第二章_遗传物质的分子基础 (共62张PPT)
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表明RNA可能就是TMV的遗传物质。
8
2. 重组合试验
• Frankel-Conrat, Singer (1956)进行了图示试验： • 综上所述：到上世纪中期，多方面证据都直接
或间接地表明DNA是主要的遗传物质，而在缺 乏DNA的某些病毒中RNA就是遗传物质。
9
第二节 核酸的化学结构与DNA复制
16
两类核酸及其分布
• 核酸（nucleic acid）是一种高分子化合 物。构成核酸的基本单元是核苷酸 （nucleotide）。
• 核酸是核苷酸的多聚体。
17
• 在多聚体中，两个核苷酸之间由5’和3’位 的磷酸二脂键相连。
• 核酸有两种：核糖核酸（RNA）和脱氧 核糖核酸（DNA）。
18
DNA 磷酸 脱氧核糖 A、T、G、C
20
• 此外，DNA通常以双链形式存在，RNA 则多以单链形式存在。
• 在真核生物中，绝大部分DNA存在于细 胞核内的染色体上，少量DNA存在于细 胞质中的叶绿体、线粒体等细胞器中。 RNA在细胞核和细胞质中都有，在核内， RNA主要集中在核仁上，少量在染色体 上。
第二章 遗传物质的分子基础
• 第一节 DNA作为主 要遗传物质的证据
• 第二节 核酸的化学 结构
• 第三节 染色体的分 子结构
本章要点：
1
第七章 遗传物质的分子基础
• 遗传学自1900年诞生后，在差不多半个世纪的 时间里，人们一直在探索到底什么是遗传物质。 生物性状的遗传和变异都是由遗传物质控制的， Mendel称遗传物质为遗传因子（inherited factor）。1909年，Johannsen用gene替代 Mendel的遗传因子，沿用至今。 由于性状的 遗传，即分离与重组行为与染色体的行为是平 行的，因而认为遗传物质——基因存在于染色 体上。那么，基因的化学本质是什么，基因是 怎样控制性状的呢？DNA和组蛋白的分量大致 相等，两者有什么区别呢？
12
• 在很长一段时间内，人们以为蛋白质是 遗传物质。 人们之所以认为蛋白质是遗 传物质而不认为DNA是遗传物质，其主要 原因是： 人们认为生物界是多样性的， 生物种类成千上万，各种生物又有成百 上千的不同性状，控制这些性状的遗传 物质也应该是多样性的。只有蛋白质的 多样性才符合这一要求。
13
• 2、DNA是所有生物所共有的，从噬菌体 （phage），病毒（virus）直到人类的 染色体中都含有DNA，而蛋白质则不同， 噬菌体和病毒的染色体上不含有的蛋白 质不存在于染色体上，而蛋白质只存在 于外壳上，细菌的染色体上也没有蛋白 质，只有真核生物的染色体上才有蛋白 质的存在。
7
(三)、 烟草花叶病毒拆合试验 (pp33-34)
• 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA与蛋白质构成的 管状微粒： – 中心是单链螺旋RNA、外部是蛋白质外壳。
1. 拆分感染试验：
– 将TMV的RNA与蛋白质分离、提纯； – 分别接种烟叶，发现RNA能使烟叶致病，而
蛋白质不能； – 用RNA酶处理RNA后接种烟叶也不能致病，
4
(二)、 噬菌体侵染与繁殖试验(p33)
1. 背景知识 • 噬菌体侵染与繁殖基本过程：
– T2噬菌体浸染大肠杆菌后，遗传物质进入细菌细胞； – 利用大肠杆菌的遗传复制系统复制噬菌体遗传物质； – 利用大肠杆菌的遗传信息表达系统合成噬菌体组件； – 最后组装形成完整的T2噬菌体。 • 因此只要弄清侵染时进入细菌的是噬菌体的哪一部分， 就可能证明哪种物质是遗传信息的载体。 • 另外： – P是DNA的组成部分，但不存在于蛋白质中； – S存在于蛋白质中，但DNA中没有。
2
第一节 DNA作为主要遗传物质的证据
• 一、 DNA是遗传物质的间接证据(pp31-
32)
• 二、 DNA是遗传物质的直接证据(pp32-
34) – (一)、 细菌转化试验 – (二)、 噬菌体侵染与繁殖试验(p33) – (三)、 烟草花叶病毒拆合实验(pp33-34)
3
一、 DNA是遗传物质的间接证据(pp31-32) • 1. DNA含量的恒定性； • 2. DNA代谢的稳定性； • 3. 基因突变与紫外线诱变波长的关系。
RNA 磷酸 核糖 A、U、G、C
19
• 细菌也含有DNA和RNA。 • 多数噬菌体只含有DNA；多数植物病毒只
含有RNA；动物病毒有的含RNA，有的 含DNA。 • DNA 分子是脱氧核苷酸的多聚体。脱氧核 苷酸有四种，即：
– 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）
14
• 3、DNA在代谢上是稳定的。细胞内的其 他分子，如蛋白质，都是一面迅速合成， 一面又不断分解，但是若某个元素被DNA 分子所吸收，则在细胞健全生长的条件 下，它不会离开DNA。
15
• 每个核苷酸又由三部分组成：五碳糖、磷酸和 环状的含氮碱基。 含氮碱基共有5种：两 种双环结构的嘌呤（purine）和三种单环结构 的嘧啶（pyrimidine）。 –嘌呤有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）； –嘧啶有胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿 嘧啶（U）。
• 想要了解基因的化学本质，首先要考虑 基因所在的染色体的化学成分。 染色体 主要由DNA、组蛋白、非组蛋加，构成 了染色体的大部分。非组蛋白的比率变 化很大，RNA含量很低。
10
பைடு நூலகம்NA（27％）
染 色 质蛋白 体 （66％）
组蛋白（含量比较稳定，与 DNA大致相等）
非组蛋白
RNA（6％）
11
• 1、每个物种中，不同组织的细胞，无论 其大小和功能如何，细胞核中的DNA含量 都是恒定的。而且精子和卵子种的DNA含 量正好是体细胞中的一半。多倍体系列 的一些物种，细胞中DNA的含量随染色体 倍数的增加也呈倍数性递增。而细胞中 RNA和蛋白质的含量在不同细胞中的变化 很大。
5
2. Hershey和Chase的实验(p33)
6
结果与结论
• 试验结果表明：
– 主要是由于DNA进入细胞内才产生完整的噬 菌体；
• 结论：DNA才是(噬菌体的)遗传物质。
• 题外话： – 与Avery等人研究比较，本试验的精度低得多。 但是由于放射性标记法(也称为示踪原子法)，当 时为人们普遍采用； – 同时由于核酸研究及其它相关的成果，本试验 结果很快得到人们的广泛认同。
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2. 重组合试验
• Frankel-Conrat, Singer (1956)进行了图示试验： • 综上所述：到上世纪中期，多方面证据都直接
或间接地表明DNA是主要的遗传物质，而在缺 乏DNA的某些病毒中RNA就是遗传物质。
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第二节 核酸的化学结构与DNA复制
16
两类核酸及其分布
• 核酸（nucleic acid）是一种高分子化合 物。构成核酸的基本单元是核苷酸 （nucleotide）。
• 核酸是核苷酸的多聚体。
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• 在多聚体中，两个核苷酸之间由5’和3’位 的磷酸二脂键相连。
• 核酸有两种：核糖核酸（RNA）和脱氧 核糖核酸（DNA）。
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DNA 磷酸 脱氧核糖 A、T、G、C
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• 此外，DNA通常以双链形式存在，RNA 则多以单链形式存在。
• 在真核生物中，绝大部分DNA存在于细 胞核内的染色体上，少量DNA存在于细 胞质中的叶绿体、线粒体等细胞器中。 RNA在细胞核和细胞质中都有，在核内， RNA主要集中在核仁上，少量在染色体 上。
第二章 遗传物质的分子基础
• 第一节 DNA作为主 要遗传物质的证据
• 第二节 核酸的化学 结构
• 第三节 染色体的分 子结构
本章要点：
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第七章 遗传物质的分子基础
• 遗传学自1900年诞生后，在差不多半个世纪的 时间里，人们一直在探索到底什么是遗传物质。 生物性状的遗传和变异都是由遗传物质控制的， Mendel称遗传物质为遗传因子（inherited factor）。1909年，Johannsen用gene替代 Mendel的遗传因子，沿用至今。 由于性状的 遗传，即分离与重组行为与染色体的行为是平 行的，因而认为遗传物质——基因存在于染色 体上。那么，基因的化学本质是什么，基因是 怎样控制性状的呢？DNA和组蛋白的分量大致 相等，两者有什么区别呢？
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• 在很长一段时间内，人们以为蛋白质是 遗传物质。 人们之所以认为蛋白质是遗 传物质而不认为DNA是遗传物质，其主要 原因是： 人们认为生物界是多样性的， 生物种类成千上万，各种生物又有成百 上千的不同性状，控制这些性状的遗传 物质也应该是多样性的。只有蛋白质的 多样性才符合这一要求。
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• 2、DNA是所有生物所共有的，从噬菌体 （phage），病毒（virus）直到人类的 染色体中都含有DNA，而蛋白质则不同， 噬菌体和病毒的染色体上不含有的蛋白 质不存在于染色体上，而蛋白质只存在 于外壳上，细菌的染色体上也没有蛋白 质，只有真核生物的染色体上才有蛋白 质的存在。
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(三)、 烟草花叶病毒拆合试验 (pp33-34)
• 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA与蛋白质构成的 管状微粒： – 中心是单链螺旋RNA、外部是蛋白质外壳。
1. 拆分感染试验：
– 将TMV的RNA与蛋白质分离、提纯； – 分别接种烟叶，发现RNA能使烟叶致病，而
蛋白质不能； – 用RNA酶处理RNA后接种烟叶也不能致病，
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(二)、 噬菌体侵染与繁殖试验(p33)
1. 背景知识 • 噬菌体侵染与繁殖基本过程：
– T2噬菌体浸染大肠杆菌后，遗传物质进入细菌细胞； – 利用大肠杆菌的遗传复制系统复制噬菌体遗传物质； – 利用大肠杆菌的遗传信息表达系统合成噬菌体组件； – 最后组装形成完整的T2噬菌体。 • 因此只要弄清侵染时进入细菌的是噬菌体的哪一部分， 就可能证明哪种物质是遗传信息的载体。 • 另外： – P是DNA的组成部分，但不存在于蛋白质中； – S存在于蛋白质中，但DNA中没有。
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第一节 DNA作为主要遗传物质的证据
• 一、 DNA是遗传物质的间接证据(pp31-
32)
• 二、 DNA是遗传物质的直接证据(pp32-
34) – (一)、 细菌转化试验 – (二)、 噬菌体侵染与繁殖试验(p33) – (三)、 烟草花叶病毒拆合实验(pp33-34)
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一、 DNA是遗传物质的间接证据(pp31-32) • 1. DNA含量的恒定性； • 2. DNA代谢的稳定性； • 3. 基因突变与紫外线诱变波长的关系。
RNA 磷酸 核糖 A、U、G、C
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• 细菌也含有DNA和RNA。 • 多数噬菌体只含有DNA；多数植物病毒只
含有RNA；动物病毒有的含RNA，有的 含DNA。 • DNA 分子是脱氧核苷酸的多聚体。脱氧核 苷酸有四种，即：
– 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）
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• 3、DNA在代谢上是稳定的。细胞内的其 他分子，如蛋白质，都是一面迅速合成， 一面又不断分解，但是若某个元素被DNA 分子所吸收，则在细胞健全生长的条件 下，它不会离开DNA。
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• 每个核苷酸又由三部分组成：五碳糖、磷酸和 环状的含氮碱基。 含氮碱基共有5种：两 种双环结构的嘌呤（purine）和三种单环结构 的嘧啶（pyrimidine）。 –嘌呤有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）； –嘧啶有胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿 嘧啶（U）。
• 想要了解基因的化学本质，首先要考虑 基因所在的染色体的化学成分。 染色体 主要由DNA、组蛋白、非组蛋加，构成 了染色体的大部分。非组蛋白的比率变 化很大，RNA含量很低。
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பைடு நூலகம்NA（27％）
染 色 质蛋白 体 （66％）
组蛋白（含量比较稳定，与 DNA大致相等）
非组蛋白
RNA（6％）
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• 1、每个物种中，不同组织的细胞，无论 其大小和功能如何，细胞核中的DNA含量 都是恒定的。而且精子和卵子种的DNA含 量正好是体细胞中的一半。多倍体系列 的一些物种，细胞中DNA的含量随染色体 倍数的增加也呈倍数性递增。而细胞中 RNA和蛋白质的含量在不同细胞中的变化 很大。
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2. Hershey和Chase的实验(p33)
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结果与结论
• 试验结果表明：
– 主要是由于DNA进入细胞内才产生完整的噬 菌体；
• 结论：DNA才是(噬菌体的)遗传物质。
• 题外话： – 与Avery等人研究比较，本试验的精度低得多。 但是由于放射性标记法(也称为示踪原子法)，当 时为人们普遍采用； – 同时由于核酸研究及其它相关的成果，本试验 结果很快得到人们的广泛认同。