第3.4章基因的本质和表达

三、DNA是主要的遗传物质 1、烟草花叶病毒的遗传物质是
烟草花叶病毒（TMV）
实验过程：
1、完整的TMV病毒感 染烟草： 感染 过一段时间
． ． ．
２、提取TMV的RNA感染烟草： 过一段时间 感染 3、 提取TMV的蛋白质感染烟草： 感染 过一段时间
． ． ．
结论：烟草花叶病毒的遗传物质是ＲＮＡ
携带遗传信息
1、格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验结论：
已经加热杀死的S型细菌体内含有促使 R型细菌转化为S型细菌的转化因子 2、艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验结论： DNA是遗传物质，蛋白质、多糖、RNA、 DNA的分解产物不是遗传物质。 3、噬菌体侵染细菌的实验结论 DNA是遗传物质
在生物界中，DNA是唯一的遗传物质吗？
第3章
基因的本质
第1节 DNA是主要的遗传物质
★你认为作为遗传物质，要具备什么条件？ 携带遗传信息 能复制并传递遗传信息
能控制性状的形成
能产生可以遗传的变异
肺炎双球菌转化实验 证明DNA是遗传 物质的证据实验 噬菌体侵染细菌的实验
一.肺炎双球菌转化实验
菌落
S型细菌
菌落 荚膜 毒性
光滑
有荚膜 多糖 有毒性
双链中
m m
1/m
m
1
m
规律二：两条链之间非互补碱基之和的比互为倒数， 双链中等于1 规律三：互补碱基之和的比（或所占比例）两单链均与 双链相等！！！！！
即：（A1+T1）%=（A2+T2）%=总（A+T）%， 同理（G1+C1）%=（G2+C2）%=总（G+C）%
已知在DNA分子中的一条单链(A+G)/(T+C)=5 求: (1)在另一互补链中这一比例是多少? 1/5
翻译
蛋白质的合成在细胞质的核糖体上
问题：为什么RNA适于作DNA的信使？
DNA
（3）特异性 （每条DNA来说）
3．噬菌体增殖过程中所用的原料是（ ） A．噬菌体的脱氧核苷酸和氨基酸 B．噬菌体的脱氧核苷酸，细菌的氨基酸 C．细菌的脱氧核苷酸，噬菌体的氨基酸 D．细菌的脱氧核苷酸和氨基酸 解析：噬菌体增殖过程中所用的模板 DNA是噬菌体的， 原料脱氧核苷酸和氨基酸是细菌的。 8．某生物核酸的碱基组成，嘌呤碱基占52%，嘧啶碱 基占48%，此生物一定不是（ ） A．噬菌体 B. 大肠杆菌 C. 青霉 D. 烟草花叶病毒
一、DNA（脱氧核糖核酸）分子的结构： 1、组成元素： C、H、O、N、P 2、组成单位： 脱氧（核糖）核苷酸 （共4种）
磷酸
含氮碱基 （A、T、G、C） 3 2
5
4源自文库
脱氧核糖
1
A 腺嘌呤
H
G 鸟嘌呤
H
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
C 胞嘧啶
H H
T 胸腺嘧啶
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
3、脱氧核苷酸链形成：
2、真核生物的基因主要存在于哪里？ 细胞核内的染色体 3、蛋白质合成的方式、场所？ 脱水缩合 核糖体
思考： 基因能否直接控制蛋白质的合成？为什么？
DNA（基因） RNA 细胞核
核糖体
细胞质
基因如何指导蛋白质的合成？ 基因（DNA）主要存在于细胞核中 基 因 表 达 转录
m RNA（信使RNA）
全保留复制
15N//15N
复 制
15N//15N
14N//14N
如何证明是上述哪种情况的复制？ 同位素示踪技术
怎样把不一样的DNA分开呢？ 密度梯度离心技术
14N//14N 15N//14N 15N//15N
轻带(上部)
中带(中间)
重带(下部)
若全保留
14N
15N标记脱氧核苷酸
二、复制过程：
1、DNA 的复制： 以亲代DNA的两条链为模板合成子代DNA的过程 2、场所： （1）真核生物： 细胞核、线粒体、叶绿体 （2）原核生物： 拟核、细胞质 （3）病毒: 宿主活细胞内
8、意义：使遗传信息从 亲代 传给 子代，保持了遗传信息 的 连续性 。
★1个DNA分子连续复制n次则：
（1）形成DNA分子 2n 个。
（2）含有原DNA分子双链中一条链的DNA分子 2 个。
（3）形成DNA分子中新合成脱氧核苷酸链 2n+1-2 ，
相当于新合成DNA分子 2n-1 个。 原DNA中脱氧核苷酸数量×（2n-1） （4）所需脱氧核苷酸数量 个。
2、DNA是主要的遗传物质： 核酸 真核生物：DNA和RNA 遗传物质 DNA DNA
生物
原核生物：DNA和RNA 生物的遗传 病毒： DNA或RNA DNA或RNA 物质。
核酸是一切
DNA是主要遗传物质的原因：绝大多数生物的遗传物质。 是DNA
判断： 原核生物的遗传物质一定是DNA（ DNA是一切生物的遗传物质（
3、染色体上DNA复制时间：
有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期
4、过程：
4、结果：一个DNA形成两个 相同的子代DNA分子
5、条件： （1）模板： DNA的两条链
（2）原料： 脱氧核苷酸
（3）能量： ATP （4）酶：解旋酶、DNA聚合酶 6、特点： 半保留复制 边解旋边复制
7、准确复制的原因： 独特的双螺旋结构提供了精确的模板、 碱基互补配对保证了复制准确进行
(2) 这个比例关系在整个分子中又是多少? 1
当在一单链中,如果(A+T)/(G+C)=3 时,求: (1)在另一互补链中这一比例是多少? 3 (2)这个比例在整个DNA分子中又是多少? 3
分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌
呤，由此可知，该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可
占此链碱基总数的 。
脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖
二、有关计算： ★碱基互补配对原则：A—T 故：在DNA双链中：A=T G—C G=C（单链未必）
规律一：A+C=T+G=碱基总数的50%=A+G=T+C
双链DNA中，共有碱基200对，基中A80个，则G多少个？
一条链 另一条链 不互补的碱基之和的比 A+G T+C 互补的碱基之和的比 A+T G+C
格里菲思的结论： 加热杀死的S型细菌中有使R型细菌转化为S型活菌的 转化因子 。 思考： 1、什么情况才会使小鼠死亡？ 2、格里菲思有没有证明出“转化因子”究竟是何物 质？ 为什么？
没有；因为他没有把组成S型细菌的各种成分分开， 单独观察它们的作用
3、在S型细菌中有很多物质如多糖（荚膜）、 脂质、蛋白质、DNA、RNA等。 怎样证明哪种物质是转化因子？
3、噬菌体入侵细菌时， DNA 进入细菌细胞，利用
噬菌体 的遗传物质为模板进行复制和指导蛋白质的合成，
所利用的原料核苷酸和氨基酸是 细菌 的。
4、用35S和32P同时标记1个噬菌体，让其侵染含32S和
31P的细菌，产生子代噬菌体100个：
含35S的
0
个
其中
含32S的 100 个 含32P的 2 个 含31P的 100 个
R型细菌
粗糙
没有毒性
（一）格里菲思的体内转化实验： A：R型活菌+小鼠→ 小鼠不死亡 B：S型活菌+小鼠→ 小鼠死亡
C：加热杀死S型+小鼠→ 小鼠不死亡
分离出S D：R型活菌+加热杀死S型+小鼠→小鼠死亡 型活菌 A说明什么？ R型细菌无毒 B说明什么？ S型细菌有毒 C说明什么？ 加热杀死的S型细菌失去毒性 老鼠体内产生了S型细菌 BD的结果相同说明什么？ D组小鼠体内是否真的产生活的S型细菌如何证明？ 是否S型细菌死而复生？ 是否是R型菌自己变成了S型？
2组：用含32p 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。
离 心
细菌裂解，新形成的噬菌体中检 测到32P，这一结果说明什么？ DNA进入细菌 32P在亲子代中具有连续性
以上结果说明了什么问题？ DNA进入了细菌体内，而蛋白质没有进去； DNA 能进行复制并能控制蛋白质的合成，因此子代 的各种性状，是通过DNA遗传的。（即DNA在亲子代 间具有连续性） 3、结论： DNA是真正的遗传物质 蛋白质是不是遗传物质，该实验不能直接证明
1、控制噬菌体的DNA、蛋白质合成的信息来自谁？ 噬菌体的DNA 2、合成噬菌体的DNA、蛋白质所需的原料——脱 氧核苷酸、氨基酸和能量有谁提供？ 细菌（的氨基酸、脱氧核苷酸）
小结：
格里菲斯的 体内转化实验 肺炎双球菌 能产生可以遗传的变异 转化实验 艾弗里的 DNA是遗传 体外转化实验 物质的证据 能复制并传递遗传信息 噬菌体侵染 细菌的实验 能控制蛋白质的合成
1 1、2条链构成______ 个DNA分子。
2、磷酸、脱氧核糖、碱基的数量关系？ 相等
3、嘌呤数 = 5、_____ G\C
嘧啶数。
4、核苷酸间通过磷酸二酯键相连，2条链间通过 氢键 相连
碱基对数比例越大，DNA越稳定。
6、一个DNA分子，游离的磷酸基有_____ 2 个。 7、1个磷酸连 1或2 个脱氧核糖，1个脱氧核糖连1或2 个 磷酸。 8、1条链上相邻的A/T之间通过_________________相连
磷酸二酯键
两个核苷酸 之间的磷酸 二酯键
3、脱氧核苷酸链形成： 聚合（也是脱水缩合）
4、DNA结构： 规则双螺旋结构
5、结构特点：
（1）反向平行的双螺旋结构
（2）外侧：磷酸、脱氧核糖交替连接，构成基本骨架 （3）内侧：碱基通过氢键连接成碱基对（G C\A T） 碱基互补配对原则
【看谁学得好】
不同生物的核酸和遗传物质
核酸 真核 生物 原核 生物 DNA 病毒 病 毒 RNA 病毒 遗传物质 核苷酸 碱基 种类 种类 DNA DNA 举例 植物、动物 、真菌 细菌、蓝藻 等 噬菌体等
DNA、RNA
DNA、RNA
8
8
5 5
只含DNA 只含RNA
DNA RNA
4 4
4 4
HIV、SARS 烟草花叶病 毒等
用含放射性同位素的培养基培养细菌， 再用噬菌体侵染细菌 (1)结构特点： 简单，无细胞结构，只有DNA 、蛋白质
（2）方法： 同位素标记法
(3)生活习性： 不能独立生活，必须寄生在大肠杆菌活细胞内
3、实验过程： 1组：用含35s的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌
离心
细菌裂解，子代的噬菌体中没检 测到35S，这又说明什么？ 蛋白质外壳没进入细菌 35S在亲子代中不具有连续性
√）
×）
核酸是一切生物的遗传物质（ √ ） 细胞核中的遗物质是DNA，细胞质中的遗传 物质是RNA（ × ） 植物细胞的遗传物质主要是DNA（
×）
噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是主要 的遗传物质（ × ） 自学检测5
第2节 DNA分子的结构
DNA的空间结构：双螺旋结构
构建者：沃森 克里克
DNA的结构 模式图
小结：
格里菲斯的 体内转化实验 肺炎双球菌转化实验 艾弗里的 体内转化实验 转化因子是DNA DNA是遗传物质 加热杀死的S型 菌中有转化因子
二、噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）： 1、T2噬菌体的结构：
32P DNA： C、H、O、N、
35S） 蛋白质：C、H、O、N（
★如何给噬菌体做标记？
既含32P又含31P的 2 只含31P的 98 个 个
第四章
基因的表达
基因
性状 （蛋白质）
第一节
基因指导蛋白质的合成
1、染色体、DNA、基因的关系
染色体
DNA 基因 主要由DNA和蛋白质组成 每个染色体含有一个或2个DNA分子 1.每个基因由成百上千个脱氧核苷 酸构成的。 例：人类的每条染色体 2.基因是有遗传效应的 片段 上大约有1250DNA 个基因。 3.每个DNA上有许多个基因； 4.基因在染色体上线性排列，染色 体是基因的载体；
将DNA和蛋白质等物质分开,单独研究它们的作用。
（二） 艾弗里确定转化因子的实验
1944
S型活细菌
分离 提纯
多糖
脂类
蛋白质
RNA
DNA
DNA水解物
分别与R型活细菌混合培养 R R R R R 多数 S 少数 R
R
S
实验结论： 1、DNA是转化因子
2、DNA是遗传物质 3、蛋白质、多糖、DNA的 分解产物不是遗传物质。 艾弗里成功的原因？
解析：在双链 DNA 中， A+G=T+C ，即嘌呤个数与嘧啶 个数相等，因此若生物核酸的碱基组成中嘌呤≠嘧 啶，则该生物的核酸不可能只有DNA，故选A。
第3节 DNA的复制
一、对DNA复制的推测
沃森、克里克的假说： 亲代 半保留复制
15N//15N 14N
子代
复 制
14N
15N//14N
15N//14N
1、不同基因的长度一定不同（ 3、一条染色体有
）
2、生物体的遗传信息主要储存在DNA分子上（
个DNA分子， 种。
）
条脱氧
核苷酸链。
4、含有60个碱基的DNA分子有 5、DNA分子有什么特性？ 错 对 1或 2 2 或4 430
（1）稳定性 （结构、核DNA数目稳定）
（2）多样性 （脱氧核苷酸的排例顺序多样）