遗传教案3.docVIP

11生物技术 20111052150 郭淑媛 第三章 遗传物质DNA与RNA的结构与功能 教案 本章以遗传物质为主线，讲解了遗传物质的组成、复制与传递规律。主要内容包括：核酸是遗传物质的证据及其复制规律；染色体的分子结构。 一、目的和意义 通过对本章的讲解使学生知道为什么说核酸是遗传物质；同时清楚的明白核酸的复制、转录、逆转录的过程及联系和特点。同时掌握真核细胞染色体和原核细胞染色体的区别。 二、重点内容 1、DNA作为遗传物质的证据： 间接证据： a.DNA含量恒定性。配子DNA=1/2体细胞，蛋白质含量是不恒定的。 b.DNA代谢稳定性。 c.DNA是所有生物染色体所共有的。 d.UV激发最有效波长是2600Ao，与DNA所吸收的UV光谱是一致的。 直接证据 a.细菌的转化 b.噬菌体侵染与繁殖 2、核酸的化学结构：化学结构；DNA分子结构；DNA的双螺旋结构及特点；DNA的不同构型。 (1)两种核酸及其分布 核酸：一种高分子化合物，核苷酸的多聚体。有脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核 酸（RNA）两类。核苷酸的构成：五碳糖；磷酸；环状含氮碱基 (2)DNA的双螺旋结构及特点 ADNA分子是由两条多核苷酸链以右手螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行于同一轴上，很像一个扭曲的梯子。 BDNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接（手拉手）构成基本骨架，也就是梯子的两扶手。 c两扶手的走向为反向平行。 d梯子的横档为排列在内侧的碱基，碱基通过氢结合，并以互补配对原则配对，A-T，C-G， (3)DNA的不同构型 a、B-DNA：为DNA在生理状态下的构型，右手双螺旋构型（沃森和克里克模型），每螺旋为10个核苷酸对。 b、A-DNA：为DNA的脱水构型，右手螺旋，每螺旋为11个核苷酸对。 c、Z-DNA：为左手螺旋，每个螺旋含12个核苷酸对。 3、DNA的复制过程和特点 （1）DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程 a单链DNA结合蛋白（single—strandedDNAbindingprotein,ssbDNA蛋白）ssbDNA蛋白是较牢固的结合在单链DNA上的蛋白质。原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效应：若第1个ssbDNA蛋白结合到DNA上去能力为1，第2个的结合能力可高达103；真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结合时则不表现上述效应。ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构，它以四聚体的形式存在于复制叉处，待单链复制后才脱下来，重新循环。所以，ssbDNA蛋白只保持单链的存在，不起解旋作用。bDNA解链酶（DNAhelicase）DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开双链DNA。这种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。如果双链DNA中有单链末端或切口，则DNA解链酶可以首先结合在这一部分，然后逐步向双链方向移动。复制时，大部分DNA解旋酶可沿滞后模板的5’—〉3’方向并随着复制叉的前进而移动，只有个别解旋酶（Rep蛋白）是沿着3’—〉5’方向移动的。故推测Rep蛋白和特定DNA解链酶是分别在DNA的两条母链上协同作用以解开双链DNA。 cDNA解链过程 DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态，而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态，参与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质，如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链解开，就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链，保证此局部不会恢复成双链。两条单链DNA复制的引发过程有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5’—3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则随着复制叉的出现，不断合成长约2—3kb的冈崎片段。 （2）冈崎片段与半不连续复制 因DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5’—〉3’方向，另一条是3’—〉5’方向，两个模板极性不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均是5’—〉3’方向，不是3’—〉5’方向，因而无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。为解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象，日本学者冈崎（Okazaki）等人提出了DNA的半连续复制（semidiscontinuousreplication）模型。1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性后用超离心方法得到了许多3H标记的，被后人称作冈崎片段的DNA。延长标记时间后，冈崎片段可转变为成熟DNA链，因此这些片段必然是复制过