高中生物竞赛-分子遗传学.ppt

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1、DNA双螺旋结构发现的故事Crick，31岁伦敦大学King’s实验室女科学家FranklinWilkins教授Randall教授DNA应该是双螺旋A与T、C与G巧妙连接符合X衍射数据DNA的复制1953年2月28日，Watson和Crick用金属线制出了新的DNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。一、DNA的复制DNA半保留复制的证实DNA半保留复制在1953年由沃森和克里克提出，1958年又由梅塞尔森和斯塔尔设计的新实验方法予以证实。见资料DNA半保留复制——遗传信息的传递DNA的复制发生在细胞周期的S期，在解旋酶的作用下，首先双螺旋的DNA可以同时在许多

2、DNA复制的起始位点局部解螺旋并拆开为两条单链，如此在一条双链上可形成许多“复制泡”，解链的叉口处称为复制叉。DNA的复制总是由5′向3′方向进行。在亲代DNA解螺旋后的复制叉处，按照由5′向3′方向复制的原则，一条子链可以连续向着分叉处进行复制和延伸，而另一条子链则不能连续向着分叉处复制和延伸。因此，在DNA聚合酶的作用下，随着复制叉不断打开，先合成一段新的RNA短链，称为引物。在引物后再仍按5′向3′方向使游离的核苷酸加到新链的3′端，这时的DNA的复制和延伸不是连续的，而是分段进行的，每合成的一小段片段称为冈崎片段。以后冈崎片段前的RNA引物被DNA短链取代，DNA连

3、接酶又使冈崎片段连接成为连续的新链。返回返回DNA复制是半不连续复制。二、基因的表达1、转录2、翻译RNA分子是单链的，RNA在细胞核内产生，然后进入细胞质，在蛋白质的合成中起重要作用。RNA分子结构RNA是核糖核酸的缩写，它与脱氧核糖核酸（DNA）的主要差别在于：（1）RNA大多是单链分子；（2）含核糖而不是脱氧核糖；（3）4种核苷酸中，不含胸腺嘧啶（T），而是由尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T）。细胞中主要有3种RNA，即信使RNA（mRNA）、核糖体RNA、（rRNA）和转运RNA（tRNA）。在真核生物中由DNA遗传信息控制的蛋白质合成涉及两个基本过程：第一步，DNA

4、的遗传信息转录到mRNA中，发生在细胞核中，转录与DNA的复制过程大致相同；第二步，将mRNA的信息翻译成蛋白质的氨基酸序列，在细胞质中进行。mRNA是遗传信息的携带者。它在细胞核中转录了DNA上的遗传信息，再进入细胞质，作为蛋白质合成的模板。原核细胞与真核细胞mRNA的主要区别：①5’端有无帽子结构。②3’端有多聚腺苷酸结构。tRNA局部成为双链，在其3′、5′端的相反一端的环上具有由3个核苷酸组成的反密码子。tRNA的反密码子在蛋白质合成时与mRNA上互补的密码子相结合。tRNA起识别密码子和携带相应氨基酸的作用。tRNA的二级结构都呈三叶草形。rRNA和蛋白质共同组成

5、的复合体就是核糖体，是细胞中最丰富的一类RNA。rRNA在核糖体中既具有结构上的功能，又参与翻译过程的起始等反应。在核糖体上具有附着mRNA模板链的位置，还有两个tRNA附着的位置，分别称为A位和P位。A位供携带一个新氨基酸的tRNA进入并停留，P位供携带待延长的多肽链的tRNA停留。返回tRNA和反密码子第二节返回rRNA和蛋白质共同组成的复合体就是核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所。核糖体由大小不同的两个亚基组成，这两个亚基只有在行使翻译功能即肽链合成时才聚合成整体，为蛋白质的合成提供场所。以DNA分子为模板，按碱基互补的原则，合成一条单链RNA，DNA分子携带的遗传信息

6、被转移到RNA中，细胞中的这一过程被称为转录。转录发生在细胞核中。转录的开始与终止是由启动子和终止子控制的。1、遗传信息的转录在真核生物细胞核中，DNA链上具有不能编码蛋白质的核苷酸片段即内含子和编码蛋白质的核苷酸片段即外显子。转录后新合成的mRNA是未成熟的mRNA，又称为前体mRNA或核内非均一RNA，这些RNA需要经过一定的加工过程。包括剪接除去内含子，5'端加一个7-甲基鸟苷酸“帽子”和在3'端加上一个多聚腺苷酸尾。细胞中蛋白质的合成是一个严格按照mRNA上密码子的信息指导氨基酸单体合成为多肽链的过程，这一过程称为mRNA的翻译。mRNA的翻译需要有mRNA、tRN

7、A、核糖体、多种氨基酸和多种酶等的共同参与。翻译过程(即多肽链的合成)包括起始、多肽链延长和翻译终止3个基本阶段。在细胞质中，翻译是一个快速过程，一段mRNA可以相继与多个核糖体结合，同时进行多条同一种肽链的合成。蛋白质合成以后还要经历各种修饰和加工。真核细胞中蛋白质的修饰加工往往在特定的细胞器中进行。分子遗传新的“中心法则”。2、翻译——蛋白质的合成返回翻译开始时，核糖体小亚基先与mRNA的起始密码子如AUG部位和一个带有相应反密码子的特定tRNA相结合。接着核糖体大亚基与核糖体小亚基结合，形成完整的核糖体。起始