遗传的物质基础(高三复习)

高三复习,遗 传 的 物 质 基 础,制作：吉水中学刘建华,2004、3,DNA,是主要的遗传物质,DNA,分子的结构,DNA,分子的功能,传递遗传信息,表达遗传信息,知识结构,一、,DNA,是主要的遗传物质。,1、,DNA,具备作为遗传物质的条件。,作为遗传物质，必须具备什么条件呢？,2）能够自我复制，使前后代保持一定的连续性,3）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状,4）能够产生可遗传的变异,1）分子结构具有相对的稳定性,在细胞核里的染色体是由蛋白质和,DNA,组成的。但蛋白质的含量和结构都不够稳定，而且本身不能够进行复制，因此不能够充当遗传物质,。,再想一想，蛋白,质能否作为遗传,物质？,2、,DNA,是遗传物质的证据。,1）,噬菌体侵染细菌的实验是一个有力的证据，证明了DNA是遗传物质。,噬菌体是一种专门寄生在细菌,体内的病毒，它的头、尾的外,部都有由蛋白质组成的外壳,（头膜和尾鞘），头的内部含,有,DNA。,吸附,注入,然后，噬菌体通过尾轴把,DNA,全部,注进细菌体内，而蛋白质外壳则留在细菌体外,不起作用。,合成,组装,这些新合成的,DNA,和蛋白质外壳组装出很多个与亲代一模一样的子代噬菌体。,噬菌体侵染细菌的过程：,释放,最后，这些噬菌体由于细菌的解体而被释放出来，再去侵染其他的细菌。,首先，噬菌体的尾端吸附在细菌的表面,噬菌体的,DNA,在细菌体内，使细胞本身的,DNA,解体，同时利用细菌的化学成分合成噬菌体自身的,DNA,和蛋白质.,注意：进入细菌体内的是噬菌体的,DNA，,而噬体蛋白质留在外面不起作用。,研究方法放射性同位素示踪法。如图所示：,这些噬菌体在大小、形状等方面，都保持原来噬菌体的特点。由此可见，噬菌体的各种性状是通过,DNA,传递给后代的。这种情况足以证明,DNA,是遗传物质。,2）肺炎双球菌转化 实验 如图所示,结论：,DNA,是转化因子，能引起,R,型细菌产生可遗传的变异，所以,DNA,是遗传物质。但注意,DNA,分子必须保持相对稳定，才能具有转化功能。,RNA,（,核糖核酸）,有些病毒（如烟,草花 叶病毒），它们不含有,DNA,只含有,RNA。,在这种情况下，,RNA,就起着遗传物质的作用。,3、遗传物质的种类,DNA,主要的遗传物质 目前，已有充分的科学研究资料,证明，绝大多数生,物都是以,DNA,作为遗传物质的。,例：病毒的遗传物质是（）人的遗传物质是（）,A、DNA B、RNA C、DNA,和,RNA D、DNA,或,RNA,D,A,4、DNA,的 分 布,主要在染色体上,细胞质内,细胞核遗传,细胞质遗传,生物的遗传,二、,DNA,分子的结构,1、主要组成元素：,C、H、O、N、P,基本组成单位：,脱氧,核糖,碱基,磷酸,A,G,C,T,脱氧核苷酸,A,G,C,T,腺嘌呤脱氧核苷酸,鸟嘌呤脱氧核苷酸,胞嘧啶脱氧核苷酸,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,脱氧核苷酸的种类,连 接,A,T,G,C,A,T,G,C,2、,DNA,分子的平面结构和空间结构,1953年沃森和克里克共同提出了,DNA,的双螺旋结构模型。,内容：,1）,DNA,分子是由两条多脱氧核酸链组成的，这两条链按,反向平行,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；碱基排列在内侧。,3）,DNA,分子中的,碱基按互补配对原则,通过氢键连成碱基对。,碱基互补配对原则的一般规律：,1）一个双链,DNA,分子中，,A=T，C=G，A+G=C+T。,2）,在一个双链,DNA,分子中，,3）在不同的,DNA,分子中，互补碱基之和的比值不同，代表了每种生物,DNA,分子的特异性。,A+T,C+G,A+T,C+G,已知链,=,互补链,A+T,C+G,A+T,C+G,双链,=,单链,A+C,T+G,A+C,T+G,已知链,=,m,互补链=,1/,m,注意：,DNA,分子与,RNA,分子的比较,核酸种类,项 目,DNA,RNA,结 构,组成的基本单位,碱,基,嘌 呤,嘧 啶,五 碳 糖,无 机 酸,规则的双螺旋结构,通常呈单链结构,脱氧核糖核苷酸,核糖核苷酸,A、G,A、G,C、T,C、U,脱氧核糖,核糖,磷 酸,磷 酸,因此，构成核酸的碱基共,5,种，核苷酸共,8,种。,（种类）,RNA,的种类,：1）,信使,RNA,（mRNA）DNA,转录产物，密码子位于,mRNA,上。2）,转运,RNA,（tRNA），,三叶草结构，其头端特定的三个碱基叫反密码子，尾端连接特定的氨基酸，蛋白质合成中，运输氨基酸。3）,核糖体,RNA,（rRNA），,与核糖体结合，是合在蛋白质的场所。,注意,：,脱氧核苷酸、基因、,DNA、,染色体的关系,。,脱氧核苷酸,基因,DNA,染色体,基因中脱氧核苷酸排列顺序代表着遗传信息。,每个基因中含有许多脱氧核苷酸,每个,DNA,分子含有,许多,个基因,基因是有,遗传效应,的,DNA,片段,每个染色体（不含染色单体）有,一个,DNA,分子,染色体是,DNA,的,主要,载体,三、,DNA,分子的功能,1、通过复制，传递遗传信息。,1）、,DNA,分子复制，是以亲代,DNA,分子为模板合成子代,DNA,分子的过程。,时间,场所,模板,模板去向,原料,能量,酶,产物,特点,2）、复制过程,有丝分裂间期或减数每一次分裂前的间期,主要在细胞核，少数在线粒体、叶绿体中,DNA,分子两条链,分别进入两个,DNA,分子中,游离的脱氧核苷酸,ATP,DNA,解旋酶、聚合酶,子代,DNA,边解旋边复制、半保留复制,例：已知某一条全部,N,原子被,15,N,标记的,DNA,分子（0代），转移到含,14,N,的培养基上培养,n,代，其结果如下：分子总数_,只含,15,N,的分子_,含,15,N,14,N,的分子_,只含,14,N,的分子_,脱氧核苷酸链总数_,含,15,N,的链为_,含,14,N,的链为_,2,n,0,2,2,n,-2,2,n+1,2,2,n+1,-2,2、通过控制蛋白质合成，在生物的个体发育中表达遗传信息,基因的表达,基因：,是控制生物性状的遗传的结构和功能单位，是具有遗传效应的,DNA,分子片段，基因染色体上呈线性排列。,1）基因的结构：,A、,原核细胞基因的结构,：,编码区：,非编码区,：,能转录为信使,RNA，,进而指导蛋白质的舍成。,不能转录为信使,RNA，,不能编码蛋白质，,有调控遗传信息表达的核苷酸序列，在该序列中，最重要的是位于编码区上游的,RNA,聚合酶的结合位点。,B、,真核细胞基因的结构,：,编码区,：,非编码区,：,内含子：,外显子：,能编码蛋白质的序列,不能编码蛋白质的序列,不能编码蛋白质，有调控遗传信息表达的核苷酸序列，包括编码区上游的,RNA,聚合酶的结合位点。,2）基因的表达：,A、,转录,场所,模板,条件,原料,产物,其,它,细胞核,DNA,的一条链（信息链）,RNA,聚合酶,游离的核糖核苷酸,信使,RNA,信使,RNA,从核孔穿出，移到细胞质的核糖体上,B、,翻译,场所,模板,条件,原料,产物,其,它,细胞质的核糖体,信使,RNA,酶、转运,RNA,为运载工具,氨基酸,多肽链,一条或几条多肽链进一步形成蛋白质的空间结构,1）密码子是在信使,RNA,上决定一个氨基酸的三个相邻碱基。转运,RNA,上与其配对的三个碱基称为反密码子。从理论上，,4,种碱基可以组合成才,64,种密码子决定20种氨基酸。,2）一种密码子只能决定一种氨基酸，一种氨基酸可以有几种密码子。,3）,UAA、UAG、UGA,三个密码子不能决定氨基酸，称这蛋白质全成的终止密码子。,4）密码子在生物界是通用的，说明生物是由共同原始祖先进化而来的，彼此这间存在着亲缘关系。,注意：蛋白质合成过程中，有关基因碱基数、信使,RNA,碱基数、蛋白质中氨基酸数目6：3：1的关系是重要考点。,ACUG G A UC U,mRNA,tRNA,UGA CCU AGA,苏氨酸甘氨酸丝氨酸,转录,翻译,蛋白质,密码子,ACU GGA UCU,DNA,双链,ACTGGATC T,TGACC TAGA,肽键 肽键,遗传信息的传递过程,DNA,双链,G,组氨酸,C,C,A,A,A,U,A,信使,RNA,转运,RNA,氨基酸,U,T,T,G,遗传密码,CAU,模板链,DNA,蛋白质性状的关系,DNA,的多样性,蛋白质的多样性,生物界的多样性,决定,导致,根本原因,直接原因/物质基础,表现形式,遗传信息的流动方向-,中心法则,DNA,（,基因）,逆转录,翻译,转录,蛋白质,（性状）,RNA,3）基因的表达调控：,A、,原核生物基因的表达调控：乳糖操纵子学说,在分子遗传学中，把一个操纵基因控制下的一组相邻的结构基因以及启动子和调节基因，统称为,操纵子,。操纵子是原核生物的基因在转录水平上进行调控的一个功能单位。,由此可以看出，细胞并不是在任何时候都能产生利用乳糖的酶，只有在环境中,只有乳糖,（没有葡萄糖）存在时，才能产生这些酶。所以，乳糖分解代谢调控过程是一个自我调控过程。正是如此，生物体才不会浪费细胞中和物质和能量，并不断适应变化的外界环境。,B、,真核生物基因的表达调控：,a、,转录的初级转录物必须经过剪切、拼接等加工才能成为成熟的信使,RNA。,b、,转录和翻译具有时间和空间上的分隔。,4）基因对性状的控制,生物的一切性状都是受基因控制的。,a、,控制酶的合成，从而控制生物的新陈代谢,注意：生物的体细胞中都有一系列控制合成生物体所需的各种酶、蛋白质类激素的基因，从而维持生物体正常的新陈代谢作用。,b、,控制蛋白质分子结构直接影响性状。,注意：不管是基因决定性状的哪种情况，都是首先决定蛋白质的结构。,再见,