单元三：遗传物质的分子基础

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1、单元三、遗传物质的分子基础本单元重点＊1．核酸的化学结构（DNA、RNA）；2．原核生物和真核生物染色体的分子结构；＊3．DNA的半保留复制和特点；4．三种RNA分子的合成、转录及加工；＊5．遗传密码与蛋白质翻译。3-1核酸的分子组成及结构3-2基因的表达3-3基因工程3-1核酸的分子组成及结构一、核酸的分子组成及结构(一)两种核酸及其分布：1.核酸：以核苷酸为单元构成的多聚体，是一种高分子化合物。五碳糖：脱氧核糖、核糖核苷酸磷酸　　　　　鸟嘌呤G、腺嘌呤A环状的含氮碱基胞嘧啶C、胸腺嘧啶T或尿嘧啶U核酸有两种：

2、脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。两种核酸的主要区别如下：RNADNA酸磷酸磷酸糖D-核酸D-2-脱氧核酸含氮碱嘌呤腺嘌呤A鸟嘌呤G腺嘌呤A鸟嘌呤G嘧啶胞嘧啶C尿嘧啶U胞嘧啶C胸腺嘧啶TDNA通常是双链一般较长。RNA主要为单链，分子链较短。图构成核苷酸分子的碱基和核糖DNA核苷酸五碳糖：脱氧核糖碱基：A、T、C、GRNA核苷酸五碳糖：核糖碱基：A、U、C、GDNA四种脱氧核苷酸DNA分子2．分布：高等植物：DNA存在于染色体，叶绿体、线粒体中；RNA在核（核仁、染色体）、细胞质中。细菌：DNA和RNA

3、。噬菌体：多数只有DNA。植物病毒：多数只有RNA。动物病毒：有些含RNA、有些含DNA。(二)DNA的分子结构：1.DNA双螺旋结构：1953年，沃森（WatsonJ.D.）和克里克（CrickF.H.C.）提出DNA双螺旋结构模型。主要依据为：碱基互补配对的规律以及DNA分子的X射线衍射结果。沃森和克里克与维尔肯斯(Wilkins)一起获得诺贝尔奖(1962)。双螺旋结构的发现(1953)模型建立者:JamesWATSON:生物学家FrancisCRICK:化学家双螺旋模型实验数据的重要贡献者：Rosalin

4、dFRANKLIN:King’sCollageLondon的MRC生物物理单位物理化学家，首先将磷酸原子定位于DNA外表面并发现了“B”型DNAMauriceWILKINS:“A”型DNA的发现者电子显微镜下的人类DNA特点：(1)两条互补多核酸链、在同一轴上互相盘旋；(2)双链具有反向平行的特点；(3)碱基配对原则为：A=T、G=C，双螺旋直径约20A，螺距为34A(10个碱基对)。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)(4)A-T、G-C

5、排列方法有以下四种：A-TG-CG-CA-TC-GA-TA-TC-G设某一段DNA分子链有1000对碱基,则有41000种不同排列组合，就可能有41000种不同性质的基因。(5)物种：①同物种中的DNA的碱基含量不同：a.DNA分子上的碱基顺序是一致的，一般保持不变才能保持该物种的遗传特性的稳定；b．在特殊条件下，碱基顺序改变，出现遗传变异。物种GACTA+G/T+CG+C/A+T人小麦洋葱菜豆酵母大肠杆菌T2噬菌体19.923.818.420.618.326.018.230.925.631.829.731.72

6、4.732.519.824.618.220.117.425.716.829.426.031.329.632.623.632.51.030.971.011.011.001.021.020.660.940.580.690.561.070.542.DNA构型：B-DNA：生理状态下，每螺圈10.4个碱基对，右手螺旋；A-DNA：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。(三)RNA分子结构：①U代替T；与DNA的区别②核糖代替脱氧核糖；③一般以

7、单链存在。(四)DNA的复制1.DNA复制的一般特点：(1)半保留复制：①瓦特森(WatsonJ.D.)等提出的DNA半保留复制方式。其方法为：a.一端沿氢键逐渐断开；b.以单链为模板，碱基互补；c.氢键结合，聚合酶等连接；d.形成新的互补链；e.形成了两个新DNA分子。DNA的这种复制方式对保持生物遗传的稳定性是非常重要的。(2)复制起点和复制方向：真核生物﹡每条染色体的DNA复制都是多起点，多个复制起点共同控制整个染色体的复制；﹡每条染色体有多个复制子；﹡且为双向复制；2.DNA复制过程1）DNA双螺旋的解链

8、*DNA解旋酶在ATP供能下，每分钟旋转3000次解开双螺旋；*单链DNA结合蛋白马上结合在分开的单链上，以避免产生单链内配对；*DNA拓扑异构酶来解决由于复制叉的推进而产生超螺旋的问题。2）DNA合成的开始合成DNA片段之前，先由RNA聚合酶合成一小段RNA引物(约有20个碱基对)DNA聚合酶才开始起作用合成DNA片段。3）后随链的不连续复制∵DNA聚合酶，以5′→3′