遗传物质的分子基础ppt课件.ppt

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一、DNA作为主要遗传物质的间接证据(一)细菌的转化
肺炎双球菌有两种不同的类型：
1.光滑型(S型)被一层多糖类的荚膜所保护，具有毒性，在培养基上形成光滑的菌落。
2.粗糙型(R型)没有荚膜和毒性，在培养基上形成粗糙的菌落。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。(如图）16后，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。(如图）迄今，已经在几十种细菌和放线菌中成功地获得了遗传性状的定向转化。这些试验都证明起转化作用的物质是DNA。

(二)噬菌体的侵染与繁殖
噬菌体是极小的低级生命类型。必须在电子显微镜下才可以看到。据研究T2噬菌体DNA进入到大肠杆菌内，可以利用大肠杆菌的材料来制造自己的DNA、蛋白质外壳和尾部，从而形成完整的新生的噬菌体。赫尔希等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质。因为P是DNA的组分，但不见于蛋白质；而S是蛋白质的组分，但不见于DNA。然后用标记的T2噬菌体(32P或35S)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。
(图3－2)
第一种情况下，基本上全部放射活性见于细菌内而不被甩掉并可传递给子代。
第二种情况下，放射性活性大部分见于被甩掉的外壳中，细菌内只有较低的放射性活性，且不能传递给子代
这样看来，主要是由于DNA进入细胞内才产生完整的噬菌体。所以说DNA是具有连续性的遗传物质。
(三)烟草花叶病毒的感染和繁殖
烟草花叶病毒（TMV）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。（如图）佛兰科尔－康拉特与辛格尔(Frankel-Conrat,H.和Singer,B.)把TMV的RNA与另一个病毒品系(HR,Holmesribgrass)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的品系完全一样，亦即亲本的RNA决定了后代的病毒类型(图3-3)。
以上实例均直接证明DNA是生物主要的遗传物质，而在缺少DNA的生物中，RNA则为遗传物质。
第二节核酸的化学结构DNA通常是双链一般较长。
RNA主要为单链，分子链较短。

二、DNA的分子结构
(一)DNA的双螺旋结构
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(dATP)、脱氧胸腺嘧啶核苷酸(dTTP)、脱氧鸟嘌呤核苷酸(dGTP)、脱氧胞嘧啶核苷酸(dCTP)。1953年，瓦特森(Watson,J.D.)和克里克(Crick,F.)根据碱基互补配对的规律以及对DNA分子的X射线衍射研究的成果，提出了著名的DNA双螺旋结构模型(图3－7)。
这个模型最主要特点有：
(1)由两条互补的多核苷酸链以右手螺旋的形式，彼此以一定的空间距离，平行地环绕于同一轴上，很象一个扭曲起来的梯子。
(2)两条多核苷酸链走向为反向平行(antiparallel)。即一条链磷酸二脂键为5’－3’方向，而另一条为3’－5’方向，二者刚好相反。
(3)每条长链的内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(hydrogenbond)与它互补的碱基相联系，相互层叠宛如一级一级的梯子横档。互补碱基对A与T之间形成两对氢键，而C与G之间形成三对氢键(图3－8)。上下碱基对之间的距离为0.34nm。(4)每个螺旋为3.4nm长，刚好含有10个碱基对，其直径约为2nm。
(5)在双螺旋分子的表面大沟(majorgroove)和小沟(minorgroove)交替出现。
由此可知，DNA的分子结构是由A-T和C-G两种核苷酸对从头到尾连接起来的，每个DNA分子一般有上万个这两种核苷酸对，但是它们在分子链内排列的位置和方向只有以下四种形式:

对一特定物种的DNA分子来说，其碱基顺序是一定的，并且通常保持不变，这样才能保持该物种遗传特性的稳定。只有在特殊的条件下，改变其碱基顺序或位置或以碱基类似物代替某一碱基时，才出现遗传的变异(突变)。近来发现DNA的构型并不是固定不变的，除主要以瓦特森和克里克提出的右手双螺旋构型存在外，还有许多变型。
瓦特森和克里克提出的双螺旋构型称为B－DNA。
B－DNA是DNA在生理状态下的构型。
当DNA在高盐浓度下时，则以A－DNA形式存在。A－DNA是DNA的脱水构型，它也是右手螺旋，但每螺圈含有11个核苷酸对。A－DNA比较短和密。
现在还发现，某些DNA序