遗传的分子基础

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而蛋白质外壳仍留在外面。 可见,在噬菌体的生活史中,只有DNA是在亲、
子代间具有连续性的物质。
子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA传递的。
DNA才是真正的遗传物质,蛋白质不是遗传物质。
(四) DNA是主要的遗传物质
有些病毒(如烟草花叶病毒),不含有DNA, 只含有RNA。 在这种情况下,RNA就起着遗 传物质的作用。
实验过程: S型活细菌
DNA
DNA+DNA酶 蛋白质或多糖等
分别与R型活细菌混合培养
S型、R型 R型
R型
S型艾细菌弗的里D发NA现+是DNDAN酶A+使R型球活菌细的菌 →培致养病基上性只发有生R型了菌转落化。
实验结论: DNA是转化因子,是使R型细菌产 生稳定遗传变化的物质, 也就是说DNA是遗传物质。
2、实验技术:
同位素标记法
蛋白质的组成元素: C、H、O、N、S (标记35S )
DNA的组成元素: C、H、O、N 、P (标记32P)
标记噬菌体方法: 在分别含有放射性同位素35S和32P的 培养基中培养细菌 分别用上述细菌培养T2噬菌体,得 到含32P的噬菌体和含35S的噬菌体
T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
链中 互为倒数 。
(4)DNA 分子中共有 4 种类型的碱基对,若某个 DNA 分子 具有 n 个碱基对,则 DNA 分子可有 4n 种组合方式。
【归纳提炼】 1.碱基比例与双链 DNA 分子的共性及特异性
(1)共性:不因生物种类的不同而不同 AT=AT=1;GC=GC=1;AT++GC=AT++GC=1 (2)特异性:GA++CT的值在不同 DNA 分子中是不同的,是 DNA 分子多样性和特异性的表现。 2.进行碱基计算要注意以下几点 (1)单位是“对”还是“个”,这方面往往带来数据成倍的 错误。 (2)注意提供的数据是 DNA 双链还是 DNA 的一条单链。 (3)解题时最好画一下简图,比较直观,减少因为思路不清 引起的错误。
则 G+C 占整个 DNA 碱基总数的 56%,又因为其中一条链
实验过程及结果:
亲代 寄主
子代 实验
噬菌体 细胞内 噬菌体 结论
第一组 实验
第二组 实验
35 S标记 无35S标 蛋白质外 DNA具
蛋白质 记蛋白质 壳无35S 有连续
性,是
32 P标记 有32P标 DNA有32P 遗传物
DNA 记DNA 标记
质。
实验结论 赫尔希和蔡斯的实验表明: 噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌的细胞中,
【活学活用】
3.某 DNA 分子中 A+T 占整个 DNA 分子碱基总数的 44%,其
中一条链(a)上的 G 占该链碱基总数的 21%,那么,对应的
另一条互补链(b)上的 G 占该链碱基总数的比例是 ( A )
A.35%
B.29%
C.28%
D.21%
解析 整个 DNA 中的 A+T 占整个 DNA 碱基总数的 44%,
(1)腺嘌呤与 胸腺 嘧啶相等,鸟嘌呤与 胞嘧啶 相等,即 A=T ,G= C。因此,嘌呤总数与嘧啶总数相等,即 A+ G= T+C。一条链中的 A 和另一条链中的 T 相等,可记为
A1=T2,同样:T1= A2 ,G1= C2 ,C1= G2 。 (2)设在双链 DNA 分子中的一条链上 A1+T1=n%,因为 A1=T2,A2=T1,则:A1+T1= T2+A2 =n%。整个 DNA
【活学活用】 2.某研究人员模拟肺炎双球菌的转化实验,进行了以下 4 个实验:
①S 型细菌的 DNA+DNA 酶→加入 R 型细菌→注射入小鼠 ②R 型细菌的 DNA+DNA 酶→加入 S 型细菌→注射入小鼠 ③R 型细菌+DNA 酶→高温加热后冷却→加入 S 型细菌的 DNA→注射入小鼠 ④S 型细菌+DNA 酶→高温加热后冷却→加入 R 型细菌的 DNA→注射入小鼠 (1) 以 上 四 个 实 验 小 鼠 的 存 活 情 况 依 次 是 ______ 、 _____ 、 ______、______。
实验设计思路
设法把DNA和蛋白质分开,单独、直 接、分别地去观察DNA或蛋白质的作 用,才能确定究竟谁是遗传物质。
一、人类对遗传物质的探索历程
1、肺炎双球菌的转化实验
2、噬菌体侵染细菌的实验
实验设计思路 设法把DNA和蛋白质分开,单独、直接、分别 地去观察DNA或蛋白质的作用,才能确定究竟 谁是遗传物质。
1、DNA的化学组成
(1) DNA的组成元素: C、H、O、N、P
(2) DNA的基本单位: 脱氧(核糖)核苷酸
问题:DNA中含氮的碱基 有几种?
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
答:四种 (1)腺嘌呤(A) (2)鸟嘌呤(G) (3)胞嘧啶(C) (4)胸腺嘧啶(T)
脱氧核苷酸的种类
A
腺嘌呤脱氧核苷酸
G
(2)将加热杀死的 S 型细菌与 R 型细菌相混合后,注射到小鼠
体内,小鼠死亡,则小鼠体内 S 型、R 型细菌含量变化情况
最可能是下图中的哪个选项
()
蛋白质


体外
转化因子
DNA
DNA
2.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验
噬菌体侵染细菌的实验是一个更具说 服力的实验,证明了DNA是遗传物质。 实验材料——T2噬菌体 实验技术——放射性同位素标记法
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C
胞嘧啶脱氧核苷酸
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
连 接
A
T
T
A
G
C
C
G
2、DNA分子的结构: 沃森和克里克认为:DNA分 子的空间结构是规则的双螺 旋结构。
问题:DNA分子的空间结 构有哪些特点呢?
图 3-11 DNA分子的结构模式图
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
实验材料:肺炎双球菌
S型菌 菌体 有多糖类的荚膜
菌落 表面光滑
R型菌 无多糖类 的荚膜
表面粗糙
毒性 能够使人患肺炎或使 小鼠患败血病。
有毒性
无毒性
肺炎双球菌的体内转化实验,1928年,英,格里菲斯
格里菲思的实验说明了什么?
R型活球菌+S型死菌 格里菲思 转化
S型活球菌 繁殖
后代S型活球菌
这种性状的 转化是可以 遗传的
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
(2)DNA分子中的脱氧 核糖和磷酸交替连接,排 列在外侧,构成基本骨架; 碱基在内侧。
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
G
C
DNA分子的结构特点
(1)DNA分子是由两条 反向平行的脱氧核苷酸长 链盘旋成双螺旋结构。
分子中:A+T= n%。即在双链 DNA 分子中,互补碱基之 和所占比例在任意一条链及整个 DNA 分子中都 相等 。
(3)设双链 DNA 分子中,一条链上:AT11+ +CG11=m,则:AT11+ +GC11 =AT22+ +CG22=m,所以互补链上AT22+ +CG22=m1 。 即双链 DNA 分子中,非互补碱基之和所占比例在两条互补
A
T
C
G
A
T
A
T
C
G
G
C
A
T
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G
C
两条长链上的脱 氧核糖与磷酸交 替排列的顺序是 稳定不变的。
长链中的碱基对 的排列顺序是千 变万化的。
一个最短的DNA分子也有4000个碱基对, 可能的排列方式就有44000种。
4n (n代表碱基对数)
3、DNA分子的结构特点: 稳 DNA中磷酸与脱氧核糖交替排列稳定不变。 定 性 两条链间碱基互补配对的方式不变
T2噬菌体的结构模式图
T2噬菌体是一种专门寄生 在大肠杆菌体内的病毒 (无细胞结构), 头、尾的外部都有由蛋白 质组成的外壳,头的内部 含有DNA。
T2噬菌体(一种专门吸附在大肠杆菌上的病毒)
噬菌体侵染细菌的动态过程:
吸附 注入 合成 组装 释放
再侵染其他的细菌
(1)①结构(如图 1):头部和尾部的外壳都是由蛋白质 构成的,头部
多样性: 碱基对的排列顺序千变万化
特异性:每种生物的DNA分子都有特定的 碱基对排列顺序
【归纳提炼】 DNA结构的“五、四、三、二、一”记忆 五种元素:C、H、O、N、P; 四种碱基:A、G、C、T,相应地有四种脱氧核苷酸; 三种物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基; 两条长链:两条反向平行的脱氧核苷酸链; 一种螺旋:规则的双螺旋结构。
【活学活用】 2.如图为 DNA 分子的平面结构,虚线表示碱
基间的氢键。请据图回答下列问题: (1)从主链上看,两条单链________平行; 从碱基关系看,两条单链__________。 (2)____和________相间排列,构成了 DNA 分子的基本骨架。 (3)图中有________种碱基,________种碱基对。
(4)含有 200 个碱基的某 DNA 片段中碱基间的氢键共有 260 个。请回答: ①该 DNA 片段中共有腺嘌呤________个,C 和 G 构成的碱 基对共________对。 ②在 DNA 分子稳定性的比较中,________碱基对的比例越 高,DNA 分子稳定性越高。
2.结合 DNA 分子双螺旋结构模型的特点,归纳有关计算规律
细 毒、流感病毒、SARS 冠状病毒、烟草花叶 遗传物质
胞 生 物
病毒等
是 DNA
DNA 病毒:只含有 DNA 如噬菌体、乙肝
或RNA
病毒、天花病毒等
细胞 生物
原核生物: 细菌 、支原体、衣原体、放线 菌、 蓝藻等 真核生物:真菌 、原生生物及所有的, 动
遗传物质
是 DNA
植物
综上,绝大多数生物的遗传物质是 DNA,少数病毒的遗传 物质是RNA ,所以说 DNA 是主要的遗传物质。
(2)DNA分子中的脱氧 核糖和磷酸交替连接,排 列在外侧,构成基本骨架; 碱基在内侧。
(3)两条链上的碱基通 过氢键连结起来,形成碱 基对,且遵循碱基互补配 对原则。
A
T
C
G
碱基对 另一碱基对 氢键
嘌呤和嘧啶之间通过氢键配对,形成碱基 对,且A只和T配对、C只和G配对,这种碱 基之间的一一对应的关系就叫做碱基互补配 对原则。
格里菲思推论:已经被加热杀死的S型细菌中,必 然含有转化因子(某种促成这一转化的活性物质)。
什么物质使R型细菌转化成为S型细菌的呢? 这种“转化因子”究竟是什么物质呢?
如何进一步设计实验来研究呢?
(二)艾弗里确定转化因子的实验
艾弗里对S型细菌中的物质进行提取、 分离和鉴定,提取出了DNA、蛋白 质和多糖等物质,分别加入已培养 了R型细菌的培养基中。
内含有 DNA。 ②特点:营寄生 生活,在宿主细胞外没有(有、没有)独立代谢能力。 ③生活史(如图 2):T2 噬菌体侵染大肠杆菌后,会在自身遗传 物质 的作用下,利用 大肠杆菌 体内的物质来合成自身的组成 成分,进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后,大肠杆菌 裂解 ,
释放出子代的噬菌体。
(2)大肠杆菌:单细胞 原 核生物。
RNA 侵染烟草 得花叶病 烟草花叶病毒
蛋白质 侵染烟草 不得花叶病
结论:烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
烟草花叶病毒(简称TMV),它的基本 成分就是蛋白质和RNA。
2.生物的遗传物质
生物的遗传物质有的是 DNA,有的是 RNA,试着结合已有
的知识完成下列内容:
非 RNA 病毒:只含有 RNA 如艾滋病, 病
模块2 遗传与进化
一、遗传的分子基础
1.人类对遗传物质的探索历程 2.DNA分子结构 3.DNA的复制
通过对细胞的有丝分裂、减数分裂 和受精过程的学习,认识到染色体 在生物的传种接代中具有重要作用, 即生物的遗传、变异与染色体有关。
染色体在生物的遗传中起着 重要作用。
20世纪中叶,科学家发现: 染色体主要是由蛋白质和 DNA组 成。那么在这两种物质中,究竟 哪一种是遗传物质呢?
DNA分子结构主要特点
DNA分子是有 2 条链组成,反向平行盘旋
成 双螺旋 结构。 脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧, 构成基本骨架; 碱基对 排列在内侧。 碱基通过 氢键 连接成碱基对,并遵循
碱基互补配对 原则。
讨论:
作为遗传物质,应该储存大量的遗传信息。 DNA只有4种脱氧核苷酸,它如何能够储存足 够量的遗传信息?
DNA DNA RNA
DNA
第 15 课时 DNA 分子的结构
[学习目标] 1.阅读教材图文,了解 DNA 双螺旋结构模型的构建过程。 2.结合教材图 3-11 和相关模型,概述 DNA 分子的双螺旋结构模 型的特点。 3.通过制作 DNA 双螺旋结构模型,进一步理解其结构特点并掌握 有关的计算规律。 [学习重点] DNA 分子的双螺旋结构模型的特点及其相关计算。
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