分子遗传学课件- 第一章 遗传物质

分子遗传学
第一章 遗传物质
1953年，由Watson Crick阐明的DNA结构是遗传学 历史上最重大的发现之一。当时对基因和DNA的认 识有以下几点： （1）基因：是由孟德尔提出的遗传因子。它与特定 的性状相连系，但其物质基础不清。 （2）“一个基因一种酶”的学说推测基因控制蛋白 质的结构。 （3）基因位于染色体上。染色体由DNA和蛋白组成 （4）早先由Griffith后由Avery指出DNA是遗传物质
美国学者Avery等证明转化因子是DNA。Summary of Avery s experiment which demonstrated that DNA is the transforming principle.
,
结
论
在S型细胞的各种组分中，只有DNA能引 起R型细胞的转化，DNA是S型细胞多糖荚膜和 病源特征的决定因子，只要给R型细胞提供S型 细菌的DNA，就等于是提供了S基因。
每个核苷酸之间由 磷酸二酯键相连 接。
(a)Linkage of two nucleotides by the formation of a C-3,—C-5’ (3'5’) phosphodiester bond, producing a dinucleotide.
(b) Shorthand notation for a polynucleotide chain.
Waster Crick DNA双螺旋模型
双螺旋的几种形式
目前已知有三种不同形式DNA：
1．B—form：即Watson-Crick模型，在正常的细胞生活
状态时存在，右手螺旋、碱基的平面对 DNA 的中轴是
垂直的，DNA分子每转一圈是10.4bp。
2．A—form：在高盐或脱水状态时存在，右手螺旋， 碱基对倾斜并偏离双螺旋中轴，转一圈11bp。
意义：第一次证明基因是由DNA组成的，DNA
是遗传物质。转化已成为基因工程的重要手段
二、The HersheyChase实验
T2噬菌体的生活周期 Life cycle of a T-even bacteriophage
The Hershey-Chase实验要回答的 问题
• 噬菌体的感染过程涉及病毒复制的特异 信息转入到细菌中去的过程。要问转入
细菌中去的信息物是DNA还是蛋白质？
• 1952 年，用 T2 噬菌体标记的感染实验说 明转入细菌中去的信息物是DNA。
The Hershey-Chase实验的关键点：
1.蛋白质中没有磷，磷是DNA中的主要成分，在
T2的DNA中占99%
2.硫存在于蛋白质中,在DNA中从未发现有硫.
3.用32P和35S分别标记两个噬菌体的培养物中的
的病毒颗粒所需的遗传物质是RNA而不是 蛋白质
总
结
以上三个实验说明，DNA是遗 传物质，在不具有DNA而只有 RNA的生物中，RNA是遗传物 质。
第二节 DNA的结构
• DNA由四种基本的分子脱氧核苷酸组成。每种
核苷酸由磷酸、脱氧核糖和四种碱基之一组成。
四种碱基的名称：腺嘌呤（Adenine，A）、鸟
嘌呤（Guanine，G）、胞嘧啶（Cytosine，C）、
胸腺嘧啶（Thymine，T）。
•四种核苷酸的名称是：
脱氧腺苷酸dAMP或A； 脱氧鸟苷酸dGMP或G；
脱氧胞苷酸dCMP或C；
脱氧胸苷酸dTMP或T.
DNA和 RNA中的碱基和糖的结构
Watson Crick根据两个线索：
（1）DNA结构的X光衍射资料，表明DNA由
TMV和HRV建成杂合病毒作感染实
验回答了这一问题。
TMV 外 壳 蛋 白
HRV
R N A 杂合病毒
TMV抗体 病毒失活 不能感染
HRV抗体 能感染出现 HRV病灶 分离出病毒
子代病毒能 被HRV抗体 失活，说明 子代病毒不 但具有HRV 的RNA，而 且具有HRV 的蛋白
病毒重建实验结论：复制和繁殖新
两条互相平行的链组成，两条链呈螺旋状；
（2）Chargaff关于不同生物DNA组成成份的
规律：
A+G=T+C Pu=Py
A=T
G=C
A+T并不一定等于G+C
双螺旋（The doudle helix）要点
1 ．双螺旋的每一条链是一条核苷酸长链。每个核苷 酸之间由磷酸二酯键相连接（phosphodiester bands ） 。两条链之间由氢键相连。配对原则是：A－T， G－C。 2．两条链的走向方向相反，它们是反向平行的（ Antiparallel）一条是5’→3’，另一条是3’→5’。 3．由于G－C对有三个氢键，A－T对只有两个氢键， 因此富含G－C对的DNA比富含A－T对的DNA更加稳 定。
DNA和蛋白质.
The HersheyChase实验
Demonstrating that DNA, and not protein, is responsible for directing the reproduction of phage T2 during the infection of E.coli.
The Hershey-Chase实验的结论
只有噬菌体DNA进入细菌，蛋白质外壳从 不进入细胞。噬菌体蛋白只是结构上的
包装物。当DNA进入细菌后蛋白质外壳就
留在了外边。 意义：说明DNA是遗传物质。
三、病毒重建实验
• 有些病毒没有DNA而只有RNA，它 们的遗传物质是什么？ • 1956年，Fraenkel-Conrat和Singer用
第一节 DNA是遗传物质
有3个重要的实验证明遗传物 质是DNA： • 1．细菌转化实验 • 2．T2噬菌体的感染实验 • 3．病毒重建实验
Griffith s细 菌转化实验
Greffith’s tபைடு நூலகம்ansformatio n experiment
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实验提示：加热杀死的 S型有毒品系中一定有一种因子能使无 毒的R品系转化为有毒的S品系（transformation）。16年实验证 明，R转化为S的物质是DNA。 □ 1944年，美国学者Avery等证明将R无毒品系转化为有毒 S 品系的物质是DNA。 （S） 加热杀死 多糖 ↓ R ↓ R ↓ R ↓ 型 ↓ R 脂类 ↓ RNA ↓ 细 ↓ R ↓ R S 蛋白质 ↓ 菌 DNA