第十章　基因的作用

第十章基因的作用 DNA 第一節遺傳物質的發現 一 核酸 () 1. 2. (1) 1869 (F.Miescher) (nuclein) (2) (3) (ribonucleicacid;rna) (deoxyribnucleic acid;dna) () 1. (F.Griffith) 1928 2. (O.Avery) DNA 3.(H.O.Hershey)(M.Chase) DNA () 1. DNA 2.DNA 20 DNA (1) 20 (2)20 苷 DNA (3) DNA 3.1928 (Frederick Griffith) (1)S -10-1 -

R S (2) R S S R S S (a) (b) (c) (d) (e) 10-1 (3) (Transformation) R S S (10-1) 4. (Oswald Avery) DNA 1944 DNA DNA (1) -10-2 -

A R B S DNA S R C R + DNA S R D R + RNA DNA S R E R + DNA DNA S R F R + DNA 10-2 R R (2) E DNA 酶 DNA DNA S R S DNA R S DNA 5.(Alfred D.Hershey & Martha Chase) DNA(1952) (1) 35 S, 35 S -10-3 -

(2) 32 P 32 P (3) 10-3 DNA (4) DNA DNA DNA 6. DNA 7. DNA RNA -10-4 -

第二節核酸的構造與複製 一 去氧核糖核酸 (DNA) 及核糖核酸 (RNA) 的基本組成與構造 1.DNA (1)DNA 苷 苷 DNA 苷 (2) DNA ATGC 2.RNA ()RNA 苷 (damp) (dtmp) (dgmp) (dcmp) 1.RNA 苷 2. 10-4 DNA 苷 (1) (2) (A) (G)(C) 脲 (uracilu) -10-5 -

3.DNA RNA DNA RNA DNA RNA (A) (G)(C)(T)DNA 脲 (U) RNA 10-5 DNA RNA 苷 DNA RAN RNA C 5 H 10 O 5 DNA C 5 H 10 O 4 AUGC ATGC 4.RNA RNA(rRNA) RNA(mRNA) DNA (codon) RNA(tRNA) (1) (2) trna mrna (anticodon) 5. 苷 苷 苷 -10-6 -

苷 苷 C 3 C 1 10-6 苷 苷 苷, 苷 5 3 二 DNA 的分子構造 () (Rosalind Frankin) DNA X 10-7 DNA X DNA ()DNA 苷 1.DNA 1952 (J.Watson) (F.Click) 1962 2.DNA (1) DNA 3 5 3 苷 -10-7 -

(2) 0.34nm 3.4nm 10 苷 2nm (3) 苷 (complementary base pairing) A T C G AT C G (A) (G) (C) (T) (4) 苷 (base sequence) (5) (chargaffs Rules) AT CG DNA A T G C 3. DNA DNA DNA 苷 10-8 DNA ADNA B DNA 三 DNA 的複製 - 半保留型 (Semiconservative) 1. DNA 2. (13-8) (1) 苷 -10-8 -

(2) 苷 (datpdgtpdctpdttp) (A T G C ) (3)DNA 酶 苷 苷 苷 (4) DNA 3. DNA 苷 1 5 1 5 苷 3 DNA 5 3 4. (Okazaki fragement) : DNA 苷 DNA 酶 3 5 5 3 (Reiji Okazaki) DNA 酶 DNA 10-9 DNA A. 苷 A TG C 苷 ~ B. ( ) ( ) 10-10 DNA A.DNA 酶 5 3-10- 9 -

四 半保留型的證明 B. DNA 酶 1. (Matthew Meselson) (Franklin stah1) 15 N DNA DNA 13-10 2. (1) 15 N (2)DNA 15 N (3) 14 N DNA DNA 15 N 14 N (4) 15 N DNA 14 N DNA 14 N 15 N DNA 10-11 DNA 五 遺傳訊息的轉錄 1. (Transcription) DNA 苷 m-rna DNA mrna 2. (1) DNA (2)RNA 酶 10-12 苷 (ATPCTPGTP UTP) (3) 苷 A U G C 苷 RAN 3. RNA (1)mRNA -10-10 -

(2)rRNA (3)t RNArRNA rrna RNA RNA rrnatrnamrna 10-12 DNA mrna RNA 5 3 4. DNA 10-13 A. B. DNA 六 RAN 的修飾 mrna mrna -10-11 -

1.5 苷 5 5 mrna 酶 2.3 mrna 10-14 RNA 5 5 5 3 5 RNA mrna RNA 3. mrna DNA mrna (introns) exons mrna RNA 10-15 RNA mrna A. DNA B.DNA mrna 5 3 C. mrna mrna mrna -10-12 -

第三節基因與蛋白質的合成 一 基因和 DNA 1.DNA DNA 2. 3. 23 46 4. DNA 5. 6.DNA 7. HIV RNA 二 基因的大小與數目 1. 2. 4000 1200 660 12006607.9105 3. DNA 1. (1)(National Institute of Health)1990 (Human Genome Project) (2) 2003 4 14 24 30 苷 (nucleotide pairs) 2. 苷 (1) (2) 三 遺傳密碼 密碼子與胺基酸 20 苷 DNA 苷 16(4 2 ) 20 苷 64(4 ) 20 ( 一 ). 遺傳密碼 (Genetic codon) 與胺基酸 -10-13 -

1. DNA 苷 苷 AAG 肽 2. (1) (2)DNA 苷 (3) 64 3 4 3 64 61 20 3 (4) 20 61 4 3. 苷 DNA 苷 苷 164 2 20 ( 二 ) 密碼子與胺基酸 1. 2. DNA mrna DNA mrna DNA 5 CATAAATGC3 RNA 3 GUAUUUACG5 3.DNA mrna 4. 64 61 UAAUGA UAG 5. AUG -10-14 -

10-16 mrna 苷 苷 苷 tryptophan UGG phenylalanine UUC UUU AUG (Met) UAAUAGUGA 6. CCG 四 基因 - 酵素 肽 假說 () 1.1940 (G.Beadle) (E.Tatum) (Neurospora crassa) 2. (minimun medium) 3. () 肽 1. (1) 10-17 -10-15 -

(2) (3) 2. (1) (2) (3) 3. 肽 五 蛋白質的合成 mrna 1. mrna trna 2. (Ribosome) rrna50 50 (1) (Subunit) rrna 10-18 (A) (B) 3.tRNA: (1)tRNA 苷 3-10- 16 -

(2) 補密碼 (Anticodon): trna 苷 mrna mrna 10-19 trna A. 3 (AGA) B. (3)20 trna trna trna (4) trna 4. mrna (1) mrna 5 trna P A (2) mrna 5 3 (3) trna P A trna 10-20 A (4) trna A P A 酶 肽 10-20BC (5) mrna trna A trna P (6) A 3 trna 肽 肽 trna -10-17 -

10-20 mrna 肽 A BCD trna A. trna P B. 2 trna A C. 2 肽 D. mrna trna mrna A trna P A 3 RNA 5. (polysome) 肽 mrna mrna mrna 六 蛋白質修飾與角色 1. 肽 2. (1) 肽 (2) 肽 肽 肽 肽 (3) 肽 酶 肽 -10-18 -

七 原核生物 ( 細菌 ) 與真核生物之轉及轉譯 1. (1) (2) mrna 10-21 2. mrna A.B. (1) mrna mrna mrna (2) 5 5 mrna 10-22 mrna A. mrna B. mrna -10-19 -

第四節基因表現的調控 1. 1. 2. B 1. 2. 三 原核生物基因素現的調節 1. (Jacob)(Monod) 1961 1965 苷酶 苷 2. (1) (2) DNA RNA 酶 (3) DNA RNA 酶 3. (1) (2) RNA 酶 (3) RNA 酶 -10-20 -

4. (1) 苷酶 酶 (2) C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 10-23 A. B. 酶 5. (1) -10-21 -

10-24 A. 酶 B. 四 真核生物基因表現的調節 1. 2. DNA (1) (2) -10-22 -

10-25 DNA DNA RNA 酶 mrna 3. (1) (2) 1. 五 蛋白質活化的管制 mrna mrna 2. mrna 1. C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 CAP 2.CAP RNA 酶 3.CAP CAP (1) 10-26A AMPcAMPCAP camp -10-23 -

CAP (2) 10-26B C 6 H 12 O 6 camp CAP RNA 酶 4. (1) (2) CAP 10-26 A.cAMP CAP camp mrna B., camp mrna -10-24 -

第五節突變一 突變 1. 2. (1) (2) 二 各種突變的形成 1. 基因突變 DNA DNA 2. (1) (2) (3) 10-27 3. 點突變 (Point mutation) (1) (2) (S S ) (SS ) (SS) -10-25 -

(3) DNA CTT CAT mrna 10-28 DNAmRNA A. DNAmRNA B. DNAmRNA 10-29 A. B. 三 引起突變的因子 1. (1) DNA DNA 10 6 (2) ( ) DNA DNA 脲 DNA -10-26 -

DNA DNA T 四 突 1. (1) B (2) (3) (4) 變的特性 2. 3. 4. 6. 探討活動 DNA 的粗萃取 5. 10-30 -10-27 -

510ml 95 24 60ml 400ml 2M (NaC1) 60ml 3mm 2mm 20ml 1 1 55 0m l 1 50100500ml 1 10cm X 10cm 1 10 (Na 3 C 6 H 5 O 7 ) 1.10 100ml 500ml 180ml 2. 1. 510ml 50ml 20ml 2. 500ml 2M 40ml 3. 300ml 4. 50ml 2M 10ml 3 2M 5.90 30ml DNA 1. (Chelate) 酶 2. 4-10- 28 -

1. 2. 3. DNA 30ml 0.14M DNA DNA 4. 5. DNA DNA 1. 0.14M 2. 2M 3. 0.14M -10-29 -

3 95 DNA 1. DNA DNA 2. 3 300ml 300ml 0.14M 3. 4 2M 2M DNA, DNA 4. DNADNA 2nm DNA 2nm DNA -10-30 -

DNA DNA 1. 2.50ml 39.7ml 0.3ml 2M 0.015M 3. (diphenylamine) 0.5 50ml 1.25ml 4. 0.015M 2ml 5. 4ml DNA 10 DNA ( )1. DNA (A) (B) (C) (D) (E) ( )2.DNA (A) (B) (C) (D)2M NaC1 ( )3. (A)Na (B)C1 (C) Ca 2 (D)Mg 2 ( )4. DNA DNA 2M 95 50ml DNA (A)(B)(C(D) 5 2M NAC1 1.ACE 2.C 3.C 4.A 5. -10-31 -

脲 -10-32 -

苷 苷 苷 酶 酶 -10-33 -

肽 苷 -10-34 -

a. -10-35 -