第三章遗传的分子基础
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1、DNA的合成只是在S期进行，原 核生物则在整个细胞生长过程 中都进行DNA合成
2、原核生物DNA的复制是单起点 的，真核生物染色体的复制则 为多起点的
3、所需的RNA引物及后随链上合
成的“冈崎片段”的长度比原
核生物要短 4、有二种不同的DNA聚合酶分别
控制前导链（δ）和后随链 （α）的合成 ；在原核生物
2、噬菌体的侵染与繁殖
Hershey等用同位素32P和35S分别标记 T2噬菌体的DNA与蛋白质
3、烟草花叶病毒的感染和繁殖
RNA接种到烟叶 → 发病 RNA
RNA酶处理RNA → 不发病 TMV
蛋白质：接种后不形成新的TMV 不发病
说明在不含DNA的TMV中RNA 就是遗传物质
为了进一步论证上述的结论 ， Frankel-Conrat和Singer实验：
第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸
* 核酸的构成单元是核苷酸， 是核苷酸的多聚体
* 每个核苷酸包括三部分： 五碳糖、磷酸、碱基
* 两个核苷酸之间由3’和5’位的 磷酸二脂键相连
两种核酸的主要区别：
DNA：脱氧核糖，A、C、G、T 双链，分子链较长
RNA：核糖，A、C、G、U 单链，分子链较短
图 3-4 构成核苷酸分子的碱基结构
一、DNA复制的一般特点
1、复制方式：半保留复制 2、复制起点：大多数细菌及病
毒只有一个复制起点 ，一个 复制子 ；真核生物是多起点 的，多个复制子
3、复制方向：一般为双向复制
图3－16 DNA半保留复制
图3－17 真核生物染色体多起点DNA复制电镜照片
二、原核生物DNA合成
1、半保留复制，双向复制 2、有引物的引导，为RNA 3、延伸方向为5’－3’。 4、一条链一直从5’向3’方向延
1928, Griffith：首次将II R → III S，实现了细
菌遗传性状的定向转化 。被加热杀死的III S型肺 炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质
1944 ，Avery等用生物化学 方法证明这种活性物质是DNA
该提取物不受蛋白酶、多糖 酶和核糖核酸酶的影响，而 只能为DNA酶所破坏
A---T C---G A---T G---C C---G A---T G---C A---T
假设某一段DNA分子链有1000bp，则该段 就可以有41000种不同的排列组合形式， 反映出来的就是41000种不同性质的基因.
DNA构型之变异：
B－DNA：瓦特森和克里克提出的 双螺旋构型,是DNA在生理状 态下的构型
伸，称前导链，连续合成 ；另一条先沿5’－3’ 合成冈 崎片段，再由连接酶连起 来链，后随链，不连续合成
图3－18 DNA解旋
图3－19 DNA合成之模型
* 在前导链上，DNA引物酶只在 起始点合成一次引物RNA， DNA聚合酶III开始DNA的合成
* 在后随链上，每个冈崎片段 的合成都需要先合成一段引 物RNA，然后DNA聚合酶III才 能进行DNA的合成。
A－DNA：在高盐下存在形式，右旋， 每个螺圈含11bp
Z－DNA:左旋，每个螺圈含12bp 其他构型
图 3-9 DNA分子的一种不同构型
二、RNA的分子结构
绝大部分RNA以单链形式存在，但可折叠 起来形成若干双链区域。这些区域内，互 补的碱基对间可形成氢键。一些以RNA为
遗传物质的动物病毒含有双链RNA。
第三节 染色体的分子结构
一、原核生物染色体
与真核生物相比，原核生物 的染色体要简单得多，其染 色体通常只有一个核酸分子 (DNA或RNA) 。
图3－11 大肠杆菌的染色体
DNA分子伸展有1200µm长，细菌直径1－2µm
图3－12 原核生物的染色体结构模型
二、真核生物染色体
1、染色质的基本结构
2、染色体的结构模型
染色单体—1DNA+pro — 染色质线是单线
染色体 染色单体
在细胞分裂过程中染色质线到底是怎 样卷缩成为一定形态结构的染色体？
图3－14 染色体 结构模型
现在认为至少存 在三个层次的卷 缩:核小体
→螺线管 →染色体
卷缩机理不清楚
图3－15 非组蛋白组成的染色体骨架
第四节 DNA的复制
(2)反向平行：5’－3’，3’－5’ (3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：
A T，C G (4)每个螺旋34Å (3.4nm)，含10bp，
直径约为20Å (5)分子表面大沟和小沟交替出现
图 3-6 DNA分子的双螺旋结构模型
图 3-7 两条多核酸链间氢键相连
A-T和C-G两种核苷酸对分子链内 排列的位置和方向只有四种形式:
图3－20 后随链DNA的合成
RNA病毒中RNA的自我复制
先以自己为模板（“＋” 链）合成一条互补的单链（“ －”链），然后这个“－”链 从“＋”链模板释放出来，它 也以自己为模板复制出一条与 自己互补的“＋”链，形成了 一条新生的病毒RNA。
三、真核生物DNA合成
真核生物DNA的复制与原核生 物的主要不同点：
染色质
DNA: 30%(重量)
RNA: 少量
组蛋白：1H1、2H2A、2H2B、
2H3和2H4 (重量相当于DNA）
非组蛋白：少量
染色质基本结构单位
核小体： 2H2A、2H2B、2H3Leabharlann Baidu2H4 ----八聚体
连接丝 ：串联两个核小体
1H1：结合于连接丝与核小体 的接合部位
图3－13 核小体结构模型
中由聚合酶III同时控制二条 链的合成 5、染色体端体的复制：原核生 物的染色体大多数为环状
一个核小体及其连接丝约含180－200bp约146bp盘
绕在核小体表面1.75圈，其余bp为连接丝，其长
度变化较大，从短的8bp到长的114bp
异染色质，异染色质区 染色很深的区段
染色质 常染色质，常染色质区 染色很浅的区段
（核酸的紧缩程度及含量不同 ，异染 色质的复制时间总是迟于常染色质 ）
异固缩现象
图 3-5 核酸分子的化学结构
二、DNA的分子结构
1953，Watson和Crick根据： 碱基互补配对的规律 对DNA分子的X射线衍射成果
提出了著名的DNA双螺旋结构模 型。这个模型已为以后拍摄的 电镜直观形象所证实。
DNA分子模型最主要特点：
(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的形式， 以一定的空间距离，环绕于同一轴相 互盘旋而成
2、原核生物DNA的复制是单起点 的，真核生物染色体的复制则 为多起点的
3、所需的RNA引物及后随链上合
成的“冈崎片段”的长度比原
核生物要短 4、有二种不同的DNA聚合酶分别
控制前导链（δ）和后随链 （α）的合成 ；在原核生物
2、噬菌体的侵染与繁殖
Hershey等用同位素32P和35S分别标记 T2噬菌体的DNA与蛋白质
3、烟草花叶病毒的感染和繁殖
RNA接种到烟叶 → 发病 RNA
RNA酶处理RNA → 不发病 TMV
蛋白质：接种后不形成新的TMV 不发病
说明在不含DNA的TMV中RNA 就是遗传物质
为了进一步论证上述的结论 ， Frankel-Conrat和Singer实验：
第二节 核酸的化学结构 一、两种核酸
* 核酸的构成单元是核苷酸， 是核苷酸的多聚体
* 每个核苷酸包括三部分： 五碳糖、磷酸、碱基
* 两个核苷酸之间由3’和5’位的 磷酸二脂键相连
两种核酸的主要区别：
DNA：脱氧核糖，A、C、G、T 双链，分子链较长
RNA：核糖，A、C、G、U 单链，分子链较短
图 3-4 构成核苷酸分子的碱基结构
一、DNA复制的一般特点
1、复制方式：半保留复制 2、复制起点：大多数细菌及病
毒只有一个复制起点 ，一个 复制子 ；真核生物是多起点 的，多个复制子
3、复制方向：一般为双向复制
图3－16 DNA半保留复制
图3－17 真核生物染色体多起点DNA复制电镜照片
二、原核生物DNA合成
1、半保留复制，双向复制 2、有引物的引导，为RNA 3、延伸方向为5’－3’。 4、一条链一直从5’向3’方向延
1928, Griffith：首次将II R → III S，实现了细
菌遗传性状的定向转化 。被加热杀死的III S型肺 炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质
1944 ，Avery等用生物化学 方法证明这种活性物质是DNA
该提取物不受蛋白酶、多糖 酶和核糖核酸酶的影响，而 只能为DNA酶所破坏
A---T C---G A---T G---C C---G A---T G---C A---T
假设某一段DNA分子链有1000bp，则该段 就可以有41000种不同的排列组合形式， 反映出来的就是41000种不同性质的基因.
DNA构型之变异：
B－DNA：瓦特森和克里克提出的 双螺旋构型,是DNA在生理状 态下的构型
伸，称前导链，连续合成 ；另一条先沿5’－3’ 合成冈 崎片段，再由连接酶连起 来链，后随链，不连续合成
图3－18 DNA解旋
图3－19 DNA合成之模型
* 在前导链上，DNA引物酶只在 起始点合成一次引物RNA， DNA聚合酶III开始DNA的合成
* 在后随链上，每个冈崎片段 的合成都需要先合成一段引 物RNA，然后DNA聚合酶III才 能进行DNA的合成。
A－DNA：在高盐下存在形式，右旋， 每个螺圈含11bp
Z－DNA:左旋，每个螺圈含12bp 其他构型
图 3-9 DNA分子的一种不同构型
二、RNA的分子结构
绝大部分RNA以单链形式存在，但可折叠 起来形成若干双链区域。这些区域内，互 补的碱基对间可形成氢键。一些以RNA为
遗传物质的动物病毒含有双链RNA。
第三节 染色体的分子结构
一、原核生物染色体
与真核生物相比，原核生物 的染色体要简单得多，其染 色体通常只有一个核酸分子 (DNA或RNA) 。
图3－11 大肠杆菌的染色体
DNA分子伸展有1200µm长，细菌直径1－2µm
图3－12 原核生物的染色体结构模型
二、真核生物染色体
1、染色质的基本结构
2、染色体的结构模型
染色单体—1DNA+pro — 染色质线是单线
染色体 染色单体
在细胞分裂过程中染色质线到底是怎 样卷缩成为一定形态结构的染色体？
图3－14 染色体 结构模型
现在认为至少存 在三个层次的卷 缩:核小体
→螺线管 →染色体
卷缩机理不清楚
图3－15 非组蛋白组成的染色体骨架
第四节 DNA的复制
(2)反向平行：5’－3’，3’－5’ (3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：
A T，C G (4)每个螺旋34Å (3.4nm)，含10bp，
直径约为20Å (5)分子表面大沟和小沟交替出现
图 3-6 DNA分子的双螺旋结构模型
图 3-7 两条多核酸链间氢键相连
A-T和C-G两种核苷酸对分子链内 排列的位置和方向只有四种形式:
图3－20 后随链DNA的合成
RNA病毒中RNA的自我复制
先以自己为模板（“＋” 链）合成一条互补的单链（“ －”链），然后这个“－”链 从“＋”链模板释放出来，它 也以自己为模板复制出一条与 自己互补的“＋”链，形成了 一条新生的病毒RNA。
三、真核生物DNA合成
真核生物DNA的复制与原核生 物的主要不同点：
染色质
DNA: 30%(重量)
RNA: 少量
组蛋白：1H1、2H2A、2H2B、
2H3和2H4 (重量相当于DNA）
非组蛋白：少量
染色质基本结构单位
核小体： 2H2A、2H2B、2H3Leabharlann Baidu2H4 ----八聚体
连接丝 ：串联两个核小体
1H1：结合于连接丝与核小体 的接合部位
图3－13 核小体结构模型
中由聚合酶III同时控制二条 链的合成 5、染色体端体的复制：原核生 物的染色体大多数为环状
一个核小体及其连接丝约含180－200bp约146bp盘
绕在核小体表面1.75圈，其余bp为连接丝，其长
度变化较大，从短的8bp到长的114bp
异染色质，异染色质区 染色很深的区段
染色质 常染色质，常染色质区 染色很浅的区段
（核酸的紧缩程度及含量不同 ，异染 色质的复制时间总是迟于常染色质 ）
异固缩现象
图 3-5 核酸分子的化学结构
二、DNA的分子结构
1953，Watson和Crick根据： 碱基互补配对的规律 对DNA分子的X射线衍射成果
提出了著名的DNA双螺旋结构模 型。这个模型已为以后拍摄的 电镜直观形象所证实。
DNA分子模型最主要特点：
(1)两条多核苷酸链以右手螺旋的形式， 以一定的空间距离，环绕于同一轴相 互盘旋而成