家畜遗传育种：1_3遗传物质的分子基础

1950年，Chargaff.E推翻了四核苷酸假说
Chargaff’s 定则
➢ 当量定律：A＋G=T+C ➢ DNA碱基组成具有物种特异性，而无组织特异性。
❖ DNA 双螺旋结构的发现
1952年， Wilkins和 Franklin用高度定向 的DNA纤维作出高质 量的X-光衍射照片
❖ DNA 双螺旋结构的发现
第一章 遗传的物质基础
第三节 遗传物质的分子基础 一、核酸是遗传物质 二、遗传物质及其传递 三、基因的概念及基因作用的调控
一、核酸是遗传物质
1869年米歇尔从细胞核中分离出含磷很高的酸 性化合物，称为核质。
1889年Altman从酵母和动物组织中制备了不含 蛋白质的相似制品，因其具有酸性命名为核酸。
2、核酸是遗传物 质
⑴ 染色体组成
⑵ DNA是遗传物质的间接证 据
⑶ DNA是遗传物质的直接证 据
❖ 细菌转化试验 ❖ 噬菌体侵染与繁殖试验 ❖ 烟草花叶病毒拆合实验
➢染色体组成
染色体
核酸
DNA RNA
蛋白质
核酸(DNA、RNA)的组成
磷酸
核酸 水解 核苷酸
戊糖
HOCH2 O OH
H H
HH
OH OH
核生物密码子的含义都是相同的
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2、遗传信息的传递
• DNA的生物合成 复制 • RNA的生物合成 转录 • 蛋白质的生物合成 翻译
DNA的生物合成 复制
复制:以亲代DNA为模板,将亲代DNA上
的遗传信息复制到子代DNA分子上的过
程。
复制
亲代DNA
子代DNA
DNA的复制
复制方式:半保留复制
定义: 以DNA分子中的每一条链为模板,通过碱基
Watson Crick
1953年，Watson和Crick确 立了正确的碱基分子A和T、 C和G的配对模型，并从X光 照片确认，两条骨架链是 反平行的，从而创建了DNA 双螺旋结构模型。
DNA双螺旋结 构
细胞 染色体
DNA
遗传的物质基础
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二、遗传物质及其传递
1、遗传信息与遗传密码 2、遗传信息的传递 3、中心法则及其发展
的高聚物。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5´
DNA一级结
3´
构
➢DNA是遗传物质的间接证 据
❖ DNA普遍存在于生物体内含量恒定。
❖ 配子中DNA的含量恰好是体细胞的一 半。
❖ DNA结构的变化与突变具有一致性。
❖ DNA在代谢上较稳定。
❖ DNA能自我复制，具有世代的延续性。
➢DNA是遗传物质的直接证 据
1928年，英国微生物学家Griffith.F做了肺炎链球菌的感染实验
核糖
核苷 杂环碱
HOCH2 O OH 腺嘌呤（A）鸟嘌 呤（G） H H H H 胞嘧啶（C）尿嘧啶（U） OH H 胸腺嘧啶（T）
脱氧核糖
DNA：脱氧核糖核酸（脱氧核糖；A、G、C、T） RNA：核糖核酸（核糖；A、G、C、U）
核苷：戊糖与杂环碱基形成的苷
核苷酸：核苷中5/羟基与磷酸成的酯 核酸： 无数核苷酸通过磷酸酯键联结成
3’
5’
不连续合成
冈崎片段
吸附 侵入
释放
合成
组装
1952年，Hershey和 Chase 噬菌体感染实验
35S
32P
Waring
10’
blender
离心
离心 图 9- Hershey 和 Chase 的 T2 渗震实验
烟草花叶病毒拆合试验
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
配对，合成两个新的DNA分子(子代DNA),每个 新DNA分子的两条链中，其中一条链来自亲代 DNA,另一条链是新合成的。
DNA的半保留复制
AT TA CG GC
A
T
T
A
C
G
G
C
AT TA CG GC
AT TA CG GC
DNA片段的生成 DNA双链
5’
3’
连续合成
所有已知DNA聚合酶 的合成方向都是5’→ 3’ 而不是3’→ 5’
酸排列顺序就决定了多肽链中从N端到C端 的氨基酸排列顺序。例如AUC是Ile的密码子， A为5‘端碱基，C为3’端碱基。
2、简并性 一种氨基酸有几个密码子，或
者几个密码子代表一种氨基酸的现象。除了 Met和Trp只有一个密码子外，其它氨基酸 均有二个以上密码子
3、通用性 即不论是病毒、原核生物还是真
1、遗传信息与遗传密 码
（1）遗传信息 DNA分子中，一种碱基对的排
列顺序就是一种遗传信息。设某一段DNA分子 链含有N对核苷酸，则该段可反映4N种遗传信息， 庞大的数字可蕴藏地球上所有生物的遗传信息。
（2）遗传密码 遗传密码——DNA分子中核苷
酸的碱基序列与蛋白质中氨基酸排列顺序之间 的对应关系。遗传密码由三个碱基组成，代表 一种氨基酸。
Avery的转化实 验
DNA 不 受 蛋 白 酶 和 RNA 酶的影响，而 只 能 为 DNA 酶所破坏，首 次证明了遗传 物 质 是 DNA 。
噬菌体侵染细菌的实验是一个有力的证据，
证明了DNA是主要的遗传物质。
噬菌体是一种专门寄生在细菌 体内的病毒，它的头、尾的外 部都有由蛋白质组成的外壳 （头膜和尾鞘），头的内部含 有DNA。
mRNA三联密码
四种核苷酸编成三联体
可形成43个即64个密码子
1.二个起始密码:
AUG（Met）
位于mRNA的5’末端
GUG（Val）
2.三个终止密码:
UAA
位于mRNA的3’末端 UAG
UGA
3.多数氨基酸拥有2-4个密码。
遗传密码的特点
1.方向性 2.简并性 3.通用性
1、方向性 即mRNA从5‘端到3’端的核苷
以后四五十年中，Kossel和Levene等在确认核 酸组分方面做了大量工作，逐步明确核酸可分为核 糖核酸(RNA)与脱氧核糖核酸(DNA)。
近代生命科学已经证明核酸是生物遗传的物质 基础。
一、核酸是遗传物质
1、遗传物质必须具备的条件
❖普遍性 ❖ 高度稳定性与可变性 ❖贮存并表达遗传信息 ❖ 能把遗传信息传递给子代
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
➢ DNA 双螺旋结构的发现
Levene(1930)提出“四核苷酸”假说： ➢核苷酸是核酸的基本组成单位； ➢核酸多聚体是由“四核苷酸结构”的简单重复； ➢每个四核苷酸结构包含四种碱基各一个； ➢所以事实上认为在任何DNA中，四种碱基等量。