第1章_遗传的物质基础

2）原核生物的rRNA分三类：5S、16S和23S；
3）真核生物的rRNA分四类：5S、5.8S、18S和28S； 4）在人基因组的四种rRNA基因中， 18S、5.8S和28S rRNA 基因是串联在一起的，每个基因被间隔区隔开， 5S的 rRNA基因则是编码在另一条染色体上。
（3）转运RNA（tRNA）
植物细胞的有丝分裂
动物细胞的有丝分裂
动植物细胞有丝分裂的比较
植物细胞 动物细胞
1、前期：细胞两极发出 1、前期：两组中心体发 不 纺锤丝构成纺锤体 出星射线构成纺锤体 同 点 2、末期：细胞板形成细 2、末期：细胞膜内陷缢 胞壁分成两个子细胞 裂成两个子细胞 相 同 点
1、间期都有染色体的复制； 2、核膜、核仁的变化相同； 3、染色体的行为变化完全相同。
（2）RNA自我复制：
某些RNA病毒的繁殖: RNARNA。
（3）DNA指导的蛋白质合成：
第三节 遗传物质的传递
1. 病毒中遗传物质的传递
2. 原核生物遗传物质的传递 3. 真核生物遗传物质的传递
1. 病毒中遗传物质的传递
遗传物质是DNA或RNA；
病毒单独存在时无活性，既不能复制核酸，也不 能繁殖后代。只有感染寄主时，才能利用寄主的 全部或部分复制、转录和翻译机器，繁殖后代。 遗传物质的传递过程：病毒颗粒识别寄主细胞表 面的专一性受体并与之结合，在寄主细胞表面形 成穿孔，释放核酸到寄主细胞，利用寄主细胞的 复制、转录和翻译机器复制自己的核酸、合成外 壳蛋白，装配成子代病毒。寄主细胞的养分被耗 尽后即裂解。
后进行后随链的合成（先合成冈崎片断，再连接）。
5. 病毒核酸的组成与复制
根据寄主不同：植物病毒，动物病毒，噬菌体（细菌病毒） 根据核酸不同：
DNA病毒 双链DNA病毒（与寄主复制方式一致） 单链DNA病毒（单链结合蛋白与之结合 然后再复制，滚环式复制） RNA病毒 正链RNA病毒（可作mRNA使用） 负链RNA病毒（其互补链可作mRNA使用） 双链RNA病毒 其复制是在RNA复制酶的作用下进行的
第二节 遗传物质的组成与复制
1.核酸的化学组成与分子结构
2.核酸复制的一般规律 3.原核生物核酸的组成与复制 4.真核生物DNA的复制 5.病毒核酸的组成与复制
6.核糖核酸（RNA）
7.中心法则
1. 核酸的化学组成与分子结构
（1）化学组成 核苷酸=磷酸+戊糖+碱基
问题：RNA 与 DNA区别 ？
4. 真核生物DNA的复制
复制速度500～5 000 bp/min
复制步骤（SV40 DNA复制）：
特异的蛋白质因子识别复制原点并与之结合，解旋酶 促使负超螺旋状态下的复制原点区域解旋，单链结合蛋白 与单链DNA结合，DNA聚合酶与引物酶结合进来，引发一
个复制叉先导链的合成，再引发另一个先导链的合成；然
证明核酸是遗传物质的三个经典实验
1）1944年，肺炎链球菌的感染实验 2）1952年，T2噬菌体（phage）的感染实验 3） 烟草花叶病毒（TMV）的感染实验
肺炎链球菌的感染实验
转 化(transformation): 一种生物或细胞接受 了另一种细胞的遗传 物质而表现出后者的 遗传性状或发生遗传 性状改变的现象。
有丝分裂过程中遗传物质的变化规律
时 间 期 期 DNA 2N 染色体 2N 染色单体
体 细 胞
0
2N→4N
4N 4N
2N 2N 2N
0→4N
4N 4N 0 0
前
中
期
期
后
末
期
期
4N 2N
4N 2N
有丝分裂过程中遗传物质的变化规律
4N
染色体变化规律 DNA体变化规律
2N
间期
前期
中期
后期
末期
有丝分裂的重要意义
特点：
有：DNA的复制和有关蛋白质的合成 无：染色体、纺锤丝的出现
2. 有丝分裂 （mitosis）
1）有丝分裂的过程
–有丝分裂包括两个紧密相连的过程：核分裂、细胞质分 裂。通常有丝分裂主要是指核分裂，特别是在遗传学中更 主要讨论细胞核分裂 –Cell cycle: 细胞周期—指从一次有丝分裂结束到下一次 分裂结束之间的期限 –细胞周期由间期和分裂期组成 Interphase 间期也叫静止期，可再细分为G1期、S 期和G2期三个阶段 分裂期可以人为划分为前期、中期、后期、末期
2. 原核生物遗传物质的传递
通过生长和繁殖来实现 细胞分裂：二分裂（binary fission）和出芽
（budding）生殖
3. 真核生物遗传物质的传递
生物的繁殖以细胞分裂为基础；对多细胞真
核生物而言，其遗传物质的传递和生命的连
续性也通过细胞分裂来实现实现。
细胞分裂的方式可以分为无丝分裂
（2） DNA的一级结构：
A、T、C、G的连接方式和排列顺序（4n）；线形互补双链。 碱基互补配对原则： A T（氢键2），C
G（氢键3）。
Chargaff当量规律： 嘌呤和嘧啶的总含量相等，即A+G=C+T。
（3）DNA的双螺旋结构-二级结构
DNA（双链）
主链
碱基对
螺距
大沟和小沟
2. 核酸复制的一般规律
（1）DNA的半保 留复制：
1957年， M.Meselson 和 F.Stahl等用CsCl 密度梯度离心实验 验证了DNA复制 是半保留式的复制
（2）新链合成的方向性：5’→3’
3’游离的羟基为生长点，不断加入新的 游离核苷酸，使新链得以延伸
（3）DNA复制的半不连续性
Avery(1944)：排 除糖、蛋白质、 RNA
证明：DNA是转
化子
T2噬菌体的感染实验
赫尔歇 (Hershey)实验 : 同位素: 32P-DNA* 35S-蛋白质* 结论： 进入菌内的是 DNA 遗传给子代噬菌体
烟草花叶病毒（TMV）感染实验
烟草花叶病毒简称TMV (Tobacoo Mosaic Virus)。
联会复合体
只存在于偶线期、粗线期与 联会相联系的临时细胞器
交换
1 2 3 4
染色体：着丝粒 姐妹染色单体：12；34
mRNA； 3）真核生物为一条RNA聚合链，有5’帽子（7-甲基鸟苷） 和3’Poly(A)尾结构； 4）占细胞RNA的5~10%，易被RNA酶降解。
（2）核糖体RNA（rRNA）
1）约占RNA总量的82%。rRNA单独存在时不执行其功能， 它与多种蛋白质结合成核糖体，作为蛋白质生物合成的“ 装配机”。原核生物和真核生物的核糖体均由大、小两种 亚基组成。
DNA双链是反向平行的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ DNA聚合酶只能从5’→3’延伸DNA链
前导链连续合成，后随链以岗崎片段（1000
～2000nt）的形式不连续合成，最后由DNA连 接酶连接
3.原核生物核酸的组成与复制
拟核（nucleoid）
裸露DNA分子
从头起始（复制叉式复制）和共价延
伸（滚环式复制） 复制速度105 bp/min
RNA（单链）
存在部分双链区域
大沟的作用：
大沟宽而深。 一些在遗 传上具有重要功 能的蛋白质在大 沟中识别DNA的 特定序列并与之 结合。
B
A
Z
A-DNA：右手螺旋，大小沟，高盐，旋转一圈11个bp，每一螺旋高28.2Ǻ B-DNA：右手螺旋，大小沟， 10.4 nt / 圈，生理状态DNA。 Z-DNA：左手螺旋，单沟，存在于富含G-C的区域。 直径18 Ǻ，旋转一圈 12个bp，每一螺旋高44.52Ǻ。 C、D及E型DNA：只在实验室条件下存在。
1）约占RNA总量的16%；tRNA的主要生物学功能是转运 活化了的氨基酸，参与蛋白质的生物合成。 2）含70~100个核苷酸残基，是分子量最小的RNA。 3）各种tRNA的一级结构互不相同，但它们的二级结构都 呈三叶草形。
7. 中心法则
（1）反转录：
以RNA为模板在逆转录酶催化下合成DNA。 肿瘤、艾滋病: RNADNARNA；基因工程应 用。
6. 核糖核酸（RNA）
RNA的结构：
通常为小分子单链，由A、C、G、U构成。
RNA的分类： （1）信使RNA（mRNA）；（2）核糖体RNA （rRNA）；（3）转移RNA（tRNA）
（1）信使RNA（mRNA）
1）蛋白质结构基因转录形成的单链RNA，是合成蛋白 质的模板；
2）原核生物为多顺反子mRNA；真核生物为单顺反子
（1）TMV的蛋白质外壳和单螺旋RNA接种:
TMV 蛋白质 烟草 不发病 分离不到 TMV颗粒 TMV RNA 烟草 发病 分离到新的TMV
TMV RNA + RNA酶 烟草 不发病
（2）重组TMV的感染
A=TMV B=HR RNA决定： a. TMV的毒性 b. 子代TMV 的 RNA和蛋白质
第二章
遗传物质
主要内容
第一节 核酸是遗传物质的证据
第二节 遗传物质的组成与复制 第三节 遗传物质的传递
本章要点
第一节 核酸是遗传物质的证据
核酸是遗传物质
早在1868年，瑞典化学家J.T.Miescher在细胞 核中分离出一种富含磷的酸性物质，命名为核素 (Nuclein)，后称核酸(Nucleic acid)。
复制
分裂
染色体 平均分配
2）有丝分裂的遗传学意义：
核内染色体准确复制、分裂，为两个子细胞的遗传 组成与母细胞完全一样打下基础；染色体复制产生
的两条姊妹染色单体分别分配到两个子细胞中，子 细胞与母细胞具有相同的染色体数目和组成。
维持了生物个体的正常生长和发育（组织及细胞间