遗传的分子基础课件

(5)几点说明：
①DNA分子多样性和差异性表现在碱基的排列顺序千变万化上，
而不是核苷酸和碱基的种类或数目。若一个DNA分子有1000个 碱基，则由此组成的DNA分子共有4500，不同类型的生物或同 种生物不同个体之间，因差异性的存在，在实践上可用于亲子 鉴定、侦察罪犯、辨认尸体、确定不同生物之间的亲缘关系等 方面。
3、RNA是遗传物质的实验证据
（3）烟草花叶病毒感染烟草的实验
①烟草花 叶病毒
感染
实验 过程 与实 验结 果
正常 烟草
被感染
产生花叶病 （对照组）
②烟草花叶病 感染 正常 毒的RNA 烟草
③烟草花叶 病毒的蛋白 质
感染
被感染
产生花叶病
（实验组）
正常 烟草
不被感染
不产生花叶病 （实验组）
实验 结论
RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花 叶病毒的遗传物质。
控制某一特定性状的 DNA分子中的碱基排列 顺序是稳定不变的，每 个特定的DNA分子这种 特定的碱基排列顺序包 含着特定的遗传信息， 从而使DNA分子具有特 异性。
DNA 分子的多样性是由 碱基对的排列顺序的多 样性决定的。n个碱基 对可以构成 4n 种 DNA 分 子。如果一个 DNA 分子 中有 1000 个碱基对，那 么它的排列顺序就 41000 。
1、脱氧核苷酸分子中，三个小分子之间 如何连接？
（1）首先要了解 脱氧核糖的结构简式
（2）其次要了解三个小分子之 间如何连接？
注：
表示一分子磷酸 表示一分子脱氧核糖
脱氧核糖的l号碳原子与含氮碱基 相连，5号碳原子与磷酸分了相连。
表示含氮碱基
2、脱氧核苷酸分子如何相互连接？
脱氧核苷酸分子相互连 接的方式是一个脱氧核 苷酸上的磷酸基团，连 在另一个脱氧核苷酸的 脱氧核糖上，这样通过
病
毒
RNA病毒： 只含RNA
噬菌体侵染细菌
DNA是遗传物质
肺炎双球菌转化
DNA是遗传物质，而蛋白质不是
烟草花叶病毒的感染和重建
DNA是主要的遗传物质 RNA病毒中，RNA是遗传物质。
1、噬菌体侵染细菌
为什么选择噬菌体作为实验材料？？？
讨论下列问题： １、噬菌体如何繁殖？ ２、如何得到32P标记的噬菌体和35S标记的噬菌体．
练习： 某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和 DNA，重新 组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现 型作出预测，见表。其中预测正确的是 ( ) B
实验预期结果 “杂合”噬菌体的 组成 预期结果序号 子代表现型 1 与甲种一致 甲的DNA＋乙的 蛋白质 2 与乙种一致 3 与甲种一致 乙的DNA＋甲的 蛋白质 4 与乙种一致
乙的一条链上(A+T)/(G+C)= a ，乙的另一条链上(A+T)/(G+C)= a a 乙中(A+T)/(G+C)=
(4)DNA分子的特性
稳定性
特异性
多样性
DNA分子的双螺旋结 构是相对稳定的。一 是基本骨架部分的两 条长链是由磷酸和脱 氧核糖相间排列的顺 序稳定不变；二是空 间结构一般都是右旋 的双螺旋结构。
+细菌
搅拌
离心
上层：放射性低 沉淀：放射性高
细菌内有放射性
上层液中为什么存在少量放射性？ 可能是保温时间过短或过长所致
检测到的实验结果： 亲代 噬菌体 第一组 实验
35
寄主 细胞
子代 噬菌体
实验 结论
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外壳蛋白 DNA分子 质无35S 具有连续 性，是遗 32 32 第二组 P标记 DNA有 无 P 传物质 32 DNA P标记 实验 标记DNA
一、DNA的分子结构
基本单位
脱氧核苷酸
脱氧核苷
应根据碱基命名分别为：腺嘌呤脱氧核苷 酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷 酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸。
A 腺嘌呤 G 鸟嘌呤
磷酸
脱氧 核糖
含N碱基 C 胞嘧啶
病毒体内有几种核苷酸？ 细菌体内有几种核苷酸？ 人体内有几种核苷酸？
T 胸腺嘧啶
以上我们提到了一系列在称谓上非常相近的生物学名词：脱氧核糖 核酸、脱氧核糖、脱氧核苷酸和脱氧核苷，这些名词往往是同学容 易混淆，但又是必须严格区分的名词。
（三）、染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸间的关系：
凡是有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA？ 核酸是所有生物的遗传物质，其中DNA是主要的遗传物质？？
生物的遗传物质
主要载体： 染色体 (DNA+蛋白质) 真核生物 次要载体： 线粒体、叶绿体 (DNA)
4
原核生物： DNA (无染色体)
病毒的遗传物质是： DNA病毒： 只含DNA A.DNA B.RNA C.DNA和RNA D.DNA或RNA
④搅拌、离心放射性检测
第一组实验：用35s标记噬菌体后侵染细菌
35S标记
噬菌体
+细菌
一定时 间保温
搅拌
离心
上层：放射性高 沉淀：放射性低
细菌内无放射性
搅拌的作用？离心的作用？沉淀物中为什么会存在少量放射性？ 可能是搅拌不充分所致
第二组实验：用32p标记噬菌体后侵染细菌
32P标记
一定时间保温
噬菌体
C.证明了蛋白质是遗传物质 D.没有具体证明哪一种物质是遗传物质
知识拓展：肺炎双球菌转化的原理与基因工程相似。尝试 讨论这个转化原理是什么？转化过程？ 转化因子本质上是含有Ｓ基因的一个DNA片段，而非Ｓ型 细菌中全部DNA，转化过程类似于基因工程中，将目的基 因导入受体细胞，并将该DNA片段整合到Ｒ型细菌的DNA上 得以表达。只是这一过程是在自然条件下发生。
多数32P，少数31P 少数32P，多数31P 少数32P，多数31P
2、肺炎双球菌转化实验
（1）肺炎双球菌的种类
种类 荚膜 R型 S型 无荚膜 有荚膜
菌落 表面粗糙 表面光滑
生物特 性 无毒性 有毒性
R型
S型 菌
是人类肺炎和小鼠败血症的病原体
（2）格里菲思的体内转化实验
①R型活细菌
注射 注射
实 验 过 程
练习2、有人试图通过实验来了解 H5N1禽流感病毒侵入家禽的一些过 程，设计实验如图：
一段时间后，检测子代 H5N1 病毒的放射性及 S 、 P元素，下表对结果 的预测中，最可能发生的是( )
D
选项 A
放射性 全部无
S元素 全部32S
P元素 全部31P
B C D
全部有 少数有 全部有
全部35S 全部32S 全部35S
＝ ≡ ＝ ≡
注：A T G C
＝ ≡ ＝
≡
1 、 DNA的每个脱氧核糖上均连接一个磷酸和一个碱基 2 、一条双链 DNA上有几个游离的磷酸基团？ 3 、一条脱氧核苷酸链上 2个相邻碱基以什么相连？ 5、若该 DNA有200个碱基，则该碱基的排列方式最多有多少种？ 4、两条脱氧核苷酸链上的碱基以什么相连接？
练习：1、在下列生物学名词中指出哪一个是遗传物质（ C ） A、脱氧核苷 C、脱氧核糖核酸 B、脱氧核糖 D、脱氧核苷酸
请用生物示意图表示脱氧核糖核酸、脱氧核糖、脱氧核苷酸和脱氧 核苷这几个名词间的关系。
脱氧核 糖核酸 包含的 关系
脱氧核 苷酸
脱氧 核苷
脱氧 核糖
练习：2、组成DNA结构的基本成分是（ Ｃ ） ①核糖 ②脱氧核糖 ③ 磷酸 ④腺嘌呤、鸟嘌呤 、胞嘧啶 ⑤胸腺嘧啶 ⑥尿嘌呤 A、① ③ ④ ⑤ B、 ① ② ④ ⑥ C、② ③ ④ ⑤ D、 ② ③ ④ ⑥
练习：艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实 验，结果如下表。从表可知 C( 实验组号 ① ② 接种菌型 R R ) 培养皿长菌情 况 R型 R型
加入S型菌物质 蛋白质 荚膜多糖
③
④
R
R
DNA
DNA(经DNA酶处理)
R型、S型
R型
A. ①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
A．1、3 B． 1、 4 C． 2 、 3 D ． 2、 4
二、DNA的分子结构和特点
• DNA是生物主要的遗传物质，对 其结构的掌握有助于对DNA的功能特 点有更好的认识。本考点的内容包括 ：对DNA分子结构特点的掌握（识记 ）；比较DNA与RNA的区别和联系； DNA碱基的有关计算等。其中有关计 算方面的内容是难点。
②S型活细菌 ③加热后杀死 的S型细菌 R型活细菌 ④ 加热后杀死 的S型细菌
小
分离出S型活细菌
注射
混合 注射
鼠
分离出S型活细菌
S菌中有一种“转化因子”使R菌转化为S菌。
格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转 化实验，此实验结果 A.证明了DNA是遗传物质 ( ) D
B.证明了RNA是遗传物质
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子 D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体 侵染细菌试验都证明了DNA是遗传物质。这两个实验在设计 思路上的共同点是（ C ） A、重组DNA片段，研究其表型效应 B、诱发DNA突变，研究其表型效应 C、设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应 D、应用同位素示踪技术，研究DNA在亲代与子代之间的传 递
S标记 无35S标 蛋白质 记蛋白质
练习、在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵 染细菌的实验。下列有关叙述正确的是( B ) A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．不能用32P、35S标记同一组T2噬菌体的DNA和蛋白质
C．T2噬菌体在细菌中增殖时，需要利用RNA聚合酶、逆转录酶 等 D．用35S标记的T2噬菌体侵染细菌、经离心处理，若沉淀物的放 射性较高，可能原因是培养时间过长或过短
遗传的分子基础
对遗传物质 的早期推断
肺炎双球菌 的转化实验
噬菌体侵染 细菌实验
DNA是主要的 遗传物质
核酸是遗传物质的证据
基因是有遗传效应的核酸分子 片段 基因的本质 DNA的复制 DNA分子 的结构 DNA的复制过程
知 识 网 络
对DNA复制的 推测
转录（DNA → mRNA)
遗传信息的 转录和翻译
（2）DNA分子的两条链按 照反向平行方式向右盘绕成 双螺旋结构，外侧由脱氧核 糖和磷酸的交替连接构成骨 架，内侧是碱基对。
（3）DNA分子中形成碱基对时，按严格的碱基互补配对原则配对，
因此我们可作如下推论：
1、一个双链DNA中
A=T C=G √
A+G=T+C √
A+C=T+G
A+T=C+G
√
2、有甲、乙二个DNA分子， 已知甲的一条链上（A+G）/（T+C）=a，甲的另一条链上(A+G)/(T+C)= 1／a 甲中（A+G）/（T+C）= 1
在这条多 脱氧核苷 酸的长链 上脱氧核 苷酸有几 种排列方 式？
A
T
C G C
许多脱氧核苷酸以磷酸
二酯键形式的聚合作
用，形成多脱氧核苷酸 长链。每条脱氧核苷酸 链，都是由成百上千脱 氧核苷酸构成。
46 4n
T
二、DNA分子结构的主要特点
5/ ～ 3/走向 3/～5/走向
（1）由两条相反方向 (3/～5/和 5/ ～3/)平行的 脱氧核苷酸长链， 在配对的碱基之间以氢 键相连，碱基之间的配 对方式有两种，即A一定 与T配对，G一定与C配 对。 A与T之间形成两条 氢键．G与C之间形成三 条氢键。
翻译（ mRNA →蛋白质)
场所
模板
产物
一、核酸是遗传物质的证据
练习：下列有关DNA是生物的主要遗传物质的叙述，正确的是（ A、所有生物的遗传物质都是DNA
B
）
B、真核生物、原核生物、大部分病毒的遗传物质是DNA ，少部分病毒的遗 传物质是RNA
C、动物、植物、真菌的遗传物质是DNA ，除此以外的其他生物的遗传物质 都是RNA D、真核生物、原核生物的遗传物质是DNA ，其他生物的遗传物质是RNA
②n个核苷酸形成DNA双链时脱去(n－2)个水，在形成单链RNA
时，脱去(n－1)个水。
③DNA分子中，脱氧核苷酸的数目＝脱氧核糖的数目＝含氮碱基的数 目＝磷酸的数目 ④A－T间有两个氢键，G－C间有三个氢键，G－C的比例越高，
DNA分子越稳定。
⑤从碱基对比例的角度看，决定DNA分子特异性的是A＋T/G＋C。
这种变异属于基因重组
含有控制荚膜 形成的S基因
S型细菌
R型细菌
（3）艾弗里的体外转化实验
S型活细菌 过 程 及 结 果
多糖
脂质
蛋白质
RNA
DNA DNA+DNA酶
分别与R型活细菌混合培养
R R R R R R S S R
S型菌中的转化因子是S型菌的DNA，说明DNA是 遗传物质，蛋白质不是遗传物质
实验的方法、过程、结果 方法：同位素示踪法 过程： ①标记细菌: 用含35S的培养基培养大肠杆菌 用含32P的培养基培养大肠杆菌 含35S的细菌 含32P的细菌
②标记噬菌体
用含35S或32P的大肠杆菌分别培养T2噬菌体 或DNA含32P标记的T2噬菌体 蛋白质含有35S
③ 用35S或32P标记的T2噬菌体分别侵入未被标记大肠杆菌