第二章基因的概念与结构1基因是DNAppt课件.ppt

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1、第二章（1）基因是DNAGenesareDNA内容提要1.1引言每个生物体的基因组（genome）决定了该生物体的遗传特性。基因组拥有很长的核苷酸序列，能够提供构建机体所需的信息（information）。任何有机体的基因组都蕴藏着一套完整的遗传信息。基因组在结构上可分成许多不同的核酸分子，在功能上可分成若干功能不同的基因（gene）。这一章中，我们根据基因的基本分子构造分析它的特性。总结基因的历史概念过渡到基因组的现代定义的不同阶段。基因的本质性质是在一个多世纪前由孟德尔定义的。他的两大定律指出

2、，基因是一种由亲代传到子代保持不变的“特殊因子”。基因可能存在可变形式，称为等位基因（allele）二倍体生物，即有两套染色体的生物，其每条染色体的一份拷贝来自每个亲本，基因也是如此。每条基因的两个拷贝中的一份是父本等位基因（来自父亲），另外一份是母亲等位基因（来自母亲），这种对等性导致了人们发现染色体携带基因的事实。每一条染色体由线性排列的基因组成，每条基因位于染色体的特殊位点上，这称为遗传基因座（geneticlocus）。因此，我们就可以把等位基因定义为该基因座上所发现的不同形式任何一种生物

3、的基因组基因组都是由其体内所有的染色体组成的。它包含一系列DNA分子（每条染色体为一个分子）。而每一个DNA分子则包含很多基因。一个物种基因组的最终定义有待于每一条染色体的DNA序列测定。基于每条基因只对某种特异的蛋白质产物负责这一事实的发现，基因首先被定义为一个功能单位。基因的DNA与其编码的蛋白质产物的化学特征的不同产生了基因编码蛋白质这一概念，由此发现了使基因的DNA序列产生蛋白质的氨基酸序列的复杂装置。基因是产生另一种核酸RNA的DNA模板。DNA是双链核酸，而RNA只是一条链，基因编码R

4、NA，RNA可以编码蛋白质。1.2DNA是细菌的遗传物质细菌转化实验为DNA是遗传物质提供了首要的证据。从第一个菌株抽提DNA，然后加入到第二个菌株，能使遗传特性从一个细菌菌株传递到另一个菌株。1928年，细菌转化现象的发现，使“遗传物质是核酸”这一概念有了实验依据。1.3DNA是病毒的遗传物质噬菌体感染证明。DNA是病毒的遗传物质。当细菌的DNA和蛋白质组分被标记上不同的放射性同位素时，仅有DNA被传递到感染细菌所产生的子代噬菌体中。1.4DNA是动物细胞的遗传物质利用DNA可引入新的特性给动物

5、细胞或整个动物。所有已知生物和一些病毒的遗传物质是DNA，但是，另一些病毒却是使用核酸的另一种类型——核糖核酸（ribonucleicacidRNA）作为遗传物质。原则上，遗传物质的本质是核酸，事实上，除了RNA病毒外，其余生物的遗传物质都是DNA。核酸是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；1.5多聚核苷酸链含有连接碱基的糖-磷酸骨架DNA含有四种碱基：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶，RNA

6、中则是尿嘧啶代替了胸腺嘧啶。核酸的基本材料是核苷酸，共有三个组分：碱基糖磷酸碱基配对及氢键形成DNA二级结构的稳定因素(1)碱基对之间的氢键。(2)碱基的堆集力。它包括：①疏水作用；②范德华力；③磷酸基的负电荷斥力；B型DNA是普遍的而不是特殊的结构，这种观点很重要。DNA结构能产生局部的改变，如果变化后每个螺旋具有较多的碱基对，我们称之为螺旋过度；如果变化后每个螺旋具有较少的碱基对，我们称之为螺旋不足。DNA双螺旋整体的空间构想或在特殊位点的蛋白质的结合能影响局部的扭曲。DNA的构象现已知有：A

7、，B，C，D，E，T，Z7种。引起DNA双链构象改变有以下因素：（1）核苷酸顺序；（2）碱基组成；（3）盐的种类；（4）相对湿度。Z-DNA又称Z型DNA，是DNA双螺旋结构的一种形式，具有左旋型态的双股螺旋（与常见的B-DNA相反），并呈现锯齿形状。Z-DNA为三种具生物活性的DNA双螺旋结构之一。Z-DNA是比较特殊的，它与其他DNA不同之处在于它是在减数第一次分裂前期中的偶线期产生的，约占DNA总量的0.3%。结构Z-DNA的双股螺旋为左旋型态，与B-DNA的右旋型态明显有所差别。其结构每两

8、个碱基对重复出现一次。大小螺旋凹槽之间的差别较A型及B型小，只在宽度上有些微差异。这种型态并不常见，但某些特定情况可增加其存在的可能，如嘌呤-嘧啶交替序列、DNA超螺旋，或盐份与某些阳离子浓度高时。Z-DNA能够与B-DNA构成相互结合型态，这种结构会使一对碱基突出于双螺旋之外。Z－DNA存在的条件：(1)高盐：NaCl>2Mol/L,MgCl2>0.7Mol/L(2)Pu,Py相间排列：(3)在活细胞中如果m5C,则无需嘌呤-嘧啶相间排列，在生理盐水的浓度下可产生Z型。(4)在体