第02章遗传物质的分子基础.ppt

第六节DNA作为主要遗传物质
的证据

分子遗传学的大量直接和间接的证据，说明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
一、间接证据

DNA含量、代谢、结构、染色体共有等
二、直接证据

1、细菌的转化
肺炎双球菌两种类型：
光滑型(S型)：IS、IIS、IIIS
粗糙型(R型)：IR、IIR、IIIR1928,Griffith：首次将IIR→IIIS，实现了细菌遗传性状的定向转化。被加热杀死的IIIS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
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：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

构成核苷酸分子的碱基结构

核酸分子的学结构

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)反向平行：5’－3’，3’－5’
(3)两条单链间以碱基间氢键配对相连：
AT，CG
(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8-6DNA分子的双螺旋结构模型

图8-7两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:

A---TC---GA---TG---C
C---GA---TG---CA---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
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。
DNA的复制

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8－16DNA半保留复制

一、DNA的复制的方式二、参与DNA复制的因子(一)、DNA聚合酶DNA-polⅠ（109kD）:DNA-polⅢ(250kD)真核生物的DNA聚合酶（二）DNA拓扑异构酶
1.DNA的拓扑性质分类及作用机制（三）解链酶、引物酶和单链DNA结合蛋白（四）、DNA连接酶三、DNA复制的过程复制起点复制叉----复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构。
复制起始流程图拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶（二）、DNA复制的延伸AA半不连续复制（三）、复制的终止二、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
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8－18DNA解旋

图8－19DNA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。

图8－20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