07 第六章 遗传的分子学基础.ppt

第1页：第六章 遗传的分子基础

第六章 遗传的分子基础

• DNA分子一级结构及双螺旋结构模型要点，DNA复制的基本模型(半保留半不连续性)；
• 遗传信息传递的中心法则与发展；
• 转录、翻译的基本过程及机理；
• 基因概念的发展历程；

第2页：第一节 DNA作为主要遗传物质的证据

第一节 DNA作为主要遗传物质的证据：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第3页：普遍性

普遍性

• 具有世代延续性
• 具有相对稳定性和可塑性
• 具有多样性一.遗传物质必须具备的条件

第4页：二.DNA是遗传物质的间接证据

二.DNA是遗传物质的间接证据

• DNA普遍存在于生物体内含量恒定。
• 配子中DNA的含量恰好是体细胞的一半。
• DNA结构的变化与突变具有一致性。
• DNA在代谢上较稳定。
• DNA能自我复制，具有世代的延续性。

第5页：三.DNA是遗传物质的直接证据

三.DNA是遗传物质的直接证据

• 肺炎双球菌转化试验
• 噬菌体侵染与繁殖试验
• 烟草花叶病毒的感染和繁殖

第6页：1.肺炎双球菌的转化实验

1.肺炎双球菌的转化实验

1.肺炎双球菌的转化实验(1928年，英国微生物学家Griffith.F)

第7页：实验提示

实验提示

实验提示：加热杀死的S型有毒品系中一定有一种因子能使无毒的R品系转化为有毒的S品系（transformation）。1944年，美国学者Avery等证明将R无毒品系转化为有毒S品系的物质是DNA。（S）加热杀死多糖脂类RNA蛋白质DNA↓↓↓↓↓R型细菌↓↓↓↓↓SRRRRR

第8页：16后，Avery等用生物化学方法证明这

16后，Avery等用生物化学方法证明这

16后，Avery等用生物化学方法证明这种引起转化的物质是DNA，他们将SⅢ型细菌的DNA提取物与RⅡ型细菌混合在一起，在离体培养条件下，成功的使少数RⅡ型细菌定向转化为SⅢ型细菌。(如图）

第9页：结论在S型细胞的各种组分中

结论在S型细胞的各种组分中

结论在S型细胞的各种组分中，只有DNA能引起R型细胞的转化，DNA是S型细胞多糖荚膜和病源特征的决定因子，只要给R型细胞提供S型细菌的DNA，就等于是提供了S基因。意义：第一次证明基因是由DNA组成的，DNA是遗传物质,转化已成为基因工程的重要手段

第10页：尽管Avery等人的肺炎双球菌体外转化实

尽管Avery等人的肺炎双球菌体外转化实

尽管Avery等人的肺炎双球菌体外转化实验非常精确和严密，但当时仍有很多科学家不相信DNA是遗传物质，1952年Hershey和Chase的噬菌体侵染实验证实核酸（DNA）是遗传物质，才使人们普遍认同遗传物质是核酸而不是蛋白质。

第11页：2.噬菌体的侵染与繁殖

2.噬菌体的侵染与繁殖

• 噬菌体是极小的低级生命类型。必须在电子显微镜下才可以看到。据研究T2噬菌体DNA进入到大肠杆菌内，可以利用大肠杆菌的材料来制造自己的DNA、蛋白质外壳和尾部，从而形成完整的新生的噬菌体。
• 赫尔希等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质。因为P是DNA的组分，但不见于蛋白质；而S是

第12页：第一种情况下，基本上全部放射活性见于细菌

第一种情况下，基本上全部放射活性见于细菌

第一种情况下，基本上全部放射活性见于细菌内而不被甩掉并可传递给子代。第二种情况下，放射性活性大部分见于被甩掉的外壳中，细菌内只有较低的放射性活性，且不能传递给子代这样看来，主要是由于DNA进入细胞内才产生完整的噬菌体。所以说DNA是具有连续性的遗传物质。

第13页：3.烟草花叶病毒重组试验

3.烟草花叶病毒重组试验

• 烟草花叶病毒（TMV）是由RNA与蛋白质组成的管状微粒，它的中心是单螺旋的RNA，外部是蛋白质的外壳。
• 佛兰科尔－康拉特与辛格尔(Frankel-Conrat, H.和Singer, B.)把TMV的RNA与另一个病毒品系(HR, Holmes ribgrass)的蛋白质，重新合成混合的烟草花叶病毒，用它感染烟草叶片时，所产生的

第14页：

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第15页：HRVRNA能感染出现HRV病灶TMV

HRVRNA能感染出现HRV病灶TMV

• 子代病毒能被HRV抗体失活说明子代病毒不但具有HRV的RNA，而具有HRV的蛋白
• 复制和繁殖新的病毒颗粒所需的遗传物质是RNA而不是蛋白质。
• DNA是遗传物质，在不具有DNA而只有RNA的生物中，RNA是遗传物质。外壳蛋白杂合病毒病毒失活不能感染TMV抗体分离出病毒HRV抗体

第16页：第二节 DNA的结构和功能

第二节 DNA的结构和功能

第二节DNA的结构和功能一DNA的结构(核酸的化学组成)二.DNA的复制

第17页：一.DNA结构

一.DNA结构

• 1.一级结构
• DNA又称脱氧核糖核酸(nucleic acid).是一种高分子的化合物，它的构成单元是脱氧核苷酸(nucleotide)。两个核苷酸之间由3’和5’位的磷酸二脂键相连。
• 核苷酸由碱基、戊糖和磷酸三部分构成。

碱基主要有四种

腺嘌呤（Adenine，A）、鸟嘌呤（Guanine，G）、胞嘧啶（Cytosine

第18页：四种核苷酸脱氧腺苷酸dAMP或A

四种核苷酸脱氧腺苷酸dAMP或A

四种核苷酸脱氧腺苷酸dAMP或A；脱氧鸟苷酸dGMP或G；脱氧胞苷酸dCMP或C；脱氧胸苷酸dTMP或T

第19页：DNA和RNA中的碱基和糖的结构嘧啶环嘌

DNA和RNA中的碱基和糖的结构嘧啶环嘌：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第20页：每个核苷酸之间由磷二酯键相连接。

每个核苷酸之间由磷二酯键相连接。

每个核苷酸之间由磷二酯键相连接。(a)Linkage of two nucleotides by the formation of a C-3—C-5’ (3'-5’) phosphodiester bond, producing a dinucleotide. (b)Shorthand notation for a polynucleotide chain

第21页：生物学家James Watson物理学家

生物学家James Watson物理学家

• 1953年，Watson和Crick确立了碱基分子A和T、C和G的配对模型，并根据对DNA分子的X射线衍射研究的成果,提出了著名的DNA双螺旋结构模型
• 2.二级结构

第22页：

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第23页：模型

模型

• DNA由两条互补的多核苷酸链环绕同一轴形成右手螺旋结构上，很象一个扭曲起来的梯子。
• 两条多核苷酸链走向为反向平行(antiparallel)。即一条链磷酸二脂键为5’－3’方向，而另一条为3’－5’方向，二者刚好相反。
• 每条长链的内侧是扁平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，

第24页：

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第25页：当量定律 A＋G=T+C

当量定律 A＋G=T+C

当量定律

A＋G=T+C

• DNA碱基组成具有物种特异性，而无组织特异性。

第26页：说明由此可知，DNA的分子结构是由A-T

说明由此可知，DNA的分子结构是由A-T

说明由此可知，DNA的分子结构是由A-T和C-G两种核苷酸对从头到尾连接起来的，每个DNA分子一般有上万个这两种核苷酸对.对一特定物种的DNA分子来说，其碱基顺序是一定的，并且通常保持不变，这样才能保持该物种遗传特性的稳定。只有在特殊的条件下，改变其碱基顺序或位置或以碱基类似物代替某一碱基时，才出现遗传的变异(突变)

第27页：近来发现DNA的构型并不是固定不变的

近来发现DNA的构型并不是固定不变的

• 瓦特森和克里克提出的双螺旋构型称为B－DNA。B－DNA是DNA在生理状态下的构型。
• 当DNA在高盐浓度下时，则以A－DNA形式存在。A－DNA是DNA的脱水构型，它也是右手螺旋，但每螺圈含有11个核苷酸对。A－DNA比较短和密。
• 现在还发现，某些DNA

第28页：

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第29页：

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第30页：DNA结构的含义

DNA结构的含义

• 该结构预示了DNA的半保留式复制。
• 预示了DNA分子中的核苷酸对的顺序可能决定着蛋白质中氨基酸的顺序，即可能存有某种类型的遗传密码。

第31页：二、DNA的复制

二、DNA的复制

(一)复制过程及特点

第32页：1.半保留复制分别以两条链互为模板

1.半保留复制分别以两条链互为模板

1.半保留复制分别以两条链互为模板，而合成两条互补新链，每个子代DNA分子含有一条旧链和一条新链

第33页：2、DNA双螺旋的解链DNA双链由解旋酶

2、DNA双螺旋的解链DNA双链由解旋酶

2、DNA双螺旋的解链DNA双链由解旋酶解开后，单链DNA结合蛋白（SSB）马上结合在分开的单链上，从而保持其伸展状态。在大肠杆菌中，DNA的合成速度每分钟约为30,000bp，即双螺旋每分钟必须旋转3000次才能完全解旋。

第34页：3.复制起点

3.复制起点

• 复制子(replicon)。是指在同一个复制起点控制下合成的一段DNA序列。
• 多数细菌及病毒，只有一个复制起点，控制整个染色体的复制。所以整个染色体也就是一个复制子。
• 在真核生物中，每条染色体的DNA复制则是多起点的，多个复制起点共同控制一条染色体的复制，即每条染色体有多个复制子。

第35页：高等生物细胞的DNA复制有多个起始点

高等生物细胞的DNA复制有多个起始点

高等生物细胞的DNA复制有多个起始点，即具有多个同时复制的区域。

第36页：4.复制叉的形成Watson-Crick

4.复制叉的形成Watson-Crick

4.复制叉的形成Watson-Crick模型预言，在复制过程中DNA分子会形成一个分叉。1963年，Cairns用实验证实了复制叉的存在。复制叉移动前导链滞后链冈崎片段RNA引物3’3’5’5’3’5’5’3’

第37页：5.双向复制

5.双向复制

• 大肠杆菌和其它许多原核生物的环状DNA复制是双向的。即DNA的复制从复制起点开始，向二个方向同时进行，最后相遇，完成复制。
• 真核生物的研究发现，其复制也是双向的。
• 但近来发现，并不是所有的生物DNA的复制都是双向的，如：噬菌体T2，其DNA的复制就是沿一个方向进行的。

第38页：6.酶及引物

6.酶及引物

• 原核生物DNA复制有三种DNA聚合酶参与
• 三种酶都只有5’－3’聚合酶的功能，而没有3’－5’聚合酶功能，说明DNA链的延伸只能从5’向3’端进行。
• 它们都没有直接起始合成DNA的能力，只能在引物存在下进行链的延伸，因此，DNA的合成必须有引物引导才能进行。
• 三种酶还都有核酸外切酶的功能，可对合成过程中发生的错识进行校正，从而保证DNA复制的高度准确性。

第39页：7.半不连续复制

7.半不连续复制

• DNA双螺旋的互补双链具有相反的方向，一条从5’－3’，而另地条3’－5’，为反向平行
• 二条DNA新链，只有一条DNA链的合成是连续的，而另一条则是不连续的。所以从整个DNA分子水平来看，DNA二条新链的合成方向是相反的，但是都是从5’向3’方向延伸。
• 把一直从5’向3’方向延伸的链称作前导链，它是连续合成的。在前导链上，DNA引物酶只在起始点合成一次引物RNA，DNA聚合酶III就可开始进行DNA的合成。
• 另一条先沿5’－3’方向合成一些片段，然后再由连接酶将其连起来的链，称为后随链，其合成是不连续的, 合成的不连续DNA单链小片段称为冈崎片段,每个“冈崎片段”的合成都需要先合成一段引物RNA.，然后DNA聚合酶III才能进行DNA的合成。
• 随后，引物RNA被切除，并为新合成的DNA片段所替代。在大肠杆菌中，引物RNA被切除过程是在DNA聚合酶Ⅰ的催化下完成的。
• 最后由DNA连接酶将“冈崎片段”连接起来，形成一条完整的新链。

第40页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「7.半不连续复制」与「下一页」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第41页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「上一页」与「第三节 RNA的结构与功能」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第42页：第三节 RNA的结构与功能

第三节 RNA的结构与功能

• 第三节. RNA的结构与功能
• RNA结构
• RNA种类与功能
• RNA复制

第43页：一RNA结构

一RNA结构：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第44页：1、RNA的结构就其化学组成上看

1、RNA的结构就其化学组成上看

1、RNA的结构就其化学组成上看，由四种核苷酸组成的多聚体。它与DNA的不同，首先在于以U代替了T，其次是用核糖代替了脱氧核糖。此外，绝大部分RNA以单链形式存在，但可以折叠起来形成若干双链区域。在这些区域内，凡互补的碱基对间可以形成氢键。但有一些以RNA为遗传物质的动物病毒含有双链RNA。tRNA具三级结构

第45页：tRNA的三级结构示意图

tRNA的三级结构示意图：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第46页：二.RNA种类及功能

二.RNA种类及功能：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第47页：1.mRNA与hnRNA

1.mRNA与hnRNA

• 生物的遗传信息主要贮存于DNA的碱基序列中，但DNA并不直接决定蛋白质的合成。而且在真核细胞中，DNA主要存在于细胞核的染色体上，而蛋白质的合成中心却位于细胞质的核糖体上。因此，它需要一种中介物质，才能把DNA上控制蛋白质合成的遗传信息传递给核糖体。
• mRNA的功能就是把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，mRNA是基因表达过程中遗传信息传递的中介,起着传递信息的作用，因而称为信使RNA (mRNA)
• 在真核生物中，转录形成的RNA中，含由大量非编码序列，大约只有25％RNA经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差别很大，所以通常称为不均一核RNA (hnRNA)

第48页：1.mRNA与hnRNA 相关配图

1.mRNA与hnRNA 相关配图

• 2.tRNA
• 如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图，则核糖体是合成蛋白质的工厂。
• 由于合成蛋白质的原材料—20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此，必须用一种特殊的RNA—转移RNA(tRNA)把氨基酸搬运到核糖体上。
• tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结成多肽链。
• 每种氨基酸可与1－4种tRNA相结合，现在已知的tRNA的种类在40种以上。
• 不同的tRNA具有类似的三叶草结构

第49页：tRNA的结构的共性

tRNA的结构的共性

tRNA的结构的共性(1) 5’端之末具有G(大部分)或C。(2) 3’端之末都以ACC的顺序终结。(3) 有一个富有鸟嘌呤的环。(4)有一个反密码子环，其的顶端有三个暴露的碱基，称为反密码子。这一个反密码子可以与mRNA链上同自己互补的密码子配对。(5) 有一个胸腺嘧啶环。

第50页：tRNA的结构的共性 相关配图

tRNA的结构的共性 相关配图

• 3.rRNA
• 核糖体RNA，它是组成核糖体的主要成分，而核糖体则是合成蛋白质的中心。
• 原核生物的核糖体所含的rRNA，有5S、16S及23S等三种。
• 真核生物的核糖体，含有4种rRNA和约80种蛋白质。四种rRNA为5S、5.8S、18S和28S。
• S为沉降系数(sedimentation coefficient)，当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时，此速度与粒子的大小直接成比例。
• rRNA是单链，它包含不等量的A与U、G与C，但是有广泛的双链区域。在双链区，碱基因氢鍵相连，表现为发夹式螺旋。
• rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。但16S的rRNA3’端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的，这可能有助于mRNA与核糖体的结合。

第51页：三.RNA的复制

三.RNA的复制

• 许多病毒无DNA,RNA为遗传物质,大多数RNA病毒是单链的,需要复制以繁殖。
• 这种RNA的复制一般是先以自己为模板合成一条互补的单链，通常称病毒原有的、起模板作用的链称为“＋”链，而新复制的RNA链称为“－”链。
• 然后这个“－”链又从“＋”链模板释放出来，它也以自己为模板复制出一条与自己互补的“＋”链，于是形成了一条新生的病毒RNA。

第52页：第四节 蛋白质的合成

第四节 蛋白质的合成

• 第四节、蛋白质的合成
• 一、蛋白质的结构
• 二、转录
• 三、转录后加工
• 四、翻译与遗传密码
• 五、中心法则

第53页：一、蛋白质的结构

一、蛋白质的结构

• 蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。
• 蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。
• 蛋白质分子量变化范围很大, 从大约6000到1,000,000道尔顿甚至更大

第54页：1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构

1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构

1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构包括：(1)组成蛋白质的多肽链数目.(2)多肽链的氨基酸顺序，(3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。★其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。

第55页：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间

一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间

• 肽
• 一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。
• 由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。

第56页：在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列

在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列

• 通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。
• 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln

第57页：构成蛋白质的20种氨基酸

构成蛋白质的20种氨基酸：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第58页：2.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指

2.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指

2.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。主要有-螺旋、-折叠、-转角。

第59页：左手和右手螺旋-螺旋

左手和右手螺旋-螺旋：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第60页：-折叠

-折叠：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第61页：蛋白质的β-转角结构

蛋白质的β-转角结构

• -转角在-转角部分，由四个氨基酸残基组成.四个形成转角的残基中，第三个一般均为甘氨酸残基．弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O 和第四个残基的
• N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。自由回转没有一定规律的松散肽链结构，但仍是紧密有序的稳定结构，通过主链间及主链与侧链间氢键维持其构象．不同的蛋白质，自由回转的数量和形式各不相同．分两类：①紧密环
• ②连接条带

第62页：3．超二级结构和结构域

3．超二级结构和结构域

3．超二级结构和结构域（１）超二级结构在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。几种类型的超二级结构：α α；ββ；βαβ；βββ．★超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域．α αβββαβ

第63页：（２）结构域对于较大的蛋白质分子或亚基

（２）结构域对于较大的蛋白质分子或亚基

（２）结构域对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体就称结构域。①结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。②结构域一般由100~200 个氨基酸残基组成，但大小范围可达40~400 个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的．③结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上．④结构域之间由“铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。⑤在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性．

第64页：★结构域与功能域的关系

★结构域与功能域的关系

★结构域与功能域的关系：①有时一个结构域就是蛋白质的功能域，但不总是．②包含一个但通常是多个结构域

第65页：３．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指

３．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指

３．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，从而生成特定的空间结构。包括主链和侧链的所有原子的空间排布．一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面．

第66页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「３．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指」与「４．蛋白质的四级结构许多蛋白质是由两个或」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第67页：４．蛋白质的四级结构许多蛋白质是由两个或

４．蛋白质的四级结构许多蛋白质是由两个或

• 球状蛋白，寡聚蛋白，含四个亚基
• 两条α链，两条β链，α2β2

α 链

141个残基；β链：146个残基

• 分子量65 000
• 含四个血红素辅基
• 亲水性侧链基团在分子表面，疏水性基团在分子内部

第68页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「４．蛋白质的四级结构许多蛋白质是由两个或」与「蛋白质分子中的共价键与次级键一级结构→二」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第69页：蛋白质分子中的共价键与次级键一级结构→二

蛋白质分子中的共价键与次级键一级结构→二

蛋白质分子中的共价键与次级键一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→亚基→四级结构

第70页：二、转录

二、转录

• 以DNA为模板，按照碱基互补原则合成一条单链RNA，从而将DNA中的遗传信息转移到RNA中去的过程称转录（transcription），RNA合成以5’—3’方向进行,由RNA聚合酶完成。
• RNA的合成也同样遵循碱基配对的规则，只是U代替了T。

不对称转录

DNA上只有一条链可作为模板合某种(些)基因的RNA。

• RNA在一定时间上是由DNA的一条链转录而来的，然而在整个染色体或生活周期的各个时期并不一定由同一条链转录。也即是说，在一个包含有许多基因的DNA分子中，模板链并不总是同一条DNA单链。
• 把DNA上与RNA碱基序列一致的链叫有意链,模板链叫无意链

第71页：1.转录的起始

1.转录的起始

• 首先是RNA聚合酶在δ因子的作用下结合于DNA的启动子部位;

启动子（promoter）

是DNA转录起始信号的一段序列，它能指导DNA聚合酶(全酶)与模板正确地结合，并活化酶使之具有转录功能。

• 在RNA聚合酶的作用下，使DNA双链解开，形成转录泡，为RNA合成提供单链模板，
• 按照碱基配对的原则，结合核苷酸;
• 然后，在核苷酸之间形成磷酸二脂键，使其相连，形成RNA新链。
• δ因子在RNA链伸长到8－9个核酸后，就被释放，然后由核心酶催化RNA的延伸。

第72页：启动子位于RNA转录起始点的上游

启动子位于RNA转录起始点的上游

启动子位于RNA转录起始点的上游，δ因子对启动子的识别是转录起始的第一步。

第73页：2.链的延伸RNA合成以5’→3’方向延

2.链的延伸RNA合成以5’→3’方向延

2.链的延伸RNA合成以5’→3’方向延伸，在此过程中，DNA、酶、RNA始终维持稳定的三元复合物。在延伸中OH总是新的末端。

第74页：3.转录的终止

3.转录的终止

• 当RNA链延伸遇到终止子，RNA转录复合体就发生解体，而使新合成的RNA链释放出来。

终止子（terminator）

DNA序列上转录终止的信号，其作用是在DNA模板的特定位置处终止RNA的合成。

DNA上终止子有两个明显特征

如下图（1）链内具有对称结构，能使转录物形成发卡式结构(回文序列)；（2）DNA上有一串A，转录形成的RNA 3’端具有多个U，A－U配对不牢固，使RNA脱落。

• 识别终止信号有时需要某些蛋白质因子（rho因子）的作用，rho因子与RNA聚合酶相互作用导致RNA链释放。Rho因子和RNA聚合酶也就从DNA上脱落下来。

第75页：回文序列(发卡结构)UCCU GG ·C

回文序列(发卡结构)UCCU GG ·C

回文序列(发卡结构)UCCU GG ·CA ·U－25C ·G15－C ·GG ·CC ·GC ·G5’UAAUCCCACAG ·CAUUUU3’

第76页：所用的原料为核苷三磷酸

所用的原料为核苷三磷酸

• 特点
• 所用的原料为核苷三磷酸，而在DNA合成时则为脱氧核苷三磷酸；
• 只有一条DNA链被用作模板，而DNA合成时，两条链分别用作模板
• RNA链的合成不需要引物，可以直接起始合成，而DNA合成一定要引物的引导。
• 转录合成的RNA链，除了U替换为T以外，与用作模板的DNA链互补，而与另一条非模板链相同。
• 如果转录的RNA是mRNA，其信息最后通过密码子决定蛋白质的合成。其它RNA不翻译为蛋白质

第77页：三、转录后的加工

三、转录后的加工

• 在mRNA前体的5’端加上7－甲基鸟嘌呤核苷的帽子(cap)。
• 2、在mRNA前体的3’端加上聚腺苷酸(poly(A))的尾巴。
• 如果基因中存在不编码的内含子序列，要进行剪接，将其切除。

第78页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「三、转录后的加工」与「四.翻译」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第79页：四.翻译

四.翻译

• 密码子
• 翻译

第80页：(一)密码子

(一)密码子

• 把mRNA上碱基排列顺序和蛋白质中氨基酸顺序之间的对相关系叫遗传密码。
• 碱基与氨基酸两者之间的密码关系是每三个碱基决定一种氨基酸，决定一种氨基酸的三个碱基叫三联体密码子。
• 理论上，四个碱基可形成43=64个密码子，但因一种氨基酸不止由一种密码子决定（简并），有些密码子无对应的氨基酸（无义密码子），因此，生物界只有20种氨基酸。
• 反密码子（

第81页：遗传密码的基本特征

遗传密码的基本特征

• 1)遗传密码为三联体：三个碱基决定一种氨基酸；61 个为有意密码，起始密码为GUG 、AUG(甲硫氨酸)；3 个为无意密码，UAA 、UAG 、UGA 为蛋白质合成终止信号。2) 遗传密码间不能重复利用:
• 在一个mRNA 上每个碱基只属于一个密码子；
• 均以3 个一组的形成氨基酸密码

第82页：3) 遗传密码间无逗号

3) 遗传密码间无逗号

• ①密码子与密码子之间无逗号，按三个三个的顺序一直阅读下去，不漏不重复。
• ②如果中间某个碱基增加或缺失后，阅读就会按新的顺序进行下去，最终形成的多肽链就与原先的完全不一样(称为移码突变)。AUG GUA CUG UCA …….甲硫氨酸缬氨酸亮氨酸丝氨酸AUG UAC UGU CA甲硫氨酸酪氨酸半胱氨酸

第83页：4) 简并性

4) 简并性

4) 简并性：①.简并现象：色氨酸(UGG)和甲硫氨酸(AUG)例外，仅一个三联体密码；其余氨基酸都有一种以上的密码子。②.61 个为有意密码，起始密码为GUG 、AUG(甲硫氨酸)。3 个为无意密码，UAA 、UAG 、UGA 为蛋白质合成终止信号。③.简并现象的意义：（生物遗传的稳定性）同义的密码子越多，生物遗传的稳定性也越大。如：UCU ──→UCC 或UCA 或UCG，均为丝氨酸

第84页：5)遗传密码的有序性

5)遗传密码的有序性

• 决定同一个氨基酸或性质相近的不同氨基酸的多个密码子中，第1 个和第2 个碱基的重要性大于第3 个碱基，

往往只是最后一个碱基发生变化。例如

脯氨酸（pro）：CCU 、CCA 、CCC 、CCG 。

第85页：6．通用性

6．通用性

• ①在整个生物界中，从病毒到人类，遗传密码通用。

②1980 年以来发现

具有自我复制能力的线粒体tRNA(转移核糖核酸)在阅读个别密码子时有不同的翻译方式。如：酵母、链孢霉与哺乳动物的线粒体

第86页：至1966年，全部64种遗传密码破译

至1966年，全部64种遗传密码破译：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第87页：(二)翻译翻译就是mRNA携带着转录的遗

(二)翻译翻译就是mRNA携带着转录的遗

(二)翻译翻译就是mRNA携带着转录的遗传密码附着在核糖体(ribosome)上，把由tRNA运来的各种氨基酸，按照mRNA的密码顺序，相互联结起来成为多肽链，并进一步折叠成为立体的蛋白质分子的过程。

第88页：1.核糖体核糖体是多肽链合成的装置或场所

1.核糖体核糖体是多肽链合成的装置或场所：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第89页：原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋

原核生物真核生物核蛋白体小亚基大亚基核蛋

5.8S-rRNA蛋白质rpS 21种rpL 36种rpS 33种rpL 49种不同细胞核糖体的组成

第90页：核糖体包括如下部位

核糖体包括如下部位

核糖体包括如下部位：容纳mRNA的部位结合氨基酰tRNA的部位（A－位点）结合肽酰tRNA的部位（P－位点）形成肽键的部位（转肽酶中心）

第91页：原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式

原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式

原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位(exit site)

第92页：翻译的起始(initiation)

翻译的起始(initiation)

• 翻译的延长(elongation)
• 翻译的终止(termination )整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的5´-AUG开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。2.翻译过程

第93页：1)肽链合成起始（翻译起始）

1)肽链合成起始（翻译起始）

• 核蛋白体大小亚基分离, ,
• mRNA与30S小亚基定位结合；
• 起始氨基酰-tRNA的结合；
• 核蛋白体大亚基结合。

第94页：合成的起始密码子为AUG

合成的起始密码子为AUG

合成的起始密码子为AUG,对应的tRNA为fMet-tRNA(N-甲酰-甲硫氨酰-tRNA),合成开始时,核蛋白体大小亚基分离,在起动因子的促进下，30S小亚基先与mRNA在起始密码子处结合,再结合起始tRNA（fmet-tRNA），形成复合体。

第95页：然后,50S大结合上来

然后,50S大结合上来

然后,50S大结合上来，形成70S复合体。此时，fmet-tRNA的反密码UAC与mRNA上的起动密码AUG互补结合，tRNAfmet结合在核蛋白的给位（P位点）。

第96页：在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处

在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处

在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处，有一段富含嘌呤的3-9个核苷酸序列，一般为AGGAGG,此序列称SD序列。它与核糖体小亚基内16S rRNA的3’端一段富含嘧啶的序列GAUCACCUCCUUA-OH（暂称反SD序列）互补，形成氢键。使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地定位于mRNA的起始密码子AUG。。为什么30S小亚基能正好结合与起始密码子处?

第97页：S-D序列

S-D序列

S-D序列：mRNA上的AGGAGGU区域作为翻译起始信号，被称为Shine－Dalgarno顺序或S.D序列。

第98页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「S-D序列」与「2)肽链合成延长指根据mRNA密码序列的」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第99页：2)肽链合成延长指根据mRNA密码序列的

2)肽链合成延长指根据mRNA密码序列的

2)肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。

第100页：又称注册

又称注册

又称注册(registration)a.进位指根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。

第101页：b、成肽是由转肽酶

b、成肽是由转肽酶

b、成肽是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽键形成过程。

第102页：c、移位延长因子EF-G有转位酶

c、移位延长因子EF-G有转位酶

c、移位延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3'侧移动。

第103页：进位移位成肽

进位移位成肽：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第104页：上述为原核生物蛋白质合成过程

上述为原核生物蛋白质合成过程

• 真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。
• 真核生物的起始复合物并不在起始密码子AUG处形成,而在mRNA的5`末端形成,识别信号就是5`端的帽子结构
• 在帽子处形成的起始复合物沿mRNA移动,直到AUG,大亚基才结合上来,开始延伸.真核生物蛋白质合成

第105页：3)肽链合成的终止当mRNA上终止密码子

3)肽链合成的终止当mRNA上终止密码子

3)肽链合成的终止当mRNA上终止密码子出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。

第106页：终止相关的蛋白因子称为释放因子( RF)

终止相关的蛋白因子称为释放因子( RF)

• 释放因子的功能之一是识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG；而RF-2可识别UAA、UGA
• 另一功能是使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。

第107页：

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第108页：遗传的分子基础

遗传的分子基础：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第109页：五.中心法则

五.中心法则

• 遗传信息DNA─→mRNA ─→蛋白质的转录和翻译，
• 以及遗传信息从DNA ─→DNA 的复制过程。
• 从噬菌体到真核生物的整个生物界共同遵循的规律。

第110页：中心法则的发展

中心法则的发展

RNA 的反转录

RNA 肿瘤病毒：反转录酶，以RNA 为模板来合成DNA 。

RNA 的自我复制

大部分RNA 病毒还可以把RNA 直接复制成RNA

• DNA 指导的蛋白质合成60 年代中期，McCarthy 和Holland：试验体系中加入抗生素等，变性的单链DNA 在离体条件下可以直接与核糖体结合，指导蛋白质的合成。

第111页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。位于「中心法则的发展」与「第五节 基因的概念及发展」之间，建议对照原课件图片补充本页要点说明。

第112页：第五节 基因的概念及发展

第五节 基因的概念及发展：本页以图示为主，配合课件原图展示相关结构或过程，建议对照图片理解其形态特征与要点。

第113页：一.基因的概念及其发展

一.基因的概念及其发展

• 人们对基因的认识最早源自孟德尔的遗传因子，1909年，丹麦遗传学家约翰逊首先使用基因（Gene）一词，代替了当年孟德尔提出的“遗传因子”。
• 摩尔根等人根据对果蝇基因连锁交换规律和伴性遗传的研究，指出基因是在染色体上呈线性排列的,是染色体上的一个特定的片断。
• 1944年，O.T.Avery

第114页：二、基因精细结构

二、基因精细结构

• 互补试验
• 顺反子
• 现代基因概念

第115页：1.噬菌体T4的互补试验

1.噬菌体T4的互补试验

T4噬菌体突变品系按表型可分为

rI、rII、rIII三类。其中rII在E. Coli B上产生快速溶菌现象，形成大而圆噬菌斑，在E. ColiK(λ)上不能生长

不同的噬菌体rII突变体可以分成两类

即A组和B组。A组中的所有突变体的突变位点能定位到rII区段的一边（A端），B组中的所有突变体能定位到rII区段的另一边（B端）

• ：A组B组
• 任意两种rII突变体同时感染E. Coli K(λ)时出现的可能情况如下

第116页：混合感染rII’突变体rII’’突变体E

混合感染rII’突变体rII’’突变体E

)互补作用无互补作用细胞裂解释放细胞不裂解无子出子代噬菌体代噬菌体释放当不能单独在K菌株上生长的两个rII突变体混合感染时，它们能象野生型噬菌体那样在K株上生长，这样两种突变型称为互补的突变型。

第117页：有两个不同基因rIIA和rIIB在细菌裂

有两个不同基因rIIA和rIIB在细菌裂

• 由于rII1和rII2的染色体各自能产生裂解途径中所必需的一种酶,所以裂解就能发生,即有野生型表型出现。
• 不能互补的两种突变体必然损伤的是同一功能单位（基因），即两个突变体的突变位点都位于A区或都位于B区。rII突变体互补的解释

第118页：rII突变体互补的解释rIIArIIBr

rII突变体互补的解释rIIArIIBr

• rIIArIIB
• +rII酶A酶B

第119页：2.顺反子（Cistron）

2.顺反子（Cistron）

• 把不能互补的各个突变型的突变位点在同一条染色体上所占的一个区域称为一个顺反子
• 顺反子的概念来自于顺反试验

反式构型

上例中，两个突变分别位于两条同源染色体上的基因组合叫反式构型。

顺式构型

两个突变位于同一个染色体上的基因组合。

第120页：顺式试验反式试验突变位点位于同一顺反子中

顺式试验反式试验突变位点位于同一顺反子中

+ +一个顺反子是一段遗传区域，在这一遗传区域中的突变位点之间没有互补作用。例如两个不同的rII突变体（反式结构）感染同一细菌，而噬菌体不能生长，那么这两个突变位于同一顺反子中（右上）；如果有互补作用，即后代噬菌体能生长，那么这两个突变体位于不同的顺反子中（右下），在右上图中，只有顺反子B的功能正常，而在右下图中，A、B两个顺反子的功能都正常。

第121页：重组和互补

重组和互补

• 重组表示染色体DNA物理上的断裂和重新连接，其结果产生了基因的新组合。
• 互补不涉及个体染色体任何基因型的变化。互补表示基因产物的混合补偿作用，只有当两个染色体位于同一细胞中并各自能行使一种不同的功能时才能发生。其后，每个染色体仍然保持不变。
• 例如，当两个不同的rII突变体位于同一宿主细胞中发生互补作用后，其后代表型为野生型,但具有原亲本的基因型。

第122页：重组和互补 相关配图

重组和互补 相关配图

AABBABABABABABAB（a）该突变体能互相补偿，因为野生型基因A和B的产物能在细胞质中混合，但基因组不发生断裂和重接。(b) 如发生重组，两个基因组将发生重排。(c)这对突变不能互补，因为两个突变体都不能提供野生型基因A的产物。(d)产生野生型噬菌体的重组过程机会较少。

第123页：三. 近代基因概念

三. 近代基因概念

• 基因是一个顺反子，它是一个功能单位。一个顺反子内存在许多突变位点，即存在许多突变子；一个顺反子内可以发生交换出现重组，因此也可以有许多重组子。

突变子

它是性状突变时，产生突变的最小单位，一个突变子可以小到只是一个核苷酸对。

重组子

基因内也可以发生交换而重组，基因内出现重组的最小单位叫重组子。可以小到一个核苷对

• 顺反子既具有功能上的完整性，又具有结构上的可分割性。

第124页：基因的几种特殊形式

基因的几种特殊形式

• 1.重复基因：
• 指在染色体组上存在多份拷贝的基因，往往是生命活动中最基本、最重要的基因
• 最典型的重复基因是rRNA、tRNA和组蛋白基因等
• 2.重叠基因：
• 同一段DNA序列，由于阅读框架(转录范围)不同，同时成为两个或两个以上基因的组成部分
• 因此基因在染色体上可能有重叠，甚至一个基因完全存在于另一个基因内部

第125页：3.断裂基因或隔裂基因

3.断裂基因或隔裂基因

• 早期分子遗传认为基因是一个连续的、完整的结构
• 1977年Doel研究表明：卵清蛋白基因中间存在不表达的碱基序列，表明基因的DNA序列可能是不连续的

外显子

参加蛋白质编码的DNA片段

内含子

不参加蛋白质编码的DNA片段

• 真核生物基因可能是不同外显子的组合——断裂基因

第126页：4.跳跃基因(jumping gene)

4.跳跃基因(jumping gene)

早期分子遗传学还认为

基因在染色体上的相对位置是固定的

• 某些DNA序列可以在染色体上转变位置,(转座子、转座因子、转位因子)
• 转座子转位的过程也是一个遗传重组过程

第127页：四、基因的功能类型

四、基因的功能类型

根据基因的原初功能可以将基因分为

1.编码蛋白质的基因，即有翻译产物的基因

• 如结构蛋白、酶等结构基因和产生调节蛋白的调节基因
• 2.没有翻译产物，不产生蛋白质的基因
• 转录产物RNA不翻译，如编码tRNA、rRNA
• 3.不转录的DNA区段
• 如启动基因、操纵基因。启动基因是转录时RNA多聚酶与DNA结合的部位。操纵基因是