遗传分子基础

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回眸历史
03
01
X衍射技术是用X光透过物质的结晶体,使其在照片底片上衍射出晶体图案的技术。这个方法可以用来推测晶体的分子排列。
DNA的X射线衍射图
富兰克林拍摄的DNA的X射线衍射图
很多个脱氧核苷酸聚合成为脱氧核苷酸(DNA)链 脱氧核苷酸
DNA平面结构
DNA立体结构
2、DNA的立体结构特点
活体细菌 转化实验
注射
注射
混合注射
注射
实验材料
S型细菌、R型细菌、小鼠
实验原理
加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部 的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复了活性。 S型细菌可使小鼠患败血症死亡。
实验过程
1.S型细菌分离出蛋白质、DNA、多糖 2.A组:S型细菌的蛋白质+R型细菌→注射到小鼠体内 B组:S型细菌的DNA+R型细菌→注射到小鼠体内 C组:S型细菌的多糖+R型细菌→注射到小鼠体内 D组:S型细菌的DNA+DNA酶→水解产物+R型细菌→ 注射到小鼠体内 3.观测小鼠的生活状况
S型活菌
S型加热
R型活菌
混合
S型活菌
后代
转化
已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质
01
——转化因子
02
格里菲思实验的推论:
1.肺炎双球菌转化实验
实验现象
S型活细菌 老鼠患败血症死亡 R型活细菌 老鼠存活 S型死细菌 老鼠存活 加热后的S型死细菌+R型活细菌 老鼠患败血症死亡,并分离出S型活细菌
回眸历史
01
在生命的旋梯上
02
沃森和克里克
DNA分子双螺旋结构模型的发现,是生物学史上的一座里程碑,它为DNA复制提供了构型上的解释,使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑,并且奠定了分子遗传学的基础。DNA双螺旋模型在科学上的影响是深远的。
2003年是DNA双螺旋模型发现50周年,科学界举行了隆重的纪念活动。
实验材料
烟草花叶病毒、烟草
实验原理
烟草花叶病毒会感染烟草,出现特有症状。
实验过程
1.烟草花叶病毒分离出蛋白质、RNA。 2.A组:烟草花叶病毒蛋白质+烟草 B组:烟草花叶病毒RNA+烟草 C组:A型烟草花叶病毒蛋白质+B型烟草花叶病毒RNA 重组病毒+烟草 D组:A型烟草花叶病毒RNA+B型烟草花叶病毒蛋白质 重组病毒+烟草 3.观测烟草的感染状况
1
2
3
遗传物质的主要载体—— 染色体 通过对细胞有丝分裂、减数分裂和受精过程的研究,人们了解到染色体在生物的传宗接代过程中,能够保持一定的稳定性和连续性。因此,人们认为染色体在遗传上起着主要作用。
染色体由DNA和蛋白质构成
20世纪20年代,大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质。
20世纪30年代,人们认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子。 ?脱氧核苷酸的化学组成包括( )
基因型
AaBb
AaBb
遗传定律
配子
公式
区别
A
B
a
b
分离定律
分离定律 自由组合 定律
2种(AB 、ab)
4种(AB、 ab、 aB、 Ab)
2n
(N是等位 基因的对数)
每对等位基因独立遗传, 符合自由组合定律
自交 测交 配子 鉴定法
A
B
b
a
第三章 遗传的分子基础 第一节 探索遗传物质的过程
三、 噬菌体侵染细菌的实验
T2噬菌体中 60%是蛋白质, 40%是DNA.. (1)噬菌体的结构模式图 蛋白质 外壳 DNA
1952年赫尔希和蔡斯设
01
计了一个巧妙实验:用放射
02
性同位素标记。
03
思考:放射性同位素标记 什么物质?用什么元素?
单击此处添加文本具体内容
PART.01
(标记32P)
单击此处添加文本具体内容
PART.02
01.
标记噬菌体方法:
02.
在分别含有放射性同位素32P 和35S 的培养基中培养细菌
03.
分别用上述细菌培养T2噬菌体,制备含32P的噬菌体和含35S的噬菌体
实验过程
1.标记噬菌体:细菌+含 35S的培养基 含35S的细菌 含35S标记的子代噬菌体细菌+含 32P的培养基 含32P的细菌 含32P标记的子代噬菌体2.噬菌体侵染细菌A:含35S的噬菌体+无放射性的细菌B:含32P的噬菌体+无放射性的细菌3.离心分离 4.检测放射性
1
有细胞结构的生物(原核生物、真核生物)
2
DNA
3
无细胞结构的生物(即病毒) DNA或RNA
4
思考:
能够自我复制,保持前后代的连续性
能产生可遗传的变异 通过这节课的学习,我们能总结出作为遗传物质应具备什么条件?
分子结构具有相对的稳定性
能通过指导蛋白质合成,控制生物性状
1
2
3
4
5
【例1】噬菌体侵染细菌后,合成新噬菌体的蛋白质外壳需要 ( ) 细菌的DNA和氨基酸 噬菌体的DNA及氨基酸 细菌的DNA和噬菌体的氨基酸 噬菌体的DNA和细菌的氨基酸
(标记 35S) 蛋白质的组成元素: C、H、O、N、S DNA的组成元素: C、H、O、N 、P
同位素标记法
离心 离心
在噬菌体侵染细菌时,只有DNA进入细菌细胞,蛋白质外壳没有进入。
噬菌体侵染细菌的实验表明:
01
02
噬菌体侵染细菌的动态过程:
组装
B
A
D
C
E
吸附
侵入别的细菌
释放
侵入
合成
思考:怎么样对噬菌体 进行标记?
4n种
1
2
遗传的稳定性:
每个0
预期结果:
03
2021
分析结论
04
2022
RNA和蛋白质哪一个是遗传物质
05
“烟草花叶病毒感染实验”
(TMV)
蛋白质
RNA
烟草花叶病毒重建实验
4、分析“烟草花叶病毒重建实验”
TMV
新型病毒
HRV
+
(TMV) (HRV)
结论—
RNA是遗传物质
总括
肺炎双球菌的转化实验
1.噬菌体侵染细菌实验(同位素示踪法) DNA是遗传物质
实验结果
A组:存活,B组:死亡,C组:存活,D组:存活
实验分析
只有B组小鼠死亡,说明B组有S型细菌,说明S型细菌的DNA使R型细菌发生转化变成了S型细菌;S型细菌的其他物质不能使R型细菌发生转化
R型细菌
二、 艾弗里确定转化因子的实验
R型细菌
R型细菌
S型菌的DNA
S型菌的 蛋白质或荚膜多糖
-A-A-C-C-G-G-A-T-
-T-T-G-C-C-C-T-A-
A-T之间形成2个氢键
C-G之间形成3个氢键
DNA 碱 基 互 补 配 对 原 则 图 解
在双链DNA分子中,
注意:两条链之间的脱氧核苷酸数目相等,即两条链之间的碱基、脱氧核糖和磷酸数目对应相等
注意:在单链DNA中,A不一定等于T;G也不一定等于C
染色体是DNA的主要载体(线粒体、叶绿体)
DNA的的化学组成?元素、基本单位是?由几部分构成?
1、DNA的化学组成
脱氧核苷酸
P
脱氧核糖
含氮碱基
基本单位:
磷酸
脱氧核糖
含氮碱基
脱氧核苷酸
元素组成:
C H O N P
组成脱氧核苷酸的碱基:
胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)
腺嘌呤(A)鸟嘌呤(G)
因此,脱氧核苷酸也有4种
D
【例2】用噬菌体去感染体内含32P的细菌,在细菌解体后,含32P的应是 ( ) A.子代噬菌体的DNA B.子代噬菌体的蛋白质外壳 C.子代噬菌体的蛋白质和DNA D.部分子代噬菌体的DNA
01
A
02
第二节(1) DNA分子的结构
DNA主要存在于细胞的什么结构?
败血症:
01
是指细菌进入血循环,并在
02
其中生长繁殖、产生毒素而引起的
03
全身性严重感染。临床表现为发热、
04
严重毒血症状、皮疹瘀点、肝脾肿
05
大和白细胞数增高等。
06
小鼠死亡
小鼠正常
小鼠正常
小鼠死亡
S型加热 R型活菌
混合
S型加热
R型活菌
S型活菌
1
2
3
4
肺炎双球菌的转化实验过程
细菌发生转化,性状的转化可以遗传。
问题
结论:S型死细菌中含有一种“转化因子”,能使R型细菌转化为S型细菌,使小鼠致死(但没有证明转化因子就是DNA)。那么,“转化因子”是什么?
假设
(1)如果“转化因子”是DNA,那么S型细菌的DNA+R型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。 (2)如果“转化因子”是蛋白质,那么S型细菌的蛋白质+R型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。 (3)如果“转化因子”是多糖,那么S型细菌的多糖+R型细菌→注射到小鼠体内,小鼠死亡。
腺膘呤脱氧核苷酸
A
胞嘧啶脱氧核苷酸
C
鸟瞟呤脱氧核苷酸
G
T
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
这是20世纪继爱因斯坦发现相对论之后的又一划时代发现,它标志着生物学的研究进入分子的层次。因为这项“生物科学中最具有革命性的发现”,两位科学家获得了1962年度诺贝尔生理学或医学奖。
1953年,美国科学家沃森(J.D.Watson,1928—)和英国科学家克里克(F.Crick,1916—2004),共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型。
同理,一条链中碱基G的数量等于另一条链中碱基C的数量(G=C)
一条链中碱基A的数量等于另一条链中碱基T的数量(A=T);
DNA通过碱基(对)的排列顺序 即为脱氧核苷酸的排列顺序 储存大量的遗传信息
01
思考题:DNA是遗传物质,储存着大量的遗传信息,那么DNA是通过什么储存大量的遗传信息?
02
组成DNA分子的碱基有4种: A、T、G、C 组成DNA分子的碱基对有4种: A—T、T—A、G—C、C—G n个碱基对的组合方式有 碱基对的排列顺序千变万化
3.烟草花叶病毒的感染和重建实验
核酸是生物的遗传物质,核酸包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),绝大多数生物都是以DNA作为遗传物质的。
因此DNA是主要的遗传物质。
3.烟草花叶病毒的感染和重建实验
问题
烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是什么?
假设
(1)如果烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是RNA,那么只有RNA会感染烟草。 (2)如果烟草花叶病毒(TMV)的遗传物质是蛋白质,那么只有蛋白质会感染烟草。
实验结果
A组:没有感染,B组:感染,C组:感染B型,D组:感染A型
实验结论
在RNA病毒中,RNA是遗传物质
DNA或RNA
DNA
DNA
烟草的遗传物质是什么?
DNA
动物和人体的遗传物质是什么?
细菌的遗传物质是什么?
一切生物的遗传物质是什么?
病毒的遗传物质是什么?
核 酸
思考:
生物体遗传物质总结归纳:
实验结果
A组:宿主细胞外有35S,宿主细胞内没有35S,在子代噬菌体中不能检测到 B组:宿主细胞外几乎没有32P,宿主细胞内有 32P,在子代噬菌体中能检测到
实验分析
噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部,噬菌体的DNA进入了细菌内部
DNA是唯一的遗传物质吗?
2018
提出问题:
01
2019
实验方案:
1
2
回眸历史
早凋的“科学玫瑰” --富兰克林( R.E.Franklin) 她在1953年率先采用X射线衍射技术拍摄到 DNA晶体照片,推算出DNA分子呈螺旋结构的结论,提供了决定性的实验依据。 但“科学玫瑰”没等到分享荣耀,在研究成果被承认之前就已凋谢。 (英,R.E.Franklin, 1920-1958)
但由于DNA结构没有清晰的了解,认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。 生命之所以能够代代延续,主要是由于遗传物质绵绵不断地向后代传递,从而使后代具有与前代同样的性状。
一、对遗传物质的早期推测
一.格里菲思的肺炎双球菌转化实验
实验材料:两种肺炎双球菌
多糖类荚膜
R型菌 菌落粗糙, 无荚膜, 无毒
S型菌 菌落光滑,有荚膜, 有毒,可使老鼠患败血症致死
S型菌的 DNA+DNA酶
S型菌
R型细菌
只长R型菌
只长R型菌
思考:
实验结论
S型细菌体内只有DNA才是“转化因子”,即DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质
思考: 你认为在证明DNA是遗传物质还是蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么?
必须将蛋白质与DNA分开,单独、直接地观察它们的作用,才能确定究竟谁是遗传物质。
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