基因的复制与表达.docx

基因的复制与表达

生物的遗传物质基础是核酸（nucleicacid）,它也是基因的基本结构，它们的化学组成分子结构符合遗传物质的稳定性、连续性及多样性的

要求。

（一）核酸的化学组成

核酸结构的基本单位是核苷酸（nucleicacid），每个核苷酸由1个磷酸、1个五碳糖和1个碱基3部分组成。核酸有两类：一类是脱氧核糖核酸（DNA），DNA中的脱氧核糖核苷酸主要由4种碱基构成，即腺嘌呤(adenine,A)、鸟嘌呤（guanine,G）、胞嘧啶（cytosine,C）和胸

腺嘧啶（thymine,T），此外，还有脱氧核糖（deoxyribose）和磷酸；另一类是核糖核酸（RNA），RNA分子中的核糖核苷酸主要由碱基A、G、C和尿嘧啶（uracil,U）构成，此外，还有核糖（ribose）和磷酸。

（二）DNA的分子结构

DNA分子是4种脱氧核苷酸经3’→5’磷酸二酯健聚合而成，所以了称为多核苷酸（polynucleotide）。DNA的一级结构是指4种核苷酸的连接及其排列顺序。1953年Watson和Cricd提出了DNA分子双螺旋结构模型，其要点是：DNA分子是由2条平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成的右手双螺旋结构（B型DNA）。多种芏酸的方向由核苷酸间的磷酸二酯健的走向决定，一条从5’→3’，另一条从3’→5’，两条链呈反向平行排列（antiparallel）,彼此由氢键相连，G与C配对（G

≡C），A与T配对（A=T）。图3-3表明DNA的分子骨架。

图3-3DNA双螺旋结构及碱基配对示意图

部分SNA多核苷酸链，示邻近脱氧核苷酸由3’-5’磷酸二酯键连接；

（B）DNA互补的两条链；（C）DNA双螺旋模型

根据以上原则，只要确定了一条链中的碱基顺序，就可以相应在确定与它互补的另一条链上碱基的顺序，估计1个DNA分子大约有4千至40亿个核酸对，而各种碱基对排列顺序没有限制，即假定某一段DNA分子链有100个碱基对，则该段就有4100各不同的排列组合形式，即可有4100种不同性质的基因。现知，基因就是DNA分子链上的一个特定的区段，其平均大小约为1000个碱基对。这说明对DNA分子贮存了大量正常和变异的遗传信息，满足了生物的遗传和多样性的要求，特别是通过DNA分子的准确复制， 又可使遗传信息得到稳定和连续的传递。

（三）DNA的复制

基因的复制的以DNA复制为基础的。生物体的遗传特征表现为特定的核苷酸顺序，并以密码子的形式编码在DNA分子上。在细胞分裂过程中，通过DNA准确地自体复制（self-replication），把遗传信息从亲代传给子代，这样，DNA就能真正完成其作为遗传信息载体的使命，从而保证遗传物质的连续性和相对的稳定性。

由于DNA分子两条链的碱基是互补的，一条链上的核苷酸排列顺序可以由另一条链上的核苷酸排列顺序决定。DNA复制过程中，首先碱基间氢断裂，双螺旋解旋并松开，然后每条多核苷酸链各以自己为模板

（template）吸收周围游离核苷酸，按碱基互补原则，进行氢键结合。在一些聚合酶作用下，合成新的互补的链，与原来模板单链并列盘旋在一起，形成了稳定的双螺旋结构（图3-4）。

这样新形成的2个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的,所以这种复制方式称为半保留复制(swmi-conservativereplication).

图3－4 双螺旋DNA半保留复制过程P1，P2：DNA亲链；F1，F2：DNA子链；

示复制结果的两个DNA分子完全相同，每个新DNA分子均由亲链和子链组成

(四)基因的表达

所谓基因表达(geneexpression)是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子.生物体内的各种功能蛋白质和酶都是同相应的结构基因编码的(图3-5)。

转录过程在RNA聚合酶的催化下,以DNA为模板合成mRNA的过程称为转录(transcription).在双链DNA中,作为转录模板的链称为模板链(templatestrand),或反义链(antisensestrand);而不作为转录模板的链称为编码链(codingstrand),或有义链(sensestrand).在双链DNA中与转录模板互补的一条DNA链即编码链,它与转录产物的差异仅在于DNA中T变为RNA中的U.在含许多基因的DNA双链中,每个基因的模板链并不总是在同一条链上,亦即一条链可作为某些基因的模板链的,也可是另外一些基因的编码链。

转录后要进行加工,转录后的加工包括：

剪接：一个基因的外显子和内含子都转录在一条原始转录物RNA分子中，称为前mRNA(pre-mRNA)，又称