第八章遺傳的分子基礎(chǔ)

第八章遺傳的分子基礎(chǔ)第一節(jié)遺傳物質(zhì)是DNA(或RNA)一、DNA是遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)(一)DNA是所有生物的染色體所共有的，從噬菌體、病毒、直到人類的染色體中都含有DNA。而蛋白質(zhì)則不同，噬菌體、病毒的蛋白質(zhì)不存在于染色體上，而存在于蛋白質(zhì)外殼上，在細(xì)菌染色體上也沒(méi)有蛋白質(zhì)，只是真核生物的染色體含有核蛋白。(二)同種生物不同組織的細(xì)胞在一定條件下，其核內(nèi)DNA含量基本上是相同的，精子DNA的含量恰是體細(xì)胞的一半，蛋白質(zhì)等其它化學(xué)物質(zhì)不符合這種情況(三)同種生物的各種組織的細(xì)胞中，DNA在質(zhì)上恒定，也就是DNA在代謝上比較穩(wěn)定，而蛋白質(zhì)在質(zhì)上不恒定，它與細(xì)胞內(nèi)的許多分子相似，在代謝中可以一面的迅速合成，又一面的分解和轉(zhuǎn)化，例如某些魚類，它們的染色體的蛋白質(zhì)一般是組蛋白，且含有少量RNA，而在成熟精子中，組蛋白不見(jiàn)了，全是精蛋白，RNA也測(cè)不出。可見(jiàn)蛋白質(zhì)不符合遺傳物質(zhì)對(duì)穩(wěn)定性的要求。1.33.31.62.52.5-3.3-2.56.43.05.62.46.4-5.6家雞牛鯉魚人精子紅細(xì)胞肝細(xì)胞腎細(xì)胞生物種類幾種生物的細(xì)胞(每一細(xì)胞核)中的DNA含量(單位10-6ug)二、DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)(一)肺炎球菌的轉(zhuǎn)化肺炎雙球菌有兩種類型：

S型：具有莢膜(多糖類物質(zhì))和毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患敗血癥。在培養(yǎng)基上形成光滑(smooth)菌落，故稱光滑型。

R型：無(wú)莢膜和毒性，不致病。在培養(yǎng)基上形成粗糙(rough)菌落,故稱粗糙型。1928年，英國(guó)科學(xué)家格里費(fèi)斯(Griffith)在肺炎球菌實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)了基因是一類特殊生物分子的證據(jù)。

(四)各種生物中能改變DNA結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)都可引起突變。難道S型致病菌復(fù)活了嗎？這就是著名的“格里費(fèi)斯之謎”。OswaldTheodoreAvery（1877～1955）多糖類脂蛋白質(zhì)RNADNA

艾弗里等人的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：從S型死菌中分別提?、俜謩e與R型細(xì)菌混合②DNA+DNase與R型細(xì)菌混合→檢測(cè)各組分的轉(zhuǎn)化活性→只有DNA具有轉(zhuǎn)化因子活性進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)：用化學(xué)法和酶法↓去除S型死菌提取物中的蛋白質(zhì)、類脂、多糖和RNA↓抽提物的剩余物質(zhì)↓轉(zhuǎn)化R型↓

S型因此1944年艾弗里等人確認(rèn)：“轉(zhuǎn)化因子”就是DNA。

艾弗里于1946年用蛋白酶、RNA酶和DNA酶分別處理肺炎球菌的細(xì)胞抽提物。結(jié)果:①可以破壞、消化蛋白質(zhì)的胰蛋白酶和糜蛋白酶不影響轉(zhuǎn)化活性。②分解、消化RNA（而不是消化分解DNA）的RNA酶對(duì)轉(zhuǎn)化活性無(wú)影響。③在加入分解、消化DNA的DNA酶后，轉(zhuǎn)化活性喪失。這一實(shí)驗(yàn)又進(jìn)一步證明了DNA是遺傳物質(zhì)，即遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA。這是基因研究史上的一個(gè)重要的里程碑。1951年，赫里奧特(R·Herriott)提出一個(gè)十分富有魅力和啟發(fā)性的假說(shuō)：“病毒的作用可能像一個(gè)充滿著轉(zhuǎn)化因子的注射針。這樣的病毒本身不會(huì)進(jìn)入寄主細(xì)胞，它用尾部接觸寄生細(xì)胞，可能通過(guò)酶的作用在細(xì)胞外膜上鉆一小孔，然后病毒頭部的DNA就鉆入細(xì)胞?！?/p>

赫爾希是研究噬菌體的美國(guó)微生物學(xué)家，當(dāng)人們?yōu)榘ダ锏膶?shí)驗(yàn)而激烈爭(zhēng)論時(shí),他和一些人在考慮，能否將蛋白質(zhì)和DNA完全分開(kāi)，單獨(dú)觀察DNA的作用呢？他們受赫里奧特思路的啟發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè)精巧的噬菌體感染實(shí)驗(yàn)。(赫爾希與德?tīng)柌紖慰撕捅R里亞一起，獲1969年的諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獎(jiǎng))。AlfredDayHershey（1908～1997）(二)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)→遺傳物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。(三)煙草花葉病毒的重建化學(xué)組成：6%RNA+94%蛋白質(zhì)形態(tài)特征：管狀微粒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：中心是單鏈RNA分子，外部是蛋白質(zhì)外殼。

弗南克爾－柯拉特(Frankel－Gonrat)等利用先分離后聚合的方法，重新合成混合的煙草花葉病毒，用它感染煙草葉片。煙草花葉病毒(TMV)在水和苯酚中振蕩→TMVRNA+TMVpr。如果進(jìn)行三個(gè)處理：TMVpr→感染煙草→煙草不被感染TMVRNA→感染煙草→煙草被感染TMV→感染煙草→煙草被感染此實(shí)驗(yàn)證明感染物是RNATMV有很多菌株，其中S株系：HR株系：外殼蛋白不具有組氨酸和甲硫氨酸外殼蛋白具有組氨酸和甲硫氨酸→在沒(méi)有DNA的病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。SRNAS病毒SS蛋白質(zhì)HR蛋白質(zhì)HRRNAHR重組病毒病葉第二節(jié)DNA的分子結(jié)構(gòu)與復(fù)制一、兩種核酸的化學(xué)組成及其分布(一)兩種核酸的化學(xué)組成核酸是一種高分子化合物，它的單體是核苷酸，每一核苷酸(nucleotide)由三部分組成。磷酸磷酸無(wú)機(jī)鹽胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）嘧啶腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）嘌呤堿基核糖脫氧核糖五碳糖核糖核苷酸（核苷酸）脫氧核糖核苷酸（脫氧核苷酸）基本單位RNADNADNA與RNA的比較脫氧核苷酸成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

OH∣H0─P＝O∣OH磷酸

OH∣H0─P＝O∣OH磷酸核苷酸成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)式脫氧核糖腺嘌呤A鳥(niǎo)嘌呤G胞嘧啶C胸腺嘧啶T核糖腺嘌呤A鳥(niǎo)嘌呤G胞嘧啶C尿嘧啶U(二)兩種核酸的分布高等動(dòng)植物體內(nèi)，絕大部分的DNA在細(xì)胞核內(nèi)的染色體上，它是構(gòu)成染色體的主要成分。有少量的DNA在細(xì)胞質(zhì)中，它存在于葉綠體、線立體等細(xì)胞器內(nèi)。細(xì)菌也含有DNA和RNA。多數(shù)細(xì)菌病毒(噬菌體)是DNA，少數(shù)是RNA；多數(shù)植物病毒是RNA，少數(shù)是DNA；動(dòng)物病毒有些含有DNA，有些含有RNA。二、DNA的化學(xué)結(jié)構(gòu)DNA分子是脫氧核苷酸的多聚體(多核苷酸)。脫氧核苷酸是堿基、脫氧核糖、磷酸連接起來(lái)構(gòu)成的，共有４種。脫氧腺嘌呤核苷酸脫氧胸腺嘧啶核苷酸脫氧鳥(niǎo)嘌呤核苷酸脫氧胞嘧啶核苷酸

O∣O─P＝O

∣O

O∣O─P＝O

∣O

O4′1′3′2′CH25′嘧啶(胞嘧啶或胸腺嘧啶)O∣O─P＝O∣O下一個(gè)核苷酸

O4′1′3′2′CH25′嘌呤(腺嘌呤或鳥(niǎo)嘌呤)3′-5′磷酸二脂鍵聯(lián)結(jié)三、DNA的分子結(jié)構(gòu)1953年Watson和Crick依據(jù)兩個(gè)線索JamesDeweyWatson（1928～）

FrancisHarryComptonCrick（1916～）

富蘭克林拍攝的DNA晶體的X射線衍射照片，這張照片正是發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵①通過(guò)X射線對(duì)DNA的衍射研究結(jié)果②根據(jù)Chargaff(1951)關(guān)于堿基互補(bǔ)配對(duì)的規(guī)律。提出DNA分子的空間結(jié)構(gòu)(DNA的模型)。獲1962年的諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。(a)“帶子”表示磷酸糖主鏈，水平的堿基對(duì)在中心。(b)分子中糖環(huán)平面與堿基平面的空間關(guān)系(c)DNA的原子模型大溝小溝糖-磷酸主鏈堆積的堿基對(duì)-H……--H……--H………H-……H---H……………H--………H----H…………H--DNA分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):

⑴DNA分子是兩條長(zhǎng)鏈互相旋轉(zhuǎn)而成的一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，每一條鏈的主線代表交互存在的糖和磷酸，兩條鏈的極性相反(反向平行)。堿基的排列位置與主線成直角，向DNA分子的中央突出。一條鏈的堿基總與另一條鏈同一水平上的堿基配對(duì)，每對(duì)堿基由弱氫鍵聯(lián)結(jié)起來(lái)。⑵堿基配對(duì)的原則是A與T配對(duì)(通過(guò)兩個(gè)氫鍵聯(lián)結(jié))，C與G配對(duì)(通過(guò)三個(gè)氫鍵聯(lián)結(jié))。四、雙鏈DNA的不同構(gòu)型(一)B-DNA，Watson-Crick模型，是右手螺旋，堿基的平面對(duì)DNA分子的中軸是垂直的，細(xì)胞內(nèi)B-DNA分子每轉(zhuǎn)一圈平均包括10.4核苷酸對(duì)。在正常生理狀態(tài)時(shí)，DNA分子大都屬于這種形式。(二)A-DNA，右旋，每轉(zhuǎn)一圈大約含11個(gè)堿基對(duì)。在高鹽分或脫水狀態(tài)時(shí)，DNA常以A-DNA型方式存在。在活細(xì)胞中DNA-RNA異源雙鏈或RNA-RNA雙鏈以這種方式存在。(三)Z-DNA，Z表示糖、磷酸主干呈Z字型，此型雙鏈中堿基平面對(duì)螺旋中軸不成直角，每轉(zhuǎn)一圈約有12個(gè)堿基對(duì)。這種構(gòu)型可能與真核類中基因活性有重要關(guān)系。五、DNA的變性、復(fù)性及解鏈溫度(一)DNA的變性將雙鏈DNA在中性鹽溶液中加熱，DNA分子的共價(jià)鍵不受影響，而互補(bǔ)堿基對(duì)間的氫鍵則被打開(kāi)，從而使兩條多核苷酸鏈分開(kāi)成為兩條單鏈。(二)DNA的復(fù)性變性后成為單鏈的DNA，在適當(dāng)條件下又能恢復(fù)為雙鏈DNA。(三)解鏈溫度：加熱使溶液中DNA分子的50%成為單鏈時(shí)所需的溫度，記作Tm。六、DNA的復(fù)制1953年Watson和Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)就設(shè)想了復(fù)制的模式。(一)復(fù)制方式是半保留式復(fù)制

半保留復(fù)制在1958年由Meselson和Stahl用密度梯度離心技術(shù)所證明。1963年又被Cairns用放射拍攝技術(shù)直觀地顯示出來(lái)。繼而又證明，DNA的半保留復(fù)制方式存在于動(dòng)物、植物、細(xì)菌、一部分噬菌體和動(dòng)物病毒中。以后發(fā)展一種新的染色方法——染色體色差法直接觀察染色體的半保留復(fù)制。(二)半保留式復(fù)制的證明１、密度梯度離心技術(shù)(Meselson-Stahl實(shí)驗(yàn))：首先在15NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)然后轉(zhuǎn)到14NH4Cl培養(yǎng)基中培養(yǎng)14N對(duì)照系統(tǒng)15N對(duì)照系統(tǒng)第一代第二代提取DNA，進(jìn)行密度梯度超離心E.coli細(xì)胞用15N標(biāo)記的親本DNA14N中第一次復(fù)制14N中第二次復(fù)制實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DNA復(fù)制是半保留復(fù)制(a)實(shí)驗(yàn)結(jié)果染色體放射自顯影的圖示(b)按半保留復(fù)制預(yù)期DNA在復(fù)制過(guò)程中標(biāo)記情況2、放射自顯影技術(shù)證明⑴放射自顯影技術(shù)觀察染色體（蠶豆根尖放射自顯影實(shí)驗(yàn)）⑵放射自顯影技術(shù)觀察DNA復(fù)制叉：復(fù)制正在發(fā)生的位點(diǎn)(雙螺旋DNA兩條親本鏈分開(kāi)使復(fù)制能進(jìn)行的部位)。復(fù)制眼：在一個(gè)長(zhǎng)的未復(fù)制區(qū)域內(nèi)DNA已經(jīng)復(fù)制的區(qū)域３、染色體色差法證明(三)DNA復(fù)制的起點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制方向1、復(fù)制的起點(diǎn)DNA開(kāi)始復(fù)制的固定點(diǎn)，常用ori表示。原核生物復(fù)制的起點(diǎn)只有一個(gè)，真核生物的復(fù)制起點(diǎn)有幾個(gè)。許多生物的復(fù)制原點(diǎn)都是富含A、T的區(qū)段。２、復(fù)制子一個(gè)獨(dú)立的復(fù)制單位稱一個(gè)復(fù)制子。原核生物的DNA為單復(fù)制子，真核生物的DNA為多復(fù)制子。３、復(fù)制方向大多數(shù)生物體內(nèi)DNA的復(fù)制都以雙向等速方式進(jìn)行，但也有另外情況。例如枯草桿菌中，復(fù)制是從起點(diǎn)開(kāi)始雙向進(jìn)行的，但兩個(gè)復(fù)制叉的移動(dòng)是不對(duì)稱的，在一個(gè)方向上移動(dòng)染色體的1/5距離，然后停下來(lái)等另一個(gè)方向復(fù)制4/5的距離；質(zhì)粒ColEⅠ復(fù)制完全是單向進(jìn)行的。復(fù)制起點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉大腸桿菌染色體DNA雙向復(fù)制模式真核生物DNA復(fù)制有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，同時(shí)雙向復(fù)制(四)DNA的酶促合成ArthurKornberg(美國(guó)生物化學(xué)專家，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授)等1955年開(kāi)始尋找合成DNA的酶。于1956年在大腸桿菌的提取液中發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶，獲1959年諾貝爾獎(jiǎng)。1、DNA聚合酶(DNApolymerase)DNA合成時(shí)，催化核苷酸加到一個(gè)正在延伸的DNA鏈上的酶。共同特點(diǎn)是：⑴需要提供合成模板。⑵不能起始新的DNA鏈，必須要引物提供3′－OH。⑶合成的方向都是5ˊ→3′(DNA鏈的延長(zhǎng)方向)。⑷除聚合DNA外還有其它功能。ArthurKornberg聚合反應(yīng)的基本過(guò)程DNA聚合酶的校正反應(yīng)復(fù)制叉移動(dòng)方向先導(dǎo)鏈滯后鏈崗崎片段RNA引物：由引物酶催化NTP的聚合而形成的短片段RNA，為DNA聚合提供3′-OH末端。2、引物酶(primase)：

依賴DNA的RNA聚合酶,催化RNA引物的合成。３、DNA解旋酶(helicase)能利用ATP釋放的能量，驅(qū)動(dòng)DNA的兩條鏈分開(kāi)。E.coli中最重要的解旋酶是DnaB，它是一個(gè)與引發(fā)體中的引發(fā)酶緊密聚合的蛋白質(zhì)。DnaB使復(fù)制叉前面的雙螺旋DNA解旋，解旋過(guò)程是與核苷三磷酸水解過(guò)程相偶聯(lián)的。表11-3E.coli及噬菌體的解旋酶解旋酶結(jié)構(gòu)功能DnaB330K六聚體結(jié)合與OriC,Oriλ參與前引發(fā)分離雙鏈，水解ATP，提供能量。rep蛋白66K單體ATP依賴性解旋酶，φX174滾環(huán)復(fù)制中推進(jìn)復(fù)制叉PriA(w蛋白)82K單體φX174Rf形成中參與前引發(fā)體3′→5′移動(dòng)取代SSB，識(shí)別特異位點(diǎn)。TraY/I多聚體F因子滾環(huán)復(fù)制中解鏈。基因4蛋白58KT7噬菌體復(fù)制中延5′→3′解鏈。4、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)

DNA快速解旋在復(fù)制叉處形成超螺旋頭部,DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用是將解旋酶作用后產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)張力釋放掉。拓?fù)洚悩?gòu)酶I是切斷DNA中的一條鏈，使DNA旋轉(zhuǎn)，而拓?fù)洚悩?gòu)酶II可以切斷DNA的兩條鏈。5、單鏈結(jié)合蛋白(SSB)其作用是當(dāng)解旋酶作用后，它可以防止解開(kāi)的螺旋恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。它對(duì)單鏈DNA有非常高的親和性，滯后鏈合成的開(kāi)始需要單鏈結(jié)合蛋白，前導(dǎo)鏈可以連續(xù)合成，所以解旋后就不需要這種蛋白了。DNA聚合酶I識(shí)別并結(jié)合于新DNA鏈的3ˊ端和下一個(gè)RNA引物之間的切口。然后5ˊ→3ˊ外切酶活性催化第1個(gè)RNA核苷酸水解，而5ˊ→3ˊ聚合酶活性將一個(gè)脫氧核苷酸加到新DNA鏈的3ˊ端，這種同時(shí)降解和合成的過(guò)程稱為切口平移。DNA聚合酶Ⅰ6、DNA連接酶(DNAligase)能催化修復(fù)斷裂的單鏈DNA的磷酸二酯鍵，并能把岡崎片斷連接起來(lái)，形成一條連續(xù)的子鏈。其作用機(jī)制是分三步進(jìn)行：⑴E＋ATP→E－AMP＋ppi在E.coli中，E＋NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）→E－AMP＋NMN(煙酰胺單核苷酸)⑵E-AMP上的AMP轉(zhuǎn)移到DNA的5′-PO4上使其活化⑶活化的5′－PO4與相鄰的3′－OH作用形成3′－5′磷酸二酯鍵，并釋放出AMP。DNA雙螺旋復(fù)制的從頭起始包括一些連續(xù)的步驟：①DNA分子上一段短的區(qū)域發(fā)生熔解反應(yīng)，雙鏈分離形成單鏈區(qū)域。②解旋點(diǎn)沿DNA移動(dòng)標(biāo)志著復(fù)制叉的產(chǎn)生，復(fù)制叉在DNA鏈延伸時(shí)將連續(xù)移動(dòng)。③引發(fā)反應(yīng)和RNA引物的合成。(五)DNA復(fù)制的基本過(guò)程1、復(fù)制的起始起始方式：從頭起始:共價(jià)延伸:DNA鏈的合成從頭開(kāi)始。新鏈從原有的親鏈上開(kāi)始合成。2、延伸過(guò)程

DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)核苷酸加到引物的3′羥基上，就開(kāi)始新生鏈的延伸過(guò)程。

在復(fù)制起始點(diǎn)處，分開(kāi)的兩條鏈中，一條模板鏈的方向是3ˊ-5ˊ，DNA合成的方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相同，以此鏈為模板，在DNA聚合酶的參與下新鏈連續(xù)合成，方向?yàn)?ˊ-3ˊ。另一條模板鏈的方向則是5ˊ-3ˊ，DNA合成的方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反。以這鏈為模板合成時(shí)，先要有引物酶的催化下合成RNA短鏈作為引物。接著在DNA聚合酶Ⅲ的催化下，合成岡崎片段或DNA短鏈。當(dāng)后一DNA短鏈合成后，在DNA聚合酶Ⅰ的參與下，前一短鏈的RNA引物被降解，而且RNA切除后留下的空隙被填補(bǔ)，然后在連接酶的催化下，使不連續(xù)的短鏈連接成為DNA新鏈。最后兩條新合成的鏈連同自己的模板鏈，形成兩個(gè)相同的DNA分子。3、復(fù)制終止

DNA復(fù)制終止于ter區(qū)，在ter區(qū)內(nèi)存在5個(gè)DNA序列(terA到terE)。在染色體上制造復(fù)制叉“陷井”區(qū)，復(fù)制叉可以進(jìn)入但不能出來(lái)。順時(shí)針陷井由terB和terC構(gòu)成，反時(shí)針陷井由terA、terD和terE構(gòu)成。陷井區(qū)是終止子利用物質(zhì)（Tus）的結(jié)合部位。Tus可以和每一個(gè)ter結(jié)合。一旦形成Tus-ter復(fù)合物，就可以通過(guò)阻止解旋酶解旋DNA來(lái)封閉復(fù)制叉的通路。Tus-ter復(fù)合物只捕獲來(lái)自一個(gè)方向（順時(shí)針或反時(shí)針）的復(fù)制叉，而對(duì)來(lái)自另一個(gè)方向（反時(shí)針或順時(shí)針）的復(fù)制叉不起作用。終止區(qū)這樣安排可確保兩個(gè)從相反方向進(jìn)入ter區(qū)的復(fù)制叉總能相遇，當(dāng)一個(gè)復(fù)制叉遇到另一個(gè)復(fù)制叉時(shí)，DNA復(fù)制就完成了。(六)真核DNA的復(fù)制：DNA的復(fù)制對(duì)于真核細(xì)胞與原核細(xì)胞兩者相比，主要有下列不同之處：①真核細(xì)胞DNA的復(fù)制有多個(gè)起始點(diǎn)，即具有多個(gè)復(fù)制叉來(lái)完成，并且常是雙向延長(zhǎng)。而原核細(xì)胞常具一個(gè)復(fù)制叉。②真核細(xì)胞的岡崎片段較小，常為100-200個(gè)核苷酸；引物也較小，約為10個(gè)核苷酸。③真核細(xì)胞DNA復(fù)制的速度比原核生物慢，基因組比原核生物大。然而真核生物DNA上有多個(gè)復(fù)制點(diǎn)，所以復(fù)制的總速度可能比原核生物更快。④真核細(xì)胞的DNA在全部復(fù)制完成之前，起點(diǎn)不再?gòu)男麻_(kāi)始復(fù)制，而在快速生長(zhǎng)的原核生物，起點(diǎn)可以連續(xù)發(fā)動(dòng)復(fù)制。⑤DNA聚合酶的作用有差別。原核具有3種聚合酶，真核具有4(或5)種聚合酶，且除了聚合酶δ外都不具有外切酶活力。⑥真核細(xì)胞線性染色體的末端DNA稱為端粒(telomere)。端粒的復(fù)制由一種特殊的酶——端粒酶（telomerase）所催化。(七)DNA復(fù)制的其它方式1、滾環(huán)復(fù)制是噬菌體中常見(jiàn)的DNA復(fù)制方式。許多病毒DNA的復(fù)制、質(zhì)粒、F因子在接合轉(zhuǎn)移時(shí)其DNA的復(fù)制等。首先引發(fā)體組裝在模板鏈(＋鏈)上，開(kāi)始合成RNA引物，然后在DNA聚合酶Ⅲ作用下，引物延伸生成一個(gè)互補(bǔ)鏈(－鏈)。生成的雙鏈DNA分子通過(guò)一個(gè)噬菌體編碼的內(nèi)切酶在＋鏈上的特定部位制造一個(gè)缺口。最后在DNA聚合酶Ⅲ作用下，＋鏈從暴露出的3ˊ羥基延伸，取代原來(lái)的＋鏈。2、D-環(huán)復(fù)制線粒體DNA的一種特殊環(huán)復(fù)制方式。環(huán)狀雙螺旋DNA在某一點(diǎn)解旋，開(kāi)始復(fù)制。但前導(dǎo)鏈和滯后鏈的起點(diǎn)不在同一位點(diǎn)。首先合成前導(dǎo)鏈，結(jié)果一條鏈（滯后鏈模板）仍維持單鏈。形成一個(gè)D字型的環(huán)。當(dāng)前導(dǎo)鏈合成到某一點(diǎn)時(shí)，露出滯后鏈的起點(diǎn)，滯后鏈開(kāi)始復(fù)制。總之，DNA復(fù)制分子機(jī)制的基本特點(diǎn)是：1、復(fù)制是半保留的。（方式）2、復(fù)制起始于細(xì)菌或病毒的特定部位，真核生物有多個(gè)起始點(diǎn)。（起點(diǎn)）3、復(fù)制可以朝一個(gè)方向，也可以向兩個(gè)方向進(jìn)行，后者更為常見(jiàn)。（方向）4、復(fù)制時(shí)，DNA的兩條鏈都從5′端向3′端延伸。（延長(zhǎng)）5復(fù)制是半不連續(xù)的，前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，后隨鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的，即先合成短的岡崎片段，再連接起來(lái)構(gòu)成后隨鏈。（半不連續(xù)）6、岡崎片段的合成起始于一小段RNA引物，這一小段RNA以后被酶切除，缺口由脫氧核苷酸補(bǔ)滿后再與新生DNA鏈連接在一起。（剛起片段的鏈接）7、復(fù)制有多種機(jī)制，即使在同一個(gè)細(xì)胞里，也可因環(huán)境——酶的豐富程度、溫度、營(yíng)養(yǎng)條件等的不同而具有不同的起始機(jī)制和鏈延長(zhǎng)的方式。（復(fù)雜性）第三節(jié)基因的本質(zhì)一、基因和DNA基因是DNA分子的一個(gè)區(qū)段，包含500～6000bp，也就是說(shuō)基因是一段含特定遺傳信息的核苷酸序列。證明方法：測(cè)定基因的核苷酸順序和由它所決定的蛋白質(zhì)的氨基酸順序，根據(jù)遺傳密碼，比較兩者的順序是否相對(duì)應(yīng)。堿基順序的測(cè)定：cDNA+質(zhì)粒大腸桿菌DNARNA32P-T32P-TCAGCCCAT32P-TCAGCCCATGGT32P-TCAGCCCATGGTT化學(xué)處理，使DNA片段在含T的地方切斷或用另3種不同的化學(xué)降解在C、A、G處隨機(jī)切斷32P-TCAGCCCATGGTTAAGA5′端用32P標(biāo)記DNA片段DNA隨機(jī)片段混合物用同一凝膠進(jìn)行電泳分別產(chǎn)生DNA隨機(jī)片段TCAGCCCCATGGTTAAGA片段長(zhǎng)度依電泳方向遞減DNA片段堿基順序的測(cè)定TCAG肽鏈氨基酸順序的測(cè)定：PITC反應(yīng)、層析法、肽鏈氨基酸自動(dòng)測(cè)序儀。

例如：噬菌體MS2遺傳物質(zhì)為RNA，同時(shí)還是mRNA，含3659個(gè)堿基，3個(gè)基因，編碼“A”蛋白，外殼蛋白和RNA復(fù)制酶①RNA的核苷酸順序和蛋白質(zhì)的氨基酸順序可以對(duì)應(yīng)。②基因的起始密碼子是AUG，而終止密碼子是UAA、UAG、UGA。③基因與基因間有基因間區(qū)域。(一)基因概念的發(fā)展閱讀框（openreadingframe）：從起始密碼子開(kāi)始到終止密碼子為止的連續(xù)核苷酸密碼序列。1、割裂基因(斷裂基因splitgene):真核類的基因的編碼順序由若干非編碼區(qū)域所隔開(kāi),使閱讀框不連續(xù)。這種基因稱______。內(nèi)含子(intron):轉(zhuǎn)錄后被切除，從而不翻譯為蛋白質(zhì)的部分。外顯子(exon或extron):轉(zhuǎn)錄后不被切除，繼而翻譯為蛋白質(zhì)的部分。斜線：與轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)有關(guān)；小點(diǎn)：外顯子；空白：內(nèi)含子控制人的血紅蛋白分子的基因2、重疊基因(overlappinggene)：

基因中包含著基因。噬菌體φX174，單鏈環(huán)狀DNA，堿基數(shù)不到5400，編碼9種蛋白質(zhì)(二)基因的基本特征與DNA特性：1、基因的自體復(fù)制：細(xì)胞分裂時(shí)，從一個(gè)基因自體復(fù)制為全同的兩個(gè)基因，在DNA分子水平上是DNA分子自體催化時(shí)，從一個(gè)DNA分子復(fù)制為全同的兩個(gè)DNA分子。2、基因決定性狀：某一基因存在，決定某種酶或蛋白質(zhì)的合成，通過(guò)生理生化過(guò)程出現(xiàn)某一性狀。在DNA分子水平上是DNA分子異體催化時(shí)，某一區(qū)段的核苷酸順序互補(bǔ)地決定mRNA的核苷酸順序，轉(zhuǎn)而專一性地決定蛋白質(zhì)的氨基酸順序。3、基因的突變：基因很穩(wěn)定，但有時(shí)會(huì)發(fā)生突變，突變的基因通過(guò)自體復(fù)制一代代的傳遞下去。在DNA分子水平是DNA分子很穩(wěn)定，但某核苷酸序列有時(shí)會(huì)改變，改變了的核苷酸序列通過(guò)復(fù)制有能穩(wěn)定地保持下去。例1：生化突變型與一基因一酶說(shuō)前體鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸精氨酸菌株III：自前體到鳥(niǎo)氨酸的反應(yīng)受阻。菌株II：自鳥(niǎo)氨酸到瓜氨酸的反應(yīng)受阻。菌株I：自瓜氨酸到精氨酸的反應(yīng)受阻。

生長(zhǎng)生長(zhǎng)生長(zhǎng)

—生長(zhǎng)生長(zhǎng)

——生長(zhǎng)

菌株Ⅰ菌株Ⅱ菌株Ⅲ精氨酸瓜氨酸鳥(niǎo)氨酸添加的aa菌株鏈孢霉精氨酸依賴型的不同菌株對(duì)添加的氨基酸反應(yīng)前體鳥(niǎo)氨酸arg1arg2瓜氨酸arg3精氨酸酶1酶3酶2例2：人的先天代謝缺陷

苯丙氨酸羥化酶酪氨酸酶尿黑酸氧化酶氧取代氨基苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶例3:人半乳糖血癥:

不能同化半乳糖的病叫半乳糖血癥.

癥狀：嘔吐、腹瀉、肝腫大、生長(zhǎng)遲緩，智能低下

葡萄糖-1磷酸尿苷轉(zhuǎn)移酶葡萄糖-1磷酸尿苷轉(zhuǎn)移酶缺乏

紅細(xì)胞溶血后半乳糖酶活性的比較

平均活性u(píng)M轉(zhuǎn)換/小時(shí)/g細(xì)胞（37

C）