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1、第三章 遗传物质DNA和RNA的结构与功能,第一节 遗传物质DNA的发现与证明 第二节 DNA的分子结构 第三节 DNA分子的复制 第四节 RNA的结构与功能 第五节 三联体密码与蛋白质的合成,一、遗传物质应具备的三种基本功能： 1、复制功能 遗传物质必须贮存遗传信息，并 能将其复制且一代一代精确地传递下去。 2、表达功能 遗传物质必须控制生物体性状的发育和表达。 3、变异功能 遗传物质必须发生变异，以适应外界环境的变化，没有变异就没有进化。,第一节 遗传物质DNA的发现与证明,DNA作为主要遗传物质的证据,染色体,蛋白质（66%）,RNA（6%）,组蛋白,非组蛋白,DNA（27%）,DNA是
2、遗传物质的间接证据, 每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何。 它们的DNA含量是恒定的，而且配子中的DNA含量 正好是体细胞的一半。, DNA在代谢上是比较稳定的。, DNA是所有生物的染色体所共有。,4. 用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最 有效的波长均为2600埃。这与DNA所吸收的紫外线 光谱是一致的。,DNA是遗传物质的直接证据,2. 噬菌体的感染,3. 烟草花叶病毒的重建,1、 肺炎双球菌的转化,噬菌体T2结构示意图,结论： DNA是生物主要的遗传物质； 在缺少DNA的生物中，RNA为主要的遗传物质。,第二节 DNA的分子结构,一、两种核酸及其分布 核酸：一种高分子化合
3、物，核苷酸的多 聚体。有脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。 核苷酸的构成： （1）五碳糖； （2）磷酸； （3）环状含氮碱基,碱基的种类：,（1）双环结构的嘌呤： 腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） （2）单环结构的嘧啶： 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T） 尿嘧啶（U）,美妙的DNA双螺旋,1、DNA分子是由两条多核苷酸链以右手 螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行于同一轴上，很像一个扭曲的梯子。 2、DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接（手拉手）构成基本骨架，也就是梯子的两扶手。 3、两扶手的走向为反向平行。 4、梯子的横档为排列在内侧的碱基，碱基通过氢结合，并以互补配对原则配对，A-T
4、，C-G，,DNA的其它螺旋结构,回文结构 镜像重复 三股螺旋（H-DNA）,回文结构DNA序列中以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的双螺旋结构。即对称轴一侧的片段旋转180后，与另一侧片段对称重复。 回文结构能形成十字结构和发夹结构,AATTCAAGGGAGAAGTATAGAAGAGGGAAGGATC TTAAGTTCCCTCT TCATATCT TCTCCCTTCCTAG,存在于同一股上的某些DNA区段的反向重复序列。此序列各单股中没有互补序列，不能形成十字型或发夹结构。,*镜像重复,多聚嘧啶和多聚嘌呤组成的DNA螺旋区段，其序列中有较长的镜像重复时，形成局部三股配
5、对，并互相盘绕的三股螺旋，其中两股的碱基按Watson-Crick方式配对，第三股多聚嘧啶（镜像重复）通过TAT和CGC+配对，而处于双螺旋的大沟中。,*DNA三股螺旋（H-DNA,ts-DNA）,DNA构型的变异,1、B-DNA：为DNA在生理状态下的构型，右手双螺旋构型（沃森和克里克模型），每螺旋为10个核苷酸对。 2、A-DNA：为DNA的脱水构型，右手螺旋，每螺旋为11个核苷酸对。 3、Z-DNA：为左手螺旋，每个螺旋含12个核苷酸对。,RNA的分子结构,RNA二级结构 ： 单链RNA自行盘绕形成局部双螺旋的多“茎”多“环”结构，螺旋部分称为“茎”或“臂”非螺旋部分称为“环”，在螺旋区
6、，A与U配对，G与C配对。,tRNA的二级结构： 三叶草形状 RNA三叶草型的二级结构可分为：氨基酸接受区、反密码区、二氢尿嘧啶区、TC区和可变区。除氨基酸接受区外，其余每个区都含有一个突环和一个臂。如图所示：,tRNA的三级结构： 倒“L”形，所有的tRNA折叠后形成大小相似及三 维构象相似的三级结构，这有利于携带的氨基酸的tRNA进入核糖体的特定部位。 如图所示：,第三节 DNA的复制,DNA复制的一般特点： 1、半保留复制 拆开的两条单链，以各自为模板，从细胞核内吸取与自己碱基互补的游离核苷酸，进行氢键结合，在酶系统的作用下，连接起来，各自形成一条新的互补链。,DNA复制的一般特点,2、
7、复制起点和复制方向 原核生物：多数只有一个复制起点。 真核生物：有多个起点。,原核生物DNA合成,(一)、有关DNA合成的酶 1、DNA聚合酶1 2、DNA聚合酶11 3、DNA聚合酶111,（二）DNA复制的过程,1、DNA双螺旋的解链 2、DNA合成的开始 3、一条DNA链连续合成，一条链不连续 RNA引物： 冈崎片断： 前导链： 后随链（后滞链）：,关于RNA的自我复制,1、先以自己为模板合成一条互补单链； （模板链称“+”链，新复制的互补链称 “”链） 2、以“”链作为模板，复制出一条与自己互补的“+”链。 3、“+”链成为一条新的RNA。,三、真核生物DNA合成的特点,1、DNA合成
8、发生的时间：仅为细胞周期的S期。 2、复制的起始点为多起点。 3、合成所需的RNA引物和冈崎片断都比原核生物的短。 4、控制前导链和后随链的聚合酶不同。 5、染色体端体的复制。,第四节 RNA的结构与功能,一、三种RNA分子 1、mRNA：把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。（从细胞核细胞质） 2、tRNA：根据mRNA的遗传密码依次准确地将合成多肽的原料氨基酸运送到工厂，是氨基酸的特异运输车。,一、三种RNA分子,3、rRNA：是组成核糖体的主要成分，核糖体是合成蛋白质的中心。 4、小核苷酸（snRNA
9、）：是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体的主要成分。有五种。,二、RNA合成的一般特点,1、所有的原料为核苷三磷酸； 2、只有一条DNA链被用作模板； 3、RNA链的合成不需要引物的引导； 4、RNA的合成也是从5，向3，端进行； 5、RNA的转录和合成由RNA聚合酶催化，聚合酶首先在启动子处与DNA结合，形成转录泡，并开始转录。 6、同样遵循碱基配对原则，只是U代替了T 。,三、原核生物RNA的合成,转录单位：通常把转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列称之。一个转录单位可能刚好是一个基因，或多个基因。 RNA转录的三步骤： （1）RNA链的起始； （2）RNA链的延长； （3）RNA链
10、的终止和新链的释放。,几个概念：,上游：RNA分子的5端。 下游：RNA分子的3端。 模板链： 非模板链：,四、真核生物RNA的转录及加工,（一）、真核生物RNA转录的特点 1、转录在细胞核内进行 2、mRNA分子一般只编码一个基因 3、RNA聚合酶较多 4、RNA聚合酶不能独立转录RNA,（二）、mRNA的加工,1、在mRNA前体的5端加上7-甲基嘌呤核苷的帽子（cap） 2、在mRNA前体的3，端加上聚腺苷酸(poly(A)的尾巴 3、将不编码的内含子序列进行剪接，切除,第五节 三联体密码与蛋白质合成,一、遗传密码 遗传密码 三联体密码 简并 起始密码子 终止密码子,二、蛋白质的合成,转录 翻译 多聚合糖体,三、中心法则及其发展,中心法则阐述的基因两大基本属性： 复制：DNADNA； 表达：从DNAmRNA蛋白质； 近年对中心法则的补充： 1、RNA的反转录 2、RNA的自我复制 3、DNA指导的蛋白质合成,