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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

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