1、3.1 細胞的遺傳物質細胞的遺傳物質3.1.1 DNA是主要的遺傳物質（三個階段）是主要的遺傳物質（三個階段）第一階段第一階段第二階段第二階段 噬菌體感染實驗噬菌體感染實驗 美國冷泉港卡內基遺傳學實驗室美國冷泉港卡內基遺傳學實驗室科學家科學家Hershey和他的學生和他的學生Chase在在1952年從事噬菌體侵染細菌的年從事噬菌體侵染細菌的實驗。實驗。位于美國紐約長島冷泉港，建于1890年。在財政上由美國政府、慈善部門、基金會和當地機關團體支持。美國冷泉港實驗室CSHL被稱為世界生命科學的圣地與分子生物學的搖籃，名列世界上影響最大的十大研究學院榜首；不僅如此，冷泉港實驗室依山傍水，風景優美，還

2、是國際生命科學的會議中心與培訓基地。冷泉港實驗室負責人沃森先生是雙螺旋結構圖的發現者之一，諾貝爾獎得主，同時也是“國際人類基因組計劃”的倡導者和實施者。美國冷泉港實驗室美國冷泉港實驗室 (Cold Spring Harbor Laboratory CSHL) 噬菌體侵染細菌的過程可以分為以下噬菌體侵染細菌的過程可以分為以下5個步驟：個步驟：噬菌體用尾部的末端（基片、尾絲）吸附在細菌表面；噬菌體用尾部的末端（基片、尾絲）吸附在細菌表面；噬菌體通過尾軸把噬菌體通過尾軸把DNA全部注入細菌細胞內，噬菌體全部注入細菌細胞內，噬菌體的蛋白質外殼則留在細胞外面；的蛋白質外殼則留在細

3、胞外面；噬菌體的噬菌體的DNA一旦進入細菌體內，它就能利用細菌的一旦進入細菌體內，它就能利用細菌的生命過程合成噬菌體自身的生命過程合成噬菌體自身的DNA和蛋白質；和蛋白質；新合成的新合成的DNA和蛋白質外殼，能組裝成許許多多與親和蛋白質外殼，能組裝成許許多多與親代完全相同的子噬菌體；代完全相同的子噬菌體；子代噬菌體由于細菌的解體而被釋放出來，再去侵染其子代噬菌體由于細菌的解體而被釋放出來，再去侵染其他細菌。他細菌。噬菌體專門寄生在細菌體內。它的頭、尾外部都有由蛋白質組噬菌體專門寄生在細菌體內。它的頭、尾外部都有由蛋白質組成的外殼，頭內主要是成的外殼，頭內主要是DNA。第三階段第三階段3.1.2

4、 RNA也是遺傳物質也是遺傳物質 DNA病病毒毒病毒病毒(病毒基因組病毒基因組+蛋白質外殼蛋白質外殼) RNA病病毒毒類病毒類病毒(只由只由RNA組成組成) 病毒重建實驗病毒重建實驗19571957年，格勒（年，格勒（GirerGirer) )和歇萊姆（和歇萊姆（Schramm) Schramm) 用石碳酸處理煙草用石碳酸處理煙草花葉病毒（花葉病毒（TMVTMV），），把蛋白質去掉，只留下把蛋白質去掉，只留下RNARNA，再將再將RNARNA接接種到政黨煙草上，結果發生了花葉病；種到政黨煙草上，結果發生了花葉病； 如果用蛋白質部分侵染正常煙草，則不發生花葉病。如果用蛋白質部分侵染正常煙草，則不

5、發生花葉病。 由此證明，由此證明，RNARNA起著遺傳物質的作用。起著遺傳物質的作用。3.2 核酸的化學組成與共價結構核酸的化學組成與共價結構3.2.1核酸種類及其成分核酸種類及其成分 脫氧核糖核酸 DNA（deoxyribonucleic acid） 核酸 nucleic acid 核糖核酸 RNA（ribonucleic acid）核苷酸= 核苷+磷酸核苷=堿基+戊糖核酸=核苷酸+核苷酸+核苷酸+多聚體3,5-磷酸二酯鍵3,5-磷酸二酯鍵 1、堿基、堿基嘌呤堿：嘌呤堿： 腺嘌呤（腺嘌呤（A）、）、鳥嘌呤（鳥嘌呤（G）除了5種基本堿基以外，核酸中還有一些含量較少的堿基，稱為稀有堿基，大多是甲

6、基化的堿基。其中tRNA中有較多稀有堿基，可高達10%。目前已知的稀有堿基和核苷有近百種。OOHHOHHOHCH2HOHH12345/54321HHOCH2HHOHOHHHO/D-核糖核糖D-2-脫氧核糖脫氧核糖3、核苷、核苷核苷核苷=核糖核糖+堿基，以堿基，以N-C糖苷鍵，一般稱為糖苷鍵，一般稱為N-糖苷鍵連接。糖苷鍵連接。 生物體內存在的游離核苷酸多是生物體內存在的游離核苷酸多是5-核苷酸核苷酸OOOPOOPOO-ATPADPAMPOOPNNNNN H2OO HO HC H2O3.3 DNA的二級結構的二級結構GGGGGGGGGGGG如果將一條扁形蟲一刀兩斷，帶著頭的那一部分會再長出一條尾

7、巴來，而帶著尾巴的那一部分會再長出一個頭來。如果把它切成20段，就變出20條蟲，而且每條都是第一條的完全復制。英國諾丁漢大學科學家研究扁形蟲的這種能力，一共培育了2萬多條蟲，它們都來自第一條蟲。它們的身體和器官沒有出現衰老跡象。這些扁形動物獲得永生的關鍵是端粒，這些微小的生物鐘像帽子一樣覆蓋在染色體末端。通常情況下，隨著時間推移，它們會越來越短，阻止細胞分裂、再生，致使身體衰老，但在這種扁形動物體內，端粒完好無損，從而使細胞數次分裂，阻止衰老。DNA超螺旋結構2.4 真核生物的染色體及其組裝2.4.1 真核生物的染色體真核生物細胞內染色體在間期內以染色質形式存在。染色質定義：一類可被堿性染料著

8、色的非定形物質，以DNA 作為骨架，與組蛋白和非組蛋白及少量各種RNA等共同組成絲狀結構復合物。共性：組成相同異性：空間構象不同真核生物的染色體在細胞生活周期的大部分時間里都是以染色質的形式存在的。功能和形態核小體結構示意圖核小體結構示意圖真核生物與原核生物核糖體的組成秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans，C. elegans）是一種可以獨立生存的線蟲，其個體小，成體僅1.5mm長，為雌雄同體，雄性個體僅占群體的0.2%，可自體受精或雙性生殖；在20下平均生活史為3.5天，平均繁殖力為300-350個；若與雄蟲交配，可產生多達1400個以上的后代。自1965年起，科學家Sydney Brenner利用線蟲作為分子生物學和發育生物學研究領域的模式生物。遺傳背景清楚、個體結構簡單、生活史短、基因組測序完成等，在遺傳與發育生物學、行為與