第二章基因結(jié)構(gòu)及其對基因操作的影響第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA—基因發(fā)展簡史1847年Schleiden和Schwann提出“細(xì)胞學(xué)說”生命的基本單位。1864-1910年孟德爾、摩根提出遺傳單位，形狀與基因相關(guān)聯(lián)。1936年Sumner證實酶是蛋白質(zhì)。1944年提出了DNA是遺傳信息的載體。1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1954年Crick提出遺傳信息傳遞規(guī)律（中心法則）1958年Meselson提出DNA半保留復(fù)制。1965年Jacob和Monod提出操縱子（operon）模型，DNA遺傳信息從mRNA到蛋白質(zhì)。1969年美國科學(xué)家Nirenberg破譯了DNA遺傳密碼。1980年Sanger設(shè)計出測定DNA分子內(nèi)核苷酸序列的方法。1993年Mullis發(fā)明了PCR儀2000年-2002年測定人類基因組核苷酸序列為30億bp，基因為3萬多個第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一基因的概念（一）基因：通常也叫“順販子”，是遺傳的基本單位，它攜帶著某種RNA分子或蛋白質(zhì)分子的遺傳信息。從本質(zhì)上，基因是一段具有特殊功能的連續(xù)的脫氧核糖核苷酸序列，是構(gòu)成巨大遺傳染色體的組成成份。第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一基因的概念（二）基因是什么著名的肺炎球菌實驗1928年，英國GriffithS型肺炎球菌：有莢膜，菌落表面光滑R型肺炎球菌：沒有莢膜，菌落表面粗糙第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月一基因的概念結(jié)果說明：加熱殺死的S型肺炎球菌中一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)，可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌這種生物分子或遺傳物質(zhì)是什么呢？紐約洛克非勒研究所從加熱殺死的S型肺炎球菌將蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類分離出來，分別加入到無害的R型肺炎球菌中結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惟獨只有核酸可以使無害的R型肺炎球菌轉(zhuǎn)化為有害的S型肺炎球菌。結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

更有說服力的噬菌體實驗

195年，Hershey和Chase病毒（噬菌體）放射性同位素35S標(biāo)記病毒的蛋白質(zhì)外殼，32P標(biāo)記病毒的DNA內(nèi)核，感染細(xì)菌。新復(fù)制的病毒，檢測到了32P標(biāo)記的DNA，沒有檢測到35S標(biāo)記的蛋白質(zhì)，DNA在病毒和生物體復(fù)制或繁殖中的關(guān)鍵作用。第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二DNA的結(jié)構(gòu)（一）DNA的組成與結(jié)構(gòu)

堿基：腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）核糖：脫氧核糖磷酸第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋模型第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

（二）DNA的復(fù)制DNA的半保留復(fù)制DNA合成的同位素示蹤實驗1958，Meselson和Stahl大腸桿菌15NH4CI為唯一氮源的培養(yǎng)液中生長若干代被15N標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)入14NH4CI為唯一氮源的培養(yǎng)液中完成第一代和第二代繁殖時，

分離DNA，密度梯度超速離心被15N標(biāo)記的親代雙鏈DNA（記作15N/15N）密度大，在下部；14N/14N密度小，在上部；15N/14N在15N/15N和14N/14N之間第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月證實半保留復(fù)制的實驗第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的半保留復(fù)制DNA的復(fù)制發(fā)生在細(xì)胞周期的S期，在解旋酶的作用下，首先雙螺旋的DNA可以同時在許多DNA復(fù)制的起始位點局部解螺旋并拆開為兩條單鏈，如此在一條雙鏈上可形成許多“復(fù)制泡”，解鏈的叉口處稱為復(fù)制叉。第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA的半保留復(fù)制

DNA的復(fù)制總是由5‘向3’方向進行DNA的半保留復(fù)制保證了所有的體細(xì)胞都攜帶相同的遺傳信息，并可以將遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給下一代。第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月半保留復(fù)制A=TG=C第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三基因結(jié)構(gòu)及其對基因操作的影響啟動子是指確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地起始的DNA序列終止子位于基因3’端,給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列DNA轉(zhuǎn)錄和RNA翻譯，即遺傳信息從基因流向RNA又流向蛋白質(zhì)的過程總稱為基因表達

轉(zhuǎn)錄的起始是基因表達的關(guān)鍵階段，是RNA聚合酶與啟動子的相互作用。啟動子的結(jié)構(gòu)影響它與RNA聚合酶的親和力，從而影響基因表達水平。第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三基因結(jié)構(gòu)及其對基因操作的影響（一）原核基因及其產(chǎn)物的共線性

基因決定蛋白質(zhì)的序列組成，是由密碼子對應(yīng)特定氨基酸所決定的。當(dāng)一個基因的核苷酸序列與其產(chǎn)物的氨基酸序列是一一對應(yīng)時，則表明它們是共線性的。在原核生物中，基因與其產(chǎn)物是共線性。第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三基因結(jié)構(gòu)及其對基因操作的影響（二）真核基因及其產(chǎn)物的非共線性

20世紀(jì)70年代以來，在真核生物中發(fā)現(xiàn)了間斷基因（interruptedgene），后來發(fā)現(xiàn)這種間斷基因在真核生物中普遍存在，也就是后來所說的基因間存在著內(nèi)含子（intron）。

內(nèi)含子指真核生物基因中不能翻譯成蛋白質(zhì)的DNA片段，但可被轉(zhuǎn)錄。當(dāng)兩側(cè)序列（外顯子轉(zhuǎn)錄的）RNA被剪接在一起時，就將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的RNA從整個轉(zhuǎn)錄物中除去。外顯子是指能夠翻譯成蛋白質(zhì)的任一間斷的基因片段，一個基因可有多個外顯子。但是內(nèi)含子并不是一成不變的，具有相對性。對一個DNA片段來說，在某個基因中是內(nèi)含子，但在另一個基因中卻可作為外顯子。第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三基因結(jié)構(gòu)及其對基因操作的影響（三）基因的重疊性與基因的可變性

DNA序列與蛋白質(zhì)