第八章遗传的分子基础

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1、第八章遗传的分子基础第八章遗传的分子基础第一节遗传物质是第一节遗传物质是DNADNA( (或或RNARNA) )一、一、DNADNA是遗传物质的间接证据是遗传物质的间接证据( (一一) )DNADNA是所有生物的是所有生物的染色体染色体所共有的，从噬菌体、病所共有的，从噬菌体、病毒、直到人类的染色体中都含有毒、直到人类的染色体中都含有DNADNA。而蛋白质则不同，噬。而蛋白质则不同，噬菌体、病毒的蛋白质不存在于染色体上，而存在于蛋白质外菌体、病毒的蛋白质不存在于染色体上，而存在于蛋白质外壳上，在细菌染色体上也没有蛋白质，只是真核生物的染色壳上，在细菌染色体上也没有蛋白质，只是真核生物的染色体含

2、有核蛋白。体含有核蛋白。( (二二) )同种生物不同组织的细胞在一定条件下，其核内同种生物不同组织的细胞在一定条件下，其核内DNADNA含量基本上是相同的，精子含量基本上是相同的，精子DNADNA的含量恰是体细胞的一半，的含量恰是体细胞的一半，蛋白质等其它化学物质不符合这种情况蛋白质等其它化学物质不符合这种情况( (三三) )同种生物的各种组织的细胞中，同种生物的各种组织的细胞中，DNADNA在质上恒定，在质上恒定，也就是也就是DNADNA在代谢上比较稳定，而蛋白质在质上不恒定，它在代谢上比较稳定，而蛋白质在质上不恒定，它与细胞内的许多分子相似，在代谢中可以一面的迅速合成，与细胞内的许多分子相

3、似，在代谢中可以一面的迅速合成，又一面的分解和转化，例如某些鱼类，它们的染色体的蛋白又一面的分解和转化，例如某些鱼类，它们的染色体的蛋白质一般是组蛋白，且含有少量质一般是组蛋白，且含有少量RNARNA，而在成熟精子中，组蛋，而在成熟精子中，组蛋白不见了，全是精蛋白，白不见了，全是精蛋白，RNARNA也测不出。可见蛋白质不符合也测不出。可见蛋白质不符合遗传物质对稳定性的要求。遗传物质对稳定性的要求。1.31.33.33.31.61.62.52.52.52.5- -3.33.3- -2.52.56.46.43.03.05.65.62.42.46.46.4- -5.65.6家鸡家鸡牛牛鲤鱼鲤鱼人人精

4、子精子红细胞红细胞肝细胞肝细胞肾细胞肾细胞生物种类生物种类几种生物的细胞几种生物的细胞( (每一细胞核每一细胞核) )中的中的DNADNA含量含量( (单位单位1010-6-6ug)ug)二、二、DNADNA是遗传物质的直接证据是遗传物质的直接证据( (一一) )肺炎球菌的转化肺炎球菌的转化肺炎双球菌有两种类型：肺炎双球菌有两种类型：S S型：型：具有荚膜具有荚膜( (多糖类物质多糖类物质) )和毒性，可以使人患肺炎或使小鼠和毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患败血症。在培养基上形成光滑患败血症。在培养基上形成光滑(smooth)(smooth)菌落，故称光滑型。菌落，故称光滑型。R R型：型：无荚

5、膜和毒性，不致病。无荚膜和毒性，不致病。在培养基上形成粗糙在培养基上形成粗糙(rough)(rough)菌落菌落, ,故称粗糙型。故称粗糙型。 19281928年，英国科学家年，英国科学家格里费斯格里费斯(Griffith)(Griffith)在肺炎球菌实验中首次在肺炎球菌实验中首次发现了基因是一类特殊生物分子的发现了基因是一类特殊生物分子的证据。证据。 ( (四四) )各种生物中能改变各种生物中能改变DNADNA结构的化学物质都可引起突变。结构的化学物质都可引起突变。难道难道S S型致病菌复活了吗？这就是著名的型致病菌复活了吗？这就是著名的“格里费斯格里费斯之谜之谜”。 Oswald The

6、odore AveryOswald Theodore Avery（ 187718771955 1955 ）多糖多糖类脂类脂蛋白质蛋白质RNARNADNADNA 艾弗里艾弗里等人的实验证据：等人的实验证据：从从S S型死菌中分别提取型死菌中分别提取分别与分别与R R型细菌混合型细菌混合DNA+DNaseDNA+DNase与与R R型细菌混合型细菌混合检测各组分的转化活性检测各组分的转化活性只有只有DNADNA具有转化因子活性具有转化因子活性进一步的实验：进一步的实验： 用化学法和酶法用化学法和酶法去除去除S S型死菌提取物中的蛋白质、类脂、多糖和型死菌提取物中的蛋白质、类脂、多糖和RNA RNA

7、 抽提物的剩余物质抽提物的剩余物质 转化转化R R型型 S S型型 因此因此19441944年年艾弗里艾弗里等人确认：等人确认：“转化因子转化因子”就是就是DNADNA。 艾弗里艾弗里于于19461946年用年用蛋白酶蛋白酶、RNARNA酶酶和和DNADNA酶酶分别处理肺炎分别处理肺炎球菌的细胞抽提物。球菌的细胞抽提物。 结果结果: : 可以破坏、消化蛋白质的可以破坏、消化蛋白质的胰蛋白酶胰蛋白酶和和糜蛋白酶糜蛋白酶不影响转不影响转化活性。化活性。 分解、消化分解、消化RNARNA（而不是消化分解（而不是消化分解DNADNA）的）的RNARNA酶酶对转化活对转化活性无影响。性无影响。 在加入分

8、解、消化在加入分解、消化DNADNA的的DNADNA酶酶后，转化活性丧失。后，转化活性丧失。 这一实验又进一步证明了这一实验又进一步证明了DNADNA是遗传物质，即遗传物质的化是遗传物质，即遗传物质的化学本质是学本质是DNADNA。这是基因研究史上的一个重要的里程碑。这是基因研究史上的一个重要的里程碑。 19511951年，年，赫里奥特赫里奥特(RHerriott)(RHerriott)提出一个十分富有魅力和提出一个十分富有魅力和启发性的假说：启发性的假说：“病毒的作用可能像一个充满着转化因子的注病毒的作用可能像一个充满着转化因子的注射针。这样的病毒本身不会进入寄主细胞，它用尾部接触寄生射针。

9、这样的病毒本身不会进入寄主细胞，它用尾部接触寄生细胞，可能通过酶的作用在细胞外膜上钻一小孔，然后病毒头细胞，可能通过酶的作用在细胞外膜上钻一小孔，然后病毒头部的部的DNADNA就钻入细胞。就钻入细胞。” ” 赫尔希赫尔希是研究噬菌体是研究噬菌体的美国微生物学家，当人的美国微生物学家，当人们为艾弗里的实验而激烈们为艾弗里的实验而激烈争论时争论时, ,他和一些人在考虑，他和一些人在考虑，能否将蛋白质和能否将蛋白质和DNADNA完全分完全分开，单独观察开，单独观察DNADNA的作用呢？的作用呢？他们受他们受赫里奥特赫里奥特思路的启思路的启发设计了一个精巧的噬菌发设计了一个精巧的噬菌体感染实验。体感染

10、实验。( (赫尔希赫尔希与与德德尔布吕克尔布吕克和和卢里亚卢里亚一起，一起，获获19691969年的诺贝尔生理学年的诺贝尔生理学医学奖奖医学奖奖) )。 Alfred Day HersheyAlfred Day Hershey（1908190819971997）( (二二) )噬菌体感染实验噬菌体感染实验遗传物质是遗传物质是DNADNA，而不是蛋白质。，而不是蛋白质。( (三三) )烟草花叶病毒的重建烟草花叶病毒的重建化学组成：化学组成：6%RNA+94%6%RNA+94%蛋白质蛋白质 形态特征：管状微粒形态特征：管状微粒 结构特点：中心是单链结构特点：中心是单链RNARNA分子，外部是蛋白质

11、外壳。分子，外部是蛋白质外壳。 弗南克尔柯拉特弗南克尔柯拉特(Frankel(FrankelGonrat)Gonrat)等利用先分离后聚等利用先分离后聚合的方法，重新合成混合的烟草花叶病毒，用它感染烟草叶片。合的方法，重新合成混合的烟草花叶病毒，用它感染烟草叶片。 烟草花叶病毒烟草花叶病毒(TMV)(TMV)在水和苯酚中振荡在水和苯酚中振荡TMVRNA+TMVprTMVRNA+TMVpr。如果进行三个处理：如果进行三个处理：TMVprTMVpr感染烟草感染烟草烟草不被感染烟草不被感染TMVRNATMVRNA感染烟草感染烟草烟草被感染烟草被感染TMVTMV感染烟草感染烟草烟草被感染烟草被感染此实