基因分子生物學

1、關(guān)于基因的分子生物學第1頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四遺傳物質(zhì)及其結(jié)構(gòu)一、遺傳物質(zhì)是什么？ 孟德爾通過對豌豆的雜交和遺傳學研究，提出了遺傳因子的分離定律和自由組合定律 摩爾根進一步將遺傳學與細胞學的研究方法結(jié)合起來，以果蠅為研究對象，發(fā)展并確立了基因?qū)W說 但是，直到二十世紀四十年代，困擾科學工作者的兩大問題還未解決：基因是由什么物質(zhì)構(gòu)成的？基因是如何工作的？第2頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 當時人們猜測，構(gòu)成遺傳物質(zhì)的應該是蛋白質(zhì)，理由： 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸有 20 種，氨基酸的不同組合，就能形成多種不同的蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)作為酶，催

2、化生物的代謝反應，并由此控制多種遺傳性狀的表現(xiàn) 后來，在對細菌、病毒這些及其簡單的生命形式的研究過程中，科學工作者們才開始發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的蛛絲馬跡。第3頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四1、著名的肺炎球菌實驗 1928 年，英國的細菌學家 Griffith 首次發(fā)現(xiàn)了基因是一類特殊生物分子的證據(jù) 他的實驗對象是兩種肺炎球菌： S型 有莢膜，菌落表面光滑，高致病性R型 無莢膜，菌落表面粗糙，無致病性第4頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第5頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四實驗結(jié)果說明： 被加熱殺死的 S 型肺炎球菌無致病性 被加熱

3、殺死的 S 型肺炎球菌中 一定有某種特殊的生物分子或遺傳物質(zhì)，能夠使無害的 R 型肺炎球菌轉(zhuǎn)化成為高致病性的 S 型肺炎球菌 被轉(zhuǎn)化成 S 型肺炎球菌的后代仍保持為 S 型，可見該肺炎球菌的遺傳特性被改變第6頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 在美國紐約洛克菲洛研究所工作的 Avery 立刻敏感地抓住這一問題，進一步進行研究 他將被加熱殺死的 S 型肺炎球菌的各個生物化學成分分離，包括多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸 再將各個組分分別加入活的 R 型肺炎球菌中，研究其致病性和性狀的變化 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有核酸能使 R 型肺炎球菌轉(zhuǎn)化成為S型 進一步的酶解實驗也證明：蛋白質(zhì)水解與否與轉(zhuǎn)

4、化無關(guān)，而核酸水解與否可以控制轉(zhuǎn)化的成敗 1944年，Avery 等人正式得出結(jié)論 DNA 是生命的遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是生命的遺傳物質(zhì)第7頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四2、更有說服力的噬菌體實驗 1952 年，Hershey & Chase 利用噬菌體（細菌病毒，其結(jié)構(gòu)十分簡單，由 DNA 內(nèi)核和蛋白質(zhì)外殼構(gòu)成 ）為實驗對象完成的實驗 分別用放射性同位素 35S 標記病毒的蛋白質(zhì)外殼、 32P標記病毒的 DNA 內(nèi)核，分別感染未被標記的細菌關(guān)鍵： 控制好感染時間，保證噬菌體恰好可以完成感染作用，然后在組織攪拌機中攪拌，切斷噬菌體外殼與細菌細胞間的聯(lián)系 第8頁，共68頁

5、，2022年，5月20日，8點17分，星期四上清：游離的噬菌體沉淀：被感染過的細菌結(jié)論：進一步發(fā)現(xiàn)：第9頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四實驗結(jié)果： 噬菌體在感染細菌時，僅僅是其中的 DNA 內(nèi)核進入細菌，而蛋白質(zhì)外殼留在細菌細胞外 從細菌中釋放的新噬菌體顆粒中，能檢測出 32P 標記，而檢測不出 35S 標記 可見噬菌體在繁殖的過程中，DNA 得到了復制，并且控制新的蛋白質(zhì)外殼的合成從 1944 年到 1952 年，整整 8 年的時間，全世界的科學家才接受了 Avery 的結(jié)論 生命的遺傳物質(zhì)是 DNA第10頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四196

6、2年， Wilkins、 Watson和Crick共獲諾貝爾生理或醫(yī)學獎Watson和Crick因為在1953年提出DNA的反向平行雙螺旋模型而與Wilkins共獲Noble生理醫(yī)學獎，后者通過X射線衍射證實了Watson-Crick模型第11頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四Rosalind E. Franklin1920-1958Rosalind E. Franklin對 DNA晶體結(jié)構(gòu)的研究為Wilkins的獲獎奠定了基礎第12頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第13頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四二、DNA的結(jié)構(gòu) 19

7、53 年 2 月 28 日，Watson&Crick 確立了 DNA 雙螺旋模型（double helix model）DNA 雙螺旋鏈的特征： 兩條通過堿基配對連接的多核苷酸長鏈，稱為“互補鏈”（complementary chain），互補鏈以反向平行 的方式圍繞同一中心軸相互纏繞，組成雙螺旋，兩條鏈均為右手螺旋，每一螺距為 3.4nm，而相鄰堿基對（base pair, bp）之間的距離為 0.34nm，因此每一螺旋中有 10 個 bp第14頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四2、堿基的互補配對是固定的準確的，A 與 T 之間形成兩條氫鍵，而 G 與 C之間形成三條氫

8、鍵，可見 G 與 C 的連接比 A 與 T 之間的連接更穩(wěn)定3、DNA 分子是有方向性的，由于脫氧核糖核磷酸通過 5,3-磷酸二酯鍵 連接形成多核苷酸長鏈，長鏈的 一端為 3端，有游離的 3-OH一端為 5 端，有游離的 5-磷酸在DNA雙螺旋分子中， 一條長鏈的方向為 53 一條長鏈的方向為 3 5兩條鏈反向平行第15頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四4、雙螺旋的表面形成兩條溝，其中 大溝（wide groove）寬 2.2 nm，是蛋白質(zhì)的結(jié)合位點； 小溝（narrow groove）寬 1.2 nm5、DNA 分子中，4 種核苷酸的排列順序不受任何限制，能構(gòu)成極其繁

9、多的組合形式 如一段長 100 bp 的 DNA 片段，其核苷酸的排列方式有 4100 種 DNA 分子蘊藏著無窮多的遺傳信息第16頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四DNA的復制一、DNA 復制依賴于堿基互補配對原則 DNA 是遺傳物質(zhì)，它攜帶由特定順序的核苷酸組成的遺傳信息，控制著生物體特定的性狀，并在細胞增殖的過程中將遺傳信息傳遞給下一代 DNA 分子能夠準確地自我復制（selfreplication） 保證一套完整的遺傳信息的代代相傳 特殊結(jié)構(gòu) ：DNA 的雙鏈結(jié)構(gòu)第17頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四二、DNA的半保留復制 將大腸桿菌放置在

10、一 15NH4Cl 為唯一氮源的培養(yǎng)液中培養(yǎng)若干代 所有大腸桿菌的 DNA 都被 15N 標記轉(zhuǎn)入以 14NH4Cl 為唯一氮源的培養(yǎng)液中生長第一代分裂完成的菌體第二代分裂完成的菌體將 DNA 分離出來，進行密度梯度離心1、DNA 合成的同位素示蹤實驗 1958 年，Meselson & Stath 設計了 DNA 合成的同位素示蹤實驗，具體作法：第18頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四結(jié)果： 親本的 DNA 離心后形成一條帶，分布在離心管的下部，可見是僅含 15N 的雙鏈 第一代的 DNA 離心后形成一條帶，正好分布在離心管的中部，可見是同時含 15N 和 14N 的雙

11、鏈 第二代的 DNA 離心后形成兩條帶，一條位于離心管的中部，一條位于離心管的上部，可見其 DNA 有兩種，一種為同時含 15N 和 14N 的雙鏈，另一種為只含 14N的雙鏈第19頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第20頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四結(jié)論： 新合成的 DNA 分子的兩條 DNA 鏈，一條來自親代DNA（parental chain），一條是新合成的子鏈 半保留復制（semiconservative relpication） 細胞中的 DNA 復制是以親代的一條 DNA 鏈為模板（template），按照堿基互補配對原則，合成另一

12、條具有互補堿基的新鏈，復制完成的 DNA 子鏈與親代的 DNA 完全相同第21頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四2、DNA 復制的基本過程發(fā)生時間： 細胞周期的 S 期參與復制的蛋白因子： 解旋酶（helicase） 在 DNA 復制起始位點，局部解螺旋，并拆開為兩條單鏈 單鏈附著蛋白（SSB） 與解旋的單鏈結(jié)合，使母鏈能穩(wěn)定存在一段時間 引物酶 負責合成引物 引物（primer） 為 10 個左右的核苷酸的 RNA 短鏈，為 DNA 的合成提供游離的 3OH端 DNA 聚合酶（DNA polymerase） 負責使游離的核苷酸準確地與母鏈 DNA 上互補的堿基結(jié)合，并與

13、早先形成的核苷酸新鏈連接，使新鏈延長第22頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四特點： DNA聚合酶只能將游離的核苷酸加在新鏈的 3 OH 端，因此 DNA 的復制總是由 5 向 3 方向進行 親代 DNA 雙鏈打開后，一條為 3 5 方向，以這條鏈為模板，正好使核苷酸按 5 3 的方向連續(xù)合成新鏈 另一條模板鏈為 5 3 方向，無法連續(xù)合成新鏈，只能分段進行，每合成的一段小片段稱為“岡崎片段”（Okazaki fragment） 岡崎片段上的 RNA 引物被 RNA 水解酶水解，DNA 小片段取代之，再通過 DNA 連接酶（DNA ligase）使各個岡崎片段連接起來第23

14、頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四具體過程： 在解旋酶的作用下，首先雙螺旋的 DNA 可以 同時在許多 DNA 復制的起始位點 局部解螺旋并拆開為兩條單鏈，如此在一條雙鏈上可形成許多“復制泡”，解鏈的叉口處稱為復制叉（replication fork）第24頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第25頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第26頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四速度： 快，大腸桿菌 30 min 完成 4.64 Mb 的復制，人類幾小時完成 3000 Mb 的復制準確率： 高，平均為 1 / 107

15、結(jié)論： DNA 的半保留復制保證了所有的體細胞都攜帶相同的遺傳信息，并可以將遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給下一代第27頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 遺傳信息流是從DNA到RNA到蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)是表型特征的分子基礎 生物體的表型是通過一系列的蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的，Beadle & Taturm 根據(jù)生化代謝途徑中酶和基因的關(guān)系，提出了“一個基因一個酶”（one gene-one enzyme）的假說 分子遺傳學的奠基石 隨后的研究將該假說更正為：一個基因一條多肽鏈（one gene-one polypeptide chain）第28頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，

16、星期四二、RNA的結(jié)構(gòu)與功能 RNA也是核苷酸的多聚體，它與DNA的主要差別：（1）RNA大多是單鏈分子；（2）含核糖而不是脫氧核糖；（3）4種核苷酸中，不含胸腺嘧啶（T），而是由尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T） 細胞中主要有3 種RNA，即信使RNA（messager RNA, mRNA），核糖體 RNA（ribosome RNA, rRNA）和轉(zhuǎn)運 RNA（tranfer RNA, tRNA）第29頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四1、 mRNA 是遺傳信息的攜帶者，在細胞核中轉(zhuǎn)錄DNA上的遺傳信息，再進入細胞質(zhì)，成為蛋白質(zhì)合成的模板（template）2、tRNA

17、局部為雙鏈，在3、5端相反一端的環(huán)上具有由 3 個核苷酸組成的反密碼子。tRNA 的反密碼子在蛋白質(zhì)合成時與 mRNA 上互補的密碼子相結(jié)合 tRNA 起識別密碼子和攜帶相應氨基酸的作用第30頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 莖環(huán)結(jié)構(gòu)stem-loop第31頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四3、rRNA單鏈 RNA，和核糖體大、小亞基蛋白共同組成核糖體，核糖 體是蛋白質(zhì)合成的場所核糖體的大小亞基在行使翻譯功能（肽鏈合成）時，聚合成 整體，為蛋白質(zhì)的合成提供場所核糖體上具有 附著 mRNA 模板鏈的位置 兩個 tRNA 附著的位置，分別稱為 A 位和

18、 P 位第32頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四三、轉(zhuǎn)錄（transcription）由DNA控制的蛋白質(zhì)合成涉及兩個基本過程：第一步，轉(zhuǎn)錄（transcription） 將 DNA 的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到 mRNA 中，發(fā)生在 細胞核 中；第二步，翻譯（translation） 將 mRNA 的信息翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，在 細胞質(zhì) 中進行原核生物中遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯簡單一些，真核生物中的遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯要復雜得多第33頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四轉(zhuǎn)錄與翻譯耦聯(lián)第34頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四基本定義： 轉(zhuǎn)錄（

19、transcription） 以單鏈 DNA 分子為模板，按照堿基互補配對原則，合成一條單鏈 RNA 分子，DNA 分子上攜帶的遺傳信息被轉(zhuǎn)移到 RNA 分子中的過程基本結(jié)構(gòu)： 啟動子（promoter） 由一段特殊的核苷酸序列構(gòu)成，是 DNA 鏈上的轉(zhuǎn)錄起始信號，是 RNA 聚合酶識別、結(jié)合并打開 DNA 雙鏈的位點 終止子（terminator） 終止 RNA 新鏈合成的一段核苷酸序列，即 RNA 聚合酶脫離的位點第35頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四基本過程： RNA 聚合酶結(jié)合到 DNA 分子在啟動子附近，并局部打開雙鏈，其中只有一條鏈成為 RNA 分子合成的模

20、板鏈 RNA 聚合酶沿著模板鏈的 3 向 5 端移動，按 5 3 的方向合成新的 RNA 鏈 RNA 聚合酶遇上終止子，RNA 聚合酶脫離，新合成的RNA 鏈離開模板鏈游離于細胞核中，DNA 雙鏈恢復雙螺旋 在轉(zhuǎn)錄過程中，第一個 RNA 聚合酶在解離下來之前，第二個 RNA 聚合酶能結(jié)合上去，進行第二次轉(zhuǎn)錄第36頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第37頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四轉(zhuǎn)錄與復制的不同點：1、轉(zhuǎn)錄有轉(zhuǎn)錄單位，并非整段 DNA 鏈全部轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄不需要引物，合成的是 RNA3、轉(zhuǎn)錄是不對稱的，即僅以一條 DNA 鏈為模板，合成一條 RN

21、A 鏈4、新合成的 RNA 鏈的 5端游離出來，僅有正在合成的約 10 個核苷酸與 DNA 形成雙鏈形式第38頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四四、遺傳密碼（genetic code）1、遺傳密碼的破譯 當 DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)后，另一個重大的問題被提出 ：“遺傳信息如何儲存在只有簡單堿基差別的 4 種核苷酸中？” 在美國健康研究所工作的 Nirenberg&Matthei 在進行蛋白質(zhì)細胞外合成的實驗：他們開始是將 ATP、游離的氨基酸添加到從細胞中分離來的核糖體、核酸和酶的混合物中 從實驗結(jié)果分析，他們提出一個問題：“哪一種 RNA 能夠促進多肽的合成？”第39

22、頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 Matthei他們建立和優(yōu)化一種對RNA高度敏感并可及時檢測出多肽合成的試管實驗系統(tǒng)經(jīng)過5天通宵達旦 星期六早晨，熬紅了眼的Matthei得到了答案：poly U合成的肽鏈全部是苯丙氨酸（Phe）Matthei成為世界上破譯第一個遺傳密碼的人第40頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四1966年，Nirenberg和Khorana等人完成全部遺傳密碼字典，在全部64個密碼子中： 61個負責20種氨基酸翻譯；3個無義密碼子 1968年諾貝爾獎第41頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四2、遺傳密碼的特點

23、 mRNA 上的密碼子是奇數(shù)的三聯(lián)體，又稱“三聯(lián)體密碼”（triplet code）遺傳密碼具有以下幾個基本特點： A、密碼是連續(xù)的 2 個密碼子之間沒有任何核苷酸予以隔開 B、密碼的簡并性（degeneracy） 4 種核苷酸組成的密碼子有 64 種，氨基酸只有 20 種，多數(shù)氨基酸都具有多個密碼子 C、偏愛密碼子（prefer codon） 在簡并密碼子中，不同的生物往往偏向使用其中一種 第42頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四 D、密碼子的專一性 氨基酸似乎主要由前兩個核苷酸決定，第三個核苷酸的改變不會引起氨基酸的改變 原因：主要是由于 tRNA 的反密碼子的第一個

24、核苷酸上的堿基為“甲基次黃嘌呤”（I），它與 A、U、C 都能結(jié)合，形成氫鍵 E、起始密碼子（initiate codon） AUG，編碼 fMet（氮甲酰甲硫氨酸） F、終止密碼子（stop codon） 共有三個：UAG、UAA和UGA，他們不編碼任何氨基酸，終止多肽鏈的合成 G、密碼子的通用性 密碼子對絕大多數(shù)生物體都是通用的第43頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四五、翻譯（translation） 細胞中蛋白質(zhì)的合成是一個嚴格按照 mRNA 上密碼子的信息指導氨基酸單體合成為多肽鏈的過程，這一過程稱為 mRNA 的翻譯（translation） mRNA 的翻譯需

25、要有 mRNA、tRNA、核糖體、多種氨基酸和多種酶等的共同參與，其過程遠比轉(zhuǎn)錄復雜，共分為五個階段第44頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四1、第一階段 氨基酸的激活必需成分： 二十種氨基酸、二十種以上的 tRNA、相應的氨基酰tRNA 合成酶、ATP、Mg2+具體反應： 在氨基酰tRNA 合成酶的催化下，利用 ATP 供能，催化特定的氨基酸與特定的 tRNA 結(jié)合，形成氨基酰tRNA，由兩個催化反應構(gòu)成：反應I： AA + ATP + En AA-AMP-En + PPi反應II：AA-AMP-En + tRNA AA-tRNA + AMP + En第45頁，共68頁，

26、2022年，5月20日，8點17分，星期四2、第二階段 多肽鏈合成的起始必需成分： mRNA、N-甲酰甲硫氨酰tRNA（fMet-tRNA）、起始密碼子AUG、 30s核糖體小亞基、50s核糖體大亞基、起始因子（initiation factor , IF ）、GTP、Mg2+具體過程：30S核糖體小亞基與mRNA通過SD序列結(jié)合在一起 IF與fMet-tRNA形成復合物GTP起始復合物第46頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四起始復合物50S核糖體大亞基70S核糖體、mRNA、 fMet-tRNA結(jié)合在一起IF、GDP、Pi脫離第47頁，共68頁，2022年，5月20日，

27、8點17分，星期四3、第三階段 多肽鏈的延伸必需成分： 完整的核糖體與 mRNA 的復合物、各種氨基酰tRNA、多肽轉(zhuǎn)移酶、延伸因子（elongation factor , EF）、GTP特殊結(jié)構(gòu)： 核糖體上有兩個與氨基酰tRNA 結(jié)合的位點，一個為 P位點（peptide）、另一個為 A 位點（aminoacyl），每個位點上有一個三聯(lián)體密碼子，起始時 fMet-tRNA結(jié)合在 P 位點上具體過程：從第一個肽鍵形成到最后一個肽鍵形成的全部過程第48頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四fMet-tRNAPAAA1-tRNAEF GTP fMet-tRNAPAAA1-tRNA

28、tRNAPAfMet-AA1-tRNA多肽轉(zhuǎn)移酶AA2-tRNAEF GTP tRNAfMet-AA1-tRNAPAAA2-tRNA核糖體前移第49頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四4、第四階段 多肽鏈合成的終止必需成分： 終止密碼子（UAG、UAA、UGA）、釋放因子（releasing factor , RF）、水解酶、GTP具體過程： P位點上有一串多肽鏈A位點到達終止密碼子RFRF結(jié)合到A位點 將P位點上的轉(zhuǎn)肽酶變構(gòu)成水解酶水解P位點上的tRNA與多肽之間的酯鍵，多肽鏈釋放出來第50頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四5、翻譯后加工 從核糖體上

29、解離下來的多肽鏈多數(shù)不具正常的生理功能，必需要經(jīng)過多種方式的修飾，改變其結(jié)構(gòu)，才能表現(xiàn)出生理活性，主要的翻譯后加工過程包括： 去掉 N 端的 fMet 剪切去除一些肽段 形成二硫鍵 氨基酸側(cè)鏈的修飾 磷酸化、甲基化、羥基化等 糖基化修飾 亞基聚合 第51頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四特點： 準確 在翻譯的過程中，每個氨基酸是嚴格按照mRNA 模板的密碼序列逐個合成到肽鏈上，可見 mRNA 上的遺傳信息被準確地翻譯成特定的氨基酸序列速度： 快 一個核糖體上一個肽鏈的合成平均不到 1 分鐘，而且一段 mRNA 可以相繼與多個核糖體結(jié)合，同時進行多條同一種肽鏈的合成第52頁

30、，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四第53頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四六、中心法則（central dogma）補充：1、發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶 即能以 RNA 為模板合成 DNA2、DNA 翻譯 在實驗室中，能使 DNA 翻譯成蛋白質(zhì)3、朊粒致病性及其遺傳行為 對中心法則的挑戰(zhàn)，但最終的研究結(jié)果表明，該病毒來源于細胞核中的 PrP 基因 轉(zhuǎn)錄 翻譯 復制 DNA RNA 蛋白質(zhì)第54頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四修改后的中心法則： 轉(zhuǎn)錄 復制 DNA RNA 復制 反轉(zhuǎn)錄 翻譯 蛋白質(zhì)第55頁，共68頁，2022年，5月20日，

31、8點17分，星期四遺傳物質(zhì)的改變一、染色體畸變與人類疾病 染色體畸變（chromosome aberration） 染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生改變，進而造成可遺傳的病變1、染色體結(jié)構(gòu)的變異A、缺失（deletion） 染色體丟失一個片段，使位于該片段上的基因丟失實例：貓叫綜合癥，第 5 號染色體上短臂缺失 Tumer 綜合癥，缺少一條 X 染色體第56頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四B、重復（duplication） 染色體的某一片段在該染色體上重復出現(xiàn)的現(xiàn)象C、倒位（inversion） 染色體上同時出現(xiàn)兩處斷裂，中間的染色體片段倒轉(zhuǎn) 180 度后重新連接，使這一部分的基因

32、排列順序發(fā)生顛倒 倒位發(fā)生在染色體的一個臂內(nèi)，不包含著絲粒的，稱為“臂內(nèi)倒位”（paracentric inversion）; 倒位發(fā)生在兩條臂之間，包括著絲粒的，稱為“臂間倒位”（pericentric inversion） 第57頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四D、易位（translocation） 染色體的斷裂片段接到非同源染色體上的現(xiàn)象，造成染色體間的基因重排 最常見的易位為相互易位（reciprocal translocation），即非同源染色體間相互交換染色體片段 聯(lián)會時，會出現(xiàn)特征性的十字形結(jié)構(gòu)第58頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期

33、四2、染色體數(shù)目變異A、整倍體（euploid） 體細胞中的染色體數(shù)目的變異是以二倍體產(chǎn)生的正常配子中的染色體為單位進行增減 如三倍體的無籽西瓜、香蕉B、非整倍體（aneuploid） 體細胞中染色體的變異是以配子中個別染色體增減為基礎產(chǎn)生的多倍體 如人類的性染色體為 XXY 型，少數(shù)人表型正常，但多數(shù)會患上 Klinefelter 綜合癥；小兒唐氏綜合癥，為 21 號染色體多了一條，即 21 三體；XXX型、XYY型等第59頁，共68頁，2022年，5月20日，8點17分，星期四二、基因突變（mutation）廣義的基因突變包括染色體畸變和基因的點突變 基因突變發(fā)生在生殖細胞內(nèi)，則突變能遺傳給后代； 因突變發(fā)生在體細胞內(nèi)，則僅在當代引起形態(tài)或生理上的變化，但不能遺傳給下一代突變的意義