《染色体和基因》PPT课件

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2 原核生物的染色体及其基因
➢ 原核生物的遗传物质以裸露的核酸分子存 在，虽与少量蛋白质结合，但不形成染色 体结构。
➢ 原核生物一般只有一个染色体，即一个核 酸分子（DNA或RNA）。大多数为双螺旋 结构，少数以单链形式存在。这些核酸分 子大多数为闭合环状，少数为线状。
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大肠杆菌E. coli的染色体
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➢ 直到1888年，细胞生 物学家Wilhelm Waldeyer才把光学显微 镜下观察到的、真核 细胞分裂时细胞核中 呈棒状可染色的结构， 正式命名为染色体 （chromosome）。
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➢ 19世纪60年代，奥地利植物学家格里 戈尔·孟德尔已经通过植物杂交实验提 出了“遗传因子”的概念，并发现了 生物遗传的分离定律和自由组合定律。 然而遗憾的是，这一划时代的发现， 当时并没有引起人们的重视。
➢ φ×174共有11个基因。
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大肠杆菌噬菌体φ×174基因
➢ φ×174 的11个基因只转录成三个mRNA。 ➢ φ×174 的DNA分子绝大部分用来编码蛋
➢ 1909年， 丹麦植物学家和遗传学家Wilhelm Ludwig Johannsen首次提出“基因”这一名 词，用以表达Mendel的遗传因子概念。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性的生殖核
蛔虫
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蚱蜢, 蝗虫
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减数分裂的前期
➢ 1910年，美国著名的遗传学家Morgan和 他的助手们从白眼突变的雄果蝇中发现 性连锁现象，第一次将代表某一特定性 状的基因同某一特定的染色体联系起来， 证明了基因就是在染色体上，并提出了 经典遗传学的连锁与互换定律。
➢ 各种启动子和操纵子部分的DNA具有多样性， 以便与RNA聚合酶以及调节基因的产物—— 阻遏蛋白发生不同程度的结合，以便进行更 精细的调节。
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大肠杆菌噬菌体φ×174染色体
➢ 大肠杆菌噬菌体φ×174染色体其DNA为 单链环状，共有5386个核苷酸。其DNA 序列于1977年由Sanger分析确定。
➢ Morgan证实基因是遗传单元，在染色体 上呈线状排列。Morgan的理论使科学界 认识了染色体的重要性，并接受了孟德 尔的遗传原理。
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细胞骨架
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染色体是遗传物质的主要载体
➢ 亲代能够将自己的遗传物质以染色体的形 式传给子代，保持了物种的稳定性和连续 性。由于细胞内的DNA主要在染色体上， 所以说遗传物质的主要载体是染色体。
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➢ lacZ编码β-半乳糖苷酶，lacY编码β-半乳糖苷透 性酶，lacA编码β-半乳糖苷转乙酰基酶。
乳糖
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➢ 大肠杆菌编码蛋白质的基因通常以单拷贝的 形式存在。RNA基因通常是多拷贝的。16S rRNA， 23S rRNA和5S rRNA各有7个拷贝， 以便在短时间内装配大量的核糖体。
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➢ 大肠杆菌染色体是由4.2106碱基对组成的 双链环状DNA分子，在DNA结合蛋白质的 作用下压缩成一个手脚架形（scaffold）结 构。
➢ 大肠杆菌染色体形成100个左右的小区 （domain），小区内都是负超螺旋。用微 量的DNAaseⅠ处理时，只能使一小部分 的DNA由超螺旋状态变成松弛状态。
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➢ 1900年，Hugo de Vries、Carl Correns和 Erich Tschermak三位不同国籍的科学家各 自独立地重新发现了Mendel 1866年发表的 研究成就—现代遗传学时代开始了。遗传 学研究有力地推动了细胞学的进展。
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➢ 1902年，T. Boveri和W. S. Sutton从细胞的成 熟分裂与受精过程中发现孟德尔所说的遗传 因子从亲代到子代的传递过程与细胞内染色 体从亲代到子代的传递过程存在着平行现象， 所以他们认为遗传因子（基因）可能存在于 染色体上，从而为遗传学的染色体理论奠定 了基础。
第三章 染色体和基因
1 染色体概述 2 原核生物的染色体及其基因 3 真核生物的染色体 4. 真核生物的基因
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1 染色体概述
染色体的发现
➢ 从19世纪中期到20世纪初，显微技术的发 展使人们关于细胞结构尤其是细胞核的研 究，有了长足的进展。
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Microscope made by Robert Hooke
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Microscope made by Charles Chevalier 1840
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➢1842年，德国科学 家C. von Nägeli首 次注意到细胞核内 的着色物质。
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➢ 1879－1885年间， W. Flemming描述 了细胞分裂过程 中这些易被碱性 染料着色的物质 在细胞周期内的 活动。
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染色体的组成
➢ 染色体主要由DNA和蛋白质组成。
➢ 同一物种内每条染色体所携带DNA的量 是一定的，但不同染色体或不同物种之 间变化很大。同一物种体细胞内染色体 的数目恒定。 组成染色体的蛋白质（组蛋白和非组蛋 白）种类和含量也是十分稳定的。
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➢ 大肠杆菌没有明显的核结构，但其DNA有 一个相对集中的区域，在这一个小区域中 形成类核（nucleoid）。
➢ 类核的DNA成分占80％，其余为RNA和蛋 白质。用RNA酶或蛋白酶处理类核，可使 之由致密变得松散。表明RNA和某些蛋白 质分子起到稳定类核的作用。
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大肠杆菌E. coli的基因
➢ 大肠杆菌功能上相关的几个结构基因前 后相连，再加上一个共同的调节基因和 一组共同的控制位点即启动子（promotor）
和操纵子（operator）在基因转录时协同 作用。细菌基因表达调控的这样一个完
整单元，称为操纵元（operon）。 对基 因表达过程实行调节控制，也是最有效 的一种调节控制。