基因是DNA的具体表达形式

1、基因是DNA的具体表达形式 基因是DNA的具体表达形式 Chapter 1 Genes are DNA (基因是DNA) (核酸是遗传信息的载体) 基因是DNA的具体表达形式 DNA是遗传物质(熟知至少3个例子) 通过碱基配对碱基配对进行核酸杂交 本章主要内容 基因是DNA的具体表达形式 Genes are DNA (基因是DNA) (核酸是遗传信息的载体) DNA: deoxyribonucleic acid） 基因是DNA的具体表达形式 1.1 DNA is the genetic material of bacteria (1.2) 证据之一证据之一 (细菌的转化) Pneumococc

2、us III (from II) S (I，II，III) 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.4 The DNA of S- type bacteria can transform R-type bacteria into the same S-type. S型菌的DNA 能转化R型菌， 使之成为相同的 S型 （III型） 转化原理是DNA 抽提DNA 转化 从死小鼠中分离 到活性S型菌 小鼠注射热灭活 的S型菌和活的R 型菌 基因是DNA的具体表达形式 弗雷德里克弗雷德里克格里菲格里菲 斯斯（Frederick Frederick GriffithGriffith，1879年 1

3、941年）是一位英国 医生，他在1928年进 行了一项“格里菲斯 实验”，发现了转型 定律，后来其他人发 现其中原理为DNA的 转移。 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.3 Neither heat-killed S-type nor live R-type bacteria can kill mice, but simultaneous injection of both can kill mice just as effectively as the live S-type. (热灭活的S或活的R型细菌都不能杀死老鼠, 但两者的同时感染-同活的S一样,有效杀死老鼠。S(、 )可

4、产生无 多糖夹膜的变异体) 1.1 DNA is the genetic material of bacteria (1.2) 肺炎球 菌属 (细菌的转化) (polysaccharide) (DNA是细是细 菌的遗传物菌的遗传物 质质 ) 基因是DNA的具体表达形式 Griffith认为,加热杀死的S型菌中存在某种能使活的R型菌转变成S型 菌的因子,并把此因子称为转化因子。 这种一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质而表现出后者的遗 传性状，或发生遗传性状改变的现象叫做转化。 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.5 The genetic material of phage T2

5、is DNA. 1.2 DNA is the genetic material of viruses (DNA是病毒的 遗传物质) (1.3) 证据之二证据之二 只有DNA被子代噬菌体遗传 只感染的细菌包含 70% 32P标记 分离噬菌体外壳和感染的细菌 用标 记的 噬菌 体感 染细 菌 噬菌体 外壳包 含80% 的 35S标记 1%以下的以下的 35S标记 标记和子 代噬菌体含有30% 的32P标记 分离子代噬菌体颗粒 32P标记的DNA 35S标记的蛋白质 基因是DNA的具体表达形式 推论：决定T2噬菌体的蛋白质外壳的遗传信息的携带 者是DNA； 结论：在感染过程中，噬菌体的DNA进入细菌

6、细胞中， 它的蛋白质外壳并不进入细胞中去。 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.6 Eukaryotic cells can acquire a new phenotype as the result of transfection by added DNA. 外加DNA转染的结果使真核生物细胞获得新的表型 TK 基因：胸腺嘧啶激酶基因 1.3 DNA is the genetic material of animal cells (1.4) 证据之三证据之三 新的DNA通过转染进入细胞 DNA也是动物细胞的遗传物质 没有TK 基因的 细胞不能产生胸 腺嘧啶激酶并且 在缺乏胸腺嘧啶

7、时会死亡 一些细胞吸收TK基因;转染细胞的后代堆集形成细胞集落 基因是DNA的具体表达形式 结论：DNA不仅是真核生物的遗传物质，而且它能在 不同物种中转移。 基因是DNA的具体表达形式 病毒重建实验 1956，Fraenkel-Corat, Tobacco mosaic virus, TMV 证据之四证据之四 基因是DNA的具体表达形式 TMV protein TMV RNA S protein+HR RNA S HR S RNA+HR protein 结论：RNA是TMV的遗传物质 基因是DNA的具体表达形式 1.4 Polynucleotide chains have nitrogeno

8、us bases linked to a sugar-phosphate backbone (1.5) Figure 1.7 A polynucleotide chain consists of a series of 5-3sugar-phosphate links that form a backbone from which the bases protrude. 多聚核苷酸链具有与糖-磷酸 骨架相连的含氮碱基 核苷酸亚基 嘧啶碱基 嘌呤碱基 多核苷酸链有一重复结构 糖-磷酸骨架 基因是DNA的具体表达形式 DNA的结构 基因是DNA的具体表达形式 一级结构 基因是DNA的具体表达形式

9、基因是DNA的具体表达形式 DNA从结构上来说是由脱氧核糖核苷单磷酸通过3，5磷酸 二酯键连接而成的高聚物，从同一个磷酸基的3酯键到5 酯键的方向定为链的方向。在大多数天然DNA分子长链的 两端，总是有一个核糖带有自由的自由的5 5 磷酸磷酸，而另一端的 核糖带有自由的自由的3 3 羟基羟基，前者称为5 5 端端，后者称为 3 3 端端。DNA链的方向就是从5端到3端。 基因是DNA的具体表达形式 基因是DNA的具体表达形式 Antiparallel strands of the double helix are organized in opposite orientation, so th

10、at the 5 end of one strand is aligned with the 3 end of the other strand. (双螺旋结构是以反向平行结构，因此 一条链的5和另一条链的3排列在双链的一端). Base pairing describes the specific (complementary) interactions of adenine with thymine or of cytosine with guanine in a DNA double helix (the former is replaced by adenine with uracil

11、 in double helical RNA). 碱 基配对描述腺嘌呤与胸腺嘧啶或胞嘧啶与鸟嘌呤在DNA双螺旋结构中 特殊的相互作用(在RNA中是以腺嘌呤与尿嘧啶配对) 1.5 DNA is a double helix (1.6)DNA是双螺旋结构 基因是DNA的具体表达形式 Complementary base pairs are defined by the pairing reactions in double helical nucleic acids (A with T in DNA or with U in RNA, and C with G). (碱基互补就是双螺旋结构中的碱基

12、配对反应，在DNA中A与T配或在RNA中A 与U配对，二者中都是C与G配对) Supercoiling describes the coiling of a closed duplex DNA in space so that it crosses over its own axis. (超螺 旋描述闭合双螺旋结构在空间的缠绕，所以它会跨过它自身的轴) 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.8 The double helix maintains a constant width because purines always face pyrimidines in the comple

13、mentary A-T and G-C base pairs. The sequence in the figure is T-A, C-G, A-T, G-C. 1.5 DNA is a double helix DNA是双螺旋结构 图1.8 双螺旋保持恒定的宽度，因为嘌呤和嘧啶总是 以互补的A-T和G-C碱基对配对，图中的次序是：T-A、 C-G、A-T、G-C。 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.9 Flat base pairs lie perpendicular to the sugar-phosphate backbone. 1.5 DNA is a double he

14、lix (1.6) 图1.9碱基之间的配对平面与 核糖磷酸骨架垂直。 DNA是双螺旋结构 平的碱基对连接DNA链 基因是DNA的具体表达形式 基因是DNA的具体表达形式 1.6 DNA replication is semiconservative (1.7) Figure 1.11 Base pairing provides the mechanism for replicating DNA. 图1.11碱基配对是DNA复制的机制。 DNA复制是半保留的 基因是DNA的具体表达形式 Denaturation of DNA or RNA describes its conversion fro

15、m the double-stranded to the single-stranded state; separation of the strands is most often accomplished by heating. (DNA或RNA的变性描述它们从双链转变为单链的状态；链分开的过程 经常伴随着加热过程) Hybridization (杂交) is the pairing of complementary RNA and DNA strands to give an RNA-DNA hybrid. Melting (熔解) of DNA means its denaturati

16、on. (RNA和DNA链互补配对形成RNA-DNA杂合链的过程称为杂交) (DNA的熔解就是它的变性过程) 1.7 Nucleic acids hybridize by base pairing ( (核酸通过碱基配对进行杂交核酸通过碱基配对进行杂交 1.9 ) ) 基因是DNA的具体表达形式 Melting temperature of DNA is the midpoint of the transition when duplex DNA to denatured by heating to separate into single strands. (DNA的熔解温度即通过加热由双链

17、变为单链这一系 列温度的位于中部的那点) Renaturation(annealing) is the reassociation of denatured complementary single strands of a DNA double helix. (DNA双螺旋分子变性后的互补单链 再结合成双链的过程称为复性) 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.16 Base pairing occurs in duplex DNA and also in intra或(分子内) - and inter (分子间) -molecular interactions in single-

18、stranded RNA (or DNA). 1.7 Nucleic acids hybridize by base pairing (1.9) 核酸通过碱基配对进行杂交 图1.16 碱基配对发生在双螺旋DNA间，也发生在单链RNA(或DNA)的分子内和分子间。 双螺旋核酸存在多种形式 RNA分子内配对 短链RNA和长链RNA的分子间配对 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.17 Denatured (变性) single strands of DNA can renature (复性) to give the duplex form. 1.7 Nucleic acids hybri

19、dize by base pairing (1.9) 核酸通过碱基配对进行杂交 DNA能变性和复性 复性的DNA 变性 复性 图1.17 变性的DNA单链能复性产生双螺旋形式。 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.18 Filter (滤膜) hybridization establishes whether a solution of denatured DNA (or RNA) contains sequences complementary to the strands immobilized on the filter. (dip：浸) 1.7 Nucleic acids h

20、ybridize by base pairing (1.9) 核酸通过碱基配对进行杂交 滤膜杂交测试互补性 在溶液中 变性DNA 变性DNA， 吸附至滤膜 将滤膜浸溶液中 检测连接到膜上的DNA 基因是DNA的具体表达形式 Deletions are generated by removal of a sequence of DNA, the regions on either side being joined together. (缺失由DNA序列的移去形成，缺失后的区域可以重新连接) 1.8 Mutations change the sequence of DNA (1.10) 突变改变

21、DNA序列 基因是DNA的具体表达形式 Mutagens increase the rate of mutation by inducing changes in DNA sequence, directly or indirectly. ( 诱变剂可以通过直接或间接诱导DNA序列的变 化增加突变的比例) Point mutations are changes involving single base pairs. ( 点突变是包括单碱基改变的一种变 化) Revertants are derived by reversion (反转, 逆 转) of a mutant cell or or

22、ganism. ( 回复突变通过逆 转已发生变化的突变细胞或有机体而获得) Spontaneous mutations occur as the result of natural effects, due either to mistakes in DNA replication or to environmental damage. (自发突变是由于自然界的影响而发生，其产生原因是由于DNA复 制发生错误或是由于环境的损伤 ) 基因是DNA的具体表达形式 Transition (转变, 转换) is a mutation in which one pyrimidine is substit

23、uted by the other or in which one purine is substituted for the other (转换是一种突变，即指一种嘧啶被另一种嘧啶代替， 一种嘌呤被另一种嘌呤代替，G-C对被A-T对替换，或者相反。). Transversion is a mutation in which a purine is replaced by a pyrimidine. (颠换是一 种突变，即嘌呤被嘧啶代替或者相反，因此A-T对变成了T-A或C-G。) (rarely) 1.8 Mutations change the sequence of DNA (1.10)

24、 突变改变DNA序列 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.19 A base pair is mutated at a rate of 10 -9 10 -10 per generation, a gene of 1000 bp is mutated at 10 -6 per generation, and a bacterial genome is mutated at 3 10 -3 per generation. 突变率随着靶的大小而增加 任一碱基的突变率是 每代10-9-10-10 任一基因的突变率 是每代10-5-10-6 基因组的突变率是每代3*10-3 图1.19 碱基

25、突变率是每代10-9- 10-10,即1000bp的基因以每代10-6 的概率突变，细菌基因组的突变 率是每代3*10-3 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.20 Mutations can be induced by chemical modification of a base. 1.9 Mutations may affect single base pairs or longer sequences (1.11) 转换：转换：亚硝酸作为氧化脱氨基试剂将胞嘧啶转化为尿嘧啶; 突变影响单个碱基对或更长的序列 亚硝酸可使胞嘧啶脱氨基成尿嘧啶 亚硝酸 胞嘧啶 尿嘧啶 突变体 野生型

26、 碱基的化学修饰可以引起突变 基因是DNA的具体表达形式 Figure 1.21 Mutations can be induced by the incorporation (结合) of base analogs into DNA. 1.9 Mutations may affect single base pairs or longer sequences (1.11) 突变影响单个碱基对或更长的序列 碱基类似物的插入也可以引起突变 BrdU可引起A-T被置换成G-C 复制时BrdU与A配对 酮式-烯醇式转换使BrdU与G配对 复制时BrdU与G配对 糖 BrdU BrdU溴尿嘧啶， bromouracil 基因是DNA的具体表达形式 Hotspot is a site at which the frequency of mutation (or recombination) is very much increased. (突变热点是突变发生频率高的位点或重组频率高的 那些位点 ) Modified bases are all those except the usual four from which DNA (T, C, A, G) or RNA (U, C, A, G) are synthesized; they