1、普通遗传学_第五章_遗传的分子基础（优选）普通遗传学_第五章_遗传的分子基础遗传物质必须具备的条件遗传物质必须具备的条件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。1变异功能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。3表达功能表达功能能控制生物体性状的发育和表达。2对遗传物质的早期推测对遗传物质的早期推测20世纪20年代：人们认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的大分子，氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息20世纪30年代：人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。组成DNA分子的脱氧核苷酸有四种，每一种有一个特定的碱基。但
2、由于对DNA分子的结构没有清晰的了解，人们认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 DNADNA作为主要遗传物质的间接证据作为主要遗传物质的间接证据v大部分大部分DNADNA存在于染色体上，而蛋白质在细胞质内也存在于染色体上，而蛋白质在细胞质内也很多。很多。v每个物种不通组织的细胞不论起大小和功能如何，每个物种不通组织的细胞不论起大小和功能如何，它们的它们的DNADNA含量是恒定的。含量是恒定的。 配子中DNA的含量恰好是体细胞的一半。而细胞内的蛋白质量在不同细胞间变化很大。vDNADNA结构的变化与生物突变具有一致性。结构的变化与生物突变具有一致性。 用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其
3、最有效的波长均260nm。这与DNA所吸收的紫外线光谱是一致的。这证明基因突变是与DNA分子的变异密切相关。vDNADNA在代谢上较稳定。在代谢上较稳定。 原子一旦组成DNA，则在细胞保持健全生长的情况下，保持稳定，不会离开DNA.而蛋白质分子却不同，它在迅速形成的同时又不断分解。vDNADNA能自我复制，具有世代的延续性。能自我复制，具有世代的延续性。 而蛋白质不能进行自我复制。 DNADNA作为主要遗传物质的直接证据作为主要遗传物质的直接证据12（ 2）含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病)：由(-)RNA合成(+)RNA，再由(+)RNA合成蛋白质、(-)RNA，组装成病毒。原核生物：5
4、S / 16S / 23STer序列（终止陷阱）:引起复制终止的序列。为什么我们现在认为DNA是主要的遗传物质呢？TC环(为假尿嘧啶核苷酸)拓扑异构酶解开DNA超螺旋。拓扑异构酶解开DNA超螺旋。RNA接种到烟叶 发病120 160 1900 4700 个核苷酸DNA结构的变化与生物突变具有一致性。Z-DNA：序列富含GC，嘌呤和嘧啶交替出现，每螺圈12个碱基对，左手螺旋。修复DNA损伤/复制时RNA引物切除及其缺口填补不发病结论：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。DN
5、A聚合酶：切除RNA引物（5-3外切酶活性）DNA右手双螺旋结构模型 1953年 Watson/ Crick意义：第一次直接证明基因是由DNA组成的，DNA是遗传物质。 （DNA结合）引物合成酶合成RNA引物。植物病毒：多数只有RNA。n肺炎双球菌体内转化实验肺炎双球菌体内转化实验1928年，英国格里菲思（Griffith）的肺炎双球菌感染小鼠实验S型R型菌落表面 光滑粗糙形态有多糖类荚膜无多糖类荚膜毒性有毒性，可致死无毒性实验提示：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）。肺炎双球菌体外转化实验肺炎双球菌体外转化实验1
6、944年，美国学者艾弗里（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 DNA+DNA水解酶 分 别 与 R 型 细 菌 混 合 培 养 S R RRRRRR结论：在结论：在S型细胞的各种组分中，只有型细胞的各种组分中，只有DNA能能引起引起R型细胞的转化，型细胞的转化，DNA是是S型细胞多糖荚型细胞多糖荚膜和病源特征的决定因子，只要给膜和病源特征的决定因子，只要给R型细胞提型细胞提供供S型细菌的型细菌的DNA，就等于是提供了，就等于是提供了S基因。基因。 意义：第一次直接证明基因是由意义：第一次直接证明基因是由DNA组成
7、的，组成的，DNA是遗传物质。是遗传物质。尽管尽管Avery等人的肺炎双球菌体外转化实验非常精确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和严密，但当时仍有很多科学家不相信DNA是遗传物是遗传物质。质。1952年年Hershey和和Chase的噬菌体侵染实验证实的噬菌体侵染实验证实DNA是主要的遗传物质，才使人们普遍认同主要的遗是主要的遗传物质，才使人们普遍认同主要的遗传物质是传物质是DNA，而不是蛋白质。，而不是蛋白质。噬菌体噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。噬菌体个体微小，主要由蛋白质外壳和核酸组
8、成 。噬菌体只能利用宿主的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。同位素示踪同位素示踪：蛋白质的组成元素： C、H、O、N、SDNA的组成元素： C、H、O、N 、P19521952年，赫尔希年，赫尔希 （ Hershey Hershey ） 和蔡斯和蔡斯 （ Chase Chase ）的噬菌）的噬菌体侵染与繁殖试验体侵染与繁殖试验实验过程及结果总结实验过程及结果总结 无无35S标记蛋白质标记蛋白质有有32P标记标记DNA外壳蛋白质无外壳蛋白质无35SDNA有有32P标记标记结论：噬菌体侵入细菌时，
9、结论：噬菌体侵入细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此子代噬菌体的各种性状，是蛋白质外壳仍留在外面。因此子代噬菌体的各种性状，是通过亲代噬菌体的通过亲代噬菌体的DNA遗传的。遗传的。DNA才是真正的遗传物质。才是真正的遗传物质。DNA主要的遗传主要的遗传物质物质 目前，已有充分目前，已有充分的科学研究资料证明，的科学研究资料证明，绝大多数生物都是以绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。作为遗传物质的。RNA（核糖核酸）（核糖核酸）有些病毒（如烟草有些病毒（如烟草花叶病毒），它不花叶病毒），它不含有含有DNA, 只含有只含有RNA。在这种情况。在这
10、种情况下，下，RNA就起着遗就起着遗传物质的作用。传物质的作用。烟草花叶病毒拆分感染实验烟草花叶病毒拆分感染实验 1956年 格勒（GirerGirer）和施拉姆（SchrammSchramm） 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。感染烟草后，叶片出现花叶症状，生长处于不良状态，叶常呈畸形。 RNA接种到烟叶接种到烟叶 发病发病 RNA RNA酶处理酶处理RNA 不发病不发病 TMV 蛋白质：蛋白质： 接种后不形成新的接种后不形成新的TMV 不发病不发病烟草花叶病毒重组试验烟草花叶病毒重组试验以上实例直接证明以上实例直接证明DN
11、A是生物主要的遗传物质，而在缺是生物主要的遗传物质，而在缺少少DNA的生物中，的生物中，RNA则为遗传物质。则为遗传物质。佛兰科尔康拉特与辛格尔(Frankel-Conrat, H.和 Singer, B.)把TMV的RNA与另一个病毒品系车前草病毒(HR, Holmes ribgrass)的蛋白质，重新混合形成一种杂种病毒，用它感染烟草叶片时，所产生的新病毒颗粒与提供RNA的品系完全一样，亦即亲本的RNA决定了后代的病毒类型。一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。只有73-93个核苷酸组成，主要特点为含稀有核苷。高等动植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体中这与DNA所吸收的紫
12、外线光谱是一致的。DNA是唯一的遗传物质吗？DnaA蛋白识别复制的起始位点（复制原点）。原核生物：一个复制原点表明：DNA在代谢上是稳定的，能保证亲代的遗传信息能稳定地传递给后代。T2噬菌体吸附大肠杆菌后，将遗传物质注入细菌细胞；DNA拓扑异构酶解决由于复制叉推进产生的超螺旋问题。普通遗传学_第五章_遗传的分子基础以上实例直接证明DNA是生物主要的遗传物质，而在缺少DNA的生物中，RNA则为遗传物质。RNA的分子结构mRNA tRNA rRNA SnRNA MiRNA除tRNA外，不具有稳定的二级结构，无统一模式，由分子内部碱基互补配对形成。肺炎双球菌体外转化实验启动区域：Pribonow 盒
13、 -10区域（TATAAT序列）分 别 与 R 型 细 菌 混 合 培 养（定位于胞核，参与复制引发，不具53外切酶活性）稳定同位素15N、 14N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。复制原点对面600kb终止区DNA才是真正的遗传物质。绝大多数生物都是以绝大多数生物都是以DNADNA作为作为遗传物质的，因此遗传物质的，因此DNADNA是主要是主要的遗传物质。的遗传物质。某些病毒不含有某些病毒不含有DNA,DNA,只含有只含有RNARNA，在这种情况下，在这种情况下，RNARNA就起就起着遗传物质的作用。着遗传物质的作用。核酸是
14、一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（糖核酸（DNADNA）和核糖核酸（）和核糖核酸（RNARNA）。）。中心法则及其发展中心法则及其发展遗传信息遗传信息DNAmRNA蛋白质蛋白质DNA的复制的复制RNA的反转录的反转录RNA的自我复制的自我复制DNA指导的蛋白质合成指导的蛋白质合成NoImage第二节第二节 核酸的化学组成与分子结构核酸的化学组成与分子结构核酸核酸：以核苷酸核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。磷酸磷酸 五碳糖五碳糖 环状的含氮碱基环状的含氮碱基核苷酸核苷酸脱氧核糖脱氧核糖核糖核糖腺嘌呤腺嘌呤A A鸟嘌呤鸟嘌呤G G
15、胞嘧啶胞嘧啶C C胸腺嘧啶胸腺嘧啶T T尿嘧啶尿嘧啶U UDNA: DNA: 磷酸磷酸+ +脱氧核糖脱氧核糖+ +碱基（碱基（A/T/C/G)A/T/C/G)RNA: RNA: 磷酸磷酸+ +核糖核糖+ +碱基（碱基（A/U/C/G)A/U/C/G)高等动植物：高等动植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体中存在于染色体，叶绿体、线粒体中 RNA在细胞核（核仁、染色体）、细胞质在细胞核（核仁、染色体）、细胞质细菌：细菌：DNA和和RNA。噬菌体：多数噬菌体：多数DNA，少数少数RNA 。植物病毒：多数只有植物病毒：多数只有RNA。动物病毒：有些含动物病毒：有些含RNA、有些含、有些含DNA。D
16、NA右手双螺旋结构模型右手双螺旋结构模型 1953年 Watson/ Crick 主要依据：碱基互补配对的规律 DNA分子的X射线衍射结果脱氧核糖和磷酸脱氧核糖和磷酸基通过基通过33，55磷酸二酯键连接磷酸二酯键连接形成主链。主链形成主链。主链以反向平行方式以反向平行方式组成双螺旋。组成双螺旋。两条长链以互补两条长链以互补碱基之间的氢键碱基之间的氢键相连。碱基配对相连。碱基配对原则为：原则为：A=T、G=C3. 双螺旋直径约双螺旋直径约20A，螺距为，螺距为34A(10个碱基个碱基对对)。细胞采取的主要构象细胞采取的主要构象B-DNA：生理状态下，每螺圈10.4个碱基对，右手螺旋。A-DNA：
17、高盐浓度下，每螺圈11个碱基对，右手螺旋。Z-DNA：序列富含GC，嘌呤和嘧啶交替出现，每螺圈12个碱基对，左手螺旋。RNARNA的分子结构的分子结构mRNA tRNA rRNA SnRNA MiRNAmRNA tRNA rRNA SnRNA MiRNA除tRNA外，不具有稳定的二级结构，无统一模式，由分子内部碱基互补配对形成。v数百种。只有数百种。只有73-9373-93个核苷个核苷酸组成，主要特点为含稀有核酸组成，主要特点为含稀有核苷。苷。v33端都为端都为CCACCA，用以接受氨，用以接受氨基酸，叫叶柄；基酸，叫叶柄； 55端都为端都为pGpGv四臂四环四臂四环7个核苷酸二氢尿嘧啶）T
18、TCC环环(为假尿嘧啶核苷酸)可变环可变环：3-18个核苷酸tRNAtRNArRNArRNA原核生物：原核生物：5S / 16S / 23S 120 1540 2900 个核苷酸真核生物真核生物: 5S / 5.8S / 18S /28S 120 160 1900 4700 个核苷酸 占细胞内总RNA的80左右，由120-5000个核苷酸组成，但种类很少第三节第三节 核酸的复制核酸的复制以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。DNA作为主要遗传物质的间接证据DNA聚合酶 5-3聚合酶活性前导链: 连续合成滞后链: 分段合成冈
19、崎片段:在3 5方向链上，仍按从5 3的方向一段段地合成的DNA单链小片段 (10002000bp)。普通遗传学_第五章_遗传的分子基础以上实例直接证明DNA是生物主要的遗传物质，而在缺少DNA的生物中，RNA则为遗传物质。占细胞内总RNA的80左右，由120-5000个核苷酸组成，但种类很少结论：噬菌体侵入细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。增强子:存在于基因组中的对基因表达有调控作用的DNA调控元件。在原核生物基因末端通常有一段终止序列即终止子，RNA合成就在这里终止。（ 4）逆转录病毒(例如白血病毒)：由RNA反转录为DNA，以DNA为模板合成RNA，翻译蛋白质。端
20、粒酶（Telomerase） ：反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。真核生物DNA复制的特点Ter序列（终止陷阱）:引起复制终止的序列。分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体不需要（边转录边翻译）8S / 18S /28S启动区域：Pribonow 盒 -10区域（TATAAT序列）核酸：以核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。DnaA蛋白识别复制的起始位点（复制原点）。TC环(为假尿嘧啶核苷酸)核酸：以核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。细菌：DNA和R
21、NA。肺炎双球菌体内转化实验DNA作为主要遗传物质的间接证据高等动植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体中对-鹅膏蕈碱 的敏感程度端粒酶（Telomerase） ：反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。Ter序列（终止陷阱）:引起复制终止的序列。增强子:存在于基因组中的对基因表达有调控作用的DNA调控元件。甩出单链到一定长度后，开始复制其互补链。5端加帽：hnRNA5端连上一个甲基化的鸟嘌呤。这与DNA所吸收的紫外线光谱是一致的。不需要（边转录边翻译）hnRNA是mRNA前体某些病毒不含有DNA,只含有RNA，在这种情
22、况下，RNA就起着遗传物质的作用。复制原点对面600kb终止区（定位核，参与复制，具有35，不具53外切活性）1944年，美国学者艾弗里（Avery）等证明将R无毒品系转化为有毒S品系的物质是DNA。磷酸 五碳糖 环状的含氮碱基在复制原点解开成两条单链，分别作为模板，合成互补链，出现复制叉。RNA的分子结构mRNA tRNA rRNA SnRNA MiRNA除tRNA外，不具有稳定的二级结构，无统一模式，由分子内部碱基互补配对形成。DNA右手双螺旋结构模型 1953年 Watson/ Crick19531953年，年，Watson/CrickWatson/Crick提出提出一、一、DNA的半保
23、留复制的半保留复制以亲代DNA双链为模板，以碱基互补的方式合成子代DNA,这样形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。1958年，Meselsen/Stahl证实E.coliE.coli稳定同位素稳定同位素1515N N、 1414N N培养基培养基CsClCsCl梯度离心梯度离心 表明：表明：DNADNA在代谢上是稳定的，能保证亲代的遗传信息能在代谢上是稳定的，能保证亲代的遗传信息能稳定地传递给后代。稳定地传递给后代。v复制起点复制起点：AT富集区1. DNA复制的原点、方向与方式复制的原点、方向与方式v方向方向：双向（真核生物，多数细菌、病毒
24、） 单向（噬菌体P2）原核生物：一个复制原点真核生物：多个复制原点vDNA复制方式复制方式 从头起始从头起始即复制叉式复制在复制原点解开成两条单链，分别作为模板，合成互补链，出现复制叉。共价延伸共价延伸先导链共价结合在一条亲本链上滚环式复制切断其中一条单链，5端与蛋白质结合，3端 DNA聚合酶催化加核苷酸。3端不断延长，5端不断甩出。甩出单链到一定长度后，开始复制其互补链。vDNA聚合酶聚合酶共同点：共同点：原料：脱氧核苷酸三磷酸（原料：脱氧核苷酸三磷酸（dNTP）模板：模板：DNA需要需要RNA引物：含引物：含3-OH合成方向：合成方向：5-32. 与与DNA复制相关的酶和蛋白质复制相关的酶
25、和蛋白质真核细胞：真核细胞：5种种DNA聚合酶聚合酶 （定位于胞核，参与复制引发，不具53外切酶活性）（定位于核内，参与修复，不具53外切酶活性）（定位于线粒体，参与线粒体复制，不具53，有35 外切活性）（定位核，参与复制，具有35，不具53外切活性）（定位于核，参与损伤修复，具有35，不具53外切活性）原核细胞：原核细胞：(大肠杆菌为例大肠杆菌为例) 5种种DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶（1956年 Kornberg）、和（1999年），都与DNA链的延长有关。大肠杆菌的大肠杆菌的3种种DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶5-3聚合酶活性聚合酶活性弱弱弱
26、弱强强3 - 5外切酶活性外切酶活性有有有有有有5-3外切酶活性外切酶活性有（双链有效）有（双链有效）无无有（单链有效）有（单链有效）亚基亚基单体酶单体酶多亚基酶多亚基酶多亚基酶多亚基酶主要功能主要功能修复修复DNA损伤损伤/复复制时制时RNA引物切引物切除及其缺口填补除及其缺口填补修复紫外线引起修复紫外线引起的的DNA损伤损伤DNA链的延长链的延长DNA聚合酶催化反应聚合酶催化反应v其他酶和蛋白其他酶和蛋白功能功能拓扑异构酶拓扑异构酶引入或松开超螺旋引入或松开超螺旋DNA解旋酶解旋酶使双链使双链DNA解链解链单链结合蛋白单链结合蛋白 稳定单链区稳定单链区引物合成酶引物合成酶合成合成RNA引物
27、引物DNA连接酶连接酶连接连接DNA双链中的单链切口双链中的单链切口3. DNA的复制过程的复制过程（大肠杆菌为例） DNA复制的起始复制的起始拓扑异构酶解开DNA超螺旋。DnaA蛋白识别复制的起始位点（复制原点）。DNA解旋酶在ATP供能下，每分钟旋转3000次解开双螺旋。单链结合蛋白结合在分开的单链上，避免产生单链内配对。DNA拓扑异构酶解决由于复制叉推进产生的超螺旋问题。引物合成酶合成RNA引物。DNA链的延长链的延长在在DNADNA聚合酶聚合酶作用下，以四种脱氧核苷三磷酸作用下，以四种脱氧核苷三磷酸(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)为底
28、物，在为底物，在RNARNA引物的引物的33端以磷酸二端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。 DNADNA聚合酶聚合酶 5-3聚合酶活性聚合酶活性前导链前导链: : 连续合成连续合成滞后链滞后链: : 分段合成分段合成冈崎片段冈崎片段: :在在3 5方向链上，仍按从方向链上，仍按从5 3的方向一的方向一段段地合成的段段地合成的DNA单链小片段单链小片段 (10002000bp)。DNADNA聚合酶聚合酶：切除：切除RNARNA引物（引物（5-3外切酶活性）外切酶活性） 填补缺口（填补缺口（ 5-3聚合酶活性）聚合酶活性）连接酶：连接冈崎片段形
29、成一条连续的单链。连接酶：连接冈崎片段形成一条连续的单链。 DNA复制的终止复制的终止复制原点对面复制原点对面600kb终止区终止区Ter序列（终止陷阱）序列（终止陷阱）:引起复制终止的序列。终止子利用物质Tus可识别并结合形成Ter Tus复合物，阻止解旋酶的解旋，从而阻断复制肺炎双球菌体内转化实验（定位于核，参与损伤修复，具有35，不具53外切活性）噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。真核生物mRNA前体的加工因子存在时，核心酶终止转录3 - 5外切酶活性真核生物DNA复制的特点DNA: 磷酸+脱氧核糖+碱基（A/T/C/G)
30、可变环：3-18个核苷酸DNA拓扑异构酶解决由于复制叉推进产生的超螺旋问题。对-鹅膏蕈碱 的敏感程度 T2噬菌体吸附大肠杆菌后，将遗传物质注入细菌细胞；不依赖于终止因子的终止分 别 与 R 型 细 菌 混 合 培 养意义：第一次直接证明基因是由DNA组成的，DNA是遗传物质。dNTP（脱氧核苷三磷酸）稳定同位素15N、 14N填补缺口（ 5-3聚合酶活性）RNA（核糖核酸）有些病毒（如烟草花叶病毒），它不含有DNA, 只含有RNA。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。稳定同位素15N、 14N4. 真核生物真核生物DNA复制的特
31、点复制的特点原核生物原核生物真核生物真核生物DNA合成的时期合成的时期整个细胞生长过程整个细胞生长过程细胞周期细胞周期S期期复制起点复制起点单个单个多个（自主复制序列多个（自主复制序列ARS）RNA引物长度引物长度10-60bp10bp冈崎片段长度冈崎片段长度1000-2000bp100-150bp前导链与滞后链的合前导链与滞后链的合成成聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶控制前导链控制前导链聚合酶聚合酶控制后随链控制后随链复制速度复制速度100kb/min1-5kb/min端粒酶端粒酶无无有有端粒（端粒（TelomereTelomere）：真核细胞染色体末端的特殊结构，具有稳定染色体的功能,防止染色体D
32、NA降解、末端融合。人端粒是由6个碱基重复序列(TTAGGG)和结合蛋白组成。端粒酶端粒酶（TelomeraseTelomerase） ：反转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成核糖蛋白复合体，其中RNA是一段模板序列，指导合成端粒DNA的重复序列片段。RNA病毒中病毒中 RNA的复制方式的复制方式 ： RNA复制酶复制酶 反转录酶反转录酶（ 1）含正链）含正链RNA(+)的病毒的病毒(例如，噬菌体例如，噬菌体Q)：(+)RNA充当充当mRNA，合成蛋白，合成蛋白 ，以，以(+)RNA为模板，复制，合成为模板，复制，合成(-)RNA，再以再以(-)RNA为模板合成为模板合成(+)RNA组装成病毒颗
33、粒。组装成病毒颗粒。 （ 2）含负链）含负链RNA(-)的病毒的病毒(例如狂犬病例如狂犬病)：由：由(-)RNA合成合成(+)RNA，再由，再由(+)RNA合成蛋白质、合成蛋白质、(-)RNA，组装成病毒。，组装成病毒。（ 3）含双链）含双链RNA的病毒的病毒(例如呼肠孤病毒例如呼肠孤病毒)：以：以(-)RNA为模板为模板合成合成(+)RNA，以，以(+)RNA为模板合成为模板合成(-)RNA和蛋白，组装病毒和蛋白，组装病毒颗粒。颗粒。 （ 4）逆转录病毒）逆转录病毒(例如白血病毒例如白血病毒)：由：由RNA反转录为反转录为DNA，以，以DNA为模板合成为模板合成RNA，翻译蛋白质。，翻译蛋白
34、质。 PCR (Polymerase Chain Reaction) 聚合酶链式反应聚合酶链式反应 第四节第四节 DNADNA的转录的转录转录转录 (transcription)(transcription)是以是以DNADNA中的一条单链为模板，中的一条单链为模板，游离碱基为原料，在游离碱基为原料，在DNADNA依赖的依赖的RNARNA聚合酶催化下合成聚合酶催化下合成RNARNA链的过程。链的过程。三种三种RNARNA分子：分子：mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNADNADNA转录为转录为RNARNADNADNA的自我复制的自我复制原料原料NTPNTP（核苷三磷酸）（核苷三磷
35、酸） dNTPdNTP（脱氧核苷三（脱氧核苷三磷酸）磷酸）模板数目模板数目一条一条DNADNA双链双链引物引导引物引导不需要不需要需要需要酶酶RNARNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶区域区域特定区域特定区域全部全部DNADNA校对活性校对活性缺乏缺乏有有一、一、DNA 转录的一般特点转录的一般特点二、原核生物二、原核生物DNA 转录转录1. 原核生物原核生物RNA聚合酶聚合酶5种亚基 22两个（与核心酶形成有关） （NTP结合位点） （DNA模板结合位点） （DNA结合） （起始因子，识别模板上的信息链和启动子，一旦转录开始就被释放。）2. 原核生物原核生物DNA 转录的步骤转录的步骤
36、 起始起始-延伸延伸-终止终止起始：起始：RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸(NTP)构成的三元起始复合物。启动子启动子(promoter)：是指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域 ，它还包括一些调节蛋白因子的结合位点。 启动区域：Pribonow 盒 -10区域（TATAAT序列） Sextama 盒 -35区域（TTGACA)核苷三磷酸：一般为GTP,少数为ATP第一个核苷三磷第一个核苷三磷酸与第二个核苷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成三磷酸缩合生成3-5磷酸二酯键磷酸二酯键后后,启动阶段结启动阶段结束，进入延伸阶束，进入延伸阶段。
37、段。 延伸延伸：亚基脱离酶分子，留下的核心酶与 DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。DNA双链顺次被打开,并接受新来的碱基配对，合成新的磷酸二酯键后，核心酶向前移去，已使用过的模板重新关闭起来，恢复原来的双链结构。原核RNA合成的速度：2550nt/s终止终止：包括停止延伸及释放 RNA聚合酶和合成的RNA。在原核生物基因末端通常有一段终止序列即终止子，RNA合成就在这里终止。v不依赖于终止因子不依赖于终止因子的终止的终止体外实验中，只有核心酶和终止子就足以使转录终止。v依赖于终止因子依赖于终止因子的终止的终止因子存在时，核心酶终止转录 两者有共同的结构特征（序列差异）两者有共同的结构特
38、征（序列差异）不依赖于终止因子不依赖于终止因子的终的终止子止子形成一个发夹结构，可阻止转形成一个发夹结构，可阻止转录的终止。录的终止。茎（茎（720 bp，富含，富含G/C）+环环发夹结构末端：发夹结构末端：6 8 个连续的个连续的U串串依赖依赖 于于因子的终止子因子的终止子发夹结构中的发夹结构中的 GC 对含量较对含量较少，发夹结构末端没有固定特少，发夹结构末端没有固定特征，靠与征，靠与的共同作用而实现的共同作用而实现终止。终止。三、真核生物三、真核生物DNADNA的转录及转录后的转录及转录后RNARNA的加工的加工 真核生物与原核生物真核生物与原核生物DNADNA转录的区别转录的区别真核生
39、物真核生物原核生物原核生物转录翻译位置转录翻译位置转录：细胞核转录：细胞核翻译：细胞质翻译：细胞质核区核区一条一条mRNA编码一个基因编码一个基因编码多个基因编码多个基因RNA聚合酶聚合酶、一种一种转录起始转录起始复杂复杂简单简单转录因子协助转录因子协助需要需要不需要不需要转录后加工转录后加工需要需要不需要（边转录边翻译）不需要（边转录边翻译）真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶启动子结构启动子结构 TATA 盒盒上游调控区：上游调控区：CAAT 盒、盒、 GC盒盒（ -90附近，GGGCGG）远端调控区：增强子远端调控区：增强子增强子增强子:存在于基因组中的对基因表达有调控作用的DNA调控元件
40、。位置不定，结合转录因子后，可增强基因表达。 真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶 RNA pol、线粒体、线粒体RNA pol、叶绿体、叶绿体RNA pol 种种类类分布分布合成的合成的RNA类型类型对对-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱 的敏感程度的敏感程度核仁45S rRNA前体（5.8S18S28S)不敏感核质hnRNA（核不均一RNA， mRNA前体）、部分snRNAs敏感核质tRNA、 部分snRNAs 、5S rRNA存在物种特异性真核生物真核生物RNA聚合酶：聚合酶：8-14个亚基组成个亚基组成酵母酵母RNA聚合酶聚合酶的结构（的结构（12个亚基）个亚基）真核生物转录的三种RNApol对启动
41、子特异序列都没有识别能力，转录起始过程需要很多的辅助因子(转录因子)参与, 并且按一定顺序与DNA形成复合物，协助RNApol定位于转录起始点。转录因子：转录因子：能够结合在某基因上游特异核苷酸序列上的蛋白质，活化后从胞质转位至胞核，通过识别和结合基因启动子区的顺式作用元件,启动和调控基因表达。 与RNA聚合酶、相对应的有三类转录因子：TF、TF、TF 与与RNA Pol联合的转录因子（联合的转录因子（6种）种） 真核生物真核生物mRNA前体的加工前体的加工hnRNA是是mRNA前体前体hnRNA：核内不均一RNA（heterogenous nuclear RNA）含量很高，分子含量很高，分子
42、量很大但不稳定，量很大但不稳定，平均分子长度为平均分子长度为8-10Kb (2Kb14Kb)左右，左右，比比mRNA的平均的平均长度长度(1.8-2Kb)要要大大4-5倍。倍。加工步骤：加工步骤：加帽加帽加尾加尾内含子剪切内含子剪切肺炎双球菌体内转化实验以上实例直接证明DNA是生物主要的遗传物质，而在缺少DNA的生物中，RNA则为遗传物质。需要RNA引物：含3-OH核酸：以核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。分别用上述细菌培养T2噬菌体，制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体核酸：以核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。意义：第一次直接证明基因是由DNA组成的
43、，DNA是遗传物质。引物合成酶合成RNA引物。对-鹅膏蕈碱 的敏感程度DNA解旋酶在ATP供能下，每分钟旋转3000次解开双螺旋。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。与RNA聚合酶、相对应的有三类转录因子：TF、TF、TFSextama 盒 -35区域（TTGACA)能控制生物体性状的发育和表达。1952年，赫尔希 （ Hershey ） 和蔡斯 （ Chase ）的噬菌体侵染与繁殖试验RNA病毒中 RNA的复制方式 ：RNA接种到烟叶 发病（ 2）含负链RNA(-)的病毒(例如狂犬病)：由(-)RNA合成(+)RNA，再由(+
44、)RNA合成蛋白质、(-)RNA，组装成病毒。核酸：以核苷酸为基本结构单位构成的多聚体，是一种高分子化合物。（ 4）逆转录病毒(例如白血病毒)：由RNA反转录为DNA，以DNA为模板合成RNA，翻译蛋白质。DNA聚合酶 5-3聚合酶活性前导链: 连续合成滞后链: 分段合成冈崎片段:在3 5方向链上，仍按从5 3的方向一段段地合成的DNA单链小片段 (10002000bp)。l5端加帽端加帽：hnRNA5端连上一个甲基化的鸟嘌呤。有助于mRNA越过核膜，进入胞质。保护5不被酶降解，增强mRNA的稳定。翻译时供IF（起始因子）和核糖体识别。l3端加尾端加尾：200bp poly（A)polyA尾的功能是保护最终的mRNA3端免受核酸酶的降解而稳定mRNA。 l内含子剪切内含子剪切：mRNA前体的成熟过程，切除内含子，衔接外显子。特征边界序列：特征边界序列： GUAG分支点序列：分支点序列：Py80NPy80Py87Pu75APy95 snRNA（核内小RNA）有U系列（尿嘧啶含量高而得名）U系列snRNA与蛋白质结合形成核糖核蛋白颗粒（RNP）参与hnRNA的拼接过程。
