中山大学遗传学课程《第五章 分子水平上的基因功能》

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1、第五章分子水平上的基因功能教学提纲1、关于遗传本质探索的三个著名实验。2、DNA的基本性质。3、基因的分子结构。4、DNA与蛋白质。5、基因的功能。6、基因的精细结构。7、基因表达的调控！。第一节关于遗传本质探索的三个著名实验1、Avery的肺炎球菌转化实验。2、Hershey和Chase的噬菌体感染实验。3、Fraenkel-Conrat的烟草花叶病毒实验。蛋白质　　　　　　　　　　　约占66％脱氧核糖核酸(DNA)约占27％核糖核酸(RNA)约占6％其它：如拟脂和无机物质　　　　少量一、DNA作为主要遗传物质的间接证据：细胞内各类物质的含量：一、DNA作为主要遗传物质的间接证据

2、（续）1．含量：DNA含量恒定。体细胞DNA含量是配子DNA的一倍；多倍体DNA含量倍增，但细胞内蛋白质含量不恒定。2．代谢：利用放射性与非放射性元素进行标记，发现：DNA分子代谢较稳定；其它分子一边形成、同时又一边分解。3．突变：紫外线诱发突变时，最有效波长均为2600埃；与DNA所吸收的紫外线光谱一致；证明基因突变与DNA分子的变异密切联系。一、DNA作为主要遗传物质的间接证据（续）4．分布：①．DNA是所有生物染色体所共有：噬菌体、病毒、植物、人类等。②．而蛋白质则不同：噬菌体、病毒、细菌的蛋白质一般不存在于染色体上，而真核生物染色体中有核蛋白。1．细菌的转化：───────

3、─────────────────肺炎双球菌特征抗原型（稳定）────────────────────────粗糙型(R)无荚膜、粗糙菌落、无毒IR、IIR光滑型(S)有荚膜、光滑菌落、有毒IS、IIS、IIIS────────────────────────二、Avery的肺炎球菌转化实验结论：遗传物质DNA是转化因子。三、Hershey和Chase的噬菌体感染实验结论：进入菌内的是DNA；DNA进入细胞内才能产生完整的噬菌体。1956年，A.Gierer和G.Schramm作了以下的试验：烟草花叶病毒简称TMV(TobaccoMosaicVirus)。TMV的蛋白质外壳和单螺旋

4、RNA接种：TMV蛋白质　　　烟草　　　不发病；TMVRNA烟草　　　发病　　　新的TMV；TMVRNA?RNA酶　　　烟草　　　不发病。1957年，Fraenkel-Conrat和B.Singer通过病毒的重建进一步证明了Gierer等的结论（试验结果更有说服力！），并且证明了除了DNA可以作为遗传物质（大部分物种），RNA也可以作为遗传物质（少部分物种，如病毒）。四、Fraenkel-Conrat的烟草花叶病毒实验第二节DNA的基本性质既然DNA是遗传信息的携带者，那么它们的结构是怎么的？它们又是怎样来实现其传递遗传信息的功能的？1953年，沃森（WatsonJ.D.）和克里克

5、（CrickF.H.C.）提出DNA双螺旋结构模型。主要依据为：碱基互补配对的规律以及DNA分子的X射线衍射结果。沃森和克里克与维尔肯斯(Wilkins)一起获得诺贝尔奖(1962)。一、DNA双螺旋结构1.两条互补多核酸链、在同一轴上互相盘旋；2.双链具有反向平行的特点；3.碱基配对原则为：A=T、G=C，双螺旋直径约20A，螺距为34A(10个碱基对)。二、DNA结构特点三、DNA的复制半保留还是全保留复制？DNA复制时，如果原来的两条链保持完整，但互相分开，作为新链合成的模板，各自进入子DNA分子中，这种复制形式叫做半保留复制。但是理论上全保留复制也是可能的。即两条DNA亲代

6、链保留在一起作为子链合成的模板。Whichisthecorrectone?1、DNA的半保留复制半保留复制的方法为：①．一端沿氢键逐渐断开；②．以单链为模板，碱基互补；③．氢键结合，聚合酶等连接；④．形成新的互补链；⑤．形成了两个新DNA分子。DNA的这种复制方式对保持生物遗传的稳定性是非常重要的。2、DNA复制的分子机制的研究-Cairns的巧妙实验1963年Cairns将大肠杆菌培养在含有3H-胸腺嘧啶核苷的培养基（热培养基）上，DNA复制时，放射性同位素就掺入到DNA中。在热培养基中经过不同时间的培养使DNA经历不同次数的复制后，从细菌细胞中抽取DNA，飘浮到膜上，经放射自显

7、影后，再在电子显微镜下观察。DNA复制一次后，因为只有一条链是新合成的，有放射性，因此电镜下观察到一个由小点构成的圆圈。当环形DNA双链在热培养基中进入第二次复制周期，可以看到一个眼球状的结构，两侧各有一个Y型复制叉，放射自显影图中三个区段的粒子密度不同，中间的弧形区段粒子密度最高，它代表两条新链，分别是在第一和第二复制周期合成的，外圈的粒子密度较小，表示它是由一条非放射性的旧链和一条放射性新链组成。DNA复制的分子机制的研究复制是单向的还是双向进行的？1972年，P