《遗传学》08.遗传的分子基础(26P).ppt

第八章 遗传的分子基础,第一节 DNA作为遗传物质的主要证据 第二节 染色体的分子结构第三节 DNA的复制小 结,本章重点：DNA作为遗传物质证据 核小体结构 真核生物DNA的复制本章难点：DNA的复制,第一节 DNA作为遗传物质的主要证据 一、间接证据 1DNA的分布 DNA聚集的地方就是遗传物质大量集中的地方。DNA主要存在于细胞核染色体，遗传物质也主要存在于细胞核染色体；细胞质中含有DNA的细胞器也就含有遗传物质。2DNA的含量 DNA含量恒定。体细胞DNA含量是配子的2倍。二倍体加倍成多倍体，DNA含量成倍增加。,3DNA的代谢稳定 DNA分子代谢稳定，一旦合成不再分解，其它物质既有合成，也有分解。4DNA对紫外线的反应紫外线可引起生物变异，其最有效的波长是260nm。细胞中DNA最容易吸收260nm波长的紫外线，引起DNA变异从而引起生物性状变异。二、直接证据 1细菌的转化,RII型,SIII型,SIII型加热杀死,进一步实验：SIII型DNARII 老鼠 死亡结论：SIII型DNA导致RII SIII型DNA是遗传物质。,RII型,加热杀死SIII,（引自石春海等，2008）,2.噬菌体的侵染与繁殖,可检测出32P,不能检测出32S,进入细菌体内的是DNA。噬菌体上代传递给下代的只有DNA。,3.烟草花叶病毒的侵染和繁殖,弗兰科尔康拉特辛格尔实验：,B 株系蛋白质,A株系RNA,子代TMV同于A株系,结论：RNA决定子代性状。在没有DNA的TMV中，RNA是遗传物质。,（引自石春海等，2008）,第二节 染色体的分子结构,一、原核生物染色体 比较简单，通常只有一个DNA或者RNA分子。二、真核生物染色体 DNA 27 蛋白质 66 RNA 6（一）染色体结构模型,核小体：基本结构 螺线体：染色质线经过螺旋化形成中空的线状结构。外径30nm，内径10nm，螺旋间相距11nm。超螺线体：经过再螺旋化形成直径为400nm的圆筒状结构。染色体：超螺线体进一步螺旋化而成。,染色体的四级结构,DNA链,核小体,螺线体,超螺线体,染色体,DNA线 核小体，DNA线缩短7倍 核小体 螺线体，缩短6倍 螺线体 超螺线体，缩短40倍 超螺线体 染色体，缩短5倍。总共：764058400倍经四级螺旋化DNA链可缩短800010000倍，与人类染色体实验结果相符。,（二）异固缩现象 同一染色体不同区域由于螺旋化程度不同导致染色深浅不一。染色浅的部位称为常染色质，染色深的部位称为异染色质。一般认为异染色质区的DNA没有遗传功能，只有常染色质区域的DNA才有遗传信息功能。,着丝粒,（引自石春海等，2008）,组成型异染色质：主要是卫星DNA，构成染色体的特殊区域，如着丝粒和端部等部位。与染色体结构有关，一般无表达功能。卫星DNA：天然DNA在氯化铯密度剃度离心或均衡超速离心中分离出来的有别于主体DNA的一小部分DNA。一般是具有高度重复序列的DNA或GC过高或过低的DNA片断。,兼性异染色质：或称功能性异染色质。是指不同细胞类型或不同发育时期出现的异染色质。哺乳动物的X染色体就是一类特殊的兼性异染色质。雌性两条X染色体中一条常表现为异染色质，称为巴氏小体。如人的胚胎发育到第16天后，一条X染色体变为巴氏小体，呈块状紧靠核膜，染色反应为深色。用以鉴定胎儿性别。,女性胎儿的巴氏小体,（引自李惟基等，2007）,（三）着丝粒和端粒 着丝粒和着丝点(centromere and kinetochore)这是两个不同的概念，位于染色体同一位置。着丝粒是指将两条染色单体结合在一起的特殊结构。着丝点是指分裂过程中纺垂丝附着的部位。端粒：染色体端部的特殊结构。主要是维持染色体的稳定：（1）防止染色体末端被酶切。（2）防止染色体末端与其他DNA分子结合。（3）使染色体末端在DNA复制中保持完整。,端粒的结构不同生物的染色体末端结构相似，可用 5T14A01G183表示。即，T碱基14个，A碱基无或1个，G碱基18个。如：人类：5TTAGGG3，原生动物嗜热四膜虫：5TTGGG3，拟南芥菜：5TTTAGGG3，,第三节 DNA的复制,一、DNA复制的一般特点（一）半保留复制 双链DNA的一端氢键断裂，双链打开，两条链分别作为模板，各自吸取配对碱基，在酶的作用下形成一条新链，最后形成两条双链DNA分子，都是由一条新链和一条旧链组成。（二）复制起点和复制方向 复制子：在同一复制起点控制下合成的一段DNA序列。复制起点：双链打开复制开始的地方。由特殊DNA序列组成，一般是富含AT碱基的地方。因A与T间的氢键少容易断开。原核生物是单起点复制，真核生物是多起点复制。,复制方向：绝大多数生物是双向复制，即从一个复制起点向两个方向复制。少数生物，如T2噬菌体是单向复制。（三）DNA合成的酶 DNA聚合酶I：一条含有928个氨基酸的多肽链。DNA聚合酶II：一条多肽链。DNA聚合酶III：至少由20个亚基组成。三种聚合酶的共同特点：(1)只有53聚合功能。所以DNA链的延伸是从5向3方向进行。(2)不能直接起始合成DNA，需要在引物存在下进行链的延伸。所以，DNA的合成必须有引物。(3)具有外切酶的功能。对复制中的错误进行修复，保证复制的准确性。,二、原核生物DNA的合成（一）DNA解旋 在DNA解旋酶的作用下，由ATP提供能量以3000转/min旋转解旋，氢键断裂解开双链。解开的单链立即与单链蛋白质（SSB蛋白）结合防止重新形成双链。（二）合成开始 以DNA为模板，根据碱基配对原则，在RNA聚合酶DNA引物酶的催化下先合成一端长度为560个核苷酸的RNA引物，提供3自由羟基（OH），然后在DNA聚合酶的作用下合成DNA。一条链连续合成，一条链不连续连续合成链称为前导链，连接冈崎片断的链称为后续链。前导链只合成一次RNA引物，后续链每合成一个冈崎片断就要合成一个RNA引物。最后切除RNA引物。*RNA病毒的RNA合成：以自身链（）为模板合成一条互补链（），形成双螺旋复制类型，然后“”链释放出来作为模板合成一条“”链。形成一条新生的RNA病毒,三、真核生物的DNA合成,三、真核生物DNA的合成基本同于原核生物。有几点不同;1特定时期合成。S期合成2原核生物是单起点合成，整个染色体是一个复制子，真核生物多起点合成一条染色体有多个复制子。前导链在一个复制子内是连续的整条染色体是半连续，最后由连接酶连接成完整链。3RNA引物和冈崎片断较短，原核生物的引物和冈崎片断分别是1060和10002000个核苷酸，真核生物为10个左右和100150个核苷酸。合成酶不同。DNA聚合酶控制合成前导链，聚合酶控制后续链合成，聚合酶 与修复有关，聚合酶合成线粒体DNA。,小 结 有许多直接证据和间接证据都支持DNA是主要的遗传物质，没有DNA的生物RNA是遗传物质。DNA与蛋白质结合形成染色体。染色体基本结构是核小体，经过螺线体、超螺线体化形成染色体结构。DNA的复制是半保留复制。,