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1、第二章第二章 微生物的遗传基础微生物的遗传基础一、遗传与变异的基本概念n n二、遗传的物质基础n n三、遗传信息的复制和表达主要内容主要内容 一、一、遗传与变异的基本概念遗传与变异的基本概念遗传遗传遗传遗传(Inheritance Inheritance)指亲代的性状在子代表现的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现象。（生物繁殖过程中，子代与亲代在各方面的相似现象）的相似现象）变异变异变异变异(Variation Variation)指同种生物亲代与子代之间或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。（子代个体发生同代不同个体之间性状的差异。（子代个
2、体发生了改变，在某些方面不同于原来亲代的现象）了改变，在某些方面不同于原来亲代的现象）遗传与变异遗传与变异遗传与变异遗传与变异 是生物的共同特征，它们之间是辩证是生物的共同特征，它们之间是辩证统一的。统一的。二、二、遗传的物质基础遗传的物质基础一）遗传物质化学本质的确证一）遗传物质化学本质的确证肺炎链球菌转化实验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，英国微生物学家年，英国微生物学家Griffith.F做了肺炎双球菌的转化实验做了肺炎双球菌的转化实验转化因子的本质是转化因子的本质是DNAT2噬菌体的感染试验：噬
3、菌体的感染试验：DNA是遗传物质是遗传物质RNA作为遗传物质作为遗传物质TMV病毒拆分重建实验病毒拆分重建实验（1 1）RNARNA（TMVTMV）蛋白质（蛋白质（蛋白质（蛋白质（HRVHRV）（2 2）RNARNA（HRVHRV）蛋白质（蛋白质（蛋白质（蛋白质（TMVTMV）RNA是遗传物质是遗传物质结论：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.遗传物质的结构遗传物质的结构二）遗传物质的结构和存在状态二）遗传物质的结构和存在状态碱基核核核核糖糖糖糖脱脱脱脱氧氧氧氧核核核核糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷、核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸磷酸二酯键磷酸二酯键核
4、核核核酸酸酸酸序序序序列列列列碱碱碱碱基基基基配配配配对对对对D DN NA A双双链链D DN NA A双双螺螺旋旋结结构构2.遗传物质的存在状态遗传物质的存在状态细菌拟核（细菌拟核（nucleoid）化学组成和结构化学组成和结构uDNAu蛋白蛋白uRNA细菌质粒（细菌质粒（plasmid）真核细胞染色体（真核细胞染色体（Chromosome)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 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：化学组成：u1/3 DNAu1/3 His
5、tones（组蛋白）（组蛋白）u1/3 Nonhistons（非组蛋白）（非组蛋白）u少量少量RNA和磷脂。和磷脂。DNA：携带传递遗传信息，是染色体的功能体现者。携带传递遗传信息，是染色体的功能体现者。组蛋白：组蛋白：染色体中与染色体中与DNADNA联结的碱性蛋白质，是染联结的碱性蛋白质，是染色体主要的结构蛋白。近乎所有的染色体中都含有色体主要的结构蛋白。近乎所有的染色体中都含有5 5种组蛋白，除种组蛋白，除H1H1外，无种或组织特异性。外，无种或组织特异性。非组蛋白：非组蛋白：染色体中除组蛋白外的其他蛋白，其种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。类比组蛋
6、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）LysArgH129%1%21523,000H2A11%9%12913,960H2B16%6%12513,775H310%13%13515,340H411%14%10211,280小牛胸腺染色体小牛胸腺染色体组蛋白的特点组蛋白的特点u染色体的结构染色体的结构 分子生物学和生物化学研究表明，染色体基本结构分子生物学和生物化学研究表明，染色体基本结构分子生物学和生物化学研究表明，染色体基本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。单位为核小体。单位为核小体。单位为核小体。核小体核小体染色质丝染色质丝螺线管螺
7、线管超粗螺旋超粗螺旋染色体染色体染色体基本结构单位为染色体基本结构单位为核小体核小体；核小体；核小体连接成连接成染色质丝染色质丝；经卷曲形成；经卷曲形成螺线管螺线管；螺线管进一步卷曲成螺线管进一步卷曲成超粗纤维超粗纤维，再进一，再进一步浓缩即为步浓缩即为染色体染色体。高度浓缩的染色体长度只有高度浓缩的染色体长度只有DNADNA双螺旋双螺旋的的1/1/万万左右。左右。染色体染色体染色体染色体b 染色体的形态与构造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：染色体的特点：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
8、置各不相同。不同生物染色体数目不同。物种物种 染色体数目染色体数目 人人 2n=46 金丝猴金丝猴 2n=44 黄牛黄牛 2n=60 马马 2n=64 驴驴 2n=62 小家鼠小家鼠 2n=40 大家鼠大家鼠 2n=42 果蝇果蝇 2n=8 洋葱洋葱 2n=16 玉米玉米 2n=20 水稻水稻 2n=24 豌豆豌豆 2n=14 向日葵向日葵 2n=34 衣藻衣藻 2n=16 脉孢霉脉孢霉 2n=14 三、三、遗传信息的复制和表达遗传信息的复制和表达一）遗传信息的复制一）遗传信息的复制DNADNA1、DNA的半保留复制模型及复制叉的半保留复制模型及复制叉2、DNA的二向复制模型的二向复制模型(q
9、 q模型模型)3、DNA的滚环复制模型的滚环复制模型DNA复制的复制的半保留模型半保留模型 DNA复制叉复制叉DNA的二向复制模型的二向复制模型(q q模型模型)DNA滚环复制模型滚环复制模型二）遗传信息的表达二）遗传信息的表达RNA 和和Protein的合成的合成1.RNA的合成的合成 转录转录:以一条以一条DNA链为模板合成一条与之链为模板合成一条与之互补的互补的RNA链。链。转录产物有三种形式：信使RNA（mRNA）转运RNA（tRNA）核糖体RNA（rRNA）2.蛋白质的合成蛋白质的合成翻译：在mRNA指导下合成蛋白质的过程，即将核酸语言核酸语言翻译成蛋白质语言蛋白质语言的过程。mRN
10、A语言是以密码子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。共有64种可能的密码子。61+3mRNA 和 Codont RNA 和 Anticodon Met5 3中心法则中心法则DNA是主要的遗传物质是主要的遗传物质DNA具备作为遗传物质的条件：具备作为遗传物质的条件：1）分子结构具有相对的稳定性。）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）能够自我复制，使前后代保持一定的连续性。性。3）能够指导蛋白质的合成）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈，从而控制新陈代谢过程和性状。代谢过程和性状。4）能够产生可遗传的变异。能够产生可遗传的变异。思考题思考题1.1.原核微生物和真核微生物在遗传物质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的存在状态及复制方式方面有何异同之处？之处？2.2.DNA为什么能作为主要的遗传物质？为什么能作为主要的遗传物质？