遺傳學(xué)第二章遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)2

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)遺傳學(xué)第五章1第二章遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)東北農(nóng)業(yè)大學(xué)遺傳學(xué)第五章2一、DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)第四節(jié)DNA的結(jié)構(gòu)3基因存在于染色體上(真核生物)：

蛋白質(zhì)約占66％脫氧核糖核酸(DNA)

約占27％

核酸核糖核酸(RNA)

約占6％

其它：如擬脂和無機(jī)物質(zhì)

少量染色體

四十年代以來，由于微生物遺傳學(xué)的發(fā)展，加上生物化學(xué)、生物物理學(xué)以及許多新技術(shù)不斷引入遺傳學(xué)，促成了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域——分子遺傳學(xué)的誕生和發(fā)展。分子遺傳學(xué)已擁有大量直接和間接的證據(jù)，說明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，而在缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遺傳物質(zhì)。41.DNA作為主要遺傳物質(zhì)的間接證據(jù)51）

含量：

DNA含量恒定。體細(xì)胞DNA含量是配子DNA的一倍；

多倍體DNA含量倍增，但細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)含量不恒定。2）代謝：

利用放射性與非放射性元素進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)：

DNA分子代謝較穩(wěn)定；

其它分子一邊形成、同時(shí)又一邊分解。3）突變：

紫外線誘發(fā)突變時(shí)，最有效波長均為2600埃；

與DNA所吸收的紫外線光譜一致；

證明基因突變與DNA分子的變異密切聯(lián)系。64）分布：

①DNA是所有生物染色體所共有：

噬菌體、病毒、植物、人類等。②而蛋白質(zhì)則不同：

噬菌體、病毒、細(xì)菌的蛋白質(zhì)一般不存在于染色體上，而真核生物染色體中有核蛋白組成。E.coli72.DNA作為主要遺傳物質(zhì)

的直接證據(jù)81)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：────────────────────────肺炎雙球菌特征抗原型（穩(wěn)定）────────────────────────粗糙型(R)

無莢膜、粗糙菌落、無毒

I

R、II

R光滑型(S)

有莢膜、光滑菌落、有毒

I

S、II

S、III

S────────────────────────9a．格里費(fèi)斯(GriffithF.，1928)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。

①

無毒II

R型

小鼠成活

無細(xì)菌

②

有毒III

S型

小鼠死亡

重現(xiàn)III

S型

③

有毒III

S型(65℃殺死)

小鼠成活

無細(xì)菌

④

無毒II

R型

&有毒III

S型(65℃殺死)

小鼠

死亡

重現(xiàn)III

S型結(jié)論：

在加熱殺死的III

S型

肺炎雙球菌中有較耐高

溫的轉(zhuǎn)化物質(zhì)能夠進(jìn)入

II

R型

IIR型轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

III

S型

無毒轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

有毒。10b．阿委瑞(AveryO.T.，1944)試驗(yàn)：

用生物化學(xué)方法證明這種活性物質(zhì)是DNA。

正實(shí)驗(yàn)：三個(gè)

負(fù)實(shí)驗(yàn)：三個(gè)結(jié)論：

遺傳物質(zhì)DNA是轉(zhuǎn)化因子。112)噬菌體感染實(shí)驗(yàn)：

a.赫爾希(Hershey

A.)等用同位素32P和35S驗(yàn)證DNA是遺傳物質(zhì)。原理：

P存在于DNA，而不存于蛋白質(zhì)；S

存在

于蛋白質(zhì)，不存于DNA。

①．32P標(biāo)記T2噬菌體；

②．35S標(biāo)記T2噬菌體。結(jié)論：

進(jìn)入菌內(nèi)的是DNA；

DNA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)才能產(chǎn)生

完整的噬菌體。12b．煙草花葉病毒的感染和繁殖：

煙草花葉病毒簡稱TMV(TobaccoMosaic

Virus)。

TMV的蛋白質(zhì)外殼和單螺旋RNA接種：

TMV蛋白質(zhì)煙草不發(fā)?。?/p>

TMVRNA煙草發(fā)病新的TMV；

TMVRNA

&

RNA酶煙草不發(fā)病。13佛蘭科爾-康拉特-辛格爾(Framkel-Conrat-Singer)試驗(yàn)：結(jié)論：提供RNA的親本決定了其后代的RNA和蛋白質(zhì)。

在不含DNA的TMV中，RNA就是遺傳物質(zhì)。14

二、核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)151)核酸：

以核苷酸為單元構(gòu)成的多聚體，是一種高分子化合物。五碳糖：脫氧核糖、核糖核苷酸磷酸鳥嘌呤、腺嘌呤

環(huán)狀的含氮堿基胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶1.兩種核酸及其分布：1617DNA脫氧核糖核酸RNA核糖核酸五碳糖：脫氧核糖堿基：A、T、C、G五碳糖：核糖堿基：A、U、C、G18DNA四種脫氧核苷酸DNA分子19高等植物：DNA存在于染色體，葉綠體、線粒體中；

RNA在核（核仁、染色體）、細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)菌：DNA和RNA。噬菌體：多數(shù)只有DNA。植物病毒：多數(shù)只有RNA。動(dòng)物病毒：有些含RNA、有些含DNA。2)分布：201）

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)：

1953年，沃森（WatsonJ.D.）和克里克（CrickF.H.C.）提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。主要依據(jù)為：堿基互補(bǔ)配對的規(guī)律以及DNA分子的X射線衍射結(jié)果。沃森和克里克與維爾金斯(Wilkins)一起獲得諾貝爾獎(jiǎng)

(1962)。2.DNA的分子結(jié)構(gòu)：21電子顯微鏡下的人類DNA22特點(diǎn)：①兩條互補(bǔ)多核酸鏈、在同一軸上互相盤旋；②雙鏈具有反向平行的特點(diǎn)；

③堿基配對原則為：A=T、G=C，雙螺旋直徑約20A，

螺距為34A(10個(gè)堿基對)。。。23④

A-T、G-C排列方法有

以下四種：

A-T或

G-C或C-G或

T-A

設(shè)某一段DNA分子鏈有1000對堿基,則有41000種不同

排列組合，就可能有41000種

不同性質(zhì)的基因。

24⑤物種：不同物種中的DNA的堿基含量不同：

a.

DNA分子上的堿基順序是一致的，一般保持不變才能保持該物種的遺傳特性的穩(wěn)定；b.在特殊條件下，堿基順序改變，出現(xiàn)遺傳變異。252）DNA構(gòu)型：B-DNA：生理狀態(tài)下，每螺圈10.4個(gè)堿基對，右手螺旋；A-DNA：高鹽濃度下，每螺圈11個(gè)堿基對，右手螺旋；Z-DNA：序列富含GC，嘌呤和嘧啶交替出現(xiàn)，

每螺圈12個(gè)堿基對，左手螺旋。263.RNA分子結(jié)構(gòu)：與DNA的區(qū)別

①

U代替T；②

核糖代替脫氧核糖；③

一般以單鏈存在。27第五節(jié)RNA的分子結(jié)構(gòu)

28一、三種RNA分子信使RNA(mRNA)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)核糖體RNA(rRNA)29mRNA：含量少，代謝快，傳遞遺傳信息真核生物mRNA特點(diǎn)：5’帽子，3’polyA302.tRNA：①

分子量為25000~30000；②

70~100個(gè)核苷酸組成；③

稀有堿基，如假尿嘧啶等。315’末端具有G（大部分）或C；3‘末端都以ACC結(jié)尾；一個(gè)富有鳥嘌呤的環(huán)；一個(gè)反密碼子環(huán)；一個(gè)胸腺嘧啶環(huán)；tRNA結(jié)構(gòu)：323.rRNA細(xì)胞中含量最多，約占82%。單獨(dú)存在時(shí)并不執(zhí)行功能，與多種蛋白質(zhì)組成核糖體，作為合成蛋白質(zhì)的裝配機(jī)。33原核生物rRNA（3種）:

5S:120個(gè)核苷酸；

16S:1540個(gè)核苷酸；

23S:2900個(gè)核苷酸。真核生物rRNA（4種）:

5S:

120個(gè)核苷酸；

5.8S:160個(gè)核苷酸；

18S:1900個(gè)核苷酸；

28S:4700個(gè)核苷酸。

rRNA與核糖體的組裝：34（四）其他的RNA小核RNA（smallnuclearRNA，snRNA）；siRNA

(SmallinterferingRNA)；MicroRNAs（miRNAs）。35第六節(jié)DNA的復(fù)制36半保留復(fù)制：瓦特森(WatsonJ.D.)等提出的DNA半保留復(fù)制方式。其方法為：

①．一端沿氫鍵逐漸斷開；②．以單鏈為模板，堿基互補(bǔ)；③．氫鍵結(jié)合，聚合酶等連接；④．形成新的互補(bǔ)鏈；⑤．形成了兩個(gè)新DNA分子。

DNA的這種復(fù)制方式對保持生物遺傳的穩(wěn)定性是非常重要的。一、DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)：37二、復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制方向：1.原核生物﹡絕大多數(shù)細(xì)菌和病毒：只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，控制整個(gè)染色體的復(fù)制，且為雙向復(fù)制。﹡噬菌體P2：其DNA的復(fù)制是沿一個(gè)方向進(jìn)行的。﹡復(fù)制子：在同一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)控制下的一段DNA序列。382.

真核生物﹡每條染色體的DNA復(fù)制都是多起點(diǎn)，多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)共同

控制整個(gè)染色體的復(fù)制；﹡每條染色體有多個(gè)復(fù)制子；﹡且為雙向復(fù)制；39DNA復(fù)制過程1.DNA雙螺旋的解鏈*DNA解旋酶在ATP供能下，每分鐘旋轉(zhuǎn)3000次解開雙螺旋；*單鏈DNA結(jié)合蛋白馬上結(jié)合在分開的單鏈上，以避免產(chǎn)生單鏈內(nèi)配對；*DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶來解決由于復(fù)制叉的推進(jìn)而產(chǎn)生超螺旋的問題。

三、原核生物DNA合成：402.DNA合成的開始

合成DNA片段之前，先由RNA聚合酶合成一小段RNA引物(約有20個(gè)堿基對)DNA聚合酶才開始起作用合成DNA片段。413.后隨鏈的不連續(xù)復(fù)制∵DNA聚合酶，以5′

3′方向發(fā)揮作用；

∴從3′

5′合成方向的一條鏈，就會(huì)遇

到困難?？级鞑?KornbergA.,1967)提出不連續(xù)復(fù)制假說：

在3′5′方向鏈上，仍按從5′

3′

的方向一段段地合成DNA單鏈小片段“岡崎

片段”(100