生命与化学专业知识讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

(3)、核酸第1页蛋白质是生物体用以表示各项功效详细工具，蛋白质是生物体用以表示各项功效详细工具，而核酸是生物用来制造蛋白质模型。没有核而核酸是生物用来制造蛋白质模型。没有核酸，就没有蛋白质。所以，核酸是最根本生酸，就没有蛋白质。所以，核酸是最根本生命物质基础。它是生物体遗传物质命物质基础。它是生物体遗传物质第2页核酸（RNA，DNA）核苷酸磷酸核苷戊糖（核糖或脱氧核糖脱氧核糖）碱基（A，T，C，G A，G，C，U）核酸由核苷酸经过脱水而得，即核苷酸是核核酸由核苷酸经过脱水而得，即核苷酸是核酸单体。酸单体。第3页RNA:R 为 OH 碱基为C、A、G和UDNA:R 为 H 碱基为C、A、G和TOHPOOC H2OHRHOO碱 基戊糖磷酸核苷酸分子核苷酸分子结构式结构式第4页核酸单链核酸单链戊糖磷酸第5页核酸DNARNA核苷酸（基本单元）腺嘌呤脱氧核苷酸鸟嘌呤脱氧核苷酸胞嘧啶脱氧核苷酸胸腺嘧啶脱氧核苷酸腺嘌呤核苷酸鸟嘌呤核苷酸胞嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）戊糖D-2-脱氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸第6页腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（U）碱碱基基第7页1957（拖德）Sir Alexander R.Todd(Great Britain,*2.7.1907)Great Britain,Cambridge University,for his work on nucleotides and nucleotide co-enzymes.搞清了核酸化学结构式-一级结构一级结构第8页1980 The Prize was divided,one half being awarded to:Paul Berg(USA,*30.6.1926)USA,Stanford University,Stanford,CA,for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids,with particular regard to recombinant-DNA;and the other half jointly to:Walter Gilbert(USA,*21.3.1932)USA,Biological Laboratories,Cambridge,MA,andFrederick Sanger(Great Britain,13.8.1918)USA,Great Britain,MRC Laboratory of Molecular Biology,Cambridge,for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids.第9页单链DNA双链结合磷酸糖链在外，碱基在里，一条链上碱基与另一条链上碱基以H bond形式相互结合。其中又有什么规律呢？其中又有什么规律呢？第10页碱基互补配对标准DNA双链之间存在着依据其碱基性质严格两两配正确关系：即一条链上碱基A(腺嘌呤)与另一链上T(胸腺嘧啶)之间经过两个氢键配对，同时C(胞嘧啶)与G(鸟嘌呤)之间经过三个氢键配对，且只能是A-T、C-G配对。第11页1953年4月25日美国化学家J.Waston和F.H.C.Crick在自然杂志上发表文章，宣告发觉了DNA。依据X-射线结构分析数据提出了DNA双螺旋结构模型。第12页The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962Francis Harry Compton Crick(1916-)United Kingdom Institute of Molecular Biology Cambridge,United Kingdom James Dewey Watson(1928-)USA Harvard University Cambridge,MA,USA for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids.”第13页右手螺旋直径为20埃两条核苷酸夹角为36度沿中心轴每旋转一周有10个核苷酸螺距为34埃碱基平面与中心轴垂直第14页双螺旋结构同时也是双螺旋结构同时也是DNA二级结构二级结构!第15页大 肠 杆 菌 染 色 体 DNA长 度 为 1.4mm，由4106个碱基对组成。人DNA分子长度为0.99m，由2.9109(约30亿)个碱基对组成。若把组成每一个人体约31014个细胞中DNA长总加起来，其长度可自地球到太阳往返一百次以上。第16页RNA二级结构RNA二级结构不象DNA分子那样呈极有规律双螺旋状态。在分子内链有许多本身回折区域，这些区域存在双螺旋结构，并符合碱基配对规律。与DNA不一样是在RNA中与腺嘌呤（A）配正确是尿嘧啶（U）。在碱基不能配正确区域则形成突起环（突环）。第17页DNA复制DNA在复制时，首先是组成双螺旋二条链先拆分成两条单链，以DNA单链为模板，按照碱基互补标准合成出一条互补新链，这么新形成两个子代DNA分子就与原来DNA分子碱基次序完全一样。第18页DNA半保留复制第19页第20页在此过程中，每个子代双链DNA分子中都有一条来自母代DNA，另一条则是新合成。这种复制方式称做半保留复制半保留复制。因为碱基严格互补标准，这种DNA半保留复制过程极为可靠，发生错误可能性发生错误可能性仅为一万亿分之一，这就确保了生物种稳定性和延续性。第21页生命“中心法则”基因表示（geneexpression）与调控：从DNA到蛋白质转录（transcription）遗传信息自DNA转录给RNA翻译（translation)从RNA到蛋白质过程第22页DNA核苷酸序列是遗传信息储存者，它能够经过自我复制得以保留，经过转录生成mRNA，进而翻译成蛋白质过程来控制生命现象，这就是生命科学中中心法则。有些RNA病毒能够由RNA转录出DNA，称为逆转录第23页第24页苯丙氨酸苯丙氨酸亮氨酸亮氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸酪氨酸酪氨酸终止信号终止信号半胱氨酸半胱氨酸终止信号色氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸亮氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸组氨酸组氨酸谷酰胺谷酰胺精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸和甲酰甲硫氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸天冬酰胺天冬酰胺赖氨酸赖氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸濒氨酸纸氨酸级氨酸缭氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸UCAG中间碱基5磷酸末端碱基3-0H基末端碱基UCAGUCAGUCAGUCAGUCAG信使RNA上每3个核苷酸翻译成蛋白质链上一个氨基酸，把这3个核苷酸称为遗传密码遗传密码，也称三联体密码或密码子。一共有64种遗传密码。第25页第26页1989 The Prize was awarded jointly to:Sidney Altman(Canada,*8.5.1939)USA,Yale University,New Haven,CT,andThomas Robert Cech(USA,*8.12.1947)USA,University of Colorado,Boulder,CO,for their discovery of catalytic properties of RNA.第27页基因与染色体基因(gene)本质DNA（RNA）1090年丹麦遗传学家W.Johansen将孟德尔遗传因子更名为基因。基因就是有遗传效应DNA片段。一个基因通常有1000-5000个碱基对.一个DNA分子能够含有多达上万个基因。人有46条染色体，大约含有30亿个碱基对，相当于一百万个基因。第28页科学家首次公布人类基科学家首次公布人类基因组草图因组草图“基本信息基本信息”2月12日，中、美、日、德、法、英6国科学家联合宣告，他们又绘制出了愈加准确、清楚、完整人类基因组图谱。经过初步测定和分析，人类基因组共有32亿个碱基对，包含了大约3万到4万个蛋白编码基因。第29页第30页锦绣般中国云南红河哈尼梯田，成为4月5日出版美国科学杂志封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图历史性论文。这是由中国科学家独立完成一项世界级研究结果，它标志着在基因组学这一生命科学前沿领域，中国已部分具备世界领先实力。科学杂志总编肯尼迪指出，发表水稻基因组草图是科学史上一个主要事件。他认为，从近期应用和改进人类福利方面来说，水稻基因组草图可能会被证实比人类基因组草图还要有意义。第31页第32页基因结构改变会引发生物体性状巨大改变，这么突变是由基因结构改变引发，所以叫“基因基因突变突变”.“可见突变可见突变”-红花变白花“致死突变致死突变”-有些突变对机体生命活动影响很大，往往造成机体死亡“条件致死突变条件致死突变”-一些突变能够使生物生存条件发生改变，比如T4噬菌体温度敏感型突变，在42OC时致死，在25OC却能存活.基因突变基因突变第33页镰刀状贫血病是因为血红蛋白基因中一个核苷酸T突变为突变为A(遗传密码由CTT变为变为CAT)，造成蛋白质中一个谷氨酸被谷氨酸被缬氨酸代替缬氨酸代替，从而引发脱氧血红蛋白溶解度下降，在细胞内成胶或聚合，使红细胞变成镰刀状，而且丧失结合氧分子能力。镰刀状红细胞第34页 假如假如DNA复制是绝对可靠、绝对没有复制是绝对可靠、绝对没有任何错误话，那么生物体突变就只能靠外任何错误话，那么生物体突变就只能靠外界原因才能引发，生物进化和生物界面貌界原因才能引发，生物进化和生物界面貌也就不会是今天这个样子了，当然也就不也就不会是今天这个样子了，当然也就不可能有些人类了。可能有些人类了。第35页染色体存在于细胞核内，是由染色体存在于细胞核内，是由DNA和蛋和蛋白质组成纤丝状物质，因其碰到碱性染料白质组成纤丝状物质，因其碰到碱性染料可显色，所以称为染色体。可显色，所以称为染色体。DNA是染色是染色体主要成份之一。真核类染色体中体主要成份之一。真核类染色体中DNA约占约占30%，蛋白质占，蛋白质占6070%，还有少许，还有少许RNA。同一机体几乎全部细胞在它们核。同一机体几乎全部细胞在它们核中都含有相同染色体。中都含有相同染色体。染色体第36页 原核生物原核生物(如细菌和兰藻等如细菌和兰藻等)每个细胞只含每个细胞只含有一个染色体，真核生物有一个染色体，真核生物(如人、动物和植如人、动物和植物等物等)每个细胞则含有多个染色体。大部分每个细胞则含有多个染色体。大部分有性生物拥有有性生物拥有550对染色体，各种生物染色对染色体，各种生物染色体数目是恒定，比如人体正常细胞中染色体体数目是恒定，比如人体正常细胞中染色体为为46条条(即即23对对)，马有，马有32对，狗有对，狗有39对，大对，大豆有豆有20对。一样染色体有对。一样染色体有2套，每一套由一套，每一套由一个亲体遗传而得。个亲体遗传而得。第37页 在细胞增殖周期一定阶段整个染色体在细胞增殖周期一定阶段整个染色体组都将发生准确复制，随即以染色体为单组都将发生准确复制，随即以染色体为单位把复制基因组分配到两个子代细胞中去。位把复制基因组分配到两个子代细胞中去。染色体染色体DNA复制与细胞分裂之间存在亲密复制与细胞分裂之间存在亲密关系。一旦复制完成，即可发生细胞分裂；关系。一旦复制完成，即可发生细胞分裂；细胞分裂结束后，又可开始新一轮细胞分裂结束后，又可开始新一轮DNA复复制。制。第38页DNA重组-Recombination-基因工程1980 The Prize was divided,one half being awarded to:Paul Berg(USA,*30.6.1926)USA,Stanford University,Stanford,CA,for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids,with particular regard to recombinant-DNA;DNA重组鼻祖第39页DNA重组技术也就是基因克隆技术，是基因工程关键技术。重组，顾名思义，就是重新组合，即利用供体生物遗传物质，或人工合成基因，经过体外或离体限制酶切割后与适当载体连接起来形成重组DNA分子，然后再将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就能够按人类事先设计好蓝图表现出另外一个生物某种性状。第40页第一步是目标基因（所需要DNA片段）分离与制备。第二步是把目标基因与载体连接起来。第三步是将重组DNA导入受体细胞。第四步为筛选出含有重组体克隆。第五步是目标基因在受体细胞中得到表示，生产出人类所需要产品蛋白质。基本步骤基本步骤第41页第42页