专题遗传的分子基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,人类对遗传物质的探究过程 (要求:),DNA分子构造的主要特点 (要求:),DAN分子的复制 (要求:),人类对遗传物质的探究过程(43-46页,1928年，格里菲斯试验,1944年，艾弗里等试验,1952年，郝尔希和蔡斯试验 方法同位素标记法,染色体的构造,思考：染色体是由什么物质组成？,蛋白质,DNA与蛋白质究竟哪种是遗传物质？,口说无凭，试验见分晓,将R型活菌注入小鼠体内,一段时间后,小鼠正常,1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化试验,注射R型细菌对动物无害动物体内消失R型细菌说明R型肺炎双球菌无毒性,将S型活菌注入小鼠体内,一段时间后,小鼠死亡,1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化试验,注射S型细菌使动物死亡动物体内消失S型细菌说明S型肺炎双球菌有毒性,将杀死的S型菌注入小鼠体内,一段时间后,小鼠正常,1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化试验,注射杀死的S型细菌对动物无害动物体内不消失S型细菌说明加热后S型肺炎双球菌毒性消逝,将,R型活菌,与,杀死的S型菌,注入小鼠体内,一段时间后,细菌发生转化，性状的转化可以遗传。,小鼠死亡,1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化试验,为什么第四组试验：将R型活细菌和加热杀死后的S型细菌混合后注射到小鼠体内，导致小鼠死亡？,格里菲思试验的推论是什么?,由于R型细菌转化成了S型细菌,使小鼠患败血症而死亡.,已经被加热杀死的S型细菌中，必定含有某种促成这一转化的活性物质 转化因子质粒,？,选用肺炎双球菌,为了弄清转化因子究竟是什么？,将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂质和DNA等提取出来，、DNA酶DNA,分别与R 型细菌进展混合培育。,1、实验材料：2、实验目的：3、实验操作,：,2、艾弗里确定转化因子的肺炎双球菌转化试验(体外转化试验)1944年 O.Abery,艾弗里设计思路：设法把DNA与蛋白质分开，争论各自的效应,多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA水解物,R R R R,R S,R,S型活细菌,分别与R型活细菌混合培养,R S,多数,少数,DNA的纯度越高，转化就越有效。,DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，DNA是转化因子。,以上转化试验说明：,D N A 是 遗 传 物 质,蛋白质不是遗传物质。,艾弗里的试验结论：,对艾弗里试验的质疑：,提取DNA的纯度最高时还有0.02%的蛋白质,肺炎双球菌转化试验过程中是否能说明DNA 是唯一的转化因子？,1952年，郝尔希和蔡斯,的试验方法同位素标记法,1952年，郝尔希和蔡斯,的噬菌体侵染细菌试验,试验方法同位素标记法,郝尔希和蔡斯设计思路：设法把DNA与蛋白质分开，争论各自的效应,噬菌体侵染细菌的动态过程：,吸附,侵入,合成,组装,释放,侵入别的细菌,1T2噬菌体的构造模式图,构造,化学成分,DNA占40%P几乎都存在与DNA中,蛋白质占60%S只存在于蛋白质,试验指标,怎样使噬菌体外壳带上,35,S标记？,怎样使噬菌体DNA带上,32,P标记？,要使噬菌体带有放射性标记，必需使噬菌体的生活环境中带有放射性，而噬菌体又是寄生生活寄生在细菌体内，所以应先使细菌带有放射性，要使细菌带有放射性，必需使细菌的生活环境中带有射性，马上细菌分别放在带有35S和32P培育液中培育一段时间，使细菌分别带上35S和32P标记，再用噬菌体分别去感染这两种细菌，就能使噬菌体分别带上这两种放射性。,获得了含有放射性标记的噬菌体，就可以在噬菌体侵染细菌的过程中检测到DNA或蛋白质，但仍旧有一个问题没有解决：如何推断检测到的DNA是在细菌内还是在细菌外呢？,由于微小的细菌也不是我们能够直接观看到了的。,科学家用的是离心分别的方法，由于细菌较重，将会通过离心被沉淀下来，而细菌外的成分包括噬菌体以及其它较轻的成分就存在于上清液中。,假设侵染细菌的噬菌体含32P，则侵染细菌后32P随DNA进入细菌，通过离心分别后就会消失在沉淀中。,但在试验的过程中有些噬菌体可能并没有侵入细菌，这局部噬菌体将会存在于上清液中，上清液中也就可以检测到少量放射性同位素；,假设噬菌体侵染细菌的时间过长，那么由于细菌的裂开，会使大量的噬菌体从细菌中释放出来，这样上清液中放射性32P含量上升。,亲代噬菌体,35,S标记蛋白质,寄主细胞内,无,35,S标记蛋白质,子代噬菌体,外壳蛋白质没有,35,S,被感染的大肠杆菌,试验过程：,亲代噬菌体,寄主细胞内,子代噬菌体,32,P标记DNA,无,32,P标记DNA,DNA有,32,P标记,结论:,噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面。,因此DNA才是真正的遗传物质。,35,S标记蛋白质,子代噬菌体,外壳蛋白质没有,35,S,32,P标记DNA,子代噬菌体,DNA有,32,P标记,噬菌体侵染细菌试验,同位素示踪法,DNA是真正的遗传物质。,DNA中有,32,P标记,DNA中有,32,P标记,外壳蛋白无,35,S标记,外壳蛋白无,35,S标记,TMV A,TMV B,降解,降解,蛋白A,蛋白B,RNA A,RNA B,重组,病毒,重组,病毒,感染,烟草,感染,烟草,A型病毒,B型病毒,烟草花叶病毒的重建试验,结论：新病毒类型取决于所供给的RNA。,试验：DNA是遗传物质的证明,DNA是遗传物质,格里菲斯肺炎双球菌的转化试验,已经被加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质,转化因子,艾弗里肺炎双球菌的转化试验,噬菌体侵染细菌的试验,烟草花叶病毒的重建试验,说明DNA不是唯一遗传物质,以上三个试验可以得出的结论：,1、DNA是遗传物质,2、RNA也是遗传物质,在没有DNA状况下，只有少数病毒,3、蛋白质不是遗传物质,总之：核酸是遗传物质,DNA是主要的遗传物质,理论上:DNA作为遗传物质的特征,1、在细胞生长和生殖的过程中，能够准确地复制自己。,2、能够指导蛋白质合成从而掌握生物的性状和新陈代谢。,3、具有贮存巨大数量遗传信息的潜在力量。,4、构造比较稳定，但在特殊状况下，又能发生突变，而且突变后，还能连续复制，并能遗传给后代。,RNA病毒易变异的缘由,RNA病毒的遗传物质是单链RNA，构造不稳定，故变异速度可能很快。,例如流感病毒,例1：09广东卷9艾弗里等人的肺炎双球菌转化试验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌试验都证明白DNA是遗传物质。这两个试验在设计思路上的共同点是,A重组DNA片段，争论其表型效应,B诱发DNA突变，争论其表型效应,C设法把DNA与蛋白质分开，争论各自的效应,D应用同位素示踪技术，争论DNA在亲代与子代之间的传递,答案：C,解析：肺炎双球菌转化试验没有用到同位素示踪技术，两试验都没有突变和重组。,例2：09江苏卷5以下有关生物体遗传物质的表达，正确的选项是,A豌豆的遗传物质主要是DNA,B酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上,CT2噬菌体的遗传物质含有硫元素,DHIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸,答案：B,解析：A豌豆的遗传物质只有DNA；B中酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有C中T2噬菌体的遗传物质是DNA，不含S元素；D中HIV的遗传物质是RNA，水解后产生4种核糖核苷酸,例3 2023高考江苏生物某争论人员模拟肺炎双球菌转化试验，进展了以下4个试验：,S型菌的DNADNA酶参加R型菌注射入小鼠,R型菌的DNADNA酶参加S型菌注射入小鼠,R型菌DNA酶高温加热后冷却参加S型菌的DNA注射入小鼠,S型菌DNA酶高温加热后冷却参加R型菌的DNA注射入小鼠以上4个试验中小鼠存活的状况依次是 ,A存活、存活、存活、死亡,B存活、死亡、存活、死亡,C死亡、死亡、存活、存活,D存活、死亡、存活、存活,DNA酶分解S型菌的DNA故小鼠存活；S型菌是致死型的，故小鼠死亡；R型菌高温加热被杀死，再参加S型菌的DNA，不能发生转化，故小鼠存活；S型菌高温加热被杀死，参加R型菌的DNA，小鼠也存活。,参考答案 D,09江苏卷13科学家从烟草花叶病毒TMV中分别出a、b两个不同品系，它们感染植物产生的病斑形态不同。以下4组试验见下表中，不行能消失的结果是,A试验 B试验 C试验 D试验,O,O,P,O,HO,碱基,O,OH,O,O,P,O,HO,OH,碱基,5,3,3,5,多脱氧核苷酸链构造简图,一个核苷酸上的,磷酸基团上的“OH”,和,另一个核苷酸分子的第三位碳原子上的羟基,之间失去一分子水，形成,磷酸二脂键,通常将DNA的羟基“OH”末端称为3端，而磷酸基团的末端称为5端,二、DNA的构造和复制,一DNA的构造,2.,两条反向平行的多脱氧核苷酸链,A,G,C,T,A,G,C,T,线,碱基对/互补配对,脱氧核苷酸单链,胸腺嘧啶脱氧核苷酸,5=P,3=N,3=N,5=P,3、规章的双螺旋构造,规章的表现,上下碱基对之间的距离=3.4nm,10个碱基对为一个螺旋,两条单链之间的距离为2.0nm,2.0nm,右旋,脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧，构成根本骨架；,碱基排列在内侧，两条链上的碱基依据碱基互补配对的原则通过氢键形成碱基对。,双链的DNA分子中碱基的数量关系：,A=T C=G A+T+C+G=100%,DNA,解旋酶,DNA,聚合酶,酶,模板,原料,酶+能量,特点：,过程：,a.,解旋,：,b.,形成子链:,c.,螺旋化,：,条件：,模板、原料、能量、酶,时间：,间期,半保存式复制,双向同时多起点,结论,：,复制n次，产生子代DNA分子中含亲本DNA链的子代DNA占总数的(),2,2,n,真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图：,1图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的,2真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶,3真核生物的这种复制方式提高了复制速率,半,保,留,复,制,的,证,明,15,NH,4,Cl,15,N-,15,N,DNA,14,NH,4,Cl,15,N-,14,N,14,NH,4,Cl,15,N-,14,N,14,N-,14,N,2,2,2,1、在氮源为14N的培育基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14NDNA比照；在氮源为15N的培育基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15NDNA亲代。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培育基上，再连续生殖两代和，用某种离心方法分别得到的结果如右图所示。请分析：,1由试验结果可以,推想第一代细菌,DNA分子是 。,对照 亲代 I II,14,N-,15,N,2将第一代细菌转移到含15N的培育基上生殖一代，将所得到的细菌的DNA用同样的方法分别。请参照上图，将DNA分子可能消失在试管中的位置在右图中标出。,对照 亲代 I II,14,N-DNA,15,N-DNA,2.用15N标记细菌中的DNA,然后又将14N来供给这种细菌,于是该细菌便用14N来合成DNA,假设细菌在含14N的培育基上连续分裂两次产生了4个新个体,它们DNA中的含14N链与15N链的比例是(),A.3:1 B.2:1 C.1:1 D.7:1,A,思考：含15N的DNA分子占全部DNA分,子的比例又是多少？,n次复制又会如何？,2/4,2/2,n,3.具有100个碱基对的1个DNA分子区段,内含40个T,假设连续复制两次,则需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸(),A.60个 B.80个,C.120个 D.180个,D,思考：假设复制N次，则需游离C脱氧核苷酸,又是多少呢？,100-40 2n-1,二DNA的复制-遗传信息传递的保证,1.时间：,2.场所：,3.概念：,4.条件：,5.过程：,6.特点：,7.意义：,有丝分裂间期和减数第一次分裂间期,细胞核、线粒体、叶绿体,以亲代DNA分子为模板合成子代DNA,边解旋边复制、半保存复制,边解旋边复制,DNA分子通过复制，使遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性,模板、原料、能量、酶,小结,09广东卷24.有关DNA分子构造的表达，正确的选项是,A.DNA分子由4种脱氧核苷酸组成,B.DNA单链上相邻碱基以氢键连接,C