遗传物质稳定性.doc

《生物化学作业》 院 系：西北大学化工学院 年 级：2009级 专 业：化学工程与工艺 姓 名：罗向男 学 号：2009115017 遗传因子在生物体中保持稳定性 DNA 是几乎所有生物的遗传物质, 一个DNA 分子的碱基对只有4 种, 但数目成千上万, 甚至数百万, 故碱基对在分子中的排列方式是个天文数字. 生物体无数的遗传信息就蕴藏在这无数的DNA 分子的碱基排列顺序中. 这多样的DNA, 形成了多样的蛋白质, 也就形成了多样的生物界. 显然, 遗传物质的相对稳定性对生物的个体生存及物种的稳定延续起着十分重要的作用. 为此本文试从个体、群体和细胞分子水平来理解遗传物质的相对稳定性. 1.. 稳定性 1..1 .. 染色体是遗传物质的载体, 每一种生物的染色体数目是恒定的. 多数高等动植物都是二倍体, 即每一体细胞中有两组同样的染色体( 有时性染色体可以不成对) . 体细胞不断增殖是通过有丝分裂来完成的, 分裂形成的两个新细胞的染色体在数目和形态上与原来体细胞完全一样; 减数分裂是生殖细胞形成的分裂方式, 通过减数分裂, 生殖细胞中染色体数目减少了一半, 精卵结合后的受精卵又恢复了二倍体染色体数, 保证了亲代、亲代与子代之间染色体数目的相对恒定. 1..2 .. DNA 分子具有与众不同的物征性的、稳定的、三维空间结构. DNA 的两条多核苷酸链相互缠绕形成双螺旋结构, 糖基和磷酸根形成DNA 的骨架, 位于螺旋外侧; 扁平的碱基分子碟子一样重叠在一起, 面对着螺旋体的中心. 双螺旋的反向平行、碱基堆积力及相应碱基对之间的氢键作用, 尤其稳定了DNA 分子的双螺旋结构. 1..3 .. DNA 分子结构中储存着遗传信息, 它的复制是以半保留方式完成的. 自我复制是指以亲代DNA 分子为模板合成子代DNA 分子的过程. 1958 年, Mesel.. son 和Stahl 研究了经15N 标记了三个世代的大肠杆菌DNA, 首次证明了DNA 的半保留复制. 研究结果说明, 新合成的两个DNA 分子完全一样, 其中都含有一条亲链和一条新合 成的子链, 即半保留复制. 体细胞和性母细胞在分裂过程中都要进行这种复制, 使亲代细胞的遗传信息准确、均等的传递给子代细胞, DNA 的这种半保留复制保证了DNA 在代谢上的稳定性. 经过许多代的复制, DNA 多核苷酸链仍可保持完整, 存在与后代而不被分解掉. 这种稳定性与DNA 的遗传功能是相符的. 1..4 .. 遗传的中心法则和碱基互补配对原则. 由DNA 合成DNA 及RNA 的过程, 使得DNA 分子中储存的遗传信息( 碱基序列) 变为RNA 分子的碱基顺序, 碱基互补配对具有严格的对应关系, A= T ( 或U ) , G= C, 确保遗传信息的准确传递. 进而又以RNA 为模板合成具有特异氨基酸顺序的与亲代相同的蛋白质. 这种遗传信息从DNA 传递给RNA, 再从RNA 传递给蛋白质的转录和翻译过程, 以及遗传信息从DNA 传递给DNA 的复制过程, 即遗传的 中心法则!. 随着科学实验的进展, 中心法则! 以有新发展, 遗传信息还可由RNA 传向RNA, 由RNA 传向DNA , 这在遗传信息的传递上开辟了一条新的途径, 中心法则! 及其发展保证了遗传信息的准确传递和表达. 1..5 .. 遗传密码与氨基酸的对应关系及突变与修复，传密码表可以看出, 共有61 种密码子和20 种氨基酸相对应, 其中大多数氨基酸具有一种以上的密码子, 这种现象称为简并, 这各氨基酸密码的简并性可以减少突变的影响, 避免了对蛋白质功能可能产生的有害作用; 起始密码子的存在又决定了蛋白质编码顺序的可读性, 即决定了正确读取的可靠性. 突变, 即DNA 顺序的改变, 只有在编码区内的突变, 才有可能影响到蛋白质, 在非编码区或基因间区域的突变通常没有作用, 且在有机体内存在有多种DNA 修复机制, 如切除修复、直接修复和错配修复, 减少了突变的最终发生几率. 1..6 .. DNA 重复顺序的出现，着生物进化水平的不断提高, 还出现了许多相同的DNA 重复顺序. 低等真核生物的大部分DNA 是非重复的, 重复组分不超过20% , 且基本是中等程度重复组分. 在动物细胞中, 接近一半的基因组DNA 被中等或高度重复的组分占据。在植物和两栖动物中非重复的DNA 只占基因组的很小一部分, 中等或高度重复的组分高达80% . 这种重复顺序保证了更高度的贮藏和运输遗传信息的可靠性, 产生更大的遗传潜力和更大的生物信息库, 保证已经获得的遗传性变异不致轻易丢失. 1..7 .. 选择的作用，响群体基因频率的一个很重要的因素是选