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第二章 核酸和蛋白质的结构和功能

第二章 核酸和蛋白质的结构和功能. 第一节 、 DNA------- 遗传的物质基础. 一、 DNA 是遗传物质的实验证据. 1 、肺炎球菌的转化现象. 两种类型：光滑的 S 型（ Smooth ）有毒 粗糙的 R 型（ Rough ） 无毒. Griffith 的转化实验. 转化：将无毒的 R 型菌在加热杀死的 S 型菌的作用下，转化为有毒的 S 菌，称为转化。. S 菌 抽 提 物. 蛋白酶处理. DNA 酶处理.

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第二章 核酸和蛋白质的结构和功能

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  1. 第二章 核酸和蛋白质的结构和功能

  2. 第一节 、DNA-------遗传的物质基础 一、DNA 是遗传物质的实验证据 1、肺炎球菌的转化现象 • 两种类型：光滑的S型（Smooth）有毒 • 粗糙的R型（Rough） 无毒 Griffith的转化实验

  3. 转化：将无毒的R型菌在加热杀死的S型菌的作用下，转化为有毒的S菌，称为转化。转化：将无毒的R型菌在加热杀死的S型菌的作用下，转化为有毒的S菌，称为转化。

  4. S 菌 抽 提 物 • 蛋白酶处理 DNA酶处理 转化率不受影响 不起转化作用 1949年将Pr污染降至〈0.02% DNA纯度越高，转化率越高 1944年Avery 重复了上述实验：确认转化物为DNA

  5. 2．T2噬菌体的侵染实验 1952年 Hershey 的实验：

  6. 说明：1）进入细菌的只是DNA而蛋白质留在外面说明：1）进入细菌的只是DNA而蛋白质留在外面 2）噬菌体DNA借用细菌的复制机制，大量复制噬菌 体DNA，并翻译出其蛋白质，最终组装成子代T2。 只有DNA是世代间的连续物质。

  7. 嘌呤： A，G 一分子碱基 嘧啶：C，U，T 核糖： RNA 一分子戊糖： 脱氧核糖：DNA 一分子磷酸： 二、DNA的结构 （一）DNA的基本结构单位-------核苷酸

  8. 2.核苷酸的分类 单核苷酸： 核苷 + 一分子磷酸 二磷酸核苷酸：核苷 +二分子磷酸 三磷酸核苷酸：核苷 +三分子磷酸

  9. （二）DNA的结构 1. DNA的一级结构：指DNA分子中核甘酸的排列顺序 （1）四种脱氧核糖核苷酸通过3＇，5＇-磷酸二酯键聚合成直线（真核生物）或环型DNA分子（细菌和噬菌体）。 （2） 核苷酸长链具有方向性（极性） 5＇端：戊糖5＇位有-OH 或磷酸 • 3＇端：戊糖3＇位有-OH 书写方向：5＇3＇

  10. 2。 DNA的二级结构

  11. 2．DNA的二级结构：双螺旋结构 （1）双螺旋结构的主要内容 A：两条链反向平行 5＇　　３＇ ３＇　　５＇ B：右手螺旋为主，局部有左螺旋 • C：碱基在内侧，磷酸和戊糖在外侧 （亲水） （疏水） D：碱基互补配对：氢键（A=T，G=C） E：形成两条沟（对ｐｒ与ＤＮＡ的相互识别很重要） • 大沟：两个螺旋之间 小沟：两条链之间

  12. (2)、ＤＮＡ的变性和复性 • 变性：导致ＤＮＡ双螺旋结构破坏，使双链分开 成单链的过程，称为变性． 条件：加热，　　极端酸碱，　高盐溶液等 热变性（溶解Melting）：加热引起的变性 • 将50%DNA分子变性时的温度称溶解温度（Tm）： GC含量 Tm

  13. 复性：变性的DNA在去除变性因素后，通过碱基配对， 恢复成双螺旋结构，这一过程称为复性。 退火（annealing）：热变性的DNA 在温度缓慢降低 时的复性。

  14. 3、DNA的三级结构：超螺旋结构 （1）原核生物 （图2-8）：大部分原核生物DNA都是 环状的 • 开放环状DNA（open circular DNA）： • 双链DNA 中的一条链有缺口 闭合环状DNA（closed circular DNA ）： 正螺旋（顺时针方向，自然界无） • 负超螺旋（逆时针）

  15. （2）真核生物：染色体（分裂期）--染色质（间期）（2）真核生物：染色体（分裂期）--染色质（间期） A：袢环模型 “袢环”（每个袢环包含315个核小体） ----- ----- 螺线管 核小体 ----- 沿染色体纵轴（由非组蛋白所构成的支架），由中央向四周伸出，构成放射环，环基部在中央集中并与非组蛋白轴相连 每18个袢环呈放射平面排列成一圈，形成1个微带 ----- ----- 约106个微带沿纵轴构建成染色单体。（如图）

  16. 2 nm – DNA双螺旋 10 nm – 核小体（连接成染色质“串珠”） 30 nm – 螺线管 300 nm – 袢环Ⅰ 700 nm – 袢环Ⅱ 1400 nm – 染色体

  17. B：染色质（间期）与染色体（分裂期）：同一物质 B：染色质（间期）与染色体（分裂期）：同一物质 着丝粒 结构（图2-10）：长（q）、短（P）臂 端粒 核型（图2-11：）：生物体细胞中的全套染色体 • 分类（图2-12）：中央着丝粒染色体 • 亚中央着丝粒染色体 • 近端着丝粒染色体

  18. G带核型（如图）

  19. 三、基因的结构 • 基因：一段有功能的DNA片段 1、原核生物基因的结构: 操纵子 1 2 3 DNA

  20. 乳糖操纵子

  21. 2、真核生物基因的结构（图2-14） （1）结构基因：外显子 + 内含子 （2）顺式调控元件：（cis-acting elements） 指与基因表达的调控有关，能与转录因子结合的DNA序列。 • 主要有： 启动子：真核生物：TATA box • 上游启动子元件 • 反应元件 • 增强子 • 加尾信号

  22. 上游启动子元件（upstream promoter elements）： 位于TATA box 上游 主要有：CAAT box，CACA box，GC box 反应元件：与信息分子的受体结合 • 增强子：位置灵活，内含负增强子（negative enhancer） • 加尾信号：最后一个外显子的一段保守AATAAA序列

  23. gene1 gene2 DNA 3、基因与DNA的关系

  24. 第二节 RNA的结构 一、组成成分 碱基：A、U、G、C 戊糖：核糖 磷酸 二、RNA的分类 mRNA、 tRNA、 rRNA、 SnRNA、 ScRNA等 1、mRNA（messenger RNA）

  25. （1）原核细胞mRNA的特点：（图2-15） 顺反子（cistron）：由结构基因转录生成的mRNA • 真核生物：单顺反子 • 原核生物：多顺反子 A：原核生物往往是多顺反子. • B：mRNA ５＇端无帽子（cap）结构，３＇端一般无poly A. C：一般没有修饰碱基

  26. 非翻译区 外壳蛋白顺反子 Ａ蛋白顺反子 复制酶顺反子 5’pppG 3‘ AUG(GUG) UAG AUG UAA AUG AOH UAG 与核蛋白体结合部位 原核mRNA的一级结构模式（噬菌体MS2的结构）

  27. 非翻译区 m6A m6A 3’ 5’ UGA UAA UAG m7GpppNm(Nm) AAAAnAOH AUG 翻译区 >100 20-200 与核蛋白体结合部位 AAUAAA 真核mRNA的 一级结构模式（哺乳动物） （2）真核生物mRNA结构的特点: (图2-16)

  28. A：真核生物往往是单顺反子. B：mRNA ５＇端有帽子（cap）结构(图2-17). C：３＇端一般有20bp-300bp(base pair) 的poly A. • D：一般有修饰碱基(甲基化)

  29. 2. tRNA(transfer RNA) : 约占总RNA的15%左右. 特点: • A：单链小分子, 73-93bp. • B：有修饰碱基和稀有碱基. • C：５＇端总是磷酸化(pG),３＇端为CPCPAOH序列. • D：可形成三叶草型的二级结构. • E：三级结构为倒L型

  30. 3. rRNA (ribosomal RNA): 组成核糖体的主要成分 最丰富,约占总RNA 的>80%

  31. 4.具有催化活性的RNA: 核酶(ribozyme) P16 5.核内不均一RNA(heterogeneous nuclear RNA, hnRNA) 真核细胞mRNA的前体 6.小分子核内RNA(small nuclear RNA, SnRNA) 真核生物内, 长度<300bp,序列高度保守 不单独存在,常与Pr形成SnRNP (small nuclear ribonucleoprotein particle)

  32. 7.反义RNA(antisense RNA) : 碱基序列正好与mRNA互补的RNA

  33. 第三章： 蛋白质-----生命活动的执行者 • 一、蛋白质的结构 ： 四级 1、一级结构 指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序 决定了蛋白质的空间结构

  34. 2．空间结构：立体结构、高级结构 （1）二级结构: 多肽链内部通过次级键形成的结构 • 主要有: -螺旋(-helix) • -折叠(-pleated sheet) • 无规则卷曲(random coil) • -螺旋(-helix)

  35. 模体（motif） 超二级结构(super secondary structure): 二级结构组合在一起形成的结构称(motif) • 目前有三种基本形式: -螺旋组合() • -螺旋折叠组合() • 折叠组合() 结构域(domain): 超二级结构形成紧密、稳定而且在蛋白质分子构象上可明显区分的区域。 由多个motif组成 • 属三级结构

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