1、.19 9DNA-DNA-生命的秘密生命的秘密.29.1基因是什么基因是什么.3人們對基因的認識過程人們對基因的認識過程年代認識過程19世紀60年代孟德爾提出，生物的性狀是由遺傳因子（邏輯推理而得）控制的。20世紀初期基因存在于染色體上，并且在染色體上呈直線排列，得出結(jié)論染色體是基因的載體。（通過果蠅的遺傳實驗而得）20世紀50年代以后隨著DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的提出，人們認識到了基因的本質(zhì)，即基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片斷。研究結(jié)果還表明，每一條染色體只含有一個DNA分子，每個DNA分子上有很多基因，每個基因中又可以含有成百上千個脫氧核苷酸。由于不同基因地脫氧核苷酸的排列順序（堿基）不同，因此

2、，不同的基因就含有不同的遺傳信息。遺傳信息。.4DNA分子的結(jié)構(gòu)分子的結(jié)構(gòu)DNA分子的結(jié)構(gòu)特點是：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。.59.2DNA的半保留復(fù)制的半保留復(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。.6煙草花葉病病葉煙草花葉病病葉 .7TMV結(jié)構(gòu)模式圖結(jié)構(gòu)模式

3、圖TMV負染電鏡照片負染電鏡照片.819571957年年, ,格勒格勒(Girer)(Girer)和施拉和施拉姆姆(Schramm)(Schramm)用石炭酸處理用石炭酸處理TMVTMV病毒病毒, ,把蛋白質(zhì)去掉把蛋白質(zhì)去掉, ,只留只留下下RNA,RNA,再將再將RNARNA接種到正常煙接種到正常煙草上草上, ,結(jié)果發(fā)生了花葉??；如結(jié)果發(fā)生了花葉??；如果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙草草, ,則不發(fā)生花葉病。由此證則不發(fā)生花葉病。由此證明明,RNA,RNA起著遺傳物質(zhì)的作用。起著遺傳物質(zhì)的作用。以后有人將車前草病毒以后有人將車前草病毒(HRV)(HRV)的的RNARNA與煙草

4、花葉病毒的蛋白與煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起質(zhì)結(jié)合在一起, ,形成一個類似形成一個類似“雜種雜種”的新品系。用它進的新品系。用它進行侵染實驗行侵染實驗, ,結(jié)果結(jié)果, ,發(fā)生的病發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類型癥以及繁殖的病毒類型, ,都依都依RNARNA的特異性為轉(zhuǎn)移的特異性為轉(zhuǎn)移, ,即依車即依車前草病毒的前草病毒的RNARNA為轉(zhuǎn)移為轉(zhuǎn)移. .919581958年，年，Mattew Meselson Mattew Meselson 和和Franklin StahlFranklin Stahl證明證明DNADNA半保留復(fù)制的同位半保留復(fù)制的同位素示蹤實驗素示蹤實驗.10DNA復(fù)制過程復(fù)制過程

5、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.11DNA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）.12C 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.13DNA復(fù)制叉.14DNA復(fù)制是半不連續(xù)復(fù)制。.15 1918年

6、3月出生在美國紐約。1941年,23歲獲得羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，1960年和1962年獲得法學(xué)和科學(xué)博士學(xué)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.169.3RNA的組成和作用的組成和作用 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主要存在于細胞核細胞核中，而蛋白質(zhì)的合成場所是細胞質(zhì)中的核糖體核糖體，這就需要一種媒媒介介RNA(核糖核酸)。RNA的基本單位是核糖核苷酸的基本單位是核糖核苷酸.17RNA與DNA主要差別：（1）RNA大多

7、是單鏈分子；（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。.18mRNA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。 mRNAmRNA.19 mRNA合成需要： 以四種三磷酸核苷為原料 ATP、GTPUTP、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.20mRNA合成.21 tRNAtRNA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3個核

8、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）。.22tRNA：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。.23.24 rRNArRNA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。.25由由DNADNA遺傳信息控制蛋白質(zhì)的合成：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；第二步，mRNA

9、的信息翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，在細胞質(zhì)中進行。.269.4轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄以以DNADNA的一條的一條鏈為模板，按鏈為模板，按照堿基互補配照堿基互補配對原則，合成對原則，合成RNARNA的過程的過程 轉(zhuǎn)錄的實質(zhì)：遺傳信息由轉(zhuǎn)錄的實質(zhì)：遺傳信息由DNA mRNA(信使信使RNA).27.28通過轉(zhuǎn)錄將DNA的遺傳信息傳給RNA.299.5遺傳密碼的破譯遺傳密碼的破譯 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。.30遺傳密碼.31遺傳密碼子具有

10、以下基本特點（1）每個密碼子三聯(lián)體(triplet)決定一種氨基酸；（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;.32（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Me

11、t或者fMet(在原核細胞)的密碼子，也是肽鏈合成的起始信號，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。.33 細胞中蛋白質(zhì)的合成是一個嚴格按照細胞中蛋白質(zhì)的合成是一個嚴格按照mRNAmRNA上密碼子的信息上密碼子的信息指導(dǎo)氨基酸單體合成為多肽鏈的過程，這一過程稱為指導(dǎo)氨基酸單體合成為多肽鏈的過程，這一過程稱為mRNAmRNA的翻譯。的翻譯。mRNAmRNA的翻譯需要有的翻譯需要有mRNAmRNA、tRNAtRNA、核糖體、多種、核糖體、多種氨基酸和多種酶等的

12、共同參與。翻譯過程氨基酸和多種酶等的共同參與。翻譯過程( (即多肽鏈的合成即多肽鏈的合成) )包括包括起始起始、多肽鏈延長多肽鏈延長和和翻譯終止翻譯終止3 3個基本階段。個基本階段。 在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速過程，一段在細胞質(zhì)中，翻譯是一個快速過程，一段mRNAmRNA可以相繼與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。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。真核細胞中蛋白蛋白質(zhì)合成以后還要經(jīng)歷各種修飾和加工。真核細胞中蛋白質(zhì)的修飾加工往往在特定的細胞器中進行。質(zhì)的修飾加工往往在特定的細胞器中進行。 分子遺傳的分子遺傳的“中心法則中

13、心法則” 。9.6蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成.34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。.35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。.36 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。 .37合成過程連續(xù)進行.38 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。.39.40 包括: A