遗传物质的分子基础
遗传学第五章 遗传物质的分子基础
DNA双螺旋结构模型的意义 2. DNA双螺旋结构模型的意义
• DNA双螺旋模型结构同时表明： DNA双螺旋模型结构同时表明： 双螺旋模型结构同时表明 –DNA复制的明显方式 DNA复制的明显方式 半保留复制。 DNA复制的明显方式——半保留复制。Waston 半保留复制 Crick在1953年就指出 DNA可以按碱基互补 年就指出： 和Crick在1953年就指出：DNA可以按碱基互补 配对原则进行半保留复制。 配对原则进行半保留复制。而在此之前对复制 方式人们一无所知。 方式人们一无所知。 –基因和多肽成线性对应的一个可能的理由： 基因和多肽成线性对应的一个可能的理由： 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 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 中的遗传信息就是碱基序列； 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)， 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。 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 在其后的几十年中， 探明了DNA复制、 DNA复制 杨先泉制作 进，探明了DNA复制、遗传信息表达与中心法则等 17 内容。 内容。
杨先泉制作 6
1）DNA（脱氧核糖核酸） DNA（脱氧核糖核酸） a、脱氧核糖 腺嘌呤（ ）、胞嘧啶 胞嘧啶（ ）、鸟嘌呤 鸟嘌呤（ ）、胸腺 b、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）、胸腺 嘧 啶（T） 双链、 c、双链、长 RNA（核糖核酸） 2）RNA（核糖核酸） a、核糖 腺嘌呤（ ）、胞嘧啶 胞嘧啶（ ）、鸟嘌呤 鸟嘌呤（ ）、尿嘧啶 b、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）、尿嘧啶 （U） 单链、 c、单链、短 2、分布 DNA主要存在于细胞核的染色体上 主要存在于细胞核的染色体上， DNA主要存在于细胞核的染色体上，少量存在于细胞质的 叶绿体和线粒体中； RNA主要存在于细胞质和细胞核的核仁 叶绿体和线粒体中； RNA主要存在于细胞质和细胞核的核仁 少量存在于染色体上。 上，少量存在于染色体上。
第三章 遗传物质的分子基础
第三章遗传物质的分子基础一、名词解释1.半保留复制：DNA分子的复制，首先是从它的一端氢键逐渐断开，当双螺旋的一端已拆开为两条单链时，各自可以作为模板，进行氢键的结合，在复制酶系统下，逐步连接起来，各自形成一条新的互补链，与原来的模板单链互相盘旋在一起，两条分开的单链恢复成DNA双分子链结构。
这样，随着DNA分子双螺旋的完全拆开，就逐渐形成了两个新的DNA分子，与原来的完全一样。
这种复制方式成为半保留复制。
2.冈崎片段：在DNA复制叉中，后随链上合成的DNA不连续小片段称为冈崎片段。
3.转录：由DNA为模板合成RNA的过程。
RNA的转录有三步：① RNA链的起始；② RNA链的延长；③ RNA 链的终止及新链的释放4.遗传密码：是核酸中核苷酸序列指定蛋白质中氨基酸序列的一种方式，是由三个核苷酸组成的三联体密码。
密码子不能重复利用，无逗号间隔，存在简并现象，具有有序性和通用性，还包含起始密码子和终止密码子。
5.中心法则：蛋白质合成过程，也就是遗传信息从DNA-mRNA-蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA到DNA的复制过程，这就是生物学的中心法则。
二、问答题1.如何证明DNA是生物的主要遗传物质？答：DNA作为生物的主要遗传物质的间接证据：（1）每个物种不论其大小功能如何，其DNA含量是恒定的。
（2）DNA在代谢上比较稳定。
（3）基因突变是与DNA分子的变异密切相关的。
DNA作为生物的主要遗传物质的直接证据：（1）细菌的转化已使几十种细菌和放线菌成功的获得了遗传性状的定向转化，证明起转化作用的是DNA；（2）噬菌体的侵染与繁殖主要是由于DNA进入细胞才产生完整的噬菌体，所以DNA是具有连续性的遗传物质。
（3）烟草花叶病毒的感染和繁殖说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质2.简述DNA的双螺旋结构及特点。
答：根据碱基互补配对的规律，以及对DNA分子的X射线衍射研究的成果，提出了DNA双螺旋结构。
第三章遗传物质的分子基础
Page 41
增强子：可以增强真核基因启动子转录效率的顺式
作用元件，特异性的与反式作用因子结合，在启动子 和增强子之间形成DNA环，促进增强子的结合蛋白与启 动子的结合蛋白相互作用，或者与RNA聚合酶相互作用， 增强基因转录活性。
沉默子：与增强子性质相似，但结合反式作用因子，
对转录起遏制作用。
Page 46
多肽链的合成
小 亚 基
UGA
释放因子
RF
丙
大 亚 基
丝
fMet
fMet
UAC
CGG UAC
CGG
fMet 大 亚 基 小 亚 基
肽基转移酶 易位酶G因子 形成肽键 A G AEF-G
fMet fMet
丙
GTP
P 位
P 位
丙 丙
2 3 EF-T GTP GTP
IF
苏 苏
A A A P 位 位 位
CAAT box TATA box
Exon
GC box
Intron
Page 40
Ⅲ类启动子： 包括A、B、C盒，能够调控5S rRNA、 tRNA、U6 snRNA等RNA分子的编码基因，位 置独特，如tRNA基因启动子A、B、C三盒分 别位于+10bp到+20bp以及+50bp到+60bp 两 个区域。
转录 翻译
DNA
复制
逆转录
RNA
复制
蛋白质
Page 43
（一）转录
一个特定基因的DNA双链分子中只有一条链带 有遗传信息，称为编码链（coding strand），互 补链称为反编码链（anticoding strand）。 转录（transcription） 是指在RNA聚合酶的催化 下，以DNA反编码连为模 板，按照碱基互补配对原 则（A=T,C-G），以4种 NTPs(ATP、UTP、CTP、 GTP)为原料合成RNA的过 程。
遗传物质的分子基础
二、DNA作为主要遗传物质的直接证据 1. 细菌的转化
●Griffith的试验（1928）
材料：RⅡ型肺炎双球菌，粗糙型无毒 SⅢ型肺炎双球菌，光滑型有毒
家鼠
注入
方法：a. 少量RⅡ 家鼠
注入
b. 大量SⅢ(予先加热65杀死) 以上家鼠中
●Avery（1944）
证明以上活性物质是DNA 证据，此物质不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酶
3. 烟草花叶病毒(TMV) TMV病毒是RNA与蛋白质组成
实验: (1)用RNA接种到烟叶上→发病 (2)用蛋白质接种烟草叶上→不发病
RNA是遗传物质
第二节 核酸的化学结构与自我复制 第三节 DNA与遗传密码 第四节 DNA与蛋白质的合成
(自学）
第五节 基因的概念和基因作用的调控
一、基因的概念及其发展 二、基因的互补测验 三、基因作用的调控
→蛋白质（多肽共同组合）
• 一个基因→tRNA→转运 • 一个基因→rRNA→核糖体 • 一个基因→调控其他基因的表达
基因作用与性状表
四、基因作用的调控 把某种生物的遗传密码比作一本密码
字典，每个细胞都有这本字典。每个细 胞中的密码并不全部译出，而是各取所 需，不同细胞密码不同，同一细胞在不 同的发育时期也译出不同的密码。
（Rnase）的影响，而只能为DNA酶所破坏。
家鼠死掉, 从死鼠中分离出的肺炎双球菌全是SⅢ型.
结果: 家鼠死掉, 从死鼠中分离出的肺炎双球菌全
是SⅢ型.
推测: 被加热杀死的S 型肺炎双球菌必然含 有某种促成以上结果的活性物质(图11-1)
●Avery（1944） 证明以上活性物质是DNA
证据: 此物质不受蛋白酶、多糖酶和核糖核 酶（RNase）的影响，而只能为DNA酶所破坏。
遗传学基础知识点
遗传学基础知识点遗传学是生物学中的一个重要分支，研究个体间遗传信息的传递、表现和变异。
在遗传学的学习过程中，有一些基础知识点是必须要掌握的。
本文将围绕这些基础知识点展开讨论。
1. 遗传物质的本质遗传物质是指携带遗传信息的生物分子，主要包括DNA和RNA。
DNA是双螺旋结构，由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶）组成，形成基因和染色体。
RNA则在蛋白质合成中起着重要作用。
2. 孟德尔遗传定律孟德尔是遗传学的奠基人，他根据豌豆杂交实验提出了一系列遗传定律，包括隔离定律、自由组合定律和性联和定律。
这些定律揭示了遗传物质的传递规律。
3. 遗传的分子基础遗传信息的传递和表达是通过DNA分子进行的。
DNA分子在细胞分裂时复制，通过核糖体和tRNA、mRNA参与蛋白质合成，从而实现基因的表达。
4. 遗传性状的表现遗传性状是由基因决定的，在有性繁殖中通过配子随机组合形成。
一对等位基因可以表现为显性和隐性，而性状的表现受到基因型和环境的影响。
5. 遗传变异基因在不同个体间可以发生变异，包括基因突变、基因互作和基因重组等。
这种变异是进化的基础，可以导致个体的遗传多样性。
6. 遗传病与遗传咨询遗传病是由基因突变引起的遗传性疾病，如地中海贫血、囊性纤维化等。
遗传咨询是通过遗传学知识对个体的遗传信息进行评估和风险预测，提供个性化的健康建议。
通过对上述基础知识点的了解，可以更好地理解遗传学的基本原理和应用。
遗传学作为一门重要的生物学学科，为人类健康和生物多样性的研究提供了理论基础和实践指导。
希望本文能够对您的遗传学学习有所帮助。
002遗传物质的分子基础1
（2）1951年Pauling和Corey运用化学的定律来推 理，而不做具体的实验，建立了蛋白质的α -螺 旋模型； （3）受到晶体学者J. Donoh & Chargaff的指点。 （4）R.Franklin & Wilkins（維爾金）在1952年底 拍得了DNA结晶X衍射照片。
1953年，Watson 和 Crick 提出DNA的反 向平行双螺旋模型
1885—1900年间， Kossel、 Johnew、 Levene证实核酸由不 同的碱基组成。其最 简单的单体结构是碱 基- 核糖-磷酸构成的 核苷酸。 1929年又确定了核 酸有两种，一种是脱 氧核糖核酸( DNA)， 另一种是核糖核酸 (RNA)。
DNA是遗传物 质的间接证据
不同波长的紫外光
第一节 DNA是主要遗传物质
遗传物质必须具备哪些特点？ 1 ) 在体细胞中含量稳定； 2 ) 在生殖细胞中含量减半； 3 ) 能携带遗传信息； 4 ) 能精确地自我复制； 5 ) 能发生变异；
1869年，F.Miescher （米歇尔）从脓细 胞中提取到一种富 含磷元素的酸性化 合物---核素 （muclein）。
决定作用；非组蛋白与基因的调控有关。 (3)．其它：RNA和一些脂类。
2．结构:
通过电镜观察和研究，提出染色质结构的串珠模型。
染色质的基本结构单元： 核小体（nucliesome）: 由H2A、H2B、H3和H4 4种组蛋白构成。 连接丝: DNA双链 + H1组蛋白。 组蛋白 H1 H2A 53个氨基酸 129个氨基酸
H2B
H3 H4
125个氨基酸
133个氨基酸 102个氨基酸
1个核小体(绕有1.75圈DNA)+连接丝 约200bpDNA。 组蛋白在进化上很保守，亲缘关系很远的生物差异很小。 如H4：牛、豌豆均是102个氨基酸，其中仅2个氨基酸不一样。
遗传物质的分子基础.
第二章遗传物质的分子基础一、DNA作为主要遗传物质的证据分子遗传学的大量直接和间接的证据，说明DNA是主要的遗传物质，而在缺乏DNA的某些病毒等中，RNA就是遗传物质1、间接证据从DNA含量、代谢、结构、染色体共有等方面均能间接证明遗传物质是DNA而不是其他物质2、直接证据（1）细菌的转化肺炎双球菌两种类型：光滑型(S型): SI 、SII 、SIII粗糙型(R型): RI 、RII 、RIII1928, Griffith首次将R II →S III ，实现了细菌遗传性状的定向转化。
被加热杀死的S III 型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质1944 ，A very等用生物化学方法证明这种活性物质是DNA，该提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响，而只能为DNA酶所破坏（2）噬菌体的侵染与繁殖1952, Hershey等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质（3）烟草花叶病毒的感染和繁殖1956, Frankel-Conrat，Singer 的实验：RNA接种到烟叶→发病RNARNA酶处理RNA→不发病TMV蛋白质：接种后不形成新的TMV →不发病说明在不含DNA的TMV中RNA就是遗传物质二、核酸的化学结构核酸的构成单元是核苷酸，是核苷酸的多聚体每个核苷酸包括三部分：五碳糖、磷酸、碱基两个核苷酸之间由3’和5’位的磷酸二脂键相连两种核酸的主要区别：DNA：脱氧核糖，A、C、G、T，双链，分子链较长RNA：核糖，A、C、G、U，单链，分子链较短1、DNA的分子结构1949-1951,Chargaff对多种生物来源的DNA的碱基成分的精密分析，发现DNA中:A=T，G=C，A+G=C+T说明碱基A与T之间、G与C之间存在互补配对关系，称为查尔格佛法则（Chargaff’s rule）1953，Watson和Crick根据：查尔格佛法则(碱基互补配对的规律)和对DNA分子的X射线衍射结果，提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型。
第三章--遗传物质的分子基础(共73张PPT)
结论：
在加热杀死的 ⅢS型肺炎双球菌 中有较耐高温的 转化物质能够进 入ⅡR型-->ⅡR 型转变为ⅢS型-> 无毒转变为有 毒。
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）
（2）大肠杆菌的染色体结构：
染色体DNA 结合物质：
几种DNA结合蛋白、RNA。
第25页，共73页。
二、真核生物染色体
(一)染色质的基本结构
染色质(chromatin)是染色体在细胞分裂的间期所表现的形 态，呈纤细的丝状结构，故亦称为染色质线(chromatin fiber)。
染色质
DNA 占染色质重量的30~40% 组蛋白：H1、H2A、H2B、H3和H4
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。（如图）
第13页，共73页。
如果将TMV的RNA与蛋白质分开，把提纯的RNA接种到烟叶上， 可以形成新的TMV而使烟草发病； 单纯利用它的蛋白质接种，就不能形成新的TMV，烟草继续保持 健壮。 如果事先用RNA酶处理提纯的RNA，再接种到烟草上，也不能 产生新的TMV。
第21页，共73页。
(二)DNA构型之变异
近来发现DNA的构型并不是固定不变 的，除主要以瓦特森和克里克提出的右手双 螺旋构型存在外，还有许多变型。
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。
高中生物教案：遗传的分子基础
高中生物教案：遗传的分子基础一、遗传的分子基础简介遗传是生物界广泛存在的一种现象，它决定了个体的性状、特征以及种群的遗传变异。
而遗传的分子基础主要在于基因和DNA分子的作用。
基因是生物体内负责遗传物质的单位，而DNA分子则是基因的主要组成部分，同时也是遗传信息的携带者。
了解遗传的分子基础，对于学习生物学、了解生物进化以及预测后代的遗传特征等方面都具有重要的意义。
二、 DNA的结构与功能DNA（脱氧核糖核酸）是生物体内负责储存遗传信息的重要分子。
它由四种碱基（腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶）组成的链状结构，并以双螺旋的形式存在。
DNA双链以氢键相互连接，两个链呈对称互补的关系，碱基之间的配对关系为腺嘌呤-胸腺嘧啶和鸟嘌呤-胞嘧啶。
这种碱基的配对规则保证了DNA复制时的准确性。
DNA具有两个重要的功能，一是储存遗传信息，即决定生物体的遗传特征。
遗传信息以特定的顺序编码在DNA分子中，通过基因转录和翻译过程将遗传信息转化为蛋白质，从而决定了生物体的形态和功能。
二是通过复制实现遗传信息的传递。
DNA分子能够通过复制过程自我复制，并将遗传信息传递给下一代细胞。
三、基因的表达与控制基因表达是指遗传信息从DNA转化为蛋白质的过程。
这一过程主要包括基因转录和翻译两个阶段。
在基因转录阶段，DNA双链的一条链作为模板，通过RNA 聚合酶的作用，合成mRNA（信使RNA）。
mRNA然后通过RNA剪接修饰并离开细胞核，进入细胞质，为下一步的翻译过程做好准备。
在基因翻译过程中，mRNA与核糖体结合，并依照密码子的配对规则，将氨基酸顺序逐步连接起来，形成蛋白质。
这一过程决定了蛋白质的氨基酸序列，进而决定了蛋白质的结构和功能。
基因的表达受到多种因素的调控。
其中主要的调控因子包括转录因子和启动子区域的结合情况。
转录因子是一类能够与DNA结合并影响基因转录过程的蛋白质。
通过结合到启动子区域，转录因子能够控制基因的转录速率，从而调节基因表达。
第六章 遗传物质的分子基础
第四节 DNA与蛋白质的合成
DNA的碱基序列决定氨基酸序列的过程即蛋白质的 合成过程，这个过程实际包括遗传密码的转录和翻 译两个步骤。
– 转录就是以DNA双链之一的遗传密码为模板，把遗传密
码以互补的方式转录到mRNA上 – 翻译就是mRNA携带着转录的遗传密码，附着在核糖体上， 把tRNA运来的各种氨基酸，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 蛋白质合成过程也就是遗传信息从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
三、DNA作为主要遗传物质的直接证据
Griffith’s 转化实验 Avery’s 转化实验 Hershey-Chase的噬菌体侵染标记实验 烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic Virus (TMV)）实验
细菌的转化实验
肺炎双球菌有两种不同类型： 1、光滑型(S型) 2、粗糙型(R型)。
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。
3.遗传密码间无逗号 AUG GUA CUG UCA LL 甲硫氨酸 缬氨酸 亮氨酸 丝氨酸 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 UAC UGU CA 甲硫氨酸 酪氨酸 半胱氨酸
三、DNA的复制
DNA复制是指DNA双链在细 胞分裂以前进行的复制过程。 在复制时，首先从它的一端沿氢 键逐渐断开，以分开了的每条单 链为模板，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，在酶的作用下，逐步 连接起来，各自形成一条新的互 补链，与原来的模板单链互相盘 旋在一起，恢复了DNA的分子双 链结构。这种复制方式称为半保 留复制。
DNA是遗传物质的分子基础
DNA是遗传物质的分子基础DNA，即脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid），是构成生物体遗传信息的分子基础。
它作为遗传物质，承载着个体遗传信息的传递和稳定。
DNA分子的发现和解析是现代生物学研究的重要里程碑，对于我们理解生物的遗传特征和进化过程具有至关重要的意义。
DNA分子的组成是由若干个称为核苷酸的单元组成的。
核苷酸由糖分子、磷酸基团和一种进化和遗传的英特核碱基组成。
DNA的四种碱基是腺嘌呤（A）、胞嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（C），它们通过氢键相互配对形成DNA双螺旋结构。
A和T之间有两个氢键连接，而G和C之间则有三个氢键连接。
这种配对方式使得DNA在遗传信息的复制和传递过程中具有高度的稳定性。
DNA作为生物体内的遗传物质，承担着多个重要功能。
首先，它是基因的载体。
基因是DNA上的特定序列，它编码了生物体合成蛋白质所需的信息。
蛋白质是构成生物体的基本组成部分，也是重要的调节分子。
通过DNA的复制和遗传过程，基因的信息能够被准确地传递给下一代，实现物种的遗传稳定。
其次，DNA还参与了生物体的表达调控。
基因表达是指基因内的信息通过转录和翻译等过程转化为蛋白质的过程。
这一过程中，DNA通过一系列的转录和翻译过程，控制蛋白质的合成和表达水平。
通过基因表达的调控，生物体能够对内外环境的变化进行相应的适应和响应。
此外，DNA还具有遗传变异和进化的潜力。
由于DNA分子在复制过程中会发生突变，这些突变可以导致DNA序列的改变。
这种遗传变异是生物体进化和适应环境变化的基础。
通过突变和自然选择的作用，具有有利特征的生物体能够适应环境的压力，并在进化过程中不断演化和改变。
此外，最近的研究还发现，DNA还可以通过表观遗传机制调控基因表达。
表观遗传是指不改变DNA序列但影响基因表达的遗传信息传递方式。
这些表观遗传信息可以通过化学修饰DNA分子或与DNA分子相互作用的蛋白质传递给后代。
这一发现进一步丰富了我们对于DNA作为遗传物质的理解，并对遗传学研究提供了新的研究方向。
第十一章遗传物质的分子基础ppt课件
生物科学基础研究的重要手段
➢基因结构的重叠现象和不连续性 ➢mRNA的剪辑 ➢转座因子 ➢基因表达的调控 ➢生物与环境信号的识别 ➢癌变机理
改良植物
➢ 抗虫植物 ➢ 抗除草剂植物 ➢ 1996年开始转基因作物投入生产 ➢ 2003年，抗虫作物 1000万hm2
➢ 根据待选基因相关信息 确定筛选方法和条件。
➢ 最常用的方法是利用一段核苷酸序列作探针，用 放射性同位素或非放射性同位素标记探针，筛选 基因库
DNA探针（probe）
➢ 探针是一段能够与待选目的基因互补的核酸序列 ➢ DNA、cDNA、寡聚核苷酸 ➢ 单链、双链 ➢ 同位素标记、荧光标记、颜色标记
测序 自动测序仪 功能分析 预测软件
(二)聚合酶链式反应(PCR)扩增基因
➢ 利用PCR方法可以在数小时内使目的DNA 片段扩增到数百万个拷贝。
➢ 基本原理： 根据待扩增基因的部分序列合成成对引
物，在体外合成两个引物之间的DNA序 列。
聚合酶链式反应 (PCR，polymerase chain reaction)
抗除草剂作物 5000万hm2 ➢ 美国转基因棉花 80％；全球 50％ ➢ 我国进口的大豆绝大部分是转基因大豆
改良动物
比转基因植物发展慢 原因：涉及社会伦理和宗教问题 在技术上动物细胞的再生能力 克隆羊Dolly 转基因鱼是比较成功的
将重组DNA导入受体合子细胞核中，借 助于
➢使用与切割载体相同的限制酶，将供体 生物的基因组DNA切割成许多片段
➢将所有片段连接到载体上，构成一个重 组DNA群体
➢这个群 以mRNA为模板，经反转录酶合成互补
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5
编码链
3
模板链
模板链
3
编码链
5
转录方向
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26
复制和转录的区别
模板 原料 酶 产物
配对
复制
转录
两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
dNTP
NTP
DNA聚合酶
RNA聚合酶（RNA-pol）
子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
引物酶
复制叉
(replication fork)
3’
5’
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14
3、多起点性
真核生物 DNA 复制有多个起始点。 习惯上把具有一个DNA复制起点的复制单位称为 复制子 (replicon) 。 因此真核生物的DNA 复制是多复制子的双向复制 ，最终互相连接。
编辑ppt
15
编辑ppt
16
4、不连续性 • DNA 聚合酶催化 DNA 链合成方向： 5’ 3’
3´
? | | | | | | | | | | |
3´ T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
• 3 5外切酶活性 辨认错配的碱基对，并将其水解。
• 5 3外切酶活性
切除RNA引物、突编变辑p的pt DNA片段等。
8
• 连接酶：催化相邻 DNA 片段间的3’- OH 与 5’- PO4 间形成磷酸二酯键，从而使 DNA 片段连接在一起。
5’
O
3’
O P O- HO
O-
DNA连接酶
ATP ADP
5’
O
3’
O P O-
O-
编辑ppt
3’ 5’
3’ 5’
9
• 端粒酶：在 DNA 复制终止时发挥作用的一种酶， 由RNA与具有反转录酶活性的蛋白质组成。
功能：以自带RNA片段为模板，催化补齐DNA端粒 末端的重复序列，避免DNA在复制中逐渐缩短。
普通的正常细胞中无端粒酶活性。
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10
具有反转录 酶性质的端 粒酶。
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11
二、DNA 复制的特征
1、半保留性
复制形成的子代DNA中，一条单链来自亲代模板 DNA，另一条单链则为完全重新合成的互补链。这 种复制方式称为半保留复制。
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12
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
复制
亲代 DNA
子代 DNA
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4
一、DNA 复制所需的酶及蛋白质
• DNA 解旋酶：利用ATP供能，作用于氢键，解 开DNA双螺旋链。
• DNA 单链结合蛋白：在复制中维持模板处于单 链状态并保护单链的完整。
• 引物酶：复制起始时催化生成 RNA 引物的酶。
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5
DNA 聚合酶 (DNA polymerase, DNA-pol)：
母链DNA
CG CG AT CG TA GC GC
复制过程中形成 的复制编叉辑ppt
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
13
2、双向性 两条DNA单链的复制从固定起点开始，向两侧相
反方向推进（各自分别沿新合成链的5’ 3’方向）。
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27
一、转录的基本过程 — 起始、延长、终止
1.转录的起始 • 原核生物的RNA聚合酶：4种亚基α, β, β’, 。
其中亚基识别转录起始点，称为转录的起始因子。
全酶
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核心酶
28
• 真核生物的RNA聚合酶( 3种)：RNA 聚合酶 I、II、III. 亚基种类多，结构复杂。
第三章 遗传物质的分子基础
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1
第二节 核酸的分子结构
• 1、DNA的分子结构 • 2、RNA的分子结构 • tRNA • rRNA • mRNA
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2
第三节 DNA复制
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3
DNA的复制概念
DNA复制 (replication)： DNA 分子在 DNA 合成酶系的作用下，合成与自 身分子结构相同的子代 DNA 的过程。
5’
3’
3’
5’
复制子
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17
前导链 (leading strand)
3
5 解链方向
3
RNA引物
后随链 (lagging strand)
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5
18
• 前导链 (leading strand)：合成方向同复制叉推进 方向一致，连续合成。
• 后随链 (lagging strand)：合成方向同复制叉推进 方向相反，短片段、不连续合成。
线粒体的H链是12种多肽链、 12S rRNA 、 16S rRNA 和 14 种 tRNA的转录模板，L链是1种多肽 链编辑和ppt8种tRNA转录的模板。 24
第四节 RNA的转录与加工
转录 (transcription)： 以DNA为模板合成RNA的过程 。
DNA
转 录
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RNA
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• DNA双链中作为转录模板的一股单链称为模板链 (template strand)，也称作反义链 (antisense strand)。相对的另一股互补单链，其碱基序列与 转录产物相同，称为编码链 (coding strand)，也 称为有义链。
原核细胞 – DNA 聚合酶 I、II、III 真核细胞 – DNA 聚合酶 α、β、δ、ε。
活性：1. 53 聚合活性 2. 53 核酸外切酶活性 3. 35 核酸外切酶活性 (DNA 聚合酶 I & DNA 聚合酶 δ)
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6
53 DNA 聚合活性
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7
核酸外切酶活性
5´ A G C T T C A G G A T A
• 3、线粒体（mtDNA）的D环复制
编辑pptΒιβλιοθήκη 23mtDNA的结构特点：
人mtDNA是一个长为16,569 bp的双链闭合环状分子，外环含 G较多，称重链(H链)，内环含C 较多，称轻链(L链)。
mtDNA结构紧凑，没有内含 子，唯一的非编码区是D环区，长 约1,000 bp左右。
D 环 区 包 括 mtDNA 重 链 复 制起始点，重轻链转录的启动 子。
复 制 中 的 不 连 续 片 段 称 为 岡 崎 片 段 (okazaki fragment)。
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19
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20
5、不同步性
不同复制子在复制时间上存在差异。 常染色质复制早于异染色质。
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复
制
过
引物酶
程
简
图
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三、环状双链DNA 复制3方、式
• 1、滚动复制：σ复制 • λ噬菌体增殖、真核生物rDNA扩增 • 2、θ-型复制 • 大肠杆菌DNA复制