遗传的分子基础

【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＝
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。
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？
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
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。
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、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
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
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。
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
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。
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。
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。
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
【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，
则 G＋C 占整个 DNA 碱基总数的 56%，又因为其中一条链
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。
(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
内
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