河南大学遗传学

1、一级结构：指碱基不同的排列顺序 2、二级结构：DNA通过 分子间相互作用形成的双 链或双螺旋分子。




B-DNA：最常见，是Watson和Crick提出的双 螺旋模型，是钠盐存在，92%湿度下的结构， 3.4nm，10bp。 Z-DNA：1979年Rich等发现的，左手螺旋， 分子骨架呈锯齿型，4.46nm，12bp，碱基靠 近螺旋的外表面，不是体内DNA或RNA的主 要形式。 A-DNA：75%湿度下的结构，2.8nm，11bp， 20℃倾斜，RNA中也存在。 A-DNA的意义在于它是RNA及RNA与DNA杂 合体的主要螺旋形式。
微生物基因组测序工作是在人类基因组计划的促 进下开始的,最开始是作为模式生物,后来不断发展, 已成为研究微生物学的最有力的手段。
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截止到2001年4月： 43种微生物完成了全基因组测序； 100多个正在进行之中；
三、大肠杆菌基因组
（3）S型菌的无细胞抽提液试验 活R菌+S菌无细胞抽提液——长出大量R菌 和少量S菌
以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可 能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型 细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII 型细胞。
1944年，美国科学家Avery等人又对实验进行了修改： • 加热杀死的S型菌——体外培养——没有生长现象 • 活的R型菌——体外培养——只能分离出R型菌 • 二者混合培养——能同时分离出S型菌和R型菌（S型菌 能分离给后代）； • 从加热杀死的S型菌分离种种物质，如蛋白质、荚膜多 糖、DNA、RNA等，分别与R型菌体外培养 DNA能使R型转化为S型。所以DNA是肺炎双球菌的遗传 物质。
2、复制过程：起始——延伸——终止
①起始：识别复制起点，合成引物，在起点 形成引物—模板复合物，按碱基配对加上 第一个核苷酸，这个阶段最重要，因为调 控主要发生在复制起始阶段。
②延伸： 主要是DNA聚合酶Ⅲ的作用 回环模型
③终止：终止位点（ter），终止蛋白Tus识别 ter序列，并阻止复制叉移动 。

染色质：细胞静止期在光学镜下看到的颗粒状的物质，是 由许多核小体连接形成的串珠状，染色质折叠，浓缩形成 染色体。
2、染色体及染色体包装模型
核小体→染色质纤丝→超螺旋环 →中央骨架→染色单体→中期染 色体（2条姐妹染色单体）

长度压缩 8000~10000倍
J. Painta & D. Coffey (1984) 提出的“染色体骨架—放射环结构模型”
4、端粒酶的作用 ①端粒：真核染色体末端特殊的结构，含有重复序 列，并结 合蛋白质。 功能：－ 染色体末端的保护性“帽子” － 参与间期核三维结构的建立 － 有利于染色体末端的复制 端粒DNA组成单一，富含G的重复序列，不含遗传信息。
②端粒酶
1.5 基因结构和基因组 一、基因结构和基因概念的发展 1、基因结构 ORF
患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒
子。
HR
HR的蛋白质外壳
HMV
HMV的核酸
HR 抗血清
TMV 抗血清
抗血清处理，证明杂 种病毒的蛋白质外壳 来自病毒1，而非病 毒2 杂种病毒的后代的 蛋白质外壳表现为 病毒2，而非病毒1
遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质
病毒的拆开和重组实验
1.2 DNA的结构和复制 一、DNA的结构
2、基因组：单倍体细胞所含的全套遗传物质（核基 因）。 细胞器基因组：如线粒体，叶绿体基因组等。 基因组的大小，不同生物是不同的.
核基因组
染色体
基因（核DNA）
遗 传 物 质
质体基因组(DNA) 细胞器 基因组 细胞质 基因组 非细胞器 基因组 叶绿体基因组(ctDNA) 线粒体基因组(mtDNA) 共生体基因组（果蝇因子） 附加体基因组（细菌质粒）
吸附 10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离 离心
上清液中含 15%放射性
沉淀中含 85%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体
（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中
吸附
10分钟后 用捣碎器 使空壳脱离
离心
上清液中含 75%放射性
沉淀中含 25%放射性
沉淀细胞进一步培 养后，可产生大量 完整的子代噬菌体

rRNA：以转录单元的形式串联在一起，每一个转 录单元以16s—23s—5s的顺序串联排列，16s和 23srDNA以及它们之间的间隔序列广泛用到微生 物的分类鉴定中，与蛋白质基因的单拷贝相比， rDNA以多拷贝数存在。

tRNA：tRNA的种类较多，tRNA基因也有转录单 元，K12有86个tRNA基因，形成43个转录单元。 多数基因以基因簇的形式存在，在复制起点附近。 重复序列：比真核少，而且大多是短重复序列， 主要的有REP、ERIC、Chi等，它们都与染色体的 重组有关，Rhs是最大的重复序列。 插入序列和转座子：是染色体的重要组成成分， 在接合作用中起作用。 噬菌体及其残迹：K12除λ-phage外，还含有一些 缺陷性的和隐蔽原噬菌体。

由DNA、RNA、蛋白质组成，蛋白质主要是参与 DNA折叠的，称类组蛋白，最多的是HU蛋白。 DNA是呈高度螺旋的，以不规则小体存在即拟核， 在对数期的细胞中，拟核不只1个。
大肠杆菌的染色体
三、细菌染色体的复制 1、必要条件： 与复制有关的蛋白质、酶和复制起点，其 中DnaA和DnaB蛋白是必需的，它们突变后， 复制不能启动。
2、基因概念的发展
移动基因（跳跃基因）：转座子
断裂基因：内含子、外显子 重叠基因：同一段DNA不同的读码或终止方式， 产生不同的表达产物。一般常见于原核生物。
A
B A B
假基因：与正常基因序列高度同源，但是不表 达。
二、基因组学 1、基因组学：研究生物体基因和基因组的结构组成、 不稳定性及功能的一门学科。 结构基因组学：基因组成结构、序列特征、基因作 用和定位。 功能基因组学：序列与功能的关系，表达调控，基 因和环境关系。



四、φX174噬菌体的基因组 较小，20面体，DNA为单链环状，序列分 析由Sanger1977年确定。
3、复制的几种主要方式 双链环状DNA有3种复制方式：θ型、滚环 型、D型。 ①θ型复制
②滚环复制 φX174，
细菌质粒的复制方式
③D环复制： 线粒体DNA的复制方式
1.3 原核生物的染色体及其复制 一、染色体数目和大小

一般以环状、双链，共价闭合的形成存在，一般 只有1条。
二、细菌染色体的结构
第一章 微生物的遗传物质
1.1 证明遗传物质的三个经典实验 一、细菌的转化（transformation） 1、转化的概念：一种生物接受了另一种生物的遗传 物质而表现出后者的遗传性状，或发生遗传性状 改变的现象。 2、转化实验介绍：F.Griffith，1928 研究对象：Streptococcus pneumoniae（肺炎双球 菌） SIII型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性 RII型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性
二、真核生物染色体复制
1、真核生物染色体复制的特点 ①真核细胞染色体复制只在S期。
②复制子只有起始点，没有终止点，也是双向复制， 它的终止靠的是相邻复制子汇合。 ③复制子比原核小，复制速度也慢。 ④染色体在全部完成复制之前，起点不再启动，快 速生长时靠的是采用更多的复制起点。
2、真核生物的DNA聚合酶及有关蛋白质 真核生物的DNA聚合酶数量很多，有5种 主要的。
（2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中
在DNA中存在着包括 合成蛋白质外壳在内 的整套遗传信息。
三、病毒重建实验
为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat （1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著 名的植物病毒重建实验。 将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将 其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA 在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其
一些真核生物和原核生物基因组的比较
生 物 单倍体的染色体 数 23 4 7 1 1 1 1 分子量约数 核苷酸对数 已知基因数
人 黑腹果蝇 粗糙脉孢菌 大肠杆菌 噬菌体T4 噬菌体λ 噬菌体MS2
3~~5×1012 7．9×1010 2．8×1010 2．5×109 1．1×108 3．2×107 1．1×106
5~~7×109 8．0×107 4．5×107 4．6×106 2．0×105 4．8×104 3．5×103
~~4，000 5，000~6，000 >500 ~~1，027 ~~135 ~~35 3
微生物与人类基因组计划
人类基因组计划 (Human Genome Project) 1985年提出； 1990年正式开始实施； 2001年2月，测序工作完成； 后基因组时代（Postgenome Era）

催化超螺旋化或回到松驰状态的酶类称为 拓扑异构酶，可分为Ⅰ制方式 1、半保留复制：CsCl密度梯度离心证实。
2、复制起点、方向和复制单位
定点起始：称复制起点（ori），原核只有一个起点， 真核有多个起点，酵母菌的起点也叫自主复制序 列（ARS）。 复制子：复制区，原核只有1个，真核有多个复制子。
长出S菌
只有R菌
只有S型细菌的DNA才能将S. pneumoniae的R型转化为S 型。且 DNA 纯度越高，转化效率也越高。说明 S 型菌株转 移给R型菌株的，是遗传因子。
Avery在四十年代以更精密的实验设计重复了以上实验
二、噬菌体感染实验

A. D. Hershey和M. Chase， 1952年
•以SV40 DNA复制为代表，除聚合酶外还需要 有一些有关的蛋白质
3、真核DNA复制 ①复制起点