21-基因的分子生物学.ppt

基因的分子生物学,遗传物质及其结构DNA的复制遗传信息流从DNA到RNA到蛋白质遗传物质的改变,遗传物质及其结构,一、遗传物质是什么？孟德尔通过对豌豆的杂交和遗传学研究，提出了遗传因子的分离定律和自由组合定律摩尔根进一步将遗传学与细胞学的研究方法结合起来，以果蝇为研究对象，发展并确立了基因学说但是，直到二十世纪四十年代，困扰科学工作者的两大问题还未解决：,当时人们猜测，构成遗传物质的应该是蛋白质，理由：构成蛋白质的氨基酸有20种，氨基酸的不同组合，就能形成多种不同的蛋白质蛋白质在生物体内作为酶，催化生物的代谢反应，并由此控制多种遗传性状的表现后来，在对细菌、病毒这些及其简单的生命形式的研究过程中，科学工作者们才开始发现遗传物质的蛛丝马迹。,1、著名的肺炎球菌实验1928年，英国的细菌学家Griffith首次发现了基因是一类特殊生物分子的证据他的实验对象是两种肺炎球菌：,实验结果说明：被加热杀死的S型肺炎球菌无致病性被加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种特殊的生物分子或遗传物质，能够使无害的R型肺炎球菌转化成为高致病性的S型肺炎球菌被转化成S型肺炎球菌的后代仍保持为S型，可见该肺炎球菌的遗传特性被改变,在美国纽约洛克菲洛研究所工作的Avery立刻敏感地抓住这一问题，进一步进行研究他将被加热杀死的S型肺炎球菌的各个生物化学成分分离，包括多糖、蛋白质、脂肪、核酸再将各个组分分别加入活的R型肺炎球菌中，研究其致病性和性状的变化结果发现，只有核酸能使R型肺炎球菌转化成为S型进一步的酶解实验也证明：蛋白质水解与否与转化无关，而核酸水解与否可以控制转化的成败1944年，Avery等人正式得出结论DNA是生命的遗传物质，蛋白质不是生命的遗传物质,2、更有说服力的噬菌体实验1952年，Hershey倒位发生在两条臂之间，包括着丝粒的，称为“臂间倒位”（pericentricinversion）,D、易位（translocation）染色体的断裂片段接到非同源染色体上的现象，造成染色体间的基因重排最常见的易位为相互易位（reciprocaltranslocation），即非同源染色体间相互交换染色体片段联会时，会出现特征性的十字形结构,2、染色体数目变异A、整倍体（euploid）体细胞中的染色体数目的变异是以二倍体产生的正常配子中的染色体为单位进行增减如三倍体的无籽西瓜、香蕉B、非整倍体（aneuploid）体细胞中染色体的变异是以配子中个别染色体增减为基础产生的多倍体如人类的性染色体为XXY型，少数人表型正常，但多数会患上Klinefelter综合症；小儿唐氏综合症，为21号染色体多了一条，即21三体；XXX型、XYY型等,二、基因突变（mutation）广义的基因突变包括染色体畸变和基因的点突变基因突变发生在生殖细胞内，则突变能遗传给后代；因突变发生在体细胞内，则仅在当代引起形态或生理上的变化，但不能遗传给下一代突变的意义：使生物界具有丰富的基因的多样性，从而造成遗传的多样性，使得进化中的自然选择成为可能,1、基因点突变的形式A、碱基置换（substitution）一种碱基被另一种碱基所置换，仅仅是个别碱基的改变，没有增加或减少碱基的数目，因而仅能改变单个密码子碱基置换主要有两种形式：转换（transition）由一种嘌呤置换另一种嘌呤；或由一种嘧啶置换另一种嘧啶颠换（transversion）由嘌呤置换嘧啶；或由嘧啶置换嘌呤,碱基置换的实例：镰形细胞贫血症在编码珠蛋白的基因上发生碱基的颠换，即AT，结果使得血红蛋白链的N端第六个氨基酸由谷氨酸变成了缬氨酸虽然只有一个氨基酸发生改变，就使得血红蛋白的性质发生了改变，引起溶血性贫血,B、移码突变（frameshiftmutation）在DNA碱基序列中插入或删除非3整倍数的碱基结果：编码区在该位点后的所有密码子全部发生改变，进而导致合成的蛋白质的氨基酸序列发生改变，形成不正常的蛋白质，导致生物体疾病或死亡,2、突变的诱发诱变剂的作用基本概念：自发突变（spontaneousmutation）在自然条件下发生的突变，包括DNA在复制、重组过程中发生了错误而引起的突变特点：突变率非常低诱变剂（mutagen）能提高突变率的物理或化学因素,常见的诱变剂A、物理诱变剂辐射，如紫外线（ultraviolet,UV）、电离辐射(ionizingradiation)的X射线、射线结果：引起基因突变或染色体畸变；强辐射会打断DNA链或破坏碱基结构B、化学诱变剂种类繁多，如,人工诱变的应用：研究基因的的结构与功能培育出动物、植物、微生物的优良品种,三、DNA损伤修复在一定条件下，生物体的细胞