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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。.
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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RⅡ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SⅢ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SⅢ型的肺炎双球菌1928年Criffith将少量无毒的RⅡ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SⅢ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SⅢ型的肺炎双球菌
粗糙型(R) 无荚膜、粗糙菌落、无毒 RⅠ、RⅡ光滑型(S) 有荚膜、光滑菌落、有毒 SⅠ、SⅡ、SⅢ RII——>小鼠成活SIII——>小鼠死亡SIII——>65℃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SⅢ型细菌的DNA提取物与RⅡ型细菌混合在一起,在离体培养条件下,成功的使少数RⅡ型细菌定向转化为SⅢ型细菌。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SⅢ型细菌的DNA提取物与RⅡ型细菌混合在一起,在离体培养条件下,成功的使少数RⅡ型细菌定向转化为SⅢ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。(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。用S35标记的噬菌体感染的大肠杆菌,放射性活动大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。(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。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)。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。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、脱氧鸟嘌呤核苷酸、脱氧胞嘧啶核苷酸。
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。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50-100个独立的负超螺旋环组成的环状结构。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50-100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)。
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。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)。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。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。