遗传物质的分子基础课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,遗传物质的分子基础文档ppt,一、复制,噬菌体的基因组结构：,噬菌体带有（）链，分子量约,1.5 X10,6,D,（,4500Nt,），有四个基因：,成熟蛋白,-,外壳蛋白（和蛋白）,-,复制酶,亚基,。,噬菌体的复制酶：,噬菌体的复制酶有四个亚基，除自身携带的,亚基外，另外三个亚基分别来自宿主细胞的,S,1,蛋白，,EF-Tu,和,EF-Ts,因子。,复制酶有两个特点，一是特异性很高，只识别病毒自身的分子，而对于其它分子包括其它病毒的分子都不能起作用，二是比较倾向于与（,-,）链结合以制造更多的（,+,）链。,复制过程,（）带有（）链的病毒：这类病毒如,，脊髓灰质炎病毒等，侵染后，以自身携带的链上的,亚基的基因马上翻译出,亚基，,亚基随即组装成复制酶，催化（）链的合成，又以（,）链为模板合成（）链，以亲代（）链和子代（）链为模板又翻译出结构蛋白。最后子代（）链和结构蛋白组装成成熟噬菌体。,（）带（）链的病毒：这类病毒如狂犬病毒、口腔胞疹病毒等，侵染细胞后，必须先将（）链复制成（）链才能翻译出复制酶，所以在每个成熟的病毒颗粒中都带有复制酶，复制酶与一道侵染细胞，发动（）链到（）链的合成。,（）双链病毒：例如呼肠孤病毒，这类病毒侵染细胞后先由（）链翻译出复制酶，并以（）链为模板催化合成（）链，以（）链翻译出结构蛋白及更多的（）链，最后（）链和（）链结合成双链子代再与结构蛋白结合成成熟病毒颗粒。,二、反转录与反转录病毒,反转录病毒是通过,RNA,反转录成,DNA,再转录成,RNA,的过程繁殖后代的。,、反转录酶,(reverse transcriptase),是一种由病毒基因组编码的,可以以,RNA,为模板,将,RNA,上的遗传信息反转录到,DNA,上的,DNA,聚合酶,这种酶有三个活性：,（）以,RNA,为模板合成单链,DNA;,（）具有核酸外切酶的活性,可水解去除,DNA-RNA,杂种分子上的,RNA,链；,（）可以单链,DNA,为模板合成双链,DNA,。,、反转录病毒,一类单链线状病毒，一个病毒颗粒含有两个相同的分子（二聚体），带有三个必须的基因：,gag,（,group specific antigen,核心抗原基因，即外壳蛋白基因）；,pol,（,RNA-dependent DNA polymerase,依赖于的聚合酶,即反转录酶的基因）；,env,（,envelop),外膜糖蛋白基因）。,反转录病毒感染宿主细胞后,其,RNA,在反转录酶的作用下,反转录成,DNA,而后反插入到宿主细胞基因组中。,在反转录过程中,最大的变化就是在,DNA,的末端形成二个,长末端重复序列（,long terminal repeats,LTR,）,。这类似于转座子的末端重复序列,暗示着反转录病毒可能有类似于转座子的转座作用。在插入宿主染色体的时候,可导致宿主染色体的几个,bp,的顺向重复。由于反转录病毒可能具有转座功能,因此有人将这类病毒称为,反转录转座子（,retrotransposon).,三、,DNA,翻译：,指利用,DNA,直接作为信使,在核糖体上翻译蛋白质的现象。,目前在自然界中尚未发现,但在实验室中利用某些抗生素打乱核糖体对模板的选择,能够使,DNA,直接代替,mRNA,而合成多肽。,四、对中心法则的挑战,DNA,RNA Protein,1,、朊病毒（,Prion,）：这是一种引起人类,Kuru,病、,CJD,病、,GSS,病；动物的疯牛病（,mad cow disease),、羊瘙痒病等疾病的蛋白质因子。,？,？,朊病毒的遗传信息传递问题,:,现在已经知道完整朊病毒的分子量,3335KD,，称,PrP,sc,3335,，该蛋白质水解,N-,末端,67,个氨基酸后成为有传染性的病毒颗粒，称,PrP,sc,2730,。正常细胞内有,3335KD,的与,PrP,sc,3335,一级结构完全相同而二级结构有明显差别的蛋白质，但没有致病性，称,PrP,c,。,PrP,c,一旦与,PrP,sc,结合将转变为,PrP,sc,。这就是朊病毒的繁殖方式。由此可知,PrP,（,Prion Protein,）是由细胞内的基因编码的，,PrP,c,与,PrP,sc,是一种同分异构体。,问题：在,PrP,c,转变为,PrP,sc,的过程中，,PrP,sc,必须将遗传信息传递给,PrP,c,，即将自己的立体结构的信息传递给,PrP,c,。蛋白质与蛋白质之间遗传信息靠什么传递？,2,、以蛋白质为模板的肽链合成：许多多肽抗生素的合成并不是为,DNA,所编码，没有,mRNA,，也不在核糖体上合成。,Lipmann,发现这些多肽是直接由某些多酶体系合成的，如短杆菌肽。,3,、蛋白质翻译后的加工：有些蛋白质刚合成后是没有活性的，必须经过一定的加工才能成为有活性的蛋白质，这些加工过程包括糖基化、脂化以及肽链的剪切等过程，这些过程的遗传信息又是如何来的？,(2)与rRNA基因（rDNA）连接在一起：原核生物的tDNA有些是与rDNA连接在一起，随rRNA一道转录。,DNA的重复序列(repetitive sequence),DNA的重复序列(repetitive sequence),基因的概念是1909年丹麦学者约翰逊提出来的，用于取代孟德尔的遗传因子，但在这一阶段基因仍是一个形象的概念，并不知道它的物质基础是什么，而只能通过基因的遗传学效应来感知它。,如Alu family,转录时18S、28S、5.,(2)与rRNA基因（rDNA）连接在一起：原核生物的tDNA有些是与rDNA连接在一起，随rRNA一道转录。,原核生物 tRNA 的分布有二种情况：,最后子代（）链和结构蛋白组装成成熟噬菌体。,3、互补试验（互补测验）,动物的疯牛病（mad cow disease)、羊瘙痒病等疾病的蛋白质因子。,G4 DNA序列 -T-T-C-T-G-A-T-G-A-A-A-,（）可以单链DNA为模板合成双链DNA。,方法是使两个突变处于反式结构，观察两个突变之间是否可以互补，可以互补说明两个突变处于不同的功能单位，反之，说明两个突变处于相同的功能单位（属于同一个顺反子）。,噬菌体的复制酶有四个亚基，除自身携带的亚基外，另外三个亚基分别来自宿主细胞的S1蛋白，EF-Tu和EF-Ts因子。,3.7 基因的现代概念,一、基因和DNA,基因是DNA分子的一个区段？,基因与多肽之间有,共线性,（colinearity）,真核基因组中编码蛋白质的序列大概只占0.5%-5%。,基因与基因之间,有大量的非编码序列，即,有intergenic region，,这种现象称,DNA冗余,。,DNA,的重复序列,(repetitive sequence),基因组,DNA,根据拷贝数的多寡,可分为：,单拷贝序列,：,非重复序列,约占基因组的,4070%,。,少量,(,轻度,),重复序列,：,10,拷贝以下,约占,10%,如珠蛋白基因、酵母,tRNA,基因。,中度重复序列,：,在,1010,5,拷贝,约占基因组的,10%40%,。可分为,顺向重复序列,（,directed sequence DR),和,反向重复序列,（,inverted sequence IR),。如,Alu family,高度重复序列,：,在,10,5,10,6,拷贝,约占基因组的,10%20%,主要是所谓的卫星,DNA,。,二、生化突变型与一基因一酶说,1,、,1941,年，首先由,Beadle,和,Tatum,提出该假说。,2,、“一基因一酶假说”的主要内容,对结构基因而言，一种基因仅能表达一种多肽。,3,、“一基因一酶假说”的证据,前体,鸟氨酸,瓜氨酸,精氨酸,arg1,arg2,arg3,酶,1,酶,2,酶,3,精氨酸的代谢途径,三、先天性代谢缺陷,p151-155,以苯丙氨酸代谢为例：苯丙氨酸,酪氨酸,双羟苯丙氨酸,黑色素 或者苯丙氨酸,对羟苯丙氨酸,尿黑酸,乙酰醋酸,水+,CO,2,黑尿病,：,缺乏尿黑酸氧化酶，不能把尿黑酸氧化为乙酰醋酸,白化病,：,缺乏酪氨酸酶，不能形成黑色素,苯酮尿症,：,缺乏苯丙氨酸羟化酶，不能将苯丙氨酸转变为酪氨酸，致使：,苯丙氨酸在血液中积累、损害神经、影响智力,转变为苯丙酮酸随尿液排出、所以叫做,苯酮尿症,抑制酪氨酸变为黑色素、黑色素减少、肤发色浅,先天性代谢缺陷与分子病的区别,先天性代谢缺陷，,也叫先天性代谢病,（inborn errors of metabolism）：,由于特异酶的缺陷而产生了代谢障碍，这种障碍可以引起病理性后果。,分子病,（molecular disease）：,由于大分子结构异常而造成的疾病，如血红蛋白、结构蛋白等异常导致的疾病,四、基因的精细结构,1、顺式(cis)与反式(trans),对于含,4,个,16,区,A,段的染色体来说,有,45,个小眼的,+/BB,两个,B,在同一染色体上,为顺式；有,68,个小眼的,B/B,两个,B,位于不同染色体上,称为反式。,3、互补试验（,互补测验,）,Benzer利用T4噬菌体rII品系进行杂交，测定每对突变位点间重组频率的方法：p160-161,重组率=(2重组子数)/总噬菌体数100%,互补(complementation):,当两个突变型同时感染,E.coli,K时,互相弥补对方的缺陷,共同在菌体内增殖,引起溶菌,释放原来的两个突变型。,互补测验：,用于测定不同突变之间的功能关系（是等位的、还是非等位的）。方法是使两个突变处于反式结构，观察两个突变之间是否可以互补，可以互补说明两个突变处于不同的功能单位，反之，说明两个突变处于相同的功能单位（属于同一个顺反子）。,互补测验中，两个突变位点是处于顺式结构还是处于反式结构，结果会有什么不同呢？,Benzer,将顺式结构与反式结构的遗传学效应不同的现象称为,顺反位置效应,。,将具有顺反位置效应的功能单位称为,顺反子,（,cistron),。,凡是相互之间存在顺反,位置,效应的两个突变位点都属于一个顺反子。,凡是相互之间测不出重组值的两个突变位点都属于同一个位点。,一个顺反子是一个作用单位,占据一个座位,(locus,loci),是一个基因。,转变为苯丙酮酸随尿液排出、所以叫做苯酮尿症,反转录病毒是通过RNA反转录成DNA再转录成RNA的过程繁殖后代的。,（）可以单链DNA为模板合成双链DNA。,（）可以单链DNA为模板