第八章遗传的分子基础幻灯片

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碱基互)补配对: U-A、A-U
遗传信息流动: mRNA
蛋白质
第二十五页,共27页。
基因的表达
4.相关计算:
(1)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系:
基因中编码蛋白质的碱基数量: 6m
mRNA上的碱基数量: 3m
mRNA上的密码子数量: m
m 合成的蛋白质中的氨基酸数量:
参与转运氨基酸的tRNA数量: m
种只起终止的作用
不决定为终止密码
子。
遗传密码的特性
通用性
简并性
UU A G A U A UC
mRNA
第二十三页,共27页。
基因的表达
新问题:游离在细胞质中的氨基酸,是怎样运送到合成蛋白质
的“生产线----核糖体”上?
结合氨基 酸的部位
每种tRNA只能识别并转运 一种特定的氨基酸!
反密码子
一共有多少种tRNA?

感染
病 毒 TMV的RNA+RNA酶
感染

TMV
烟草未感染 烟草被感染 烟草未感染
第十页,共27页。
人类对遗传物质的探索过程
真核生物
(核 物两有酸的种核细是遗酸胞同一 传生时存物切 物在)生 质物 是原的D核N生遗A,物传所物以质D遗,N传A绝是物大主质多要是D数的NA生遗
传物质。
非细胞生物
(只有一种核酸)
a×2n-1。
第十七页,共27页。
DNA分子的复制
3.与DNA复制相关的计算:
(3)如果DNA分子解旋时,一条链上的碱基发生差错,经n次
复制后,发生差错的DNA分子占 。1/2
第十八页,共27页。
例:如果将1个含有1对同源染色体的精原细胞的DNA分

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– 基因和多肽成线性对应的一个可能的理由:DNA核 苷酸顺序规定该基因编码蛋白质的氨基酸顺序; DNA中的遗传信息就是碱基序列;并存在某种遗传 密码(genetic code),将核苷酸序列译成蛋白质氨基 酸顺序。
在其后的几十年中,科学家们沿着这两条途径前进, 探明了DNA复制、遗传信息表达与中心法则等内容。
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,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、TΨC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 遗传信息的表达与调控
一、中心法则及其发展
遗传信息从DNA→mRNA→蛋白质的转录和翻译的 过程,以及遗传信息从DNA→DNA的复制过程,这 就是分子生物学的中心法则(central dogma)
现在还发现,某些DNA序列可以以左 手螺旋的形式存在,称为Z- DNA(图)。
当某些DNA序列富含G-C,并且在 嘌呤和嘧啶交替出现时,可形成Z- DNA。Z-DNA除左手螺旋外,其每 个螺圈含有12个碱基对。分子直径为 18Å,并只有一个深沟。现在还不知 道,Z-DNA在体内是否存在。
DNA分子构型的多态性
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。

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• 性细胞通过减数分裂 产生
亲体细胞 减数分裂
卵子、精子 受精 受精卵 有丝分裂 子代细胞
二、遗 传
• 遗传:生物世代间的延续。 • 变异:生物个体间的差异。
——生物进化的保证
• 遗传学:研究生物的遗传与变异的学科。
1、遗传的物质基础
细胞 染色体
DNA
DNA的复制——传代的基础
核实一下你所在的地方是否有政府支持的以组织培训、降低失业率为目的的项目。这些项目通常在当地举办,来关注失业人员和雇主 的具体需求。当地大学也聘请专家处理毕业生需求信息。当对经历要求不高的空缺岗位出现时,可与上述两种单位联系。 1家庭防地震工作很重要,不能疏忽。 客户害怕进入实质,特别是在付款的时候。当事情都谈得差不多了,该付定金、签合同时,客户还是会犹豫,他总是在想,“我还有什 么地方没有弄清楚?我还有什么问题没有得到解决?你提供的价格到底是不是最低价等等”。当你让客户付款的时候,绝大多数客户还 会犹豫。 2、外出就餐要注意哪些卫生安全? 饮食卫生保健康,变质食物不能尝。 适当地提示 分别请两位同学表演,让其他同学猜青少年饮食“十”忌。
原核基因调控
—— 转录和翻译在同一时间和空间内发生 —— 基因表达的调控主要发生在转录水平上
通过转录调控,以开启或关闭某些基因的表达来适 应自然环境的变化
例如:大肠杆菌利用营养物质。 葡萄糖——正常情况下 乳糖——
需要-半乳糖苷酶分解乳糖,形成葡萄糖和半乳糖。如果环 境中只有乳糖可以利用,则-半乳糖苷酶的基因就必须表达, 从而合成这种酶。如果环境中有葡萄糖可利用,则-半乳糖 苷酶的基因就应该关闭。
(4)密码子有简并性(degeneracy)一种氨基酸有 几个密码子,或者几个密码子代表一种氨基酸的 现象称为密码子的简并性。除了Met和Trp只有一 个密码子外,其它氨基酸均有二个以上密码子, 例如Arg有6个密码子。

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(1)稀有性 (2)重演性 (3)可逆性 (4)多向性 (5)有害性和有利性 (6)突变的时期
稀有性
突变率(mutation rate):指在特定的条件下一
个细胞的某一基因在一个世代中发生突变的概
率。
表3-1人类中某些遗传病的基因突变频率
遗传病
突变频率
白化病 苯丙酮尿症
血友病 色盲 鱼鳞病 肌肉退化症 小眼球症
三、基因突变的类型和遗传效应
(一)碱基替换
➢ 碱基替换发生在编码区可出现的效应: 同义突变(same sense mutation) 错义突变(missense mutation) 无义突变(nonsense mutation)
例:DNA ——ATG → ATT m RNA——UAC → UAA (酪氨酸)(终止信号)
➢ 短分散序列 ➢ 长分散序列
短分散序列
DNA序列长度300-500bp,拷贝数可达105 以上,但无编码作用,散在分布于人类 基因组中,平均间隔距离约2.2kb。
如:Alu家族(Alu family)
Alu家族
长达300bp,在一个基因组中重复30万~50万次。
长分散序列 DNA序列长5-7kb,拷贝数在102-104之间。 如:KpnⅠ家族(KpnⅠ family)
“基因”概念的发展
19世纪60年代初,孟德尔提出“遗传因子”(genetic factor) 1909年,Johansen提出了“基因”(gene) 1910年,摩尔根等证明基因位于染色体上,并呈直线排列。基 因既是一个结构单位,又是一个功能单位(重组单位和突变单 位)——遗传的染色体理论 1941年,Beadle和Tatum提出了“一个基因一个酶”的学说 1944年,Avery证明DNA是遗传物质 1953年,Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型,明确了 DNA在活体内的复制方式 1957年,Crick提出中心法则,并于1961年提出三联遗传密码

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园艺植物遗传育种
中心法则的发展
反转录(逆转录): 反转录酶; cDNA。
RNA的自我复制。 DNA指导蛋白质合成。
出版社 医学分社
35
园艺植物遗传育种
DNA 结构示意图
A 腺嘌呤
C G 胞嘧啶
鸟嘌呤
出版社 医学分社
T 胸腺嘧啶
磷酸
核糖
脱氧核糖核苷酸组成 多聚核苷酸链,两条链
互相盘绕形成双螺旋
碱基 5 ’ 端磷酸
碱基 碱基
3.4nm
碱基
2nm
碱基对
3 ’ 端羟基
氢键
核糖-磷酸骨架
遗传信息载体: 脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋分子;长度 单位:碱基对 (bp),千碱基对 (Kb),百万碱基对 (Mb) 10
遗传物质的分子基础
出版社 医学分社
1
园艺植物遗传育种
2.1.2 DNA作为主要遗传物质直接证据
1)噬菌体的浸染实验 2)细菌转化试验 3)烟草花叶病毒(TMV)的感染实验
出版社 医学分社
2
园艺植物遗传育种
1)噬菌体的浸染实验
出版社 医学分社
3
园艺植物遗传育种
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噬菌体感染图象
4
园艺植物遗传育种
2)转录
在细胞核中,以DNA双链中的一条信息链为模板, 将DNA的遗传信息通过碱基互补的方式合成mRNA的过 程叫转录。
30
园艺植物遗传育种
出版社 医学分社
3)翻译
就是以mRNA为模板,将tRNA送来的各种氨基酸 按照mRNA的密码顺序,相互连接起来成为多肽链,并 进一步折叠起来成为立体蛋白质分子的过程。大致有4 个阶段:
出版社 医学分社

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(2).DNA复制的过程特点是什么?
3.基因的概念和遗传信息 考点三 遗传信息的表达
的表达(Ⅱ)
(1).基因的概念是什么?
(2).遗传信息的转录和翻译的内容是什么?
4.基因与性状的关系(Ⅱ)考点四 基因控制性状的表达
(1).中心法则的过程是什么?
(2).基因控制性状的两种途径是什么?
命题规律: “遗传的分子基础”专题近 5 年均有考查, 2016 年新课标 I、II、III 卷均有考查,其内容多与蛋白质和 核酸的结构和功能、病毒的结构及与宿主的关系等相关内 容进行综合考查,考查形式多以选择题为主;但 2016 年新 课标 I 卷 29 题中以非选择题的形式考查了 DNA 分子结构 和 DNA 半保留复制的相关内容,2017 年新课标 I 卷 29 题 以非选择题的形式考查了放射性同位素标记法证明 DNA 病 毒和 RNA 病毒类型相关内容。
核糖体

蛋白质的结构
考点一DNA是遗传物质的实验论证
肺炎双球菌体内转化实验
实验结论: 第一组R型细菌无毒性; 第二组S型细菌有毒性; 第三组加热杀死的S型细菌已经失活; 第四组加热杀死的S型细菌内含有R型细菌转化S型细菌的物质--转化因子
1.两个经典实验遵循相同的实验设计原则——对照原则 (1)肺炎双球菌体外转化实验中的相互对照
(2)用35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌
强化
1.判断正误:
(1)赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料,通过同位素示踪技术区分 蛋白质与DNA,证明了DNA是遗传物质(2015·江苏,4C)( √) (2)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质。(2012·福建,2D改 编)( × ) (2)该实验只能证明DNA是遗传物质,不能证明DNA是主要的遗

《遗传的分子基础》PPT课件

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三、烟草花叶病毒的感染和重建实验
1.烟草花叶病毒对烟草叶细胞的感染实验
(1)实验过程及现象:
蛋白质 感染 烟草叶不出现病斑 烟草
烟草花 提 叶病毒 取
RNA 感染 烟草叶出现病斑 烟草
(2)结论:
RNA+RNA酶 感染 烟草叶不出现病斑 烟草
__R_N_A_是烟草花叶病毒的遗传物质,_蛋__白_质__不是遗传物质。
放射性同位素 标记对象
_3_5_S _
噬菌体
被标记物 蛋白质
放射性的出现 位置
_悬__浮__液__中__
_3_2_P_
噬菌体
_D_N_A__
_沉__淀__中___
4.实验结论:__D_N_A_是__遗__传__物__质___ 由于噬菌体营寄生生活,标记噬菌体时不能用含标记物的培养 基直接培养噬菌体,需先标记细菌,然后用不含标记物的噬菌 体去侵染被标记的细菌。
肺炎双球菌转化实验 1.肺炎双球菌活体和离体转化实验的比较
活体转化实验
离体转化实验
培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)
实验结论 联系
S型菌体内有“转化 因子”
S型菌的DNA是遗 传物质
(1)所用材料相同,都是R型和S型肺炎双球菌; (2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
活体转化实验注射R型菌和加热杀死的S型菌后,小鼠体内分离 出的细菌和“离体S型菌DNA+R型活菌”培养基上生存的细菌都 是R型和S型都有,但是R型多。
3.结果及分析
分组
结果
结果分析
含32P噬 悬浮液中无32P,32P主要
菌体+细 分布在宿主细胞内,在

子代噬菌体中检测到32P
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原理:P存在于DNA,而不存在于蛋白质;S存在 于蛋白质,而不存在于DNA。 1. 用32P标记T2噬菌体的DNA 2. 用35S标记T2噬菌体的蛋白质
结果: 32P标记的噬菌体→侵染细菌→放射性进 入细菌内→说明DNA进入细菌 用35S标记的噬菌体→侵染细菌→细菌内 无放射性→说明蛋白质未进入细菌
肺炎球菌的转化实验: 1.无毒R型→小鼠成活→血液中重现R型 2.有毒S型→小鼠败血症死亡→血液中重现S型 3.有毒S型(65℃杀死)→小鼠成活→无细菌 3.无毒R型+有毒S型(65℃杀死)→小鼠败血症
死亡→血液中R型转化为S型重现S型活菌 结论:在加热杀死的S型细菌中有较耐高温的转
化物质进入R型→→无毒变为有毒
2、佛兰科尔-康拉特 (Framkel-ConratSinger)的重建实验:
B型TMV的外壳蛋白+A型TMV的 RNA→重建成杂种病毒→感染烟草→病 斑与A型相同,同时分离出A型病毒(A型 RNA+A型蛋白)
结论:RNA是遗传物质
链接到第四节
第二节 中心法则
第三节 基因的概念和调控
一、基因的概念 (一)经典的基因概念
结论:噬菌体注入宿主细胞的物质是DNA, DNA是遗传物质。
(三)烟草花叶病毒的重建
烟草花叶病毒 (Tobacco Mosaic Virus),简称 TMV 。
1、TMV的感染实验 将TMV在水和苯酚中震荡→使蛋白质和RNA分开 →分别感染烟草→结果如下:
TMV的蛋白质→烟草→不发病 TMV的RNA→烟草→发病→产生新的TMV TMV的RNA+RNA酶→不发病 结论:RNA是遗传物质
Ac-Ds系统的作用:
C
Ac C Ds
Ds C Ac
C位于9号染色体, 使玉米胚乳呈深色。
Ds插在C附近,抑制C 的表达,胚乳无色。
Ac插入Ds附近,促使Ds 跳出9号染色体,C恢复活 性,产生色素。
Ac-Ds系统的作用:
W Ac
W Ds
W Ds Ac
W位于3号染色体, 使玉米叶子呈绿色。
Ds由9号跳至3号,插 在W附近,抑制W的表 达,叶子白化。
主要在DNA水平和转录水平 1.DNA水平的调控
鼠伤寒沙门氏菌鞭毛基因的调控
基因说明:
hix1、hix2-各14bp,互为反向重复序列。 P1(promoter,启动区)-hin基因的启动子, 驱动hin基因表达。
H片段 hin-编码重组酶,使H片段倒位。
P2(启动区)-正向时驱动H2和rH1表达, 反向(倒位)时, H2和rH1不表达。
H2-编码H2鞭毛蛋白
rH1-H1 repressor(阻遏)gene,编码阻遏蛋白, 使H1不表达。(H2和rH1紧密连锁,协同表达。)
P3-H1的启动区 H1-编码H1鞭毛蛋白(H1和H2距离较远。)
第八章遗传的分子 基础幻灯片
优选第八章遗传的分子基础
一、遗传物质的发现
(一)肺炎双球菌转化实验 肺炎双球菌的两个品系
类型
特征
致病性
粗糙型 (Rough,R)
光滑型 (Smooth,S)
无荚膜,粗糙有,小鼠败 血症,人的 肺炎。
1、格里菲斯(Griffith)的实验
2、埃弗里(Avery)的实验
用生物化学方法证明转化物质是DNA: Avery从S型细菌中分别抽提出DNA、蛋白质和荚
膜物质等→把每一种成分分别同活的R型细菌 培养→发现只有DNA能把R型细菌转化为S型细 菌,并杀死小鼠。。 结论:DNA是转化因子,是遗传物质。
(二)噬菌体感染
赫什(Hershey)和蔡斯(Chase)用同位素示踪 法证实DNA是遗传物质。
摩尔根创立基因学说→在学说中提 出经典的基因概念:
基因在染色体上呈直线排列,基因 是遗传物质的结构单位。
从以下三方面理解:
1.基因是控制性状的单位。如豌豆的C和c控制 红花与白花。
2.基因是重组的结构单位。也就是说交换(重 组)只能发生在基因之间而不能发生在基因内 部。 A B C
···


···
(四)基因概念的新发展
1、重叠基因
1977年桑格(Sanger)分析φx174噬菌体DNA 时发现,这条DNA链上的10个基因,有重叠现 象。
2.断裂基因 mRNA前体的加工
我们把mRNA前体加工时被剪去,而不能表达 的片段,称内含子。
mRNA前体加工时被保留,而能够表达的片段, 称外显子。
基因根据功能分 转录基因-能转录产生RNA的基因 结构基因-转录产生mRNA, 并翻译成蛋白质。 tRNA基因-转录产生tRNA rRNA基因-转录产生rRNA
非转录基因-不能转录产生RNA的基因, 如启动基因和操纵基因。
基因根据所在部位分 核基因-存在于细胞核内染色体上的基因。
质基因-存在于细胞质中线粒体、叶绿体上的 基因。
abc
3.基因是突变的单位
(二)重组单位和突变单位的发展(本泽提出)
1.一个基因内部的许多位点都可以发生突变,并 且可以在这些位点间发生发生交换,即一个基因 内部可以包括许多突变单位(突变子)和许多重 组单位(重组子)。
2.突变子和重组子相当于单个核苷酸对。
(三)分子遗传学的基因概念
分子遗传学认为,基因是DNA分子 上含有特定遗传信息的核苷酸序列,是 遗传物质的最小功能单位,基因也称顺 反子。
Ac插入Ds附近,有些细胞 中Ds被激活跳走,有些仍 存在,叶子花斑状。
第四节 基因表达调控
基因表达-基因经过转录、翻译,产生有生物活 性的蛋白质的过程。
DNA 转录 mRNA 翻译 蛋白质 生物体细胞的基因表达有严格的时空程 序,这是由于它们有基因表达调控机制。
链接到原核生物调控
一、原核生物的基因表达调控
这种具有外显子和内含子镶嵌结构的基因,称 断裂基因。
3.可动基因
基因绝大多数固定在染色体的一个位置上,但有 些基因在染色体上的位置是可以移动的,这类基因 称可动基因(mobile gene),也可以称为转座元件或 转座因子( transposable element).
最早提出基因可动理论的是美国的麦克林托克 (McClintock),她发现玉米中有2个可动因子-Ac基 因(激活基因)和Ds基因(抑制基因),构成一个 激活-抑制系统(Ac-Ds)系统。
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