微生物遗传学2遗传的物质基础

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1、第二章微生物的遗传物质第一节遗传物质的本质主讲：秦鸿雁医学遗传学与发育生物学教研室一、DNA是遗传物质（一）DNA作为主要遗传物质的间接证据基因存在于染色体上(真核生物)：蛋白质约占66％脱氧核糖核酸(DNA)约占27％核酸核糖核酸(RNA)约占6％其它：如拟脂和无机物质少量染色体1.DNA含量恒定性。配子DNA=1/2体细胞，多倍体DNA含量倍增，但细胞内而蛋白质含量是不恒定的。2.DNA代谢稳定性。3.DNA是所有生物染色体所共有的。4.UV激发最有效波长是2600Ao，与DNA所吸收的UV光谱是一致的。（二）DNA作为主要遗传物质的直接证据●Griffith的

2、试验（1928）材料：RⅡ型肺炎双球菌，粗糙型无毒SⅢ型肺炎双球菌，光滑型有毒家鼠方法：a.少量RⅡ家鼠b.大量SⅢ(予先加热65杀死)家鼠注入注入1.细菌的转化(Transformation)一种生物由于接受了另一种生物的遗传物质（DNA或RNA）而表现出后者的遗传性状，或发生遗传性状改变的现象。推测:被加热杀死的SⅢ型肺炎双球菌必然含有某种促成以上结果的活性物质1944年Avery等从S抽提液中部分纯化了此转化因子，而且此物质不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酶（Rnase）的影响，只能为DNA酶所破坏，证明它是DNA。利用此DNA样品加入R型细菌的培养物中，得到菌落中

3、含有了S型球菌。这个实验证明了使肺炎球菌的遗传性发生改变的转化因子是DNA，而不是蛋白质。这一发现极大地推动了对核酸的结构和功能的研究。2.噬菌体侵染与繁殖实验：（1）用P32标记T2噬菌体的DNAS35标记T2噬菌体的蛋白质（2）分别感染大肠杆菌（3）10min用搅拌器甩掉附着于细胞外面的噬菌体外壳,发现a.全部放射性活动(P32)见于细菌内→子代b.放射性(S35)大部分见于被甩掉的外壳中→子代DNA是遗传物质噬菌体侵染实验遗传物质必须具有以下特性：（1）贮存并表达遗传物质；（2）能把遗传信息传给子代；（3）物理和化学性质稳定；（4）有遗传变化的能力。DNA具有

4、上述特性，适合作为遗传物质。二、RNA是遗传物质实验证据：烟草花叶病毒(TMV)——TMV病毒是RNA与蛋白质组成。(1)用RNA接种到烟叶上→发病(2)用蛋白质接种烟草叶上→不发病(3)用RNA+RNA酶接种到烟叶上→不发病RNA是遗传物质三、存在核酸之外的其它遗传物质朊病毒（prion=proteinaceousinfectiousagent）：意为蛋白质样的感染性粒子。只有蛋白质而没有核酸的病毒。美国生物学家S.B.Prusiner1997年诺贝尔医学或生理学奖这种因子具有可感染性。与病毒类似，搔痒病的感染性粒子是滤过性的，但与病毒不同的是，福尔马林处理不能完

5、全消除其传染性。它可被蛋白酶K灭活，但不能被核酸酶处理和UV辐射灭活，表现出典型的蛋白质性质。在高度纯化的感染性物质中检测不到大于100nt的核酸，因而这种感染性的粒子不是核酸。朊病毒特性：比已知的最小的常规病毒还小得多（约30～50nm）。电镜下观察不到病毒粒子的结构，经负染后才见到聚集而成的棒状体，其大小约为10～250x100～200纳米，且不呈现免疫效应，不诱发干扰素产生，也不受干扰作用。滤过性致病性传染性宿主范围的特异性：是羊搔痒病的致病因子，它导致山羊和绵羊的退行性神经疾病的原因。这种病与影响人脑功能的库鲁病（新几内亚震颤病）和克－雅氏病及疯牛病类似。朊

6、病毒是一个36kDa的疏水性的糖蛋白，称为朊病毒蛋白（prionprotein,PrP）。PrP由宿主细胞核基因PRNP编码。在正常动物的脑中也有表达。有两种形式：PrPc和PrPsc正常的脑组织中发现的产物是PrPc可被蛋白酶完全降解；而PrPsc只存在被感染的脑组织，对蛋白酶的降解有较强的抗性，只能部分被降解。PrPc是个可溶性的蛋白质，而PrPsc很难溶解。两种蛋白质具有相同的一级结构，但二级结构却十分不同，PrPc的α螺旋的含量约为40％，几乎没有β片层结构，相反PrPsc则含有高达50％的β片层结构，而α螺旋的含量仅为20％。因而二者之间结构上的差异

7、可能导致对蛋白酶抗性的不同。推测搔痒病的发生是感染性的PrPsc与内源的PrPc共同作用的结果。PrPc转化为PrPsc的机制的不同模式：构象转化模式（Conformationalmodel）模板辅助模式（template-assistedmodel）：PrPsc形式比PrPc的稳定，但由PrPc到PrPsc的转化在动力学上是不利的。PrPsc可以催化PrPc分子结构的变化。它可结合并稳定PrPc到PrPsc的中间体，通过增加不稳定的中间体的数量或提高中间体自发地转化为PrPsc地速率，促进生成更多稳定地PrPsc。模板辅助模式类似于一些蛋白质动力学控制的构型转