酶切DNA分子.PPT

1999 第11章 遗传的分子基础 目 录 第一节 DNA作为主要遗传物质的证据 第二节 DNA的分子结构 第三节 DNA的复制 第四节 DNA与蛋白质合成 第五节 基因的概念与发展 第六节 遗传工程 第一节 DNA作为主要遗传物质的证据 基因存在于染色体上。 从化学上分析，生物的染色体是核酸和蛋白质的复合物。 其中，核酸主要是脱氧核糖核酸(DNA)，在染色体中平均约占27%； 其次是核糖核酸(RNA)约占6%； 蛋白质约占66%，主要有组蛋白与非组蛋白两种，其中组蛋白的含量比较稳定，根据细胞的类型与代谢活动，非组蛋白的含量与性质变化较大。 此外，还含有少量的拟脂与无机物质。 DNA作为主要遗传物质的间接证据 大部分DNA存在于染色体上，而RNA和蛋白质在细胞质内也很多。 每个物种不同组织的细胞不论其大小和功能如何，它们的DNA含量是恒定的，而且精子或卵子中的DNA含量正好是体细胞的一半；而细胞内的RNA和蛋白质量在不同细胞间变化很大。 另外，多倍体系列的一些物种，其细胞中DNA的含量随染色体倍数的增加，也呈现倍数性的递增。 DNA作为主要遗传物质的间接证据 DNA在代谢上比较稳定。细胞内蛋白质和RNA分子与DNA分子不同，它们在迅速形成的同时，又不断分解。 用不同波长的紫外线诱发各种生物突变时，其最有效的波长均为260nm。这与DNA所吸收的紫外线光谱是一致的，亦即在260nm处吸收最多。这证明基因突变是与DNA分子的变异密切相联系的。 DNA作为主要遗传物质的直接证据 (一)细菌的转化 (二)噬菌体的侵染 (三)烟草花叶病毒的感染 (一)细菌的转化 肺炎双球菌有两种不同的类型： 一种是光滑型(S型)，被一层多糖类的荚膜所保护，具有毒性，在培养基上形成光滑的菌落。 另一种是粗糙型(R型)，没有荚膜和毒性，在培养基上形成粗糙的菌落。 在R型和S型内还可以按血清免疫反应的不同，分成许多抗原型，常用I R、II R和I S、II S、III S等加以区别。 (一)细菌的转化 1928年，Griffith首次将一种类型的肺炎双球菌II R转化为另一种类型III S，实现了细菌遗传性状的定向转化。 (一)细菌的转化 实验的方法是先将少量无毒的II R型肺炎双球菌注入家鼠体内，再将大量有毒但已加热(65oC)杀死的III S型肺炎双球菌注入。结果，家鼠发病死亡。从死鼠体内分离出的肺炎双球菌全部是III S型。 (一)细菌的转化 可以肯定，被加热杀死的III S型肺炎双球菌必然含有某种促成这一转变的活性物质。但当时并不知道这种物质是什么。 (一)细菌的转化 十六年后，Avery等用生物化学方法证明这种活性物质是DNA。他们不仅成功地重复了上述的试验，而且将III S型细菌的DNA提取物与II R型细菌混合在一起，在离体培养的条件下，也成功地使少数II R型细菌定向转化为III S型细菌。其所以确认导致转化的物质是DNA，是因为该提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影响，而只能为DNA酶所破坏。 (一)细菌的转化 (二)噬菌体的侵染 Hershey等用同位素32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质。因为P是DNA的组分，但不见于蛋白质；而S是蛋白质的组分，但不见于DNA。然后用标记的T2噬菌体(32P或35S)分别感染大肠杆菌，经10分钟后，用搅拌器甩掉附着于细胞外面的噬菌体外壳。 (二)噬菌体的侵染 在第一种情况下，基本上全部放射活性见于细菌内而不被甩掉并可传递给子代。 (二)噬菌体的侵染 在第二种情况下，放射性活性大部分见于被甩掉的外壳中，细菌内只有较低的放射性活性，且不能传递给子代。 (三)烟草花叶病毒的感染 烟草花叶病毒(TMV)是由RNA(不是DNA)与蛋白质组成的管状微粒，它的中心是单螺旋的RNA，外部是由蛋白质组成的外壳。 (三)烟草花叶病毒的感染 如果将TMV的RNA与蛋白质分开，把提纯的RNA接种到烟叶上，可以形成新的TMV而使烟草发病；单纯利用它的蛋白质接种，就不能形成新的TMV，烟草继续保持健壮。如果事先用RNA酶处理提纯的RNA，再接种到烟草上，也不能产生新的TMV。这说明在不含DNA的TMV中，RNA就是遗传物质。 (三)烟草花叶病毒的感染 为了进一步论证上述的结论，Frankel-Conrat, 和Singer把TMV的RNA与另一个病毒品系(HR, Holmes ribgrass)的蛋白质，重新合成混合的烟草花叶病毒，用它感染烟草叶片时，所产生的新病毒颗粒与提供RNA的品系完全一样，亦即亲本的RNA决定了后代的病毒类型 。 结 论 以上实例均直接证明DNA是生物主要的遗传物质，而在缺少DNA的生物中，RNA则为遗传物质。 第二节 DNA的分子结构与复制