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第二章 微生物遗传基础

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第二章微生物遗传
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第二章 微生物的遗传基础 ²一、遗传与变异的基本概念 n二、遗传的物质基础 n三、遗传信息的复制和表达 主要内容 一、遗传与变异的基本概念 ²遗传(Inheritance ) 指亲代的性状在子代表 现的现象。(生物繁殖过程中,子代与亲代在 各方面的相似现象) ²变异(Variation )指同种生物亲代与子代之间 或同代不同个体之间性状的差异。(子代个体 发生了改变,在某些方面不同于原来亲代的现 象) ²遗传与变异 是生物的共同特征,它们之间是辩 证统一的。 二、遗传的物质基础 一)遗传物质化学本质的确证 ²肺炎链球菌转化实验 转化:一个品系的生物吸收了来自另一品系 生物的遗传物质,从而获得后一品系的某些 遗传性状的现象。 1928年,英国微生物学家Griffith.F做了肺炎双球菌的转化实验 转化因子的本质是DNA T2噬菌体的感染试验:DNA是遗传物质 RNA作为遗传物质 TMV病毒拆分重建实验 (1)RNA(TMV)­ 蛋白质(HRV) (2)RNA(HRV)­ 蛋白质(TMV) RNA是遗传物质 结论: 生物的遗传物质的化学本质是核酸 ,在绝大多数生物中是DNA,在少 数病毒中是RNA。 1. 遗传物质的结构 二)遗传物质的结构和存在状态 碱基碱基 核 糖 脱 氧 核 糖 核 苷 、 核 苷 酸 磷酸二酯键 核 酸 序 列 碱 基 配 对 D N A 双 链 D N A 双 螺 旋 结 构 2. 遗传物质的存在状态 Ø 细菌拟核(nucleoid)化学组成和结构 uDNA u蛋白 uRNA Ø 细菌质粒(plasmid) Ø 真核细胞染色体(Chromosome) 存在于真核生物细胞核内,由DNA、蛋 白质及少量RNA组成的嗜碱性丝状或杆 状小体。在细胞分裂间期时又称染色质 (chromatin)。 a a 染色体的化学组成与结构染色体的化学组成与结构 化学组成: u1/3 DNA u1/3 Histones(组蛋白) u1/3 Nonhistons (非组蛋白) u少量RNA和磷脂。 DNA:携带传递遗传信息,是染色体的功能体现者 。 组蛋白:染色体中与DNA联结的碱性蛋白质,是染 色体主要的结构蛋白。近乎所有的染色体中都含有5 种组蛋白,除H1外,无种或组织特异性。 非组蛋白:染色体中除组蛋白外的其他蛋白,其种 类比组蛋白复杂得多,具种和组织特异性。 组蛋白 类型 碱性氨基酸氨基酸 数 分子量 (Da) LysArg H129%1%21523,000 H2A11%9%12913,960 H2B16%6%12513,775 H310%13%13515,340 H411%14%10211,280 小牛胸腺染色体组蛋白的特点 u染色体的结构 分子生物学和生物化学研究表明,染色体基本结构 单位为核小体。 核小体 染色质丝 螺线管 超粗螺旋 染色体 染色体基本结构单位为核小体;核小体 连接成染色质丝;经卷曲形成螺线管; 螺线管进一步卷曲成超粗纤维,再进一 步浓缩即为染色体。 高度浓缩的染色体长度只有DNA双螺旋 的1/万左右。 染色体染色体 b 染色体的形态与构造 细胞分裂中期的染色体具有典型的形态结构 c 染色体的特点: ²各条染色体的长度、着丝粒位置, 随体及次级溢痕数目、大小、位置 各不相同。 ²不同生物染色体数目不同。 物种 染色体数目 人 2n=46 金丝猴 2n=44 黄牛 2n=60 马 2n=64 驴 2n=62 小家鼠 2n=40 大家鼠 2n=42 果蝇 2n=8 洋葱 2n=16 玉米 2n=20 水稻 2n=24 豌豆 2n=14 向日葵 2n=34 衣藻 2n=16 脉孢霉 2n=14 三、遗传信息的复制和表达 一)遗传信息的复制 DNA→DNA 1、DNA的半保留复制模型及复制叉 2、DNA的二向复制模型(q模型) 3、DNA的滚环复制模型 DNA复制的 半保留模型 DNA复制叉 DNA的二向复制模型(q模型) DNA滚环复制模型 二)遗传信息的表达 RNA 和Protein的合成 1. RNA的合成 转录:以一条DNA链为模板合成一条与 之互补的RNA链。 转录产物有三种形式: 信使RNA(mRNA) 转运RNA(tRNA) 核糖体RNA(rRNA) 2. 蛋白质的合成 Ø翻译:在mRNA指导下合成蛋白质的过程 ,即将核酸语言翻译成蛋白质语言的过程 。 ØmRNA语言是以密码子的形式存在的,密 码子由三个核苷酸组成。一个mRNA分子 上的密码子序列决定着被合成的蛋白质的 氨基酸序列。这就是遗传密码。 Ø共有64种可能的密码子。61+3 mRNA 和 Codon t RNA 和 Anticodon Met 5’ →3’ 中心法则 DNA是主要的遗传物质 DNA具备作为遗传物质的条件: 1)分子结构具有相对的稳定性。 2)能够自我复制,使前后代保持一定的连 续性。 3)能够指导蛋白质的合成 ,从而控制新陈 代谢过程和性状。 4)能够产生可遗传的变异。 思考题 ￿￿原核微生物和真核微生物在遗传物质 的存在状态及复制方式方面有何异同 之处? ￿￿DNA为什么能作为主要的遗传物质?
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