第二章遗传的物质基础第一节遗传物质的本质1.1核素的发现1.2肺炎双球菌转化实验1.3大肠杆菌噬菌体捣碎实验1.4化学实验1.5遗传物质必须具备以下基本条件1DNA是遗传物质19世纪末期，DNA和RNA已经从细胞中分离出来，为进一步的化学分析奠定了基础。20世纪30年代，P.Levene和W.Jacobs等搞清了DNA和RNA的基本化学组成。还注意到了DNA和RNA所含核糖的差异。1.2肺炎双球菌转化实验（transformation）1）1928年，英国F.Griffth2)1944年，O.Avery图Griffth的肺炎双球菌的转化实验1.3大肠杆菌噬菌体捣碎实验噬菌体侵染细菌的过程：大肠杆菌噬菌体捣碎实验1952年Herchey和Chase。用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质，发现只有DNA进入宿主细菌内，而蛋白质则没有。1.4化学实验1950年以后，Chargaff、Markham等。不同生物的碱基组成不同，具有严格的种的特异性。单体在不同生物中都是相同的。ATGC等量四种碱基的分子浓度可变。1.5DNA是遗传物质的间接证据（2）DNA在代谢上较稳定。（3）DNA是所有生物的染色体所共有的，而某些生物的染色体上则没有蛋白质。（1）储存并表达遗传信息:（2）能够复制，把遗传信息传递给子代：(3)物理和化学稳定性：（4）有遗传变化的能力：第一节遗传物质的本质2RNA也可以作为遗传物质遗传物质是RNA的实验证据2.2类病毒（viroid）第一节遗传物质的本质3非核酸的其他遗传物质羊瘙痒病1982年，美国斯坦利·普鲁辛纳S.B.Prusiner发现羊瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion”即朊病毒。马鹿和鹿的慢性消瘦病、猫的海绵状脑病。1996年春天“疯牛病”：牛海绵状脑炎人慢性退化性紊乱疾病：老年痴呆、帕金森氏病、糖尿病等。朊病毒特点：致病1）合成朊病毒所需的信息可能存在于寄主细胞中朊病毒的作用，仅在于激活在寄主细胞中为朊病毒的编码的基因，使得朊病毒得以复制繁殖。2）朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息发生逆转译产生为朊病毒编码的RNA或DNA，必须存在逆转译酶，甚至还要有逆转录酶。蛋白质指导下的蛋白质合成，即蛋白质本身可作为遗传信息。第二节核酸的化学组成嘧啶PyrimidinesDNA:D-2-脱氧核糖A,G,C,TRNA:D-2-核糖A,G,C,U3DNA的一级结构：即是指四种核苷酸(dAMP、dCMP、dGMP、dTMP)按照一定的排列顺序，通过磷酸二酯键连接形成的多核苷酸也称为碱基顺序。DNA一级结构的两种缩写方式：1DNA双螺旋模型的提出2维持DNA双螺旋的力3双螺旋结构的基本形式4变性和复性1.1研究背景：1950年，Chargaff从大量的不同来源的DNA样品的分析中发现了DNA组成的当量规律，即A＝T，G＝C，A＋G＝C＋T。不同生物种属的DNA碱基组成不同，同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。R.Franklin的X-射线衍射图1953年沃森和克里克提出DNA分子双螺旋结构模型。Fig.2-5WatsonandCrick’spaperinNature1953.1.3DNA双螺旋结构模型的要点：①脱氧核糖和磷酸通过3’,5’磷酸二酯键交互连接，成为螺旋链的骨架。两条链方向以反向平行的方式组成右手双螺旋。②碱基互补配对：只有A和T配对，G和C配对才能满足正常螺旋（直径20Å）的要求和chargaff的当量规律。1DNA双螺旋模型的提出2维持DNA双螺旋的力3双螺旋结构的基本形式4变性和复性2维持DNA双螺旋的力2.2碱基堆集力DNA同一条链相邻碱基之间的非特异性作用力，包括疏水作用力和范德华力。疏水作用力：不溶于水或难溶于水的两个分子在水中具有相互联合，成串联地结合在一起的趋势。嘌呤和嘧啶有一定程度的疏水性，双螺旋结构内部形成一个强大的疏水区，使DNA相邻的碱基有相互堆集在一起的趋势，这是形成碱基堆集力的重要因素之一。氢键与碱基堆集力的协同作用已经堆基的碱基更容易发生氢键的键合，相应地已经被氢键定向的碱基更容易堆集。两种作用力相互协同，形成一种非常稳定的结构。如果一种作用力被消除，另一种作用力也大为减弱。磷酸基团间的静电斥力带负电荷的磷酸基的静电斥力，所以DNA需要保存在含Na+生理盐条件。碱基分子内能物体的内能是物体内全部分子的分子动能与分子势能之和。温度升高，碱基分子内能增加时，碱基的定向排列遭受破坏，消弱了碱基的氢键结合力和碱基的堆集力，会使DNA的双螺旋结构受到破坏。1DNA双螺旋模型的提出2维持DNA双螺旋的力3双螺旋结构的基本形式4变性和复性3双螺