第三章遗传物质的分子基础概要.ppt

1、第三章遗传物质的分子基础第一节 DNA作为主要遗传物质的证据 真核生物的染色体是核酸和蛋白质的复合物，其中核酸主要是DNA，在染色体上平均约占27%，其次是RNA占6%，蛋白质约占66%。此外，还会有少量的拟脂与无机物质。,一、DNA作为主要遗传物质的间接证据 (一)、每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何，它们的DNA含量是恒定。 (二)、DNA在代谢上是比较稳定的。 (三)、DNA是所有生物染色体所共有的。 (四)、用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最有效的波长为2600埃，这与DNA所吸收的紫外线光谱是一致的，证明基因突变与DNA分子的变异密切相关。,二、DNA作为主要遗传物质

2、的直接证据 (一)、细菌的转化 肺炎双球菌有两种不同类型： 1、光滑型(S型) 2、粗糙型(R型)。, 1928年Criffith将少量无毒的R型肺炎双球菌注入家鼠体内，再将大量无毒但已加热杀死的S型肺炎双球菌注入同一只鼠体内，结果家鼠发病死亡，从死鼠体内分离出S型的肺炎双球菌,粗糙型(R) 无荚膜、粗糙菌落、无毒R、R光滑型(S) 有荚膜、光滑菌落、有毒S、S、S RII小鼠成活SIII小鼠死亡 SIII65杀死小鼠成活RII + SIII (65) 小鼠死亡重现SIII型杀死的SIII推断：RII SIII,1944年Avery等用生物化学方法证明这种引起转化的物质是DNA，他们将S型细菌

3、的DNA提取物与R型细菌混合在一起，在离体培养条件下，成功的使少数R型细菌定向转化为S型细菌。,(二)、噬菌体的侵染与繁殖 据研究T2噬菌体DNA进入到大肠杆菌内，可以利用大肠杆菌合成DNA材料来制造自己的DNA，而且能够用大肠杆菌合成蛋白质的材料，来建造它的蛋白质外壳和尾部，从而形成完整的新生的噬菌体。,赫尔歇等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体DNA与蛋白质，然后用标记的T2噬菌体分别感染大肠杆菌，经10分钟后，用搅拌器甩掉附着于细胞外面的噬菌体外壳。用32P 标记的噬菌体感染的大肠杆菌，基本上全部放射性活动在细菌内，并可传递给子代。,用S35标记的噬菌体感染的大肠杆菌，放射性活动大

4、部分见于被甩掉的外壳中，细菌内只有较低的放射性活动，但不能传递给子代。,(三)、烟草花叶病毒的感染和繁殖 烟草花叶病毒是由RNA与蛋白质组成的管状微粒，它的中心是单螺旋的RNA，外部是蛋白质的外壳。,Frankel Gonrat等把一个普通型TMV的RNA与M型的TMV的蛋白质，重新合成混合的烟草花叶病毒，用它感染烟草叶片时，所产生的新病毒颗粒与提供RNA的普通型的病毒完全一样，即亲本RNA决定了后代的RNA和蛋白质。,在这个模型中DNA分子是由两条互补的细长多核苷酸链彼此以一定的空间距离，在同一轴上互相盘旋，象一个扭曲的梯子。每条多核苷酸单链都是糖和磷酸纵向交替连接起来的。每条长链的两侧是扁

5、平的盘状碱基，碱基一方面与脱氧核糖相联系，另一方面通过氢键与它互补的碱基相联系，即A和T，G和C联系，宛如一级一级的梯子横档。,第二节 核酸的化学结构与复制 一、两种核酸及其分布 核酸有两种：DNA和RNA。 DNA含有的核酸分子是脱氧核糖核酸，碱基是腺嘌呤(A)，胞嘧啶(C)，鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)。,RNA含有的糖分子是核糖，含有的碱基是腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)，鸟嘌呤(G)，尿嘧啶(U)。,DNA通常是双链一般较长。 RNA主要为单链，分子链较短。,二、DNA与RNA的分子结构 DNA分子是脱氧核苷酸的多聚体，含有4种脱氧核苷酸：脱氧腺嘌呤核苷酸、脱氧胸腺嘧啶核苷酸、脱氧鸟嘌呤核

6、苷酸、脱氧胞嘧啶核苷酸。,1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋的模型,RNA是四种核苷酸组成的多聚体。这四种核苷酸是：腺嘌呤核苷酸、胸腺嘧啶核苷酸、鸟嘌呤核苷酸、尿嘧啶核苷酸。,原核生物的染色体并不是象过去人们认为的那样是“露裸”的DNA分子，其DNA分子同样与蛋白质和RNA等其它分子结合。例如：大肠杆菌DNA与几种DNA结合蛋白(DNA-binding protein)相结合。,大肠杆菌的染色体DNA除与蛋白质结合外，还结合有RNA。它的染色体是由50100个独立的负超螺旋环组成的环状结构。,2、真核生物染色体 (一)染色质的基本结构 染色质(chromatin)是染色体在细

7、胞分裂的间期所表现的形态，呈纤细的丝状结构，故亦称为染色质线(chromatin fiber)。,近来研究发现，染色质的基本结构单位是核小体(nucleosome)、连接丝(linker)和一个分子的组蛋白H1。每个核小体的核心是由H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各以两个分子组成的八聚体，其形状近似于扁球状 (图313)。,DNA双螺旋就盘绕在这八个组蛋白分子的表面。连接丝把两个核小体串联起来，它是两个核小体之间的DNA双链。组蛋白H1结合于连接丝与核小体的接合部位，影响连接丝与核小体结合的长度。,根据染色反应，间期细胞核中的染色质可以分为两种：异染色质(heterochromatin)和常染色质(euchromatin)。,(二)染色体的结构模型 在细胞有丝分裂的中期，利用光学显微镜可以观察到：染色体的结构是由两条染色单体组成的。,每条染色单体是一个DNA分子与蛋白质结合形成的染色质线。当完全伸展时，而其长度可达几毫米，甚至几厘米。,现在认为至少存在三个层次的卷缩： 第一个层次是DNA分子超螺旋化形成核小体，产生直径约为10nm的间期染色质线，在此过程中组蛋白H2A、H2B、H3和H4参与作用。,第二个层次是核小体的长链进一步螺旋化形成直径约为30nm的超微螺旋，称为螺线管(solenoid)，此过程中组蛋白H1参与作用。,最后是染色体螺旋管进一步卷缩, 并附着于由非