《园林植物遗传育种学-电子教案-杜晓华 第1章 遗传物质及其传递》由会员分享，可在线阅读，更多相关《园林植物遗传育种学-电子教案-杜晓华 第1章 遗传物质及其传递（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上 篇 遗传学（genetics）,第一 章 遗传物质及其传递,真核生物：基因存在于染色体,染色体,蛋白质 约占66,核酸,其它：如拟脂和无机物质,脱氧核糖核酸(DNA) 约占27,核糖核酸(RNA) 约占6,1DNA为所有生物染色体共有物质。 2DNA含量恒定。体细胞DNA含量是配子DNA的一倍； 多倍体DNA含量倍增，但细胞内蛋白质含量不恒定。 3DNA代谢上稳定。原子一旦被DNA分子摄取即保持稳定，不会离开DNA；其它分子一边形成、同时又一边分解。 4. DNA对紫外线的吸收波长与诱发突变的有效波长一致，为260nm；证明基因突变与DNA分子的变异密切联系。,第一节 DNA是遗传物质的证
2、据,1细菌的转化：,结论： 在加热杀死的S型肺炎双球菌中有较耐高温的转化物质能够进入R型 R型转变为S型无毒转变为有毒。,正实验：三个,负实验：三个,结论： DNA是遗传转化因子,赫尔歇(Hershey A.)等用同位素32P和35S验证DNA是遗传物质。,结论： 进入菌内的是DNA； DNA进入细胞内才能产生 完整的噬菌体。,3、烟草花叶病毒的感染与繁殖 烟草花叶病毒 (Tobacco Mosaic Virus，TMV)。,TMV的蛋白质外壳和单螺旋RNA接种： TMV蛋白质 烟草 不发病； TMV RNA 烟草 发病 新的TMV； TMV RNA + RNA酶 烟草 不发病。,结论：提供R
3、NA的亲本决定了其后代的RNA和蛋白质。 在不含DNA的TMV中，RNA就是遗传物质。,第二节 DNA的化学结构,嘌呤 腺嘌呤 (A) 鸟嘌呤 (G),嘧啶 胞嘧啶 (C) 胸腺嘧啶 (T),原核细胞prokaryotic cell,真核细胞eukaryotic cell,细胞cell,细胞是生物体结构和生命活动的基本单位。,第三节 DNA在细胞中的分布,一、细胞结构,真核细胞结构,线粒体：氧化、呼吸作用中心，动力工厂；裸露的环状DNA，自我复制，突变。半自主性细胞器。,细胞质(cytoplasma)中的遗传物质：,叶绿体: 光合作用的场所；含有DNA、RNA等，能合成蛋白质，突变。复制受控核
4、基因。半自主性细胞器。,细胞核（nucleus)：遗传物质集聚场所，主导细胞发育和性状遗传。,染色质（chromatin）和染色体（chromosome）：遗传信息的主要载体，具有稳定的、特定的形态结构和数目，自我复制。,第四节 染 色 体,一、染色质的基本结构,DNA: 占总质量的3040% 组蛋白: 含量比例与DNA相近，结构上起决定作用。 非组蛋白：基因表达调控,染色质,提出染色质结构的串珠模型。,奥林斯(Olins A. L.),柯恩柏格(Kornberg R. D.), 钱朋(Chambon P.)1978年的染色质电镜图,染色质的基本结构单元： 核小体: 由H2A、H2B、H3和H
5、4 4种组蛋白构成。 连接丝: DNA双链+ H1组蛋白。,组蛋白,H1 53个氨基酸,H2A 129个氨基酸,H3 133个氨基酸,H2B 125个氨基酸,H4 102个氨基酸,1个核小体(绕有1.75圈DNA) + 连接丝 (约200bpDNA),T2 噬菌体的环状DNA长达50m,T2噬菌体头部直径 为0.1m,二、染色体的结构模型,有丝分裂中期观察，核中染色质卷缩成一定形状： 1条染色体 2条染色单体 (即1条染色单体由1条染色线组成)。,螺旋化,染色质,染色体,四级螺旋结构（Bak A. L.，1977）:,DNA 双螺旋化 为前一级长度的 H2A、H2B、H3、H4 1/7 一级
6、核小体 螺旋化+ H1 1/6 二级 螺线体 超螺旋化和卷缩 1/40 三级 超螺旋体 折叠螺旋化 1/5 四级 染色体 计1/8400 四级螺旋化后DNA双链长度可压缩800010000倍。,中期染色体去除组蛋白 后的电镜图片： 中间为两个非组蛋 白形成的两个支架。,真核生物染色体均有其特定的形态特征，在细胞分裂的中期最为明显和典型；,三、染色体的形态与数目,着丝粒(centromere)对于细胞分裂时染色体向两极牵引具有决定性作用； 染色体臂（arm）：大小、形态和臂比可用于不同染色体的识别。 次缢痕 (secondary constriction) 核仁组织中心。 随体(satellit
7、e)是识别特定染色体的重要标志； 端粒： DNA串联重复序列。,1.形态:,蚕豆：有丝分裂中期染色体,5m,次缢痕,次缢痕,（1）类型,（2）大小,(1) 各物种染色体差异很大 染色体大小主要指长度，同物种染色体宽度相同。 植物: 长: 约0.250 宽: 约0.22.0,大麦2n=14,单子叶植物的染色体一般比双子叶植物要大些。 *但双子叶植物中牡丹属和鬼臼属具有较大染色体。,大麦细胞中期染色体（2n=14）,10m,(2n=8),人染色体（2n=46）,各生物的染色体不仅形态结构相对稳定，而且其数目成对。 同源染色体：形态和结构相同的一对染色体； 异源染色体：这一对染色体与另一对形态结构不
8、同的染色体，互称为异源染色体。,(3)染色体的类型, 异染色质：染色质线中染色很深的区段； 常染色质：染色质线中染色很浅的区段。 间期异染色质区段的染色线仍紧密卷曲，故染色深，呈惰性状态；常染色质区段的染色线解旋松散，故色浅，呈活跃状态。这一现象称为异固缩（在同染色体上所表现的收缩差别)。,蚕豆中期染色体,茅膏菜的异染色质区位于染色体末端； 蚕豆、番茄、月见草异染色质区位于着丝点附近；,组成型异染色质： 主要为卫星DNA，构成染色体特殊区域，如着丝点等。 兼性异染色质： 存在于染色体的任何部位，在某类细胞中表现为异染色质状态，而在另一类细胞中表现为常染色质状态，如哺乳动物的X染色体。,女性细胞
9、中的一个X染色体异染色质化 关闭其携带基因的表达。,应用：体育运动会上性别鉴定,1949年，美国学者巴尔（M.L.Barr）等发现, 一些园林植物的染色体数目,翠菊 2n=18； 矮牵牛 2n=14, 28 芍药：2n=10； 大丽花 2n=16 百合：2n=24； 朱顶红 2n=22 仙客来：2n=48,96； 荷花：2n=16 茶花： 2n=30； 一串红：2n=32 月见草：2n= 14； 唐菖蒲：2n=30 金鱼草：2n= 16,32 鸡冠花：2n=36 郁金香：2n=24,36,48； 香石竹：2n=30 牡丹：2n=10,20； 瓶尔小草：n=400600 (n) 菊花：2n=18
10、,36,54,72,90 白杨：2n=38； 松树: 2n=24 ；,2、染色体数目,生物染色体数目的一般特点：,数目恒定。 体细胞（2n）是性细胞（n）的一倍。 与生物进化的关系：无关。可用于物种间的分类。 染色体数目恒定也是相对的（如单子叶植物的种子胚乳）。,3、染色体的核型分析,根据染色体长度、着丝点位置、长短 臂比、随体有无等特点进行配对、分组、归类、编号等分析。,人类染色体组型分析,特征：严重智力迟钝、马鞍鼻和 斜视眼,发生频率约为1/600700。,唐氏症,一、复制模式： 瓦特森(Watson J. D.)等提出的DNA半保留复制方式。 一端氢键逐渐断开； 以单链为模板，碱基互补，
11、吸收单核甘酸； 氢键结合，聚合酶等连接； 形成新的互补链； 形成了两个新DNA分子。 *DNA的这种复制方式对保持 生物遗传的稳定性是非常重要的。,第五节 DNA的复制,1958年，梅塞尔森（Meselson,M.S.）和斯塔尔（Stahl,F.W.）的实验结果证实了DNA的半保留复制,绝大多数细菌和病毒：只有一个复制起点，控制整个染色体的复制，且为双向复制。 噬菌体T2：其DNA的复制是沿一个方向进行的。 复制子：在同一个复制起点控制下的一段DNA序列。,复制起点是随机or固定序列？ 大肠杆菌中，2段保守重复序列（13bp重复3次，富含A-T，复制泡；9bp重复4次，蛋白结合位点）,二、复制
12、起点与方向 1. 原核生物,2、真核生物,每条染色体的DNA复制都是多起点，多个复制起点共同控制整个染色体的复制； 每条染色体有多个复制子； 双向复制。,DNA双螺旋的解链 * DNA解旋酶（ATP供能）解开双螺旋（3000bp/min）； * 单链DNA结合蛋白结合在分开的单链上； * DNA拓扑异构酶来解决由于复制叉的推进而产生的超螺旋。,1、原核生物的DNA复制,三. DNA复制的过程,DNA合成的开始 先由RNA聚合酶合成一小段RNA引物(约有20个碱基对) ，DNA聚合酶开始合成DNA片段。,后随链的不连续合成 DNA聚合酶以5 3方向发挥作用；而DNA两条链是反向平行的。 前导链按
13、5 3方向连续合成； 而后随链（3 5）按53的方向一段段合成DNA单链小片段“冈崎片段”(10002000bp) 由连接酶连接形成一条连续单链。,解旋酶,复制叉结构:,2、真核生物DNA的复制,增殖细胞核抗原36KD的蛋白质，在细胞核内合成，为DNA聚合酶的辅助蛋白。,*染色体端体（Telonere）的复制,（1）端体结构（特殊）： 存在串联重复序列：5-T1-4-A0-1-G1-8-3 人类：TTAGGG; 嗜热四膜虫：TTGGG; 拟南芥：TTTAGGG 重复次数在不同生物、同一生物的不同染色体不同。,端体的功能： 防止染色体末端为DNA酶酶切； 防止染色体末端与其他DNA分子的结合；
14、使染色体末端在DNA复制过程中保持完整。,端体酶(telomerase) 一般只在造血细胞、干细胞和生殖细胞中具有活性, 在成熟化的细胞中失去活性。端粒变短，细胞最终衰亡。 肿瘤细胞中，端粒酶活性被激活。,3位美国科学家 获得2009年诺贝尔生理学或医学奖,第五节 细胞分裂,一、细胞周期,G1期：第一个间隙，主要进行细胞体积的增长，并为DNA合成作准备。不分裂细胞则停留在G1 期, 也称为G0 期。 S 期：DNA 合成时期，染色体数目在此期加倍。 G2期：DNA 合成后至细胞分裂开始之前的第二个间隙，为细胞分裂作准备。 M期：细胞分裂期。,一般S 期时间较长，且较稳定；G1 和G2 的时间较
15、短，变化也较大。因物种、细胞种类和生理状态的不同而异。,细胞是否进行入S期的控制点存在于G1 中期： 细胞接收内外的信息后，在G1 期细胞周期蛋白及CDK （酶）共同作用下细胞是否通过控制点进入下一轮DNA复制。 细胞对该控制点的调控非常精确，该控制点失控往往会导致肿瘤的发生。,2、无丝分裂（amitosis） 亦称直接分裂。高等植物某些生长迅速部分。 小麦茎节部分、番茄叶腋发生新枝处、愈伤组织； 薄壁细胞、木质部细胞、绒毡层细胞、胚乳细胞。,细胞核拉长后缢裂为二 细胞质分裂 2个子细胞,3. 有丝分裂（mitosis）：,在整个过程染色体会产生有规律的变化，包括两个紧密过程： 核分裂为二 细胞质分裂，二个子细胞各含一个核。,间期 前期 中期 后期 末期 interphase prophase metaphase anaphase telophase,百合根尖细胞有丝分裂,有丝分裂的特殊情况:,多核细胞：细胞核多次分裂而细胞质不分裂。 (2)多线染色体：核内染色体中染色线连续复制，但着丝点不裂开。,果蝇幼虫 唾腺细胞 巨型染色 体,着丝粒(centromere)： 细胞有丝分裂和无丝分裂过程中，在纺缍丝牵引下，准确将染色体拉向子细胞。,Haskins(1969)的着丝粒模型 中期染色体的两条染色单体(CHRTD)
