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【正文】 質遺傳、基因突變、染色體變異、現代進化理論)（1）——肺炎雙球菌的轉化實驗格里菲思實驗第一組注射活R型(無毒)健康第三組注射死S型(加熱)健康第二組活S型(有毒)注射死亡在死S細菌中存在某種“轉化因子”，使R型細菌轉化成S細菌設想第四組分離死S型活R型注射死亡＋活S型注射死亡 加入R型(無毒)R型(無毒)R型(無毒)DNA蛋白質或莢膜多糖DNA加DNA酶活S型(有毒)分離加入加入培養培養培養R型(無毒)R型(無毒)S型R型艾弗里的實驗結論DNA是“轉化因子”，即遺傳物質（2）——T2噬菌體感染細菌實驗培養含放射性35S不含放射性離心攪拌加入不含放射性含放射性32P培養離心攪拌加入大腸桿菌培養液感染使在細菌體外的噬菌體分離檢測上清液和沉淀物中的放射性35S標記的噬菌體32P標記的噬菌體新形成的噬菌體沒檢測到35S新形成的噬菌體檢測到32P實線表示不帶放射性虛線表示帶放射性說明——煙草花葉病毒的感染實驗蛋白質RNA煙草花葉病毒（TMV）煙葉花葉病感染感染＋RNA酶煙葉健康感染煙葉健康蛋白質分離感染煙葉花葉病RNATMV DNA是遺傳物質的理論證據（遺傳物質的必備條件）分子結構相對穩定穩定性能夠自我復制，使前后代保持一定的連續性連續性能夠控制生物的性狀和新陳代謝控制性能夠產生可遺傳的變異變異性能夠貯藏大量遺傳信息信息性理論證據核酸是一切生物的遺傳物質DNA是主要的遺傳物質含DNA的生物DNA是遺傳物質，RNA不是不含DNA的生物（RNA病毒）RNA才是遺傳物質ACGGATCT3’端3’端5’端5’端DNA的分子結構氫鍵 DNA的組成單位、分子結構和結構特點堿基磷酸脫氧核糖脫氧核苷脫氧核苷酸基本組成單位DNA分子的結構特點單脫氧核苷酸經磷酸二酯鍵連接成脫氧核苷酸長鏈兩條脫氧核苷酸長鏈反向平行由氫鍵連接成雙鏈DNA分子堿基遵循堿基互補配對原則進行配對，堿基對由氫鍵連接起來。即：G C；A T。兩條鏈向右旋轉形成規則的雙螺旋結構雙鏈結構的外側由磷酸和脫氧核糖交替排列形成骨架，堿基排在雙鏈的內側一條鏈的堿基排列順序一旦確定，另一條鏈的堿基排列順序也隨之確定理論上鏈上堿基的排列順序是任意的，這構成了DNA分子的多樣性DNA的堿基排列順序貯藏著生物遺傳信息，DNA分子的多樣性是生物多樣的根源123456784n種 由堿基互補配對原則引起的堿基間關系A=T G=CA1=T2 G1=C2A2=T1 G2=C1A= A1+A2 T=T1+T2 G=G1+G2 C=C1+C2A+G=T+C A+C=T+G12345基本關系根據第一鏈計算第二鏈 DNA分子的復制5’端3’端3’端5’端5’端3’端解旋方向5’端3’端3’端3’端5’端5’端ACGTTGCA32P32P親代（0代）1代2代n代TGCAACGTTGCAACGTTGCAACGTACGTTGCA32P32P31P31P31PACGTTGCATGCAACGT32P31P32P31P子代DNA分子中含親代鏈的比例子代DNA鏈中含親代鏈的比例11/21/2n11/21/41/2n復制（半保留復制）15N(重鏈)15N(重鏈)15N(重鏈)14N(輕鏈)從每一代DNA分子中取等量的DNA進行氯化銫密度梯度離心重帶輕帶中間帶全輕半重半輕半重半輕全重親代Ⅰ代Ⅱ代低高氯化銫密度DNA帶 DNA半保留復制的實驗證明RNA聚合酶結合位點非編碼區編碼區非編碼區原核生物基因的結構放大基因控制蛋白質的合成TGCATGCATGCAACGTACGTACGTUGCACGUACGUACGUAUGCAUGCA蘇酪精纈轉錄翻譯基因（編碼區）mRNAtRNA蛋白質（多肽）轉錄RNA聚合酶結合位點非編碼區編碼區非編碼區外顯子外顯子內含子內含子外顯子ABCDE真核生物基因的結構轉錄ABCDEACE加工翻譯初級RNAmRNA蛋白質（多肽）基因控制蛋白質的合成概念示例染色體組正常配子中的全部染色體數稱為一個染色體組，用N表示果蠅：N=4基因組概 念某生物DNA分子所攜帶的全部遺傳信息叫基因組。包括核基因組和質基因組（線料體基因組和葉綠體基因組）人：23+1+線粒體DNA單倍體基因組有性別生物：N+1（N個DNA+1個性染色體DNA組成）無性別生物：N（N個DNA分子組成）人：23+1玉米：10原核生物基因組一個DNA分子組成（或加上質粒DNA）細菌DNA線粒體基因組線粒體中一個DNA分子所攜帶的遺傳信息（見后述）線粒體DNA葉綠體基因組葉綠體中一個DNA分子所攜帶的遺傳信息葉綠體DNA區別與聯系染色體組由正常配子中的染色體數目構成，只包含一條性染色體基因組由一半常染色體、兩條性染色體和細胞質中的DNA分子組成（HGP）大事記人類基因組計劃大事記1985年美國科學家諾貝爾獎獲得者杜伯克首先提出了人類基因組計劃（HGP）1990年10月1日經美國國會批準美國HGP正式啟動，預計投資30億美元，歷時15年，在2005年完成。先后共有美、英、日、法、德、中六國參加，分別負擔了其中54%、33%、7%、%、%和1%的研究工作。1998年5月全球最大的DNA自動測序儀廠家在美國馬里蘭州羅克威爾設立了Celera（塞萊拉）基因組學公司，聲稱在3年內完成人類基因組的序列測定，另外有一些私營機構也涉足這一領域，目的都是為了申請專利，壟斷人類基因信息資源。至此形成公私兩大陣營。1998 年 10 月人類基因組計劃的公立陣營宣布提前于 2001 年完成人類基因組的工作草圖，整個終圖的完成期將從 2005 提前到 2003 年。1999年9月我國搭上基因組研究的末班車，加入該計劃并負責3號染色體上3000萬個堿基對的測序工作，成為參與人類基因組計劃唯一的發展中國家。這1%的測序任務，帶給中國的利益是長遠的，我們不僅因此可以分享整個計劃的成果，擁有相關事務的發言權，而且建立了自己的研究隊伍，技術水平走在了世界的前列。2000年3月14日美國總統克林頓和英國首相貝理雅發表聯合聲明，呼吁將人類基因組研究成果公開，以便世界各國的科學家都能自由地使用這些成果。2000年4月底中國科學家按照國際人類基因組計劃的部署，完成了百分之一人類基因組的“工作框架圖”。2000年6月26日美國白宮召開會議，宣布人類基因組“工作框架圖”完成。2001年2 月15日人類基因組計劃公立陣營在當日出版的《自然》雜志公布人類基因組測序草圖。2001年2 月16日塞萊拉公司在當日出版的《科學》雜志上公布人類基因組測序草圖。2006年5月18日美國和英國科學家在英國《自然》雜志網絡版上發表了人類最后一個染色體—1號染色體的基因測序。科學家不止一次宣布人類基因組計劃完工，但推出的均不是全本，這一次殺青的“生命之書”更為精確，覆蓋了人類基因組的99．99％。歷時16年的人類基因組計劃書寫完了最后一個章節。（HGP）的主要內容主要內容遺傳圖又稱連鎖圖，它是以具有遺傳多態性（在一個遺傳位點上具有一個以上的等位基因，在群體中的出現頻率皆高于1%）的遺傳標記為“路標”，以遺傳學距離（在減數分裂事件中兩個位點之間進行交換、重組的百分率，1%的重組率稱為1cM(厘摩)）為圖距的基因組圖。遺傳圖的建立為基因識別和完成基因定位創造了條件。意義：6000多個遺傳標記已經能夠把人的基因組分成6000多個區域，使得連鎖分析法可以找到某一致病的或表現型的基因與某一標記鄰近（緊密連鎖）的證據，這樣可把這一基因定位于這一已知區域，再對基因進行分離和研究。對于疾病而言，找基因和分析基因是個關鍵。物理圖物理圖是指有關構成基因組的全部基因的排列和間距的信息，它是通過對構成基因組的DNA分子進行測定而繪制的。繪制物理圖的目的是把有關基因的遺傳信息及其在每條染色體上的相對位置線性而系統地排列出來。DNA物理圖是指DNA鏈的限制性酶切片段的排列順序，即酶切片段在DNA鏈上的定位。因限制性內切酶在DNA鏈上的切口是以特異序列為基礎的，核苷酸序列不同的DNA，經酶切后就會產生不同長度的DNA片段，由此而構成獨特的酶切圖。因此，DNA物理圖是DNA分子結構的特征之一。DNA是很大的分子，由限制酶產生的用于測序反應的DNA片段只是其中的極小部分，這些片段在DNA鏈中所處的位置關系是應該首先解決的問題，故DNA物理圖譜是順序測定的基礎,也可理解為指導DNA測序的藍圖。廣義地說，DNA測序從物理圖制作開始，它是測序工作的第一步。序列圖隨著遺傳圖和物理圖的完成，測序就成為重中之重的工作。DNA序列分析技術是一個包括制備DNA片段及堿基分析、DNA信息翻譯的多階段的過程。通過測序得到基因組的序列圖。轉錄圖(基因圖)基因圖是在識別基因組所包含的蛋白質編碼序列的基礎上繪制的結合有關基因序列、位置及表達模式等信息的圖譜。在人類基因組中鑒別出占具2%~5%長度的全部基因的位置、結構與功能，最主要的方法是通過基因的表達產物mRNA反追到染色體的位置。其原理是：所有生物性狀和疾病都是由結構或功能蛋白質決定的，而已知的所有蛋白質都是由mRNA編碼的，這樣可以把mRNA通過反轉錄酶合成cDNA或稱作EST的部分的cDNA片段，也可根據mRNA的信息人工合成cDNA或cDNA片段，然后，再用這種穩定的cDNA或EST作為“探針”進行分子雜交，鑒別出與轉錄有關的基因。基因圖譜的意義是：在于它能有效地反應在正常或受控條件中表達的全基因的時空圖。通過這張圖可以了解某一基因在不同時間不同組織、不同水平的表達；也可以了解一種組織中不同時間、不同基因中不同水平的表達，還可以了解某一特定時間、不同組織中的不同基因不同水平的表達。（大約）物種堿基對數量基因數量物種堿基對數量基因數量黴漿菌580,000500釀酒酵母12,000,0005,538肺炎雙球菌2,200,0002,300黑腹果蠅180,000,00013,350流感嗜血桿菌4,600,0001,700家鼠2,500,000,00029,000大腸桿菌4,600,0004,400人類3,000,000,00027,000 人類基因組24條染色體上的基因數目和申請的專利數目（截止2006年）染色體編號基因數目專利數目染色體編號基因數目專利數目1號3,14150413號477972號1,77633014號8211553號1,44530715號9151414號1,02321516號1,1391925號1,26125417號1,4713136號1,40122518號408747號1,41023219號1,7152708號95220820號7621789號1,08623321號3576610號