遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)ppt課件(已修改)
2025-01-31 00:48 本頁面
【正文】 遺傳的 分子生物學(xué)基礎(chǔ) 鄧學(xué)梅 課程設(shè)計(jì) ? 歷史 —— 實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)推動(dòng)理論發(fā)展 ? 現(xiàn)在 —— 實(shí)驗(yàn)的手段不斷加強(qiáng)，探索走向深入，理論被補(bǔ)充和更新 ? 未來 —— 成為人類進(jìn)步的工具，改造遺傳信息，創(chuàng)造新生物 課程要求 ? 實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思維 ? 基本概念 ? 基本理論 ? 了解科學(xué)前沿 講課內(nèi)容 ? 基本概念 ? 基本原理 ? 典型實(shí)驗(yàn)研究舉例 ? 最新進(jìn)展 生命的物質(zhì)形式 第一章 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) 基本概念 核酸 （ nucleic acid） ： 是一種以核苷酸為基本結(jié)構(gòu)單元組成的高分子化合物 ， 是所有原核生物和真核生物的遺傳物質(zhì) ， 含有可以傳遞的遺傳信息 。 根據(jù)所含戊糖的不同 ， 分為脫氧核糖核酸 （DNA） 和核糖核酸 （ RNA） 兩類 。 信使 RNA（ message RNA, mRNA） ： 是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的單鏈 RNA ， 作為蛋白質(zhì)合成的模板 ， 攜有確定各種蛋白質(zhì)中氨基酸序列的密碼信息 。 在真核生物中 ， mRNA把遺傳信息從細(xì)胞核中的基因傳遞到細(xì)胞質(zhì)中的核糖體 ， 通過翻譯合成特定氨基酸序列的多肽 。 轉(zhuǎn)移 RNA（ transfer RNA, tRNA） ： 是負(fù)責(zé)解讀 mRNA所含遺傳信息的 RNA分子 ， 在翻譯過程中起著轉(zhuǎn)運(yùn)各種氨基酸至核糖體 ，按照 mRNA的密碼順序合成多肽的功能 。 tRNA通過鏈內(nèi)堿基配對(duì)形成 “ 三葉草 ” 型二級(jí)結(jié)構(gòu) 。 核糖體 rRNA (ribosomal RNA， rRNA)： 是由 rRNA基因轉(zhuǎn)錄的單鏈 RNA分子，為核糖體的主要組成成分。原核生物如大腸桿菌含 16S， 23S和 5S三種 rRNA； 動(dòng)物含有 18S， 28S， 和 5S四種 rRNA。 基因 （ gene） ： 是遺傳的功能單位 ， 含有合成有功能的蛋白質(zhì)多肽鏈或 RNA所必需的全部核苷酸序列 。 廣義地說 ， 基因也被認(rèn)為是有功能的 DNA片段 。 基因組 （ genome） ： 真核基因組是指一個(gè)物種單倍體的染色體所攜帶的一整套基因 。 染色體 （ chromosome） ： 真核生物 染色體是細(xì)胞核中一種以核小體為基本結(jié)構(gòu)單元 ， 由 DNA、 組蛋白 、 非組蛋白和少量RNA組成的絲狀物 ， 含有染色體基因 ， 是遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ) 。 有絲分裂 （ mitosis） ： 是細(xì)胞分裂的主要方式 ， 染色體復(fù)制一次 ， 細(xì)胞分裂一次 ， 遺傳物質(zhì)均分到兩個(gè)子細(xì)胞中 ， 使之具有與親代細(xì)胞在數(shù)目和形態(tài)上完全相同的染色體 。 細(xì)胞的有絲分裂既維持了個(gè)體正常生長(zhǎng)發(fā)育 ， 又保證了物種的遺傳穩(wěn)定性 。 減數(shù)分裂 （ meiosis） ： 是生殖細(xì)胞成熟時(shí)產(chǎn)生配子的細(xì)胞分裂形式 ， 對(duì)于保證物種的遺傳穩(wěn)定性和創(chuàng)造物種的遺傳變異具有重要的意義 。 在減數(shù)分裂中 ， 染色體復(fù)制一次 ， 細(xì)胞分裂兩次 ， 產(chǎn)生染色體數(shù)目減半的配子 。 第一節(jié) 遺傳物質(zhì) ？ DNA ？ RNA ？ 蛋白質(zhì) DNA是遺傳物質(zhì) 細(xì)菌病毒侵染實(shí)驗(yàn) Hershey and Chase (1952) 35S 32P 蛋白質(zhì)有硫而沒有磷 DNA有磷而沒有硫 RNA是遺傳物質(zhì) 煙草花葉病毒侵染實(shí)驗(yàn) Heinaz FraenkiConrat (1957) 蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)？？ 1935年，法國研究人員經(jīng)接種發(fā)現(xiàn)羊瘙癢病可在羊群中傳染。 1985年，首例瘋牛病在英國被發(fā)現(xiàn)，次年，在英國迅速蔓延。 病原體 —— 朊粒：不含核酸的蛋白質(zhì)顆粒。 蛋白異構(gòu)體間的轉(zhuǎn)換。 PrP sc定向生成，體內(nèi)堆積。 DNA作為主要遺傳物質(zhì)的特性 同一種生物，不論年紀(jì)大小，不論身體哪一種組織，在一定條件下，每個(gè)細(xì)胞核的 DNA含量基本相同。 配子里 DNA的含量一般是體細(xì)胞里 DNA含量的一半，即 DNA含量與染色體倍數(shù)是一致的。 紫外線誘變作用在波長(zhǎng) 260nm附近效果最好。這個(gè)波段是 DNA的吸收峰而不是蛋白質(zhì)的吸收峰。 第二節(jié) 核酸的結(jié)構(gòu) ? DNA ? RNA 一級(jí)結(jié)構(gòu) —— 化學(xué)組成 高級(jí)結(jié)構(gòu) —— 物理構(gòu)象 核苷酸是 DNA和 RNA的基本結(jié)構(gòu)單元，它由 堿基 、 戊糖 和 磷酸 三部分構(gòu)成； DNA和 RNA所含戊糖的種類不同， DNA中的戊糖為 D2脫氧核糖 ， RNA所含的戊糖為 D核糖 。 A、 G、 C是 DNA和 RNA共有的， T只存在于DNA中， U只存在于 RNA中。 DNA和 RNA的化學(xué)組成 DNA和 RNA的化學(xué)構(gòu)成 DAN的分子結(jié)構(gòu) OH OH OH OH ?單核苷酸通過 3’5’磷酸二酯鍵按線性順序連接 ?磷酸基團(tuán)和戊糖在雙螺旋骨架的外側(cè) ?堿基面向骨架內(nèi)側(cè) 5’ 3’ DNA 序 列 DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)指 DNA分子中 4種核苷酸的鏈接方式和排列順序。 [A]=[T]、 [G]=[C]， A+G=C+T， 這一規(guī)律稱為 Chargaff當(dāng)量規(guī)律（第一定律， 第二定律 ）。 DNA分子堿基序列的排列方式極其多樣，堿基序列的變化可能引起遺傳信息的很大改變。（ 多樣性與基因組結(jié)構(gòu)的特異性 ） DNA雙鏈的分子構(gòu)型 Watson and Crick, 1953 DNA雙鏈的分子結(jié)構(gòu) 單核苷酸 多聚核苷酸 雙鏈配對(duì) 1953年 ， 沃森 (Watson)和克里克 (Crick) 提出了著名的 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 (BDNA)。 DNA分子由兩條多核苷酸鏈構(gòu)成，兩條鏈圍繞同一軸盤繞，形成一個(gè)雙螺旋。 這兩條鏈由 堿基對(duì)之間以氫鍵連結(jié)在一起 ， A T， C G配對(duì)。 氫鍵使堿基對(duì)穩(wěn)定結(jié)合 ，堿基互補(bǔ)配對(duì)是復(fù)制的基礎(chǔ)； 受熱或化學(xué)物質(zhì)可以破壞氫鍵 ，使雙鏈分開，從而使 DNA變性。 在已知的 7種 DNA雙螺旋構(gòu)象中， A、 B、 C、 D、 E、 T型雙螺旋均為右手螺旋，而 ZDNA則是左手螺旋 。 DNA雙螺旋構(gòu)象與 DNA的功能有密切的聯(lián)系。在已知的構(gòu)象中，BDNA活性最高， ZDNA可能與基因的表達(dá)調(diào)控有關(guān) 。 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可以很完美地解釋基因的復(fù)制和信息傳遞 。 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)是指 DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤旋所形成的特定空間結(jié)構(gòu) 。 超螺旋結(jié)構(gòu)是 DNA高級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 ， 超螺旋又可分為負(fù)超螺旋和正超螺旋兩種 。 DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu) RNA 原核生物和真核生物含都有許多種不同的 RNA分子，其中最主要的有： 信使 RNA—— 真核生物中有 5’帽子， 3’polyA。 RNA總量的 510%。 核糖體 RNA—— 由大小亞基構(gòu)成。 RNA總量的 758
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