遗传物质的分子基础

关于遗传物质的分子基础1第1页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三22.1.2DNA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)的感染实验第2页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三31）噬菌体的浸染实验第3页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三4噬菌体感染图象第4页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三5第5页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三62）细菌转化试验第6页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三73）烟草花叶病毒(TMV)的感染实验第7页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三82.2.1核酸的分子组成1）戊糖2）碱基3）磷酸（H3P04）

第8页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三9DNA的一级结构DNA的二维结构第9页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三10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GDNA结构示意图2nm3.4nm第10页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三112.2.2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5‘→3’；另一条链3‘→5’，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。第11页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三12DNA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。20A034A03.4A0第12页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三13DNA模型第13页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三141953年2003年第14页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三152）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。第15页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三16RNA与DNA区别第16页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三172.2.3DNA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。第17页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三18第18页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三192）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5‘→3’的方向。第19页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三20DNA复制的半不连续性第20页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三212.3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。第21页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三222.3.2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。第22页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三232）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）遗传密码的通用性第23页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三24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第24页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三25遗传密码表第25页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三26密码子与蛋白质氨基酸序列第26页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三272.3.3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)第27页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三28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。第28页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三29tRNA二级结构tRNA三级结构第29页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三302）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。第30页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三313）翻译就是以ｍRNA为模板，将ｔRNA送来的各种氨基酸按照ｍRNA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４个阶段：①氨酰基-ｔRNA的合成。②肽链合成的起始。③肽链的延伸。④肽链合成的终止与释放。第31页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三32蛋白质合成过程

第32页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三33第33页，讲稿共36页，2023年5月2日，星期三342.3.4中心法则及其发展遗传信息从DNA→DNA的复制过程，以及遗传信