《遗传学》08.遗传的分子基础(26P).ppt

第八章 遗传的分子基础,第一节 dna作为遗传物质的主要证据 第二节 染色体的分子结构 第三节 dna的复制 小 结,本章重点： dna作为遗传物质证据 核小体结构 真核生物dna的复制 本章难点： dna的复制,第一节 dna作为遗传物质的主要证据 一、间接证据 1dna的分布 dna聚集的地方就是遗传物质大量集中的 地方。dna主要存在于细胞核染色体，遗传物 质也主要存在于细胞核染色体；细胞质中含有 dna的细胞器也就含有遗传物质。 2dna的含量 dna含量恒定。体细胞dna含量是配子的2倍 。二倍体加倍成多倍体，dna含量成倍增加。,3dna的代谢稳定 dna分子代谢稳定，一旦合成不再分解， 其它物质既有合成，也有分解。 4dna对紫外线的反应 紫外线可引起生物变异，其最有效的波长是 260nm。细胞中dna最容易吸收260nm波长的紫 外线，引起dna变异从而引起生物性状变异。 二、直接证据 1细菌的转化,rii型,siii型,siii型加热杀死,进一步实验：siii型dnarii 老鼠 死亡 结论：siii型dna导致rii siii型 dna是遗传物质。,rii型,加热杀死siii,（引自石春海等，2008）,2.噬菌体的侵染与繁殖,可检测出 32p,不能检测出32s,进入细菌体内的是dna。噬菌体上代传递给下代的只有dna。,3. 烟草花叶病毒的侵染和繁殖,弗兰科尔康拉特辛格尔实验：,b 株系蛋白质,a株系rna,子代tmv同于a株系,结论：rna决定子代性状。在没有dna的tmv中，rna是遗传物质。,（引自石春海等，2008）,第二节 染色体的分子结构,一、原核生物染色体 比较简单，通常只有一个dna或者rna分子。 二、真核生物染色体 dna 27 蛋白质 66 rna 6 （一）染色体结 构模型,核小体：基本结构 螺线体：染色质线经过螺旋化形成中空的线状结构。外径30nm，内径10nm，螺旋间相距11nm。 超螺线体：经过再螺旋化形成直径为400nm的圆筒状结构。 染色体：超螺线体进一步螺旋化而成。,染色体的四级结构,dna链,核小体,螺线体,超螺线体,染色体,dna线 核小体，dna线缩短7倍 核小体 螺线体，缩短6倍 螺线体 超螺线体，缩短40倍 超螺线体 染色体，缩短5倍。 总共：764058400倍 经四级螺旋化dna链可缩短800010000 倍，与人类染色体实验结果相符。,（二）异固缩现象 同一染色体不同区域由于螺旋化程度不同 导致染色深浅不一。 染色浅的部位称为常染色质，染色深的部位称 为异染色质。 一般认为异染色质区的dna没有遗传功能， 只有常染色质区域的dna才有遗传信息功能。,着丝粒,（引自石春海等，2008）,组成型异染色质：主要是卫星dna，构成染色体的特殊区域，如着丝粒和端部等部位。与染色体结构有关，一般无表达功能。 卫星dna：天然dna在氯化铯密度剃度离心或均衡超速离心中分离出来的有别于主体dna的一小部分dna。一般是具有高度重复序列的dna或gc过高或过低的dna片断。,兼性异染色质：或称功能性异染色质。是指不同细胞类型或不同发育时期出现的异染色质。哺乳动物的x染色体就是一类特殊的兼性异染色质。雌性两条x染色体中一条常表现为异染色质，称为巴氏小体。如人的胚胎发育到第16天后，一条x染色体变为巴氏小体，呈块状紧靠核膜，染色反应为深色。用以鉴定胎儿性别。,女性胎儿的巴氏小体,（引自李惟基等，2007）,（三）着丝粒和端粒 着丝粒和着丝点(centromere and kinetochore) 这是两个不同的概念，位于染色体同一位置。着丝粒是指将两条染色单体结合在一起的特殊结构。着丝点是指分裂过程中纺垂丝附着的部位。 端粒：染色体端部的特殊结构。主要是维持染色体的稳定：（1）防止染色体末端被酶切。（2）防止染色体末端与其他dna分子结合。（3）使染色体末端在dna复制中保持完整。,端粒的结构 不同生物的染色体末端结构相似，可用 5t14a01g183表示。即， t碱基14个，a碱基无或1个，g碱基18个。 如： 人类：5ttaggg3， 原生动物嗜热四膜虫：5ttggg3， 拟南芥菜：5tttaggg3，,第三节 dna的复制,一、dna复制的一般特点 （一）半保留复制 双链dna的一端氢键断裂，双链打开，两条链分别作为模板，各自吸取配对碱基，在酶的作用下形成一条新链，最后形成两条双链dna分子，都是由一条新链和一条旧链组成。 （二）复制起点和复制方向 复制子：在同一复制起点控制下合成的一段dna序列。 复制起点：双链打开复制开始的地方。由特殊dna序列组成，一般是富含at碱基的地方。因a与t间的氢键少容易断开。 原核生物是单起点复制，真核生物是多起点复制。,复制方向：绝大多数生物是双向复制，即从一个复制起点向两个方向复制。少数生物，如t2噬菌体是单向复制。 （三）dna合成的酶 dna聚合酶i：一条含有928个氨基酸的多肽链。 dna聚合酶ii：一条多肽链。 dna聚合酶iii：至少由20个亚基组成。 三种聚合酶的共同特点： (1) 只有53聚合功能。所以dna链的延伸是从5向3方向进行。 (2) 不能直接起始合成dna，需要在引物存在下进行链的延伸。所以，dna的合成必须有引物。 (3) 具有外切酶的功能。对复制中的错误进行修复，保证复制的准确性。,二、原核生物dna的合成 （一）dna解旋 在dna解旋酶的作用下，由atp提供能量以3000转/min旋转解旋，氢键断裂解开双链。解开的单链立即与单链蛋白质（ssb蛋白）结合防止重新形成双链。 （二）合成开始 以dna为模板，根据碱基配对原则，在rna聚合酶dna引物酶的催化下先合成一端长度为560个核苷酸的rna引物，提供3自由羟基（oh），然后在dna聚合酶的作用下合成dna。 一条链连续合成，一条链不连续 连续合成链称为前导链，连接冈崎片断的链称为后续链。 前导链只合成一次rna引物，后续链每合成一个冈崎片断就要合成一个rna引物。 最后切除rna引物。 * rna病毒的rna合成：以自身链（）为模板合成一条互补链（），形成双螺旋复制类型，然后“”链释放出来作为模板合成一条“”链。形成一条新生的rna病毒,三、真核生物的dna合成,三、真核生物dna的合成 基本同于原核生物。有几点不同; 1 特定时期合成。s期合成 2原核生物是单起点合成，整个染色体是一个复制子，真核生物多起点合成一条染色体有多个复制子。前导链在一个复制子内是连续的整条染色体是半连续，最后由连接酶连接成完整链。 3rna引物和冈崎片断较短，原核生物的引物和冈崎片断分别是1060和10002000个核苷酸，真核生物为10个左右和100150个核苷酸。 合成酶不同。dna聚合酶控制