遗传物质的分子基础精选幻灯片PPT课件.ppt

2.1DNA是主要的遗传物质2.1.1DNA作为主要遗传物质的间接证据,（1）DNA是所有生物共有的从噬菌体、病毒到人类染色体中都含有DNA，而蛋白质则不同，噬菌体和病毒的蛋白质不是存在于染色体上，而是在外壳上，在细菌的染色体上也没有蛋白质，只有真核生物的染色体上才有核蛋白。（2）DNA在代谢上比较稳定利用放射性元素标记，发现细胞内除DNA分子外，大部分物质都是一边迅速合成，一边分解，而原子一旦组成DNA分子，则在细胞保持健全生长的情况下，它不会离开DNA。（3）DNA含量稳定同一种植物的不同组织的细胞，不论其大小和功能如何，它们的含量基本上是相同的，配子的DNA含量正好是体细胞的一半，而蛋白质等其他化学物质则不是恒定的。（4）基因突变与DNA分子变异密切相关用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，最有效的波长是260，这正是DNA的紫外光谱吸收高峰，说明基因突变是与DNA分子变异密切相关的。,第2章遗传物质的分子基础,1,2.1.2DNA作为主要遗传物质直接证据,1）噬菌体的浸染实验2）细菌转化试验3）烟草花叶病毒(TMV)的感染实验,2,1）噬菌体的浸染实验,3,噬菌体感染图象,4,5,2）细菌转化试验,6,3）烟草花叶病毒(TMV)的感染实验,7,2.2.1核酸的分子组成,1）戊糖2）碱基3）磷酸（H3P04）,8,DNA的一级结构DNA的二维结构,9,遗传信息载体：脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋分子；长度单位：碱基对(bp)，千碱基对(Kb)，百万碱基对(Mb),脱氧核糖核苷酸组成多聚核苷酸链，两条链互相盘绕形成双螺旋,磷酸,核糖,腺嘌呤A,碱基,碱基,碱基,碱基,胞嘧啶C,碱基对,核糖-磷酸骨架,氢键,3端羟基,5端磷酸,胸腺嘧啶T,鸟嘌呤G,DNA结构示意图,2nm,3.4nm,10,2.2.2核酸的分子结构1）DNA的分子结构,（1）DNA分子是由2条多核苷酸链组成，核苷酸之间通过3，5磷酸二酯键连接。其中一条链53；另一条链35，这种现象称为反向平行。2条核苷酸链围绕1个公共的轴形成右旋的双螺旋结构。（2）螺旋的直径为2nm，相邻两碱基间的距离为0.34nm，每10个核苷酸碱基绕螺旋转一圈，螺距为3.4nm。（3）碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖骨架在螺旋的外侧。2条反向平行的链通过内侧碱基间形成的氢键相连，A与T之间是2个氢键连接，G与C之间是3个氢键连接。（4）2条链的碱基是互补配对的，即腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)配对（图2-7），配对的碱基称为互补碱基。因此，DNA分子中2条多核苷酸链是互补的，即如果一条链上的碱基顺序确定，那么另一条链上必有相对应的碱基序列。,11,DNA的二级结构,1、结构要点：反向平行;碱基配对;碱基距离为0.34nm;螺距为3.4nm。,20A0,34A0,3.4A0,12,DNA模型,13,1953年,2003年,14,2）RNA的分子结构,RNA的分子结构与DNA相似，也是由多个核苷酸组成的多聚体，但它与DNA存在一些重要的区别。首先，RNA的核糖取代了DNA的脱氧核糖，尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)；其次是RNA分子大部分是以单链形式存在，不形成双螺旋，但一条RNA链上的互补部分也会产生碱基配对，形成双链区域。如在蛋白质合成中涉及到的rRNA和tRNA。,15,RNA与DNA区别,16,2.2.3DNA的复制,1）DNA的复制过程细胞分裂间期DNA复制时，首先是DNA双链在解旋酶的作用下解开双螺旋，局部分解为两条单链。每条链以自身碱基序列为模板，根据碱基互补配对的原则，在DNA聚合酶的作用下，选择带有互补碱基的核苷酸与模板链形成氢键。随着DNA聚合酶在模板链上的移动，合成了与其互补的一条新链，与原来的模板单链互相盘旋在一起，又恢复了DNA分子双螺旋结构。随着DNA分子双链的完全拆开，逐渐形成了2个新的DNA分子，与原来的DNA分子完全一样。,17,18,2）DNA的复制特点,一是半保留复制。在DNA分子的子代双链中，一条是亲本链，另一条是新合成的链，这种复制方式称为半保留复制，这对保持生物遗传的稳定性是至关重要的；二是DNA的复制是边解旋边复制的，所以会出现复制叉；三是DNA复制有方向性。新链的合成只能是按照从53的方向。,19,DNA复制的半不连续性,20,2.3基因的表达调控,2.3.1基因的概念基因是一段有功能的特定DNA序列，是一个遗传功能单位，其内部存在许多的重组子和突变子。,21,2.3.2遗传密码1）三联体密码,将核苷酸序列翻译成相应氨基酸序列，靠的是RNA分子上3个连续碱基构成的遗传密码。我们把相对应于1个氨基酸的3个相连的碱基称为1个密码子(codon)，即三联体密码。,22,2）遗传密码的特点,（1）遗传密码的简并性（2）遗传密码指导蛋白质合成的有序性（3）遗传密码是三联体密码（4）遗传密码的通用性,23,遗传学密码最早的提出者：GeorgeGAMOW俄裔理论物理学家“隧道”理论和宇宙大爆炸理论的奠基者之一“三联体”密码子的最早建议人RNA领带俱乐部的发起人之一和积极参与者,24,遗传密码表,25,密码子与蛋白质氨基酸序列,26,2.3.3蛋白质的合成,DNA控制蛋白质的合成，需要经过转录和翻译两个主要过程。蛋白质的合成过程也是mRNA、tRNA、rRNA、核糖体及多种酶蛋白共同参与的结果。1）RNA的种类（1）信使核糖核酸(mRNA)（2）转运核糖核酸(tRNA)（3）核糖体核糖核酸(rRNA),27,反密码子：tRNA上携带的遗传密码是与mRNA上的密码互补的，这个与遗传密码互补的密码被称为反密码子。密码子与反密码子间的正确识别是遗传信息准确传递的保障。,28,tRNA二级结构tRNA三级结构,29,2）转录,在细胞核中，以DNA双链中的一条信息链为模板，将DNA的遗传信息通过碱基互补的方式合成mRNA的过程叫转录。,30,3）翻译,就是以RNA为模板，将RNA送来的各种氨基酸按照RNA的密码顺序，相互连接起来成为多肽链，并进一步折叠起来成为立体蛋白质分子的过程。大致有个阶段：氨酰基-RNA的合成。肽链合成的起始。肽链的延伸。肽链合成的终止与释放。,31,蛋白质合成过程,32,33,2.3.4中心法则及其发展,遗传信息从DNADNA的复制过程，以及遗传信息从DNA转录成mRNA，再经翻译合成蛋白质的过程称为中心法则。,34,中心法则的发展,反转录(逆转录)：反转录酶；cDNA。RNA的自我复制。DNA指导蛋白质合成。,35,2.3.5基因与性状的表达,基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。根据基因是否有转录和翻译的功能，可以把基因分成三类：一类是编码蛋白质的基因，这类基因具有转录和翻译的功能，包括编码酶和结构蛋白的结构基因，以及编