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1、第十一章第十一章 基因信息的储存和表达基因信息的储存和表达 复复 习习 基因信息的储存和表达的分子基础基因信息的储存和表达的分子基础 第一节第一节 遗传的中心法则遗传的中心法则 第二节第二节 DNA DNA 的生物合成的生物合成 第三节第三节 RNA RNA 的生物合成的生物合成 第四节第四节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 第五节第五节 基因工程基因工程 一、一、核酸的分类与功能核酸的分类与功能 基因信息的储存和表达的分子基础基因信息的储存和表达的分子基础 复复 习习 二、二、DNADNA的分子组成和结构的分子组成和结构 三、三、RNARNA的分子组成和结构的分子组成和结构 四、四、核酸的
2、变性、复性与杂交核酸的变性、复性与杂交 返返 回回主菜单主菜单 核酸的分类与功能核酸的分类与功能 核糖核酸核糖核酸 （RNARNA）：）： 脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNADNA）：）： m RNAm RNA t RNAt RNA r RNAr RNA （信使（信使 RNA RNA ） （转运（转运 RNA RNA ） （核蛋白体（核蛋白体 RNARNA） 参与蛋白质的生物合成参与蛋白质的生物合成 PrPr合成的直接模板合成的直接模板 活化与转运活化与转运AAAA 充当装配机，提供场所充当装配机，提供场所 遗传的物质基础遗传的物质基础 基因就是染色体中带有遗传信息的基因就是染色体中带有遗传信
3、息的DNADNA的功能片段的功能片段 （即：即：DNADNA分子中特定的碱基排列顺序分子中特定的碱基排列顺序 碱基序列）碱基序列） 返返 回回主菜单主菜单 二、二、DNADNA的分子组成和结构的分子组成和结构 （一）（一）分子组成分子组成A A、GG、T T、C C 和脱氧核糖及磷酸和脱氧核糖及磷酸 ChargffChargff 规律规律 一种生物体所有体细胞一种生物体所有体细胞DNADNA的碱基组成均相同的碱基组成均相同 同一种生物体内，同一种生物体内，DNADNA分子的分子的 A = T / G = CA = T / G = C （亲缘相近的生物，其碱基组成相似；反之亦然）亲缘相近的生物，
4、其碱基组成相似；反之亦然） （同一生物的DNA分子中嘌呤碱与嘧啶碱总量相等） （二）（二）分子结构分子结构 1 1、一级结构、一级结构 DNA DNA链中链中 A A、T T、C C、G G 的序列的序列 脱氧核糖核苷酸之间以脱氧核糖核苷酸之间以 磷酸二酯键磷酸二酯键 相连相连 返返 回回主菜单主菜单 2 2、空间结构（二级结构）、空间结构（二级结构） 双螺旋结构双螺旋结构 （1 1）结构要点：结构要点： 逆向平行双螺旋逆向平行双螺旋 两链之间有特定的碱基互补规律（碱基配对）两链之间有特定的碱基互补规律（碱基配对） A TA T G CG C （ 通过两个氢键相连通过两个氢键相连 ） （ 通过
5、三个氢键相连通过三个氢键相连 ） 双螺旋结构的稳定依靠碱基对间的氢键双螺旋结构的稳定依靠碱基对间的氢键 （2 2）生物学意义：生物学意义： 提出了遗传信息的贮存方式、提出了遗传信息的贮存方式、DNADNA的复制机理的复制机理 是是DNADNA复制、转录和翻译的分子基础复制、转录和翻译的分子基础 返返 回回主菜单主菜单 示意图 A T G C 示意图 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（C） 返返 回回主菜单主菜单 三、三、RNARNA的分子组成和结构的分子组成和结构 （一）（一）分子组成与结构特点：分子组成与结构特点： A A、GG、U U、C C 及少量及少量稀有碱基稀有碱基
6、（mm 7 7 - G- G） 核核 糖、磷糖、磷 酸酸 RNARNA链中链中A A、GG、U U、C C 的序列的序列 2 2、一级结构：、一级结构： 1 1、组成：、组成： 3 3、组成与结构特点：、组成与结构特点： 含有稀有碱基含有稀有碱基（由主要碱基修饰而来由主要碱基修饰而来） 多为单链结构，且碱基组成较不规律多为单链结构，且碱基组成较不规律 返返 回回主菜单主菜单 （二）二）三种三种 RNA RNA 分子组成与结构特点分子组成与结构特点 、t RNAt RNA （1 1） 一级结构的共同特点一级结构的共同特点 （2 2） 二级结构二级结构 3-3-末端：末端：CCA-OHCCA-OH
7、 反密码环顶端：反密码子反密码环顶端：反密码子 （携带携带AAAA的部位的部位） （识别识别mRNAmRNA上特定的密码子上特定的密码子） 三叶草形三叶草形 活化与转运活化与转运 AAAA 返返 回回主菜单主菜单 示意图 5- 末端 反密码环 3- 末端 氨基酸臂 返返 回回主菜单主菜单 2 2 、m RNAm RNA 蛋白质合成的直接模板蛋白质合成的直接模板 （1 1） m RNAm RNA分子分子从从5-5-端起读，每三个相邻的核苷酸端起读，每三个相邻的核苷酸（碱基碱基） 所组成的一个三连码，决定某种所组成的一个三连码，决定某种AAAA，称为称为密码子密码子。 （2 2） m RNAm R
8、NA分子的首尾结构分子的首尾结构 5 5 - - 端（首部）：端（首部）： mm 7 7 GpppGppp 3 3 - - 端（尾部）：端（尾部）： poly-A poly-A （7-7-甲基尿苷三磷酸）甲基尿苷三磷酸） （多聚腺苷酸）（多聚腺苷酸） 3 3 、r RNAr RNA 蛋白质合成的场所，起蛋白质合成的场所，起“ “装配机装配机” ”的作用的作用 RNARNA中含量最多（中含量最多（80%80%） 是是RNARNA与多种蛋白质结合生成的核蛋白体与多种蛋白质结合生成的核蛋白体 在胞浆中起在胞浆中起“ “装配机装配机” ”的作用的作用 返返 回回主菜单主菜单 三、核酸的变性、复性与杂交
9、三、核酸的变性、复性与杂交 （一）一）变性变性 1 1、概念、概念核酸双链间氢键断裂，双链结构解开形成核酸双链间氢键断裂，双链结构解开形成 两条单链的的过程两条单链的的过程 变性因素：变性因素： 加热及化学处理加热及化学处理（有机溶剂等有机溶剂等） 2 2、特性、特性 伴有高色伴有高色（增色增色）效应效应 高色效应高色效应在在260 nm 260 nm 的紫外吸收增强的紫外吸收增强 熔点熔点（TmTm） DNA DNA 达到达到 50% 50% 变性时的温度变性时的温度 DNADNA分子中分子中 G-C G-C 组份愈多，组份愈多， Tm Tm 值就愈高值就愈高 DNADNA分子就愈稳定。反之
10、亦然。分子就愈稳定。反之亦然。 返返 回回主菜单主菜单 （二）二）复性复性 1 1、概念、概念因变性而解开的两条单链，在温度缓慢下降时因变性而解开的两条单链，在温度缓慢下降时 重又聚合成双链结构，这一过程叫作复性重又聚合成双链结构，这一过程叫作复性 2 2、特性、特性 复性时伴有复性时伴有低低（减减 ） 效应效应 （即在（即在 260 nm 260 nm 的紫外吸收减弱）的紫外吸收减弱） 复性又称复性又称 “ “退火退火” ” 变性后若温度迅速下降，则不发生复性变性后若温度迅速下降，则不发生复性 （三）三）分子杂交分子杂交 1 1、概念、概念分子杂交是以核酸的变性和复性为基础分子杂交是以核酸的
11、变性和复性为基础 不同来源的两条核酸单链，若有大致相同的碱不同来源的两条核酸单链，若有大致相同的碱 基互补顺序，经退火处理，可形成杂交双链。基互补顺序，经退火处理，可形成杂交双链。 分子杂交可发生在分子杂交可发生在 DNA-DNADNA-DNA、DAN-DAN-RNARNA 和和 RNA-RNARNA-RNA 返返 回回主菜单主菜单 第一节第一节 遗传的中心法则遗传的中心法则 第二节第二节 DNA DNA 的生物合成的生物合成 （一）一）复复 制制 （二）二）逆逆 转转 录录 （三）三）DNADNA的损伤和修复的损伤和修复 主菜单主菜单 DNADNADNADNAmRNAmRNA蛋白质蛋白质 复
12、制复制转录转录翻译翻译 逆转录逆转录 复制复制 以以 DNA DNA 为模板，指导为模板，指导 DNA DNA 合成的过程合成的过程 酶酶 DNA DNA 指导的指导的 DNA DNA 聚合酶（聚合酶（DDDPDDDP） 原料原料 d NTPd NTP 基因遗传基因遗传基因表达基因表达 转录转录 以以 DNA DNA 为模板，指导为模板，指导 RNA RNA 合成的过程合成的过程 酶酶 DNA DNA 指导的指导的 RNA RNA 聚合酶（聚合酶（DDRPDDRP） 原料原料 NTPNTP 第一节第一节 遗传的中心法则遗传的中心法则 返返 回回主菜单主菜单 第二节第二节 DNA DNA 的生物
13、合成的生物合成 一、一、复制复制 DNA DNA 的复制是以的复制是以半保留复制半保留复制方式进行的方式进行的 1 1、半保留复制、半保留复制 概念和模式概念和模式 实验证明实验证明 同位素同位素 15 15N N 实验实验 应具备的条件应具备的条件母链母链 DNA DNA ： 作为模板（作为模板（3 3 5 5 ） 四种四种 dNTPdNTP：作为原料作为原料 相应的酶类：相应的酶类： DDDP DDDP 等等 一小段一小段 RNARNA：作为作为 DNA DNA 聚合引物聚合引物 模板链的走向模板链的走向 （3 3 5 5 ） 新链合成的方向（新链合成的方向（5 5 3 3 ） 概念和模式
14、概念和模式 返返 回回主菜单主菜单 2 2、参与复制的酶类、参与复制的酶类 DNA DNA 聚合酶、聚合酶、DNA DNA 连接酶连接酶 解旋和解链酶类、引物酶等解旋和解链酶类、引物酶等 （1 1）引物酶引物酶 一种特殊的一种特殊的 RNA RNA 聚合酶聚合酶 该酶以该酶以 DNA DNA 为模板、为模板、NTPNTP为原料，为原料， 催化一段引物催化一段引物 RNA RNA 的合成的合成 RNARNA引物：为引物：为DNADNA合成提供合成提供 3- OH3- OH （2 2） 解旋和解链酶类解旋和解链酶类 解链酶：解链酶： 解旋酶（拓扑异构酶）：解旋酶（拓扑异构酶）： 单链结合蛋白：单链结合蛋白： 沿着复制叉，促进两条互补链分离沿着复制叉，促进两条互补链分离 解旋，克服扭结现象解旋，克服扭结现象 固定已分离解旋的单链，便于复制固定已分离解旋的单链，便于复制 返返 回回主菜单主菜单 DNA DNA 聚合酶聚合酶 DNA DNA 聚合酶聚合酶 聚合、聚合、填空、修补填空、修补 聚合聚合、填空、修补、填空、修补 （复制时起主要作用的酶复制时起主要作用的酶） （3 3）
