第七章 遗传及变异(知识概要).docVIP

第七章 ?遗传和变异第一节 ?遗传的物质基础【知识概要】一、染色体是遗传物质的主要载体1．染色体的化学成分染色体的主要成分为DNA和组蛋白，两者含量比率相近，此外，还有少量非组蛋白和RNA。组蛋白为含赖氨酸和精氨酸比较多的碱性蛋白质，带正电荷。其功能是参与维持染色体结构，有阻碍NDA转录RNA的能力。非组蛋白为含天门冬氨酸、谷氨酸等酸性蛋白质，带负电荷。非组蛋白的特点是：既有多样性又有专一性，含有组蛋白所没有的色氨酸。非组蛋白的功能是DNA复制、RNA转录活动的调控因子。2．染色体的结构核体→螺线管→超螺线管→染色单体。从舒展的DNA双螺旋经四级折叠，压缩到最短的中期时，DNA分子缩短约5000～10000倍。二、DNA是主要的遗传物质l．噬菌体侵染细菌实验证实DNA是遗传物质实验步骤如下：2．肺炎双球菌的转化实验证实DNA是遗传物质3．烟草花叶病毒（CMV）的重建说明CMV是不具DNA的病毒，RNA是遗传物质三、DNA的结构和功能1．DNA的结构DNA是四种脱氧核苷酸的多聚体，见下图：DNA的一级结构DNA的主干由磷酸和脱氧核糖交互组成，磷酸和糖由3’、5’一磷酸二酯键联结在一起。碱基接在每一脱氧核糖的1’碳上其结构要点如下：（1）两条DNA链反向平行，一条走向是5’→3’，另一条走向是3’→5’，两条互补链相互缠绕，形成双螺旋状。（2）碱基配对不是随机的。腺嘌呤（A）通过两个氢键与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）通过三个氢键与胞嘧啶（C）配对（见右图）。GC对丰富的DNA比AT对丰富的DNA更为稳定。（3）DNA的双螺旋结构中，碱基顺序没有限制性，但是碱基对的顺序却为一种DNA分子提供了它性质上的特异性。（4）双链DNA具有不同的构型，其中3种具有生物学上重要性。①B—DNA：右旋，正常生理状态下的常见形式。②A－DNA：右旋，脱水状态下的常见形式。③Z—DNA：左旋，这种结构可能与真核生物中基因活性有关。2．DNA的功能（1）DNA的复制 ?凡有增殖能力的细胞，DNA复制是在间期细胞核的S期完成的。DNA的复制为半保留复制，DNA复制是从复制子起点开始的。DNA复制时，由于 DNA合成的方向是 5’→3’，所以一条长链是连续合成，另一条为不连续合成，先合成冈崎片段，去引物质再由DNA连接酶连成一条长链。总的来看，DNA是半不连续复制。复制从复制子起点开始，沿两个方向进行，当两个复制手的复制叉相接时，即相连在一起，当许多复制子的复制又相连时，两条新合成的链同各自的模板链相连形成两个相同的DNA分子。高等生物的染色体是多复制子，原核生物则是单复制子。另外，噬菌体和质粒的环状DNA大都是随复制又同时向两侧移动方式复制。（2）基因的表达 ?包括转录和翻译两个过程，在原核生物中这两个过程同时进行，在真核生物中是在不同时间、不同地点进行的。①转录 ?转录是以DNA分子的一条链为模板，合成RNA的过程，合成方向也为5’→3’，转录不是沿DNA分子全长进行，是以包括一个成多个基因区段为单位进行合成。原核细胞tRNA、mRNA、rRNA由一种RNA酶催化合成。而真核细胞具有三种聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其中Ⅰ催化rRNA的合成，Ⅱ催化mRNA合成，Ⅲ催化tRNA的合成。合成出的m RNA前体需经过戴帽、加尾、甲基化和剪接等加工程序，最后才成为成熟的mRNA。②翻译它是以m RNA分子为模板，按5’→3’的方向在核糖体上合成蛋白质的过程。蛋白质合成是从N→C端。遗传密码在mRNA上，每三个相邻的碱基形成一个密码子，方向为5’→3’，四种碱基可组合形成64种密码，其中有两种起始密码，三种终止密码，密码子的特点是不重叠性、无标点符号、简并性、终止密码和起始密码、通用性。反密码子是t RNA反密码环中的三个相邻碱基，阅读方向为3’→5’。然而，反密码子5’端的一个碱基并不一定与密码于3’端的一个碱基互补（摆动学说），因此，t RNA的反密码子按一定规则与m RNA密码子互补配对，从而把某密码子转译为相同或不同的氨基酸。氨基酸在酶的催化下通过酯键连在t RNA3’末端的CCA中的A残基上。（其C’C’A是酶的作用加上去的）四、基因的概念和结构1．基因的概念基因一词是1909年约翰逊提出的代替“遗传因子”的词。基因是有遗传效应的DNA分子片段，是控制性状的遗传物质的功能单位。遗传效应是指基因具有复制、转录、翻译、重组和突变以及调控等功能。2．基因的结构。在原核生物中，DNA分子中约1000个碱基对相当于一个基因，这些基因连续编码。真核生物中的情况复杂的多。如哺乳动物的基因长度平均约为5000～8000个碱基对，然而，高等真核生物的结构基因多为断裂基因。一个断裂基因含有几个编码