遗传的分子基础 (5).ppt

DNA双螺旋结构模型的意义 DNA双螺旋模型结构同时表明： DNA复制的明显方式——半保留复制。Waston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。而在此之前对复制方式人们对一无所知。 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。 第二十六页，共74页。 DNA分子构型的多态性 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。所以现在一般将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。生活细胞中极大多数DNA以B－DNA形式存在。但当外界环境条件发生变化时，DNA的构型也会发生变化。实际上在生活细胞内，B－DNA一螺圈也并不是正好10个核苷酸对，而平均一般为10.4对。 第二十七页，共74页。 当DNA在高盐浓度下时，则以A－DNA形式存在(图)。 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，其平均直径为23?。大沟深而窄，小沟宽而浅。在活体内DNA并不以A构型存在，但细胞内DNA－RNA或RNA－RNA双螺旋结构，却与A－DNA非常相似。 第二十八页，共74页。 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18?，并只有一个深沟。现在还不知道，Z－DNA在体内是否存在。 第二十九页，共74页。 DNA分子构型的多态性 第三十页，共74页。 三、RNA的分子结构 至于RNA的分子结构，就其化学组成上看，也是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，还有一个重要的不同点，就是绝大部分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(图)。但有一些以RNA为遗传物质的动物病毒含有双链RNA。 第三十一页，共74页。 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。 第三十二页，共74页。 ?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： 第三十三页，共74页。 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： 第三十四页，共74页。 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) 中心法则(central dogma)阐述生物世代、个体以及从遗传物质到性状的遗传信息流向，即遗传信息在遗传物质复制、性状表现过程中的信息流向。 最初由Crick提出，并经过了多次修正。 第三十五页，共74页。 中心法则所阐述的是基因的两个基本属性：复制与表达。关于这两个属性的分子水平的分析，对深入理解遗传及变异的实质具有重要的意义。 这一法则被认为是从噬菌体到真核生物的整个生物界共同遵循的规律。 近年来的研究发现RNA可以反转录成为DNA，RNA还可以自我复制以及在离体条件下DNA可以直接指导蛋白质的合成，从而增加了原中心法则的信息流向，丰富了中心法则的内容。 第三十六页，共74页。 中心法则及其发展 第三十七页，共74页。 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。 第三十八页，共74页。 三、遗传密码及其特性 遗传密码的基本特性： 三联性； 非重叠性； 连续性； 简并性； 有序性； 通用性。 第三十九页，共74页。 三、遗传密码及其特性 起始密码子与终止密码子： 起始密码子：AUG(甲硫氨酸/甲酰甲硫氨酸)； 终止密码子(无义密码子)：UAA、UAG、UGA。 通用性的另外情况