遗传的分子基础(5)

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一、 DNA是遗传物质的间接证据
● DNA存在的普遍性； ● DNA含量的恒定性； ● DNA代谢的稳定性； ●基因突变与紫外线诱变波长（260nm）的关系。
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二 DNA是遗传物质的直接证据
(一)、 细菌转化试验
●肺炎双球菌的两种类型 光滑型（S型）：SI、SII、SIII 有毒性，有荚膜，
第十一章 遗传的分子基础
• 第1节 核酸是遗传物质 • 第2节 基因的概念 • 第3节 基因的顺反测验 • 第4节 基因突变的分子基础 • 第5节 基因突变的修复机制
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第1节 核酸是遗传物质
一、 DNA是遗传物质的间接证据 二、 DNA是遗传物质的直接证据
(一)、细菌转化试验 (二)、噬菌体侵染实验 (三)、烟草花叶病毒感染实验
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二、基因的类别及其相互关系
根据基因的功能和性质，可将其分为以下几类：
☆ 结构基因（structural gene)和调节基因
(regulatory gene): 既可转录又可翻译。
☆ 核糖体RNA基因（rRNA基因简称rDNA）和转移
RNA基因（tRNA基因简称tDNA ）：
只可转录不可翻译。前者专门转录rRNA， rRNA与 相应蛋白质结合形成核糖体；后者专门转录tRNA， tRNA作用是激活氨基酸。
• 突变子是基因内改变后可以产生突变表型的最 小单位。它只相当与一个核苷酸对，不能将其 定义为一个基因。
• 重组子是性状重组时，可交换的最小单位。基 因内不能有重组分开的遗传单位，也不能将其 定义为一个基因。
• 所以：基因可分，可分为很多突变子和重组子。
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• 思考：现代遗传学与经典遗传学基因概念 的不同？
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证明：
T2噬菌体 的遗传物 质是DNA
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（三） 烟草花叶病毒（TMV）感染实验
Frankel-Conrat, Singer (1956) 试验
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（三） 烟草花叶病毒（TMV）感染实验
TMV
蛋白质
RNA 分别接种
烟草叶片
用RNA酶处理的
RNA
接
种
叶
片
不发病，叶片正常 发病，形成花叶 不发病，叶片正常
＊如何判断一段核苷酸序列是否是某个基因？ 要看这个特定的核苷酸序列是否与其转录
产物RNA核苷酸序列或翻译产物多肽链的氨基 酸序列相对应，这样就必须同时测定某一段 DNA的核苷酸序列和相应产物的序列。
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第3节 基因顺反测验
假如两个独立起源的隐性突变，有类似表型，如何判断它 们属于同一个基因的突变，还是属于两个基因的突变？
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※总之：顺反子学说打破了“三位一体”的基因概念， 把基因具体化为DNA分子上特定的一段顺序——
顺反子，其内部又是可分的，包含多个突变子Байду номын сангаас重 组子。
▲ 近代基因的概念：
基因是一段有功能的DNA序列，是一个遗传功能单 位，其内部存在有许多的重组子和突变子。
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• 遗传上的突变单位和重组单位是突变子 （muton)和重组子(roecon)。
● 1944年，Avery重 复了上述实验，并把 SIII型的DNA、Pr， 夹膜提取物分别加入 RII型培养基，结果只 有DNA使少量RII型 转化为SIII型，并能 稳定遗传下去。
●证明：DNA是 遗传物质。
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（二）噬菌体侵染大肠杆菌实验
1952年，Hershey等用放射性同位素标记： 32P标记T2噬菌体的 DNA（DNA中无S）, 35S标记T2噬菌体的 Pr（Pr中无P）
并由此提出：基因既是一个功能单位，是一个突变 单位，也是一个交换单位的“三位一体”概念。 经典遗传学认为：基因是一个最小的单位，不能分 割；既是结构单位，又是功能单位。
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（三）DNA是遗传物质：
1928年Griffith首先发现了肺炎球菌的转化，证实 DNA是遗传物质而非蛋白质；Avery用生物化学的方 法证明转化因子是DNA而不是其他物质。
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➢ 1957年Benzer用大肠杆菌T4噬菌体为材料，分析了 基因内部的精细结构，提出了顺反子（cistor)的概 念，证明基因是DNA分子上一个特定的区段，是一 个功能单位，包括许多突变位点（突变子），突变 位点之间可以发生重组（重组子）
❖ 理论上，一个基因有多少对核苷酸对就有多少突变 子和的重组子，实际上，突变子数少于核苷酸对数， 重组子数小于突变子数。
☆ 启动子（promotor0和操纵基因(operator):
既无转录功能又无翻译功能，确切说，它们不能称 为基因。
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• 其他类型
• 重叠基因： • 隔裂基因： • 跳跃基因： • 假基因：
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三、基因与DNA
• 一个基因大约有500-6000个核苷酸对，但并非 DNA分子上任一含有几千个核苷酸对的区段都 是一个基因，基因是一个含有特定遗传信息的 DNA分子区段。
（四）基因是有功能的DNA片段：
➢ 20世纪40年代Beadle和Tatum提出一个基因一个酶 的假说，沟通了蛋白质合成与基因功能的研究
➢ 1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型， 明确了DNA的复制方式。
➢ 1957年Crick提出中心法则，61年提出三联体遗传密 码，从而将DNA分子结构与生物体结合起来。
结论：在不含DNA的TMV 中，遗传物质是RNA
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第2节 基因的概念
• 基因是一个特定的DNA或RNA片 段，但并非一段DNA或RNA都是 基因。
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一、基因概念的发展
（一）“遗传因子”： 孟德尔把控制生物性状的因子称为“遗传因子” 。
（二）染色体是基因的载体：
摩尔根实验证明基因位于染色体上，并呈直线排列，建立了 遗传的染色体学说，为细胞遗传学奠定了重要基础。
两个突变分别在两条染色体上，称为反式
（trans)，表现为突变型；
光滑的菌落； 粗糙型（R型）：RI、RII、RIII 无毒性，无荚膜，
粗糙菌落。
●由于菌株间含有不同的多糖和蛋白质，感染生物以后诱导生成的抗体不同， 区分为SI、SII、SIII 等；R型由S型突变而来，相应为RI、RII、RIII 等。
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1928年Griffith肺炎双球菌转化实验如下：