNA是多核苷酸的聚合體DNA與RNA是多核苷酸的聚合體核酸水解水解水解單核苷酸（B-R-P）磷酸（P）戊糖（R）

堿基（B）核苷（B-R）DNA與RNA是多核苷酸的聚合體核酸核糖

脫氧核糖戊糖：核糖脫氧核糖戊糖：堿基（base)：腺嘌呤(adenine,A)

鳥嘌呤(guanine,G)

胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)

尿嘧啶(uracil,U)

嘌呤(purine)

嘧啶(pyrimidine)堿基（base)：腺嘌呤(adenine,A)嘌呤

腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）

鳥嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）嘧啶

胞嘧啶（C）（2-氧4-氨基嘧啶）

胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）

尿嘧啶（U）（2，4-二氧嘧啶）嘧啶胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U1.核苷核苷=堿基+戊糖連接方式：糖苷鍵嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1與糖的C-1’以糖苷鍵相連。DNA與RNA是多核苷酸的聚合體1.核苷DNA與RNA是多核苷酸的聚合體腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）1911腺嘌呤核苷胞嘧啶脫氧核苷1911核苷酸=核苷+磷酸連接方式：磷酸酯鍵糖環(huán)上所有游離羥基（核糖的C-2、C-3、C-5及脫氧核糖的C-3、C-5

）均能與磷酸發(fā)生酯化結合。生物體內多數(shù)核苷酸是5-核苷酸，即糖環(huán)上的C-5

與磷酸酯化。核苷酸核苷酸

兩類核酸的基本成分兩類核酸的基本成分X射線衍射——揭示DNA分子雙螺旋X-raydiffractionstudies-RosalindFranklin&MauriceWilkinsConclusion-DNAisahelicalstructurewithdistinctiveregularities,0.34nm&3.4nm.DNA——不朽的雙螺旋DNA——不朽的雙螺旋1953年，Watson&Crick提出DNA雙螺旋模型1953年，Watson&Crick提出DNA雙螺旋模FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins

GreatBritainUSAGreatBritainInstituteofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAUniversityofLondon

London,GreatBritain1916-1928-1916-"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962FrancisHarryComptonCrickJaDNA雙螺旋結構的主要特征：（1）兩條通過堿基配對連接的對核苷酸長鏈以反方向平行的方式圍繞同一個中心軸相互纏繞，組成雙螺旋，兩條鏈均為右螺旋；（2）DNA的堿基配對以堿基互補為原則；堿基間通過氫鍵連接（3）配對的堿基并不充滿雙螺旋空間，而堿基占據(jù)的空間不對稱；（4）DNA分子中，脫氧核糖和磷酸基團通過3’、5’—磷酸二酯鍵連接形成，DNA分子的一條長鏈是從5’3’

，另一條長鏈是從3’5’DNA雙螺旋結構的主要特征：（1）兩條通過堿基配對連接的對核普通生物學_18基因的分子生物學課件

DNA作為遺傳物質的功能：

（1）貯藏遺傳信息的功能

（2）傳遞遺傳信息的功能

（3）表達遺傳信息的功能

DNA作為遺傳物質的功能：

（1）貯藏遺DNA復制DNA復制依賴于特殊的堿基配對堿基互補配對原則

A＝TG≡C

DNA復制是半保留式的

1953年，Watson&Crick提出

DNA復制發(fā)生在細胞分裂周期的S期DNA復制DNA復制依賴于特殊的堿基配對DNA雙螺旋在解旋酶的作用下解旋，2條鏈中間的堿基對分開，成為2條單鏈；每一條單鏈都作為模板；每條鏈上暴露出來的堿基各自與一個游離于核中的4種三磷酸脫氧核苷酸（T、G、A、C）按照堿基配對原則配對，形成與之互補的核苷酸；在與單鏈上配對的核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，在DNA聚合酶的作用下形成鏈條新的互補鏈（子鏈），其中DNA聚合酶只能使核苷酸按5’3’

方向連接。最終形成各含一條母鏈和一條子鏈的2個雙鏈DNA分子。DNA半保留式復制：DNA雙螺旋在解旋酶的作用下解旋，2條鏈中間的堿基對分開半保留模型半保留模型DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）

DNA聚合酶的共同特點：（1）需要提供合成模板；需要Mg2＋催化；（2）不能起始新的DNA鏈，必須要有引物提供3’-OH；（3）合成的方向都是5’→3’（4）除聚合DNA外還有其它功能。

而DNA母鏈（模板鏈）方向為5’→3’和3’→5’，如何解決這一矛盾？DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）DNA聚合酶的共同特岡崎片段與半不連續(xù)復制模型在5’→3’

這一模板上，DNA聚合酶仍按照5’→3’方向先反方向地合成一系列小的片段，稱為岡崎片段然后這些小片段再通過DNA連接酶的作用，互相連接起來而成長鏈。DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）岡崎片段與半不連續(xù)復制模型DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復3PolymeraseIII5’3’前導鏈Leadingstrandbasepairs5’5’3’3’Helicase

ATP單鏈結合蛋白SSBProteinsRNA引物RNAPrimer引物酶primase2聚合酶IIIPolymeraseIII滯后鏈Laggingstrand岡崎片斷OkazakiFragments1RNAprimerreplacedbypolymeraseI&gapissealedbyligase

連接酶3PolymeraseIII5’3’前導鏈baseSummary：DNA復制過程模式圖1）原材料：雙鏈DNA（模板），核苷酸（底物）；2）輔助條件：解旋酶，單鏈結合蛋白，DNA聚合酶，引物酶，DNA連接酶。；Summary：DNA復制過程模式圖1）原材料：雙鏈DNA（遺傳信息是從DNA到RNA再到蛋白質遺傳信息AGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCATCGATCGAAGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMetUA1CAU2IleCTranslationmessengertRNAtransferRibosomeTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CU3AspGATCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinMetIleAspTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyedTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyRNA的結構與功能

結構組成：

單鏈；核苷酸中的戊糖是核糖；尿嘧啶取代胸腺嘧啶；

分類：mRNA、rRNA、tRNA

功能：參與蛋白質的合成。RNA的結構與功能結構組成：tRNA反密碼子tRNA反密碼子mRNA(messagerRNA)信使RNA——攜帶并傳遞DNA中的遺傳信息，在蛋白質合成中起模板作用rRNA(ribosomeRNA)核糖體RNA——與蛋白質結合形成核糖體，核糖體是合成蛋白質的“工廠”tRNA（transferRNA)轉運RNA——在蛋白質合成過程中轉運氨基酸mRNA(messagerRNA)信使RNA——攜帶并傳轉錄——從DAN到RNARNA聚合酶DNA以全保留的方式轉錄成RNA5’3’方向轉錄——從DAN到RNARNA聚合酶轉錄過程

場所：主要在細胞核模板：DNA的一條鏈原料：4種核糖核苷酸原則：堿基互補配對原則（A-U）產(chǎn)物：RNA原核生物：只有一種RNA聚合酶真核生物：RNA聚合酶ⅠrRNARNA聚合酶ⅡmRNA前體

RNA聚合酶ⅢtRNA、5SRNA等

轉錄過程場所：主要在細胞核啟動子RNA聚合酶啟動子RNA聚合酶終止子終止子大腸桿菌模型E.colimodel:Eachgenehasthreeregions:5’啟動子Promoter,attractsRNApolymerase -10bp5’-TATAAT-3’ -35bp5’-TTGACA-3’Transcribedsequence,orRNAcodingsequence編碼序列3’終止子erminator,signalsthestoppoint大腸桿菌模型E.colimodel:原核生物與真核生物ProkaryotesandEukaryotes原核生物與真核生物ProkaryotesandEuka遺傳密碼遺傳密碼——DNA分子中核苷酸的排列順序與蛋白質中氨基酸排列順序之間的對應關系。遺傳密碼是由三個堿基組成的，因此叫三聯(lián)體密碼，64個，其中61個負責氨基酸的翻譯。遺傳密碼的特點具有連續(xù)可讀性和不重疊性簡并現(xiàn)象具有起始密碼子和終止密碼子普遍通用性（線粒體DNA除外）遺傳密碼遺傳密碼——DNA分子中核苷酸的排列順序與蛋白質中氨遺傳密碼：核苷酸如何決定20種氨基酸？(1954,GeorgeGamov)?4differentnucleotides(A,G,C,U/T)Possiblecodes:

1lettercode 4AAs <20 2lettercode 4x4=16Aas <203lettercode 4x4x4=64Aas>>20遺傳密碼：核苷酸如何決定20種氨基酸？(1954,Geor遺傳密碼的破譯1962,M.W.NirenbergandH.Matthaei,cell-free,proteinsynthesizingmachineryisolatedfromE.coli.(ribosomes,tRNAs,proteinfactors,radio-labeledaminoacids). SyntheticmRNAcontainingonlyonetypeofbase: UUU=Phe,CCC=Pro,AAA=Lys,GGG=?1963,SpeyerandOchoa,syntheticcopolymers(CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA,AAC,AAA)composedoftwodifferentbases: Pro,Lys(alreadydefined)+Asp,Glu,His,&Thr

1964,H.G.Khoranaetal.,syntheticrepeatingpolynucleotides重復多聚物ofknowncomposition: UCUCUCUCUCUCSerLeuSerLeu1968:RobertHolley(Cornell),H.G.Khorana(Wisconsin-Madison),andMarshallNirenberg(NIH).遺傳密碼的破譯1968:RobertHolley(Co遺傳密碼表遺傳密碼表PHEPHESERSERSERSERTYRTYRCYSCYSLEULEULEULEULEULEUSTOPSTOPSTOPTRPPROPROPROPROHISHISARGARGARGARGGLNGLNILEILEILETHRTHRTHRTHRASNASNSERSERLYSLYSARGARGMETVALVALVALVALALAALAALAALAASPASPGLYGLYGLYGLYGLUGLUNEUTRAL-NONPOLAR

NEUTRAL-POLAR

BASIC

ACIDICPHESERTYRCYSLEUSTOPSTOPTRPPROH翻譯過程場所：核糖體原料：氨基酸模板：mRNA轉運工具：tRNA原則：密碼子與反密碼子堿基互補配對原則方向：從mRNA的5’3’產(chǎn)物：多肽鏈遺傳信息在細胞質中被翻譯翻譯過程場所：核糖體遺傳信息在細胞質中被翻譯起始起始因子起始密碼子：AUG起始起始因子延伸肽?；D移酶延伸肽酰基轉移酶終止終止密碼子：UAA，UAG，UGA釋放因子終止終止密碼子：OverviewofTranslationOverviewofTranslation遺傳物質的改變染色體畸變與人類疾病染色體結構變異：缺失、重復、倒位、易位染色體畸變染色體數(shù)目變異：整倍體、非整倍體

遺傳物質的改變染色體畸變與人類疾病缺失重復倒位易位缺失重復倒位易位特殊類型的染色體多線染色體特殊類型的染色體多線染色體雙翅目昆蟲(搖蚊、果蠅)的幼蟲唾液腺、腸、馬氏管等的細胞中存在巨大染色體(gaintchromosome)，由具有多達2048條染色質線(多線性)組成。多線染色體產(chǎn)生于內源有絲分裂：染色單體在間期正常進行復制，但未發(fā)生著絲粒分裂和染色單體分離，導致一條染色體的染色單體數(shù)目成培增長。在果蠅中唾腺染色體經(jīng)10-11次內源有絲分裂可形成1024、2048條染色質線的多線染色體。雙翅目昆蟲(搖蚊、果蠅)的幼蟲唾液腺、腸、馬氏管等的細胞中存染色體病

由于染色體畸變，包括染色體數(shù)目或結構改變所致的遺傳病，稱為染色體病。

這種疾病已記錄有500多種，其中，性染色體異常占75％，常染色體異常占25％。

如：先天愚型病（唐氏綜合癥）是因為有三條21號染色體所致。染色體病

由于染色體畸變，包括染色體數(shù)目或基因突變基因突變：廣義包括染色體畸變，狹義指基因點突變，DNA序列中單個或多個堿基對的變化。堿基置換：轉換、顛換移碼突變：閱讀框發(fā)生變化突變的誘發(fā)——誘變劑的作用（輻射、化學誘變劑、其他）基因突變基因突變：廣義包括染色體畸變，狹義指基因點突變，DN基因中一個或幾個堿基的化學改變，又稱點突變

同義突變:堿基突變后編碼氨基酸變化成同類性質氨基酸錯義突變:堿基突變后編碼另一個氨基酸無義突變:堿基突變?yōu)榻K止密碼沉默突變：堿基突變后氨基酸未發(fā)生變化

基因中一個或幾個堿基的化學改變，又稱點突變Typesofbasepairsubstitutionsandmutations.TypesofbasepairsubstitutioTypesofbasepairsubstitutionsandmutations.Typesofbasepairsubstitutio輻射——紫外線引起的突變Thyminedimers胸腺嘧啶二聚體輻射——紫外線引起的突變Thyminedimers胸腺嘧啶化學誘變劑——堿基類似物5-bromouracil5-溴尿嘧啶化學誘變劑——堿基類似物5-bromouracilMutageniceffectsof5-bromouracilMutageniceffectsof5-bromourDNA損傷修復

錯配修復、直接修復、切除修復、重組修復、易錯修復DNA損傷修復直接修復直接修復切除修復切除修復重組修復重組修復Xerodermapigmentosum干皮性色素沉著Cause:Defectinhumannucleotideexcisionrepair(NER)16polypeptidesinvolvedinNERNERistheonlypathwaytoremovepyrimidinedimersinhumansSymptoms:VerylightsensitiveHighriskofsun-lightinducedskincancerNeurologicalabnormalities(highrateofoxidativemetabolisminneurons)Xerodermapigmentosum干皮性色素沉著Ca總結與思考在DNA復制過程中，都有哪些酶的參與？對比DNA復制與RNA轉錄的相似點與不同點轉錄與翻譯有何相似點？DNA突變與修復各有什么意義？總結與思考在DNA復制過程中，都有哪些酶的參與？ThankUThankUChapter21

基因的分子生物學TCGATCGATCGAGCTAGCTAGCChapter21

基因的分子生物學TCGATCGATC遺傳物質及其結構遺傳物質是DNA（或RNA）的直接證據(jù)：肺炎鏈球菌的轉化實驗1928年英國的格里菲斯（Griffith）的實驗證明遺傳物質可以轉化進入細菌，改變細菌特性。愛弗萊（Avery）的實驗證實，進入細菌改變特性的遺傳物質是

DNA，而不是蛋白質。遺傳物質及其結構遺傳物質是DNA（或RNA）的直接證據(jù)：FrederickGriffith’sTransformationExperiment–1928Griffith肺炎雙球菌轉化實驗“transformingprinciple”demonstratedwithStreptococcuspneumoniaeGriffithhypothesizedthatthetransformingagentwasa“IIIS”protein.

Griffith認為“接種物中的死細菌可能提供了某些特異的蛋白質為原料，使R型細菌能制造莢膜”，蛋白質起轉化作用。FrederickGriffith’sTransformOswaldT.Avery’sTransformationExperiment-1944Avery轉化實驗Determinedthat“IIIS”DNAwasthegeneticmaterialresponsibleforGriffith’sresults.OswaldT.Avery’sTransformati僅DNA是轉化因子其它物質（含蛋白）均不能轉化僅DNA是轉化因子Hershey-Chase關于T2噬菌體的感染實驗1969:AlfredHersheyHershey-Chase關于T2噬菌體的感染實驗1969T2噬菌體生活史LifecycleoftheT2bacteriophageT2噬菌體生活史LifecycleoftheT普通生物學_18基因的分子生物學課件Mostofthe35SwasfoundinthesupernatantButonlyasmallpercentageof32P

inthesupernatantTheseresultssuggestthatDNAisinjectedintothebacterialcytoplasmduringinfectionThisistheexpectedresultifDNAisthegeneticmaterial證明DNA是遺傳物質，蛋白質不是Mostofthe35Swasfoundint煙草花葉病毒分離重建實驗Fraenkel-Conrat&SingerTobaccoMosaicVirus(TMV)Experiment–1956Used2viralstrainstodemonstrateRNAisthegeneticmaterialofTMV煙草花葉病毒分離重建實驗Chargaff法則：A與T、G與C的摩爾數(shù)一樣

BasecompositionstudiesofErwinChargaffindicateddouble-strandedDNAconsistsof~50%嘌呤purines(A,G)and~50%嘧啶pyrimidines(T,C)amountofA=amountofTandamountofG=amountofC (Chargraff’srules)%GCcontentvariesfromorganismtoorganismExamples:

%A %T %G %C %GC

智人Homosapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5玉米Zeamays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1果蠅Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0美洲潛鴨Aythyaamericana 25.8 25.8 24.2 24.2 48.4DNA與RNA是多核苷酸的聚合體DNA與RNA是多核苷酸的聚合體核酸水解水解水解單核苷酸（B-R-P）磷酸（P）戊糖（R）

堿基（B）核苷（B-R）DNA與RNA是多核苷酸的聚合體核酸核糖

脫氧核糖戊糖：核糖脫氧核糖戊糖：堿基（base)：腺嘌呤(adenine,A)

鳥嘌呤(guanine,G)

胞嘧啶(cytosine,C)胸腺嘧啶(thymine,T)

尿嘧啶(uracil,U)

嘌呤(purine)

嘧啶(pyrimidine)堿基（base)：腺嘌呤(adenine,A)嘌呤

腺嘌呤（A）（6-氨基嘌呤）

鳥嘌呤（G）（2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）嘧啶

胞嘧啶（C）（2-氧4-氨基嘧啶）

胸腺嘧啶（T）（5-甲基尿嘧啶）

尿嘧啶（U）（2，4-二氧嘧啶）嘧啶胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U1.核苷核苷=堿基+戊糖連接方式：糖苷鍵嘌呤環(huán)上的N-9或嘧啶環(huán)上的N-1與糖的C-1’以糖苷鍵相連。DNA與RNA是多核苷酸的聚合體1.核苷DNA與RNA是多核苷酸的聚合體腺嘌呤核苷（腺苷）胞嘧啶脫氧核苷（脫氧胞苷）1911腺嘌呤核苷胞嘧啶脫氧核苷1911核苷酸=核苷+磷酸連接方式：磷酸酯鍵糖環(huán)上所有游離羥基（核糖的C-2、C-3、C-5及脫氧核糖的C-3、C-5

）均能與磷酸發(fā)生酯化結合。生物體內多數(shù)核苷酸是5-核苷酸，即糖環(huán)上的C-5

與磷酸酯化。核苷酸核苷酸

兩類核酸的基本成分兩類核酸的基本成分X射線衍射——揭示DNA分子雙螺旋X-raydiffractionstudies-RosalindFranklin&MauriceWilkinsConclusion-DNAisahelicalstructurewithdistinctiveregularities,0.34nm&3.4nm.DNA——不朽的雙螺旋DNA——不朽的雙螺旋1953年，Watson&Crick提出DNA雙螺旋模型1953年，Watson&Crick提出DNA雙螺旋模FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins

GreatBritainUSAGreatBritainInstituteofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritainHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAUniversityofLondon

London,GreatBritain1916-1928-1916-"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962FrancisHarryComptonCrickJaDNA雙螺旋結構的主要特征：（1）兩條通過堿基配對連接的對核苷酸長鏈以反方向平行的方式圍繞同一個中心軸相互纏繞，組成雙螺旋，兩條鏈均為右螺旋；（2）DNA的堿基配對以堿基互補為原則；堿基間通過氫鍵連接（3）配對的堿基并不充滿雙螺旋空間，而堿基占據(jù)的空間不對稱；（4）DNA分子中，脫氧核糖和磷酸基團通過3’、5’—磷酸二酯鍵連接形成，DNA分子的一條長鏈是從5’3’

，另一條長鏈是從3’5’DNA雙螺旋結構的主要特征：（1）兩條通過堿基配對連接的對核普通生物學_18基因的分子生物學課件

DNA作為遺傳物質的功能：

（1）貯藏遺傳信息的功能

（2）傳遞遺傳信息的功能

（3）表達遺傳信息的功能

DNA作為遺傳物質的功能：

（1）貯藏遺DNA復制DNA復制依賴于特殊的堿基配對堿基互補配對原則

A＝TG≡C

DNA復制是半保留式的

1953年，Watson&Crick提出

DNA復制發(fā)生在細胞分裂周期的S期DNA復制DNA復制依賴于特殊的堿基配對DNA雙螺旋在解旋酶的作用下解旋，2條鏈中間的堿基對分開，成為2條單鏈；每一條單鏈都作為模板；每條鏈上暴露出來的堿基各自與一個游離于核中的4種三磷酸脫氧核苷酸（T、G、A、C）按照堿基配對原則配對，形成與之互補的核苷酸；在與單鏈上配對的核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，在DNA聚合酶的作用下形成鏈條新的互補鏈（子鏈），其中DNA聚合酶只能使核苷酸按5’3’

方向連接。最終形成各含一條母鏈和一條子鏈的2個雙鏈DNA分子。DNA半保留式復制：DNA雙螺旋在解旋酶的作用下解旋，2條鏈中間的堿基對分開半保留模型半保留模型DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）

DNA聚合酶的共同特點：（1）需要提供合成模板；需要Mg2＋催化；（2）不能起始新的DNA鏈，必須要有引物提供3’-OH；（3）合成的方向都是5’→3’（4）除聚合DNA外還有其它功能。

而DNA母鏈（模板鏈）方向為5’→3’和3’→5’，如何解決這一矛盾？DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）DNA聚合酶的共同特岡崎片段與半不連續(xù)復制模型在5’→3’

這一模板上，DNA聚合酶仍按照5’→3’方向先反方向地合成一系列小的片段，稱為岡崎片段然后這些小片段再通過DNA連接酶的作用，互相連接起來而成長鏈。DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復制）岡崎片段與半不連續(xù)復制模型DNA聚合酶和岡崎片段（半不連續(xù)復3PolymeraseIII5’3’前導鏈Leadingstrandbasepairs5’5’3’3’Helicase

ATP單鏈結合蛋白SSBProteinsRNA引物RNAPrimer引物酶primase2聚合酶IIIPolymeraseIII滯后鏈Laggingstrand岡崎片斷OkazakiFragments1RNAprimerreplacedbypolymeraseI&gapissealedbyligase

連接酶3PolymeraseIII5’3’前導鏈baseSummary：DNA復制過程模式圖1）原材料：雙鏈DNA（模板），核苷酸（底物）；2）輔助條件：解旋酶，單鏈結合蛋白，DNA聚合酶，引物酶，DNA連接酶。；Summary：DNA復制過程模式圖1）原材料：雙鏈DNA（遺傳信息是從DNA到RNA再到蛋白質遺傳信息AGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCATCGATCGAAGUUAGCUAGCDNARNATranscriptionTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMetUA1CAU2IleCTranslationmessengertRNAtransferRibosomeTCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAMUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CU3AspGATCAATCGATCGAGUUAGCUAGCDNAmRNAtRNAMetIleAU2CUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinMetIleAspTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNAProteinATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyedTCAAGUATCGATCGUAGCUAGCDNAmRNADestroyRNA的結構與功能

結構組成：

單鏈；核苷酸中的戊糖是核糖；尿嘧啶取代胸腺嘧啶；

分類：mRNA、rRNA、tRNA

功能：參與蛋白質的合成。RNA的結構與功能結構組成：tRNA反密碼子tRNA反密碼子mRNA(messagerRNA)信使RNA——攜帶并傳遞DNA中的遺傳信息，在蛋白質合成中起模板作用rRNA(ribosomeRNA)核糖體RNA——與蛋白質結合形成核糖體，核糖體是合成蛋白質的“工廠”tRNA（transferRNA)轉運RNA——在蛋白質合成過程中轉運氨基酸mRNA(messagerRNA)信使RNA——攜帶并傳轉錄——從DAN到RNARNA聚合酶DNA以全保留的方式轉錄成RNA5’3’方向轉錄——從DAN到RNARNA聚合酶轉錄過程

場所：主要在細胞核模板：DNA的一條鏈原料：4種核糖核苷酸原則：堿基互補配對原則（A-U）產(chǎn)物：RNA原核生物：只有一種RNA聚合酶真核生物：RNA聚合酶ⅠrRNARNA聚合酶ⅡmRNA前體

RNA聚合酶ⅢtRNA、5SRNA等

轉錄過程場所：主要在細胞核啟動子RNA聚合酶啟動子RNA聚合酶終止子終止子大腸桿菌模型E.colimodel:Eachgenehasthreeregions:5’啟動子Promoter,attractsRNApolymerase -10bp5’-TATAAT-3’ -35bp5’-TTGACA-3’Transcribedsequence,orRNAcodingsequence編碼序列3’終止子erminator,signalsthestoppoint大腸桿菌模型E.colimodel:原核生物與真核生物ProkaryotesandEukaryotes原核生物與真核生物ProkaryotesandEuka遺傳密碼遺傳密碼——DNA分子中核苷酸的排列順序與蛋白質中氨基酸排列順序之間的對應關系。遺傳密碼是由三個堿基組成的，因此叫三聯(lián)體密碼，64個，其中61個負責氨基酸的翻譯。遺傳密碼的特點具有連續(xù)可讀性和不重疊性簡并現(xiàn)象具有起始密碼子和終止密碼子普遍通用性（線粒體DNA除外）遺傳密碼遺傳密碼——DNA分子中核苷酸的排列順序與蛋白質中氨遺傳密碼：核苷酸如何決定20種氨基酸？(1954,GeorgeGamov)?4differentnucleotides(A,G,C,U/T)Possiblecodes:

1lettercode 4AAs <20 2lettercode 4x4=16Aas <203lettercode 4x4x4=64Aas>>20遺傳密碼：核苷酸如何決定20種氨基酸？(1954,Geor遺傳密碼的破譯1962,M.W.NirenbergandH.Matthaei,cell-free,proteinsynthesizingmachineryisolatedfromE.coli.(ribosomes,tRNAs,proteinfactors,radio-labeledaminoacids). SyntheticmRNAcontainingonlyonetypeofbase: UUU=Phe,CCC=Pro,AAA=Lys,GGG=?1963,SpeyerandOchoa,syntheticcopolymers(CCC,CCA,CAC,ACC,CAA,ACA,AAC,AAA)composedoftwodifferentbases: Pro,Lys(alreadydefined)+Asp,Glu,His,&Thr

1964,H.G.Khoranaetal.,syntheticrepeatingpolynucleotides重復多聚物ofknowncomposition: UCUCUCUCUCUCSerLeuSerLeu1968:RobertHolley(Cornell),H.G.Khorana(Wisconsin-Madison),andMarshallNirenberg(NIH).遺傳密碼的破譯1968:RobertHolley(Co遺傳密碼表遺傳密碼表PHEPHESERSERSERSERTYRTYRCYSCYSLEULEULEULEULEULEUSTOPSTOPSTOPTRPPROPROPROPROHISHISARGARGARGARGGLNGLNILEILEILETHRTHRTHRTHRASNASNSERSERLYSLYSARGARGMETVALVALVALVALALAALAALAALAASPASPGLYGLYGLYGLYGLUGLUNEUTRAL-NONPOLAR

NEUTRAL-POLAR

BASIC

ACIDICPHESERTYRCYSLEUSTOPSTOPTRPPROH翻譯過程場所：核糖體原料：氨基酸模板：mRNA轉運工具：tRNA原則：密碼子與反密碼子堿基互補配